生物稳定的无线传感器集成可吸收支架，用于实时监测血管压力和血流分数储备

为何保持心脏血管畅通很重要

堵塞的心脏动脉是全球心肌梗死和死亡的主要原因之一。医生常用称为支架的微小金属或聚合物管来支撑血管，但即便放置支架后，动脉仍可能逐渐再次狭窄，这一问题称为支架内再狭窄。如今，要确认支架是否仍然通畅，通常需要在医院通过导管、造影剂和X光再次进入动脉进行检查。本研究探索了另一种思路：将支架本身变成一种长期存在且可溶解的“智能”器件，能够静默且无线地持续追踪血流情况，实现日复一日的监测，而无需反复侵入性检测。

一种从内部感测的支架

研究人员设计了一种可生物吸收的血管支架，同时兼作压力感测平台。支架骨架采用两种医疗级塑料PLA和PCL进行3D打印，选择这些材料是为了在动脉愈合期间提供足够的支撑强度，同时在体内逐步降解。在该框架上安装了一对微小压力传感器——一个位于狭窄段的上游（进入处）前侧，一个位于下游（狭窄段之后）后侧。这些传感器不需要电池或导线：它们通过压力变化改变自身的自然射频“谐振”，可由体外的小型天线检测到。通过读取这些频率，临床医生可以重建动脉内两处的局部血压。

测量血管健康的关键指标

团队想要持续追踪的主要量是称为血流分数储备（fractional flow reserve，FFR）的指标，它比较狭窄后与狭窄前的血压。在当前临床中，FFR通过在导管介入时将专用压力导丝推进动脉内来测量。这里，双传感器支架持续提供相同的信息：前端传感器感测上游压力，后端传感器感测下游压力，两者的比值揭示狭窄对血流的阻碍程度。如果发生再狭窄且下游压力开始下降，FFR值会下降，提前发出警示。由于感测是无线且完全植入的，此类监测可以在不用让患者回到医院接受侵入性检查的情况下，反复进行随访。

工程化微小而稳定的压力计

在毫米尺度上制造如此可靠的压力传感器并不容易。早期类似器件在高温粘合步骤中容易发生微小翘曲，改变其微小电气元件之间的间距，导致基线频率漂移。在新设计中，团队重塑了传感器的内部板结构，增加了一个小气道，并在最脆弱的区域上方开了一个窗口。这些改变使气体在粘合过程中能够逸出，减少了机械应力，使隔膜和线圈保持近乎平整。在100个传感器样本中，器件表现出非常一致的起始频率和对压力的线性响应，反应速度快，在空气和体温生理盐水中长时间表现出稳定行为。

从实验台到逼真的血流环境

研究人员还必须确保智能支架可以像传统支架那样被输送。其打印的PLA/PCL混合支架足够坚固以支撑动脉，然后在固定传感器之前将其压缩到导管尺寸，并用低熔点的PCL连接器和临时的可溶水膜将所有部件固定在外侧。在透明血管模型和心脏形态幻影模型中，支架使用球囊导管顺利扩展并贴合血管壁，同时传感器继续工作。在模拟脉动血流的闭环系统中，无线频率信号与商业压力传感器的读数高度吻合；从支架数据重构的压力波与参考值的相关性超过0.97，且能检测到最小约1 mmHg的变化。

像临床系统一样读取狭窄严重度

为测试该器件是否能真正替代现有的FFR工具，团队构建了一个可调节狭窄程度的模型动脉——无狭窄、轻度、中度和重度——并将双传感器支架置入其中。对每种情况他们记录了无线传感器信号，将其转换为压力并计算FFR，同时用商业FFR导丝测量相同参数。随着狭窄加剧，支架感测到堵塞前压力上升、堵塞后压力下降，产生的FFR值随之下降并与商业系统保持同步，差异在临床可接受范围内。即便在流量严重受限的最严重情况下，智能支架的FFR值仍与参考值紧密跟随，证明完全植入且可溶解的支架能够提供通常仅在侵入性操作中可得的定量信息。

这对患者意味着什么

通俗地说，该研究表明一种临时支架可以被改造成一个灵敏的无线压力计，植入动脉内部足够长的时间以监测潜在问题，然后在很大程度上自行消失。通过持续监测支架区域两端的压力损失，该设备可更早、以远少于重复导管检查的不便方式发出再狭窄警告。尽管仍需在动物动脉和最终在人类中的进一步研究，这一概念指向了未来心脏病患者可能接受的双重功能植入物：先机械性地撑开血管，随后默默地报告血管健康状况，以便及时采取更少侵入性的治疗措施。

引用: Wei, J., Shanmugasundaram, A., Oyunbaatar, NE. et al. Biostable wireless sensor-integrated bioresorbable stent for real-time monitoring of vascular pressure and fractional flow reserve. Microsyst Nanoeng 12, 115 (2026). https://doi.org/10.1038/s41378-026-01182-8

关键词: 智能支架, 血流分数储备, 无线压力传感器, 可生物吸收支架, 冠状动脉疾病