图1.柔性微针电极在面部肌电监测中相较传统设备优势显著。(a-b),新型面部肌电监测系统的应用场景示意图和结构图。(c),在神经外科手术中,新型面部肌电监测系统能捕捉到手术操作对神经的轻微刺激产生的动作电位(微伏级别)。(d),电极具备的柔性和耐牵拉特性,能够完美地贴合面部曲线,同时高效地采集信号。
面部表情在人际交流中扮演了至关重要的角色,是传递情感和非语言沟通的主要方式。面瘫导致面部功能和外观的改变,引发患者的焦虑和社交回避。世界卫生组织(WHO)的报告显示,全球每10万人中大约有30人受面瘫影响。神经外科手术引起的面瘫发生率更是高达11%至40%,部分患者术后可能出现持续性面瘫。因此,面神经的电生理监测在面瘫的诊疗过程中扮演着至关重要的角色。肌电图作为目前监测面神经功能最常用的工具,存在诸多问题,包括:监测系统操作复杂、价格昂贵,且需由专业技术人员操作等。这些因素大大降低了患者的依从性,并限制了长期收集数据、评估病情的可能。因此,研发一种便捷且无创的面神经电生理监测平台对于提升面瘫的临床管理及诊疗效果评估极为重要。
首都医科大学附属北京天坛医院神经外科颅底疾病多学科临床诊疗与研究中心贾旺教授团队基于目前的临床实践、科学问题,联合北京大学李志宏教授团队首次在国际上研发出基于柔性微针电极的临床面部肌电持续监测系统。独特设计的柔性微针阵列电极可在微米级别的电极尺寸内实现极低的电极-皮肤界面阻抗,在此基础上搭建的肌电监测系统可应用于神经外科术中的面神经功能监测和面瘫患者的长期随访及疗效评估。该系统轻巧便携,佩戴舒适,不仅解决了传统临床肌电监测设备中应用厘米级的长针电极对患者造成的痛感和皮损问题,还克服了疾病随访中无法长期监测的难题。本项工作作为脑机交互的重要组成部分,利用创新的材料技术,克服临床亟待解决的难题,为实现“健康中国2030”行动计划做出了重要贡献。相关成果在全球电子医学顶尖期刊《npj Digital Medicine》发表了题为“Wireless facial biosensing system for monitoring facial palsy with flexible microneedle electrode arrays”的研究论文。