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微流體眼壓感測器和白內障手術的晶體一起植入

青光眼影響了世界上約6500萬人,是第二大致盲的原因,危險因素之一就是患者的眼壓增高,特徵是特定的視網膜細胞和視神經受損。而降低眼壓是現在唯一治療青光眼的方法。病患會被要求每週像眼科醫師報到,以監測和控制增高的眼壓。然而,眼壓會隨著時間、姿勢、藥物而變化,甚至穿著領帶也會造成眼壓變化。所以,這種每週一次的眼壓量測,不全然可以反映出患者的眼壓,可能錯失治療機會。

微流體眼壓感測器設計原理

Standford UniversityBar-Ilan University 共同開發了一款新型的微流體眼壓感測器,可以讓患者在任何時間和地點自行讀取眼壓,更準確監控眼壓的變化。這款眼壓感測器,是一種眼球植入物,在患者進行白內障手術的時候,一起植入。其包含有一個50 µm的液體通道,通道環繞在做白內障手術的水晶體周邊。通道的一邊有一個微小的氣體儲存器,另一端連接眼球內的液體。眼科醫師透過手術將其植入病患眼球內。眼內的壓力會將眼球內的液體推入微流道內,進而壓縮儲存器內的氣體,直到液體與氣體的壓力均等為止,這個時候流道內液體的位置,就是基本位置。一旦眼內壓力增加,就會將液體推擠向氣體儲存槽,可以在流道上觀察這個液體位置的變化。反之,當壓力減小,液體的位置就會遠離氣體儲存槽。利用這個液體在流道內的位置,可以計算出眼壓。

患者要怎麼判讀呢? 只要使用智慧型手機上的相機配備有光學調節與影像分析軟體,對著瞳孔拍照,就可以用來精確偵測液體的位置,進而計算眼壓的變化。

眼壓感測器的精準度

對於壓力量測的精準性,研究人員首先在壓力室模擬眼壓的變化,也就是生物體外,針對感測器測試和校正。測試結果發現微流道的液體移動與壓力變化呈現線性對應的關係。壓力變化的量測,最小可以達到1 mm Hg (1毫米汞柱)。一般的眼壓範圍在10-21 mm Hg,但人躺下時眼壓會增加8 mm Hg,研究人員也將這個裝置放在豬的眼睛做測試,同樣測得壓力的最小變化約1 mm Hg。

現在這款微流體感測器,要和白內障手術的眼內水晶體一起植入。未來,科學家將設計可以單獨植入的眼壓感測植入物。這個裝置的設計簡單且成本低,可以讓醫師診斷出致盲性青光眼,青光眼患者也可以自行在家中做24小時的監測。就如同糖尿病患監測血糖一般。

設計優缺點比一比

然而,現在也有其它單位在研究眼壓感測器。例如美國密西根大學,開發以微機電技術為基礎的電容式感測器。瑞士醫療器材製造商Sensimed,已經開發有商用的接觸式水晶體眼壓感測器,是一種壓電式白金環,當眼壓改變時電阻會跟著改變。但這些技術都過於依賴無線遙測數據,也都需要天線與電池。這項新式微流道眼壓感測器,相較其它設計,讀取資訊的技術更容易。同時,不會造成視覺扭曲。這項設計的預估使用壽命約十年。

那麼,這個設計的缺點呢? 如果青光眼患者的角膜混濁,就會較難判讀流體的位置。還有,如果氣體儲存槽內的氣體外洩,判讀的資料就可能有誤差。

文章參考:IEEE Spectrum
影片來源: Nature Medicine
圖片來源:Community Eye Health CC BY-NC 2.0
參考原文刊載於:Nature Medicine

 

 

 

 

 


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。