【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用器械，具体涉及一种用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统。
技术介绍
1、颅内肿瘤指发生于颅腔内的神经系统肿瘤，包括起源于神经上皮组织、脑膜、生殖细胞、外周神经等的原发性肿瘤以及自其他系统颅内转移而来的继发性肿瘤。颅内肿瘤包括胶质瘤、听神经瘤、脑膜瘤等，其中胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤之一，与神经胶质细胞异常增生紧密相关，其常见于大脑的多个部位，包括大脑半球、脑干和小脑，具有高度侵袭性和异质性，给患者的神经功能和整体生活质量造成严重影响。例如胶质瘤会对颅内正常神经传导产生干扰，导致患者出现头痛、视觉、言语、运动等方面的功能障碍。其次，颅内胶质瘤异常生长可能干扰认知中枢功能区域，导致患者出现记忆力减退、思维能力下降、注意力不集中等认知障碍。此外，颅内胶质瘤的存在可能导致颅内压增高，引起头痛、呕吐等症状。肿瘤细胞的恶性增殖还可能通过影响内分泌系统功能从而引起全身生理状态的紊乱。随着人口老龄化、环境污染、放射线暴露等诸多因素的影响，神经系统胶质瘤的发病率逐渐上升。而胶质瘤存在预后不良、复发率高、死亡率高等特点，标准护理治疗后的中位生存期仅 为15-16个月，5年总生存率低于5%。而胶质瘤的发展趋势是从非特异性、轻微的症状逐渐演变为严重、影响多个方面的症状。因此，为提高患者的生存率和生活质量，急需实现颅内胶质瘤的早期诊断和有效治疗。
2、目前，采用开颅手术切除颅内肿瘤如胶质瘤仍然是主要的治疗手段。术前针对肿瘤进行精准定位，术中在目标区域进行开颅并提供清晰的手术视野和操作空间，并
3、在颅内肿瘤切除手术中，颅内生理信号监测为手术医生提供了实时的神经功能状态信息，有助于最大程度地保护患者的神经系统，成为反馈患者颅脑生理状态的最有效的信息参数之一。通过采集脑电信号，帮助医护人员了解病患的神经活动模式、脑电节律以及识别异常电活动，如癫痫发作，引起医护人员的警觉，并及时采取必要的措施以维护患者的神经功能，这对于手术中保护脑功能至关重要。
4、颅内诱发电位也是评估神经功能的另一种有效方法，可通过刺激神经结构并记录相应的电信号来监测手术过程中颅内特定神经路径的功能状态，例如运动神经通路或感觉神经通路。通过在手术刺激过程中观察患者的神经反应，有助于医护人员在手术中调整策略，最小化神经结构的潜在风险。此外，脑氧信号监测能够提供关于脑血流和氧供应的实时信息。在颅内肿瘤切除手术中，手术干预可能影响脑血流，而脑氧信号监测能够及时发现脑部氧合状态的变化。通过监测氧分压和氧饱和度等指标，医生可以迅速识别是否存在脑组织缺氧的风险，并采取适当的干预措施，以确保脑细胞得到足够的氧气供应。
5、商用的颅内电生理监测设备通过植入刚性电极到颅脑组织内进行脑电、诱发电位的的刺激和采集。然而，由于颅脑组织极为脆弱，模量小，刚性电极往往可拉伸性差，模量高，在手术植入过程中，商用电极的穿刺和植入过程可能引起颅脑组织的机械性创伤，甚至可能损伤到靠近的血管或神经结构。这种损伤可能导致术后并发症，如出血、感染或神经功能障碍。由于商用颅脑电极的模量大，粘性低且无法调控，无法与颅脑组织共型贴附，在长期监测过程中，可能会出现电极脱落，信号失真或完全丧失，将极大影响采集的脑电信号质量和实时记录。此外，现有商用脑氧监测设备体积大、成本高，多为刚性芯片模块构成，无法在狭小的开颅视野下实现颅脑组织的无缝集成和准确监测。
6、因此，针对颅内肿瘤切除手术监测技术需求，急需开发一种具有高柔性、黏性可调的柔性混合电子系统，实现术中与颅脑组织紧密贴附，实时采集高保真度颅内生理信息，同时保证术后柔性系统良性剥离，同时按需给药治疗抑制肿瘤的复发。
技术实现思路
1、针对颅内肿瘤切除手术中颅脑组织界面工况复杂（如，模量低、易损伤、曲率大）以及胶质瘤易复发等特性，本专利技术提供了一种用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其水凝胶界面具有优异的柔性、可拉伸性和黏性，可通过温度响应水凝胶阀门的开闭，实现水凝胶界面层的粘性调控以及胶质瘤药物的按需释放，提高颅内脑电、诱发电位以及脑氧信号保真度的同时保证了水凝胶混合电子系统的无缝集成、良性剥离以及术后肿瘤的治疗，同时避免颅脑组织损伤。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，包括依次设置的可拉伸基底层、脑氧监测功能层、脑氧监测封装层、微流道层、微流道封装层、电生理电极、电极封装层和水凝胶界面层，所述脑氧监测封装层、微流道封装层和电极封装层形成水凝胶混合电子系统的框架主体，所述脑氧监测功能层、微流道层和电生理电极设置在所述框架主体内，所述脑氧监测功能层和电生理电极通过设置在框架主体内的可拉伸导电层导联，所述电生理电极一端穿过所述电极封装层伸出所述框架主体，所述水凝胶界面层覆盖所述电生理电极伸出所述电极封装层之外的部分，用于与颅脑组织进行紧密黏附，所述微流道层上设置肿瘤治疗药物微流道和用于水凝胶界面层黏性调控的黏性调控溶液微流道，所述肿瘤治疗药物微流道和黏性调控溶液微流道末端穿过所述微流道封装层和电极封装层与外界联通，其出口处设有温度响应水凝胶阀门。
4、本专利技术的原理为：肿瘤治疗药物微流道和黏性调控溶液微流道分别注入肿瘤治疗药物和用于水凝胶界面黏性调控的黏性调控溶液（如谷胱甘肽(gsh)/碳酸钠溶液）。常温下，温控响应水凝胶阀门关闭，水凝胶界面层通过动态二硫键、静电耦合效应与颅脑组织建立化学、物理粘附，实现无缝集成。当完成术中脑电、诱发电位及脑氧信号采集后，升温使温控响应水凝胶阀门打开，肿瘤治疗药物从肿瘤治疗药物微流道释放，用于术后肿瘤的治疗，黏性调控溶液（如谷胱甘肽(gsh)/碳酸钠溶液）从黏性调控溶液微流道中释放，还原水凝胶界面层的动态二硫键为巯基同时破坏静电耦合效应，实现水凝胶界面层的黏性下降。降温后，温度响应水凝胶阀门关闭，所述肿瘤治疗药物和黏性调控溶液（如谷胱甘肽(gsh)/碳酸钠溶液）停止释放，界面层的动态二硫键和静电耦合效应重建，粘性恢复。
5、本专利技术的有益效果为：
6、1）本专利技术的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统可以通过调控温度响应水凝胶阀门的开闭，完成微流道层中对应的肿瘤治疗药物和黏性调控溶液的按需释放，从而实现界面化学粘附和物理粘附的动态调控，进而实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，包括依次设置的可拉伸基底层（12）、脑氧监测功能层（11）、脑氧监测封装层（9）、微流道层（6）、微流道封装层（5）、电生理电极（4）、电极封装层（3）和水凝胶界面层（1），所述脑氧监测封装层（9）、微流道封装层（5）和电极封装层（3）形成水凝胶混合电子系统的框架主体，所述脑氧监测功能层（11）、微流道层（6）和电生理电极（4）设置在所述框架主体内，所述脑氧监测功能层（11）和电生理电极（4）通过设置在框架主体内的可拉伸导电层（10）导联，所述电生理电极（4）一端穿过所述电极封装层（3）伸出所述框架主体，所述水凝胶界面层（1）覆盖所述电生理电极（4）伸出所述电极封装层（3）之外的部分，用于与颅脑软体组织进行紧密黏附，所述微流道层（6）上设置肿瘤治疗药物微流道（7）和用于水凝胶界面层黏性调控的黏性调控溶液微流道（8），所述肿瘤治疗药物微流道（7）和黏性调控溶液微流道（8）末端穿过所述微流道封装层（9）和电极封装层（3）与外界联通，其出口处设有温度响应水凝胶阀门（2）。
2.根据权利要求1所述的用于颅
3.根据权利要求2所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述水凝胶界面层（1）中，所述磺酸铵基两性离子单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或3-二甲基(甲基丙烯酰氧基乙基)丙磺酸铵，所述烯酸类单体为丙烯酸及其衍生物的一种或多种，所述巯基接枝类功能分子通过伯氨基供体分子接枝巯基类功能分子而合成，伯氨基供体分子包括壳聚糖、明胶及其衍生物中的一种或多种，巯基类功能分子为乙酰基半胱氨酸及其衍生物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，磺酸铵基两性离子单体、烯酸类单体、巯基接枝类功能分子、引发剂及交联剂所占的质量分数分别为15 wt%-20 wt%、25 wt%-30 wt%、5 wt%-10 wt%、、0.01 wt%-0.06wt%、0.01 wt%-0.15 wt%，余量为水。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述温度响应水凝胶阀门（2）设置在所述电极封装层（3）上，且覆盖所述肿瘤治疗药物微流道（7）和黏性调控溶液微流道（8）的出口，其中央具有十字切口（36）。
6.根据权利要求1-4任一项所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述温度响应水凝胶阀门（2）的组分包括氯化铵盐阳离子单体、温控离子水凝胶微球、引发剂和交联剂，以上组分通过光引发聚合形成所述温度响应水凝胶阀门（2）。
7.根据权利要求6所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述温度响应水凝胶阀门（2）中，所述氯化铵盐阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种；所述温控离子水凝胶微球由温控型N-异丙基丙烯酰胺类单体与磺酸铵基类两性离子单体通过逆向乳液聚合而成，所述交联剂为N ,N’-亚甲基双丙烯酰胺，聚（乙二醇）丙烯酸酯中的一种或两种，所述引发剂为α-酮戊二酸、Irgacure2959、 Irgacure1173、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，氯化铵盐阳离子单体、温控离子水凝胶微球、引发剂和交联剂所占的质量分数分别为20wt%-30%、15wt%-25wt%、0.01 wt%-0.06wt%、0.01wt%-0.15 wt%，余量为水。
9.根据权利要求8所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述温控离子水凝胶微球中，所述N-异丙基丙烯酰胺类单体为N-异丙基丙烯酰胺单体及其衍生物中的一种或多种，所述磺酸铵基类两性离子单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或3-二甲基(甲基丙烯酰氧基乙基)丙磺酸铵）中的一种或两种；所述温控离子水凝胶微球中N-异丙基丙烯酰胺类单体、磺酸铵基类两性离子单体的质量分数分别为18wt%-35 wt%、10 wt%-20 wt%。
10.根据权利要求1-4任一项所述的用于颅内肿...
【技术特征摘要】
1.一种用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，包括依次设置的可拉伸基底层（12）、脑氧监测功能层（11）、脑氧监测封装层（9）、微流道层（6）、微流道封装层（5）、电生理电极（4）、电极封装层（3）和水凝胶界面层（1），所述脑氧监测封装层（9）、微流道封装层（5）和电极封装层（3）形成水凝胶混合电子系统的框架主体，所述脑氧监测功能层（11）、微流道层（6）和电生理电极（4）设置在所述框架主体内，所述脑氧监测功能层（11）和电生理电极（4）通过设置在框架主体内的可拉伸导电层（10）导联，所述电生理电极（4）一端穿过所述电极封装层（3）伸出所述框架主体，所述水凝胶界面层（1）覆盖所述电生理电极（4）伸出所述电极封装层（3）之外的部分，用于与颅脑软体组织进行紧密黏附，所述微流道层（6）上设置肿瘤治疗药物微流道（7）和用于水凝胶界面层黏性调控的黏性调控溶液微流道（8），所述肿瘤治疗药物微流道（7）和黏性调控溶液微流道（8）末端穿过所述微流道封装层（9）和电极封装层（3）与外界联通，其出口处设有温度响应水凝胶阀门（2）。
2.根据权利要求1所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述水凝胶界面层（1）的组分包括磺酸铵基两性离子单体、烯酸类单体、巯基接枝类功能分子、引发剂和交联剂，以上组分通过紫外引发聚合形成所述水凝胶界面层（1），所述肿瘤治疗药物微流道（7）用于按需释肿瘤治疗药物，所述黏性调控溶液微流道（8）用于按需释放谷胱甘肽(gsh)/碳酸钠溶液。
3.根据权利要求2所述的用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，所述水凝胶界面层（1）中，所述磺酸铵基两性离子单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或3-二甲基(甲基丙烯酰氧基乙基)丙磺酸铵，所述烯酸类单体为丙烯酸及其衍生物的一种或多种，所述巯基接枝类功能分子通过伯氨基供体分子接枝巯基类功能分子而合成，伯氨基供体分子包括壳聚糖、明胶及其衍生物中的一种或多种，巯基类功能分子为乙酰基半胱氨酸及其衍生物中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述用于颅内肿瘤切除手术监测与治疗的水凝胶混合电子系统，其特征在于，磺酸铵基两性离子单体、烯酸类单体、巯基接枝类功能分子、引发剂及交联剂所占的质量分数分别为15 wt%-20 wt%、25 wt%-30 wt%、5 wt%-10 wt%、、0.01 wt%-0.06wt%、0.01 wt%...
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