針對重症患者而言，在接受X光（X-ray）與電腦斷層掃描（CT）檢查期間，維持連續性的心電圖（ECG）監測至關重要。然而，臨床上常用的氯化銀（Ag/AgCl）電極與金屬導線，因其金屬特性會在影像中產生偽影（artifacts），進而影響醫師對診斷品質的判斷。為了解決此一臨床痛點，近期一項研究成功開發出一套非金屬、具備放射線穿透性（radiolucent）的聚合物基底心電圖電極與導線系統，旨在實現檢查過程中的零偽影監測，為醫學影像診斷提供更清晰的輔助資訊。
研究團隊選用生物相容性導電聚合物，包括聚吡咯（Polypyrrole, PPy）與聚苯胺（Polyaniline, PANI），透過原位聚合（in situ polymerization）技術，將其塗佈於棉質與碳纖維基材上，藉此製作出乾式紡織電極與碳纖維導線。研究人員將此聚合物原型系統與傳統的氯化銀電極及金屬導線進行對比測試，評估重點在於心電圖訊號品質與放射線穿透性。實驗透過假體模型（phantom models）與獸醫臨床對象進行X光與CT影像測試，並以亨氏單位（Hounsfield unit, HU）的衰減差異值（|ΔHU|）來量化CT影像的顯著性。
在訊號品質評估方面，研究團隊採用多項互補的時間域指標，包括皮爾森相關係數（Pearson correlation）、均方根誤差（RMSE）、平均絕對誤差（MAE）、訊號雜訊比（SNR）以及基準線變異度（baseline variability）。此外，亦結合頻率域指標的量值平方相干性（magnitude-squared coherence, MSC），在靜態與模擬CT檢查台移動的條件下，全面檢測該系統的訊號傳輸穩定性。這些嚴謹的測試設計，確保了新開發的聚合物系統在臨床應用前，能達到與現行標準設備相當的訊號擷取水準。
訊號品質與影像穿透性驗證
實驗結果顯示，塗覆聚吡咯的棉質電極展現出極高的訊號一致性，與標準氯化銀電極相比，皮爾森相關係數介於0.93至0.99之間，量值平方相干性數值則落在0.81至0.99的範圍，顯示兩者訊號高度吻合。在臨床診斷關鍵的R波振幅方面，其相對偏差維持在13%以下，表現優異。此外，塗覆聚苯胺的碳纖維導線展現了極低的電阻特性，約為11 Ω/m，確保了訊號傳輸的穩定性與可靠度，證明該聚合物材料在導電性能上足以勝任臨床監測需求。
在影像穿透性測試中，導電聚合物組件在X光與CT影像中呈現完全的放射線穿透性，僅有部分輔助性的非導電材料在高對比度的CT設定下，呈現出極其微弱的影像。針對模擬CT檢查台移動的測試，該系統僅產生輕微的訊號衰減，均方根誤差小於或等於0.05 mV，且訊號雜訊比與基準線穩定度均維持在臨床心電圖監測的可接受範圍內。這些數據證實，該原型系統不僅能有效消除金屬偽影，更能在檢查過程中維持臨床所需的訊號品質，為影像診斷提供了更為純淨的數據基礎。
臨床應用前景與研究結論
這項研究成功開發出乾式、非金屬的聚合物心電圖原型系統，為放射線檢查期間的監測技術帶來了重大突破。該系統不僅解決了傳統金屬電極在影像中產生的偽影問題，更確保了心電圖訊號的連續性與準確性。對於需要長時間監測的重症患者而言，這項技術能有效避免因影像干擾而導致的誤診風險，並提升檢查過程中的醫療安全。研究結果明確指出，在不引入金屬相關偽影的前提下，實現放射線檢查期間的不間斷心電圖監測是完全可行的。
展望未來，此類聚合物基底的監測設備有望進一步優化並推廣至臨床應用。透過取代傳統的金屬組件，醫療機構能顯著提升電腦斷層掃描與X光檢查的影像品質，進而協助醫師做出更精確的診斷。該研究不僅驗證了導電聚合物在生物醫學工程領域的應用潛力，也為未來開發更多具備放射線穿透性的醫療監測裝置奠定了技術基礎。隨著相關技術的成熟，這類創新設備將有助於提升整體醫療診斷的效率與品質，為患者提供更為完善的醫療照護環境。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
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