来源：浙大学报
背景介绍
功能性胃肠道疾病（如便秘、肠易激综合征等）的临床诊断主要依赖于症状评估和体格检查。然而，这种传统方法因缺乏明确的生物标志物且容易受到主观判断的影响而存在局限性。近年来，肠道电生理技术作为评估肠道运动功能的新兴方法，通过记录肠道的电活动来提供更深层次的生物物理信息，显示出很大的诊断潜力。然而，目前在体肠道电生理研究面临诸多挑战，包括电极组织界面的稳定性、高频信号传输、运动伪影以及信号解读等问题。近期，国际生物医学传感高水平期刊Sensors and Actuators: B. Chemical（中科院一区、IF=8.0）在线发表了浙江大学胡宁研究员、高志刚主任医师、刘海涛研究员的可伸缩球囊导管辅助的接触增强三维电极阵列技术肠道电生理的研究成果。
研究的主要内容：
该研究开发了一种基于球囊导管辅助的三维电极阵列装置，用于结肠电生理信号的高时空分辨率采集和分析。通过将柔性三维电极阵列与可扩展球囊相结合，该装置实现了稳定的电极-组织接触，并能够记录到多种类型的电生理信号，包括平滑肌的爆发性电活动、周期性电信号以及孤立的长时程信号。这些信号与结肠的蠕动活动及起搏细胞的电活动密切相关。研究进一步采用连续小波变换、快速傅里叶变换等方法分析电信号的时频特性，揭示了电活动的动态传播模式和频谱特征。通过优化电极结构和球囊膨胀参数，提升了信号的信噪比，解决了肠道复杂环境中粘膜屏障及运动伪影等问题。本研究展示了球囊导管辅助三维电极阵列在结肠电生理信号采集中的优势，为肠道功能的非侵入性诊断和研究提供了一种创新的技术方案，同时也为功能性肠道疾病的机制研究和临床诊断开辟了新方向。随着技术的进一步完善，该系统有望成为一种安全高效的诊断工具，提升功能性肠道疾病的检测和治疗水平。
图1基于可伸缩球囊三维电极阵列接触增强技术的肠道电生理研究
图2基于球囊导管的高分辨率、高保真电生理系统的设计和体内评估
图3球囊集成平面电极记录肠道三维电生理信号
图4 球囊集成三维电极实现高质量肠道电生理记录
图5 肠道电生理信号长时簇发放和协同效应
研究总结：
本研究介绍了一种微创内窥式肠道电生理标测装置，具有三维电极设计，首次实现肠粘膜检查中多相电生理信号的采集。本文所展示的基于球囊电极的肠道胃电图标测装置，可通过肛门等自然开口进行记录，验证了其在微创操作及高时空分辨率记录方面的有效性。有赖于电极阵列的高度一致性和稳定性，球囊电极不仅实现了在环形肌层和纵向肌层等不同方向的肠道电生理测试，其高空间分辨率和通道间的一致性也使得构建具有临床价值的电传播映射成为可能。在后期研究中，通过将该装置与压力感知能力结合，使目前广泛使用的直肠肛门测压等诊断工具不仅能够进行压力传感，还能够评估肌肉的神经控制功能，对于全面理解肛门括约肌及肠道功能障碍具有重要意义。
浙江大学化学系胡宁研究员、浙江大学医学院附属儿童医院高志刚主任医师、刘海涛研究员为本论文的通讯作者，薛佳金、秦春莲、蔡多特、张书豪为共同第一作者。
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