带有智能传感器的新型手术工具可以促进心脏手术和治疗

研究人员开发了配备了先进的软电子系统的新型医疗器械，可以显着改善许多心脏病和病症的诊断和治疗。由乔治华盛顿大学和西北大学的工程师领导的研究人员在《自然生物医学工程》杂志上发表的一篇新论文中进行了详细介绍，将电极传感器和执行器以及温度和压力传感器的可拉伸和柔性矩阵应用于气球导管该系统通常用于微创手术或消融术中，以治疗诸如心律不齐等病症。

新系统比目前的设备更适合人体的软组织，可以执行多种功能，包括：体内同时测量温度，接触力和电生理参数;定制诊断和治疗功能的能力;和实时反馈。新系统还可以显着减少侵入性消融手术的时间，以及减少患者和医生接受X射线辐射的时间。

情况

许多微创手术依靠通过小切口插入体内的导管来进行诊断测量和治疗干预。例如，医师通常通过定位和杀死或消融引起心律不齐的心脏组织区域，使用这种基于导管的方法来绘制和治疗不规则的心跳或心律不齐。

尽管在外科手术中广泛使用，但是当前基于导管的方法具有许多缺点。如今的导管设备的刚性意味着它们不能很好地适应柔软的生物组织，从而影响器官电生理信号的高保真度映射。当前的装置一次仅与器官的一小部分接触，因此有必要不断地移动探针，从而延长了医疗程序。当前的导管系统在其可以执行的功能数量上也受到限制，要求医生在一次消融手术中使用多个导管。

此外，由于医师在手术过程中依靠X射线图像引导导管，因此，长距离手术(例如，定位和消融引起心律不齐的组织的风险)使患者和医师都可能遭受潜在的X射线损害。

好处

研究人员开发的新型仪器将使医生能够获取丰富的电生理信息，并使用单个仪器导管系统在较短的时间内完成手术。

通过为球囊导管配备先进的器官保形电子组件，传感器和执行器，研究人员克服了当前系统的缺陷。与以前的系统相比，特定的进步包括：

该设备具有诊断和治疗功能的多层和多功能架构，可增强许多微创心脏手术程序，包括射频或不可逆电穿孔消融术，其中消融或“燃烧”心脏或神经细胞以消除心律不齐的源头，并且通过称为可逆电穿孔的过程将药物和其他生物材料直接递送到细胞中。

通过传感器和执行器的同时，多模式操作，可以实现实时反馈控制。

“我们采用了半导体行业通常采用的新型突破性材料和制造技术，并将其应用于医学领域(在本例中为心脏病学)，以开发新型医疗器械，从而改善患者的心脏结局并让医生提供更好的心脏结局。更安全，更针对患者的护理，”乔治华盛顿大学生物医学工程学Alisann和Terry Collins教授Igor Efimov说

“硬，硬的导管无法顺应心脏，因为心脏本身并不坚硬。我们利用在柔软，可拉伸和灵活的电子产品方面的进展来开发医疗设备，其中包括弹性，相互连接的传感器和执行器阵列，能够轻柔地柔软地适应组织表面。结果提高了相关手术过程的准确性和精确度，从而实现了更快，风险更低和更有效的治疗。”材料科学与工程学教授John A. Rogers，路易斯A.Simpson和金伯利·奎里教授说，西北大学生物医学工程与神经外科。

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