滑铁卢大学领导的一个研究团队创建了一种新的监测系统，通过在重症监护室（ICU）中早期检测感染，来挽救脑损伤患者的生命并显著降低医疗成本。这项发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上的研究，报道了一种新型颅内压（ICP）监测仪，该仪器还集成了一个生物传感器，用于实时检测脑脊液（CSF）中的炎症生物标志物（如IL-6、IL-8、TNF-α）。在动物模型中（模拟脑室引流管感染），与对照组（未进行生物传感器监测）相比，该生物传感器能够在感染后24-48小时内检测到脑脊液中IL-6和IL-8水平的升高，而对照组此时尚未出现发热、白细胞增多等临床症状。在12只接受生物传感器监测的动物中，早期抗生素治疗（在临床症状出现前）降低了死亡率（0-10% vs. 30-40%），并减轻了神经炎症（通过脑组织切片评估）。该监测系统有望预防与脑室外引流（EVD）相关的感染，从而挽救生命并降低医疗成本。
脑室外引流（EVD）相关感染
脑室外引流（EVD）是神经重症监护室（ICU）中常用的一种手术，用于引流脑脊液（CSF），以治疗脑积水、颅内高压、脑室内出血等疾病。然而，脑室外引流也与导管相关的脑室炎（脑室内感染）有关。脑室炎在脑室外引流患者中的发生率约为5-10%（引流时间越长，风险越高）。脑室炎的临床症状（发热、精神状态改变、颈项强直）可能滞后，或在镇静患者中难以识别。目前的诊断方法包括脑脊液分析（细胞计数、葡萄糖、蛋白质）和培养，但这需要数小时至数天才能得出结果。
新型颅内压（ICP）/生物传感器
该新型颅内压监测仪是一个微型化的光纤传感器，它可以同时监测颅内压（ICP）和脑脊液中的炎症生物标志物（IL-6、IL-8、TNF-α）。该传感器被设计为可集成到标准脑室外引流（EVD）导管中。
主要发现
1. 感染的早期检测
在动物模型中，在脑脊液中注射脂多糖（LPS）后，生物传感器在24-48小时内就检测到了IL-6和IL-8水平的升高（10-20倍）。与此同时，对照组（未进行生物传感器监测）的动物尚未表现出发热、白细胞增多等临床症状。
2. 早期抗生素治疗可改善预后
在生物传感器检测到IL-6和IL-8升高时（即在临床症状出现前），给予广谱抗生素（头孢曲松、万古霉素）治疗。与接受延迟（症状驱动）抗生素治疗的动物相比，接受早期抗生素治疗的动物死亡率显著降低（0-10% vs. 30-40%）。早期抗生素治疗组的脑组织样本也显示出较低水平的小胶质细胞活化（Iba1+细胞较少）和神经元退化（Fluoro-Jade C染色较少）。
临床意义
1. 神经重症监护
对于需要脑室外引流（EVD）的创伤性脑损伤（TBI）、蛛网膜下腔出血（SAH）或脑室内出血（IVH）患者，该生物传感器可被整合到EVD导管中，从而在临床症状出现之前就能检测到脑室炎。
2. 抗生素管理
通过该生物传感器检测到脑室炎后，可以立即启动经验性抗生素治疗，并根据脑脊液培养和药敏结果进行降阶梯治疗。
未来方向
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首次人体试验：在因创伤性脑损伤或蛛网膜下腔出血而需要脑室外引流的患者中，开展首次人体试验。
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伤口愈合监测：除了感染检测外，该生物传感器还可以集成其他靶点（如葡萄糖、乳酸）来监测脑代谢。
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无线数据传输：开发一种无线的、可植入的版本，以消除经皮导线带来的感染风险。
结论
这项发表在《生物传感器与生物电子学》上的研究，报道了一种新型颅内压监测仪，它能够通过检测脑脊液中的炎症生物标志物（IL-6、IL-8）来实现脑室炎的早期检测。 在动物模型中，早期抗生素治疗（在临床症状出现前）降低了死亡率并减轻了神经炎症。该系统有望改善神经重症监护的预后，并降低医疗成本。