智能传感器工具促进心脏手术

由乔治·华盛顿大学和西北大学的工程师领导的研究人员，应用了可拉伸和灵活的电极矩阵传感器和驱动器，以及温度和压力传感器，变成气球导管系统，通常用于微创手术或消融治疗疾病，如心脏心律失常．

新的系统，更符合身体的柔软组织比目前的设备，可执行多种功能，包括:同时在体内测量温度、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。新系统还可以显著减少侵入性手术的长度消融病人和医生接受x射线辐射的程序和暴露。

这种情况

资料来源:西北大学和乔治·华盛顿大学

许多微创手术通过小切口将导管插入体内进行诊断测量和治疗干预。例如，医生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失常，通常是通过定位、杀死或消融心脏导致心律失常的组织区域。

虽然在外科手术中广泛应用，但目前的导管为基础的方法有一些缺点。目前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，影响了器官电生理信号的高保真映射。目前的设备一次只能接触器官的一小部分，这就需要不断地移动探针，延长了医疗程序。目前的导管系统在功能上也很有限，需要医生在一次消融手术中使用多个导管。

此外，长时间的手术——例如定位和消融引起心律失常的组织——会使病人和医生都暴露在有潜在破坏性的x光下，而这正是医生所依赖的x射线图像在手术过程中引导导尿管。

的好处

资料来源:西北大学和乔治·华盛顿大学

研究人员开发的新型仪器将允许医生获得丰富的电生理信息，并在更短的时间内用单一的导管系统完成手术。

通过安装带有先进器官适形电子元件、传感器和致动器的气囊导管，研究人员克服了当前系统的缺陷。与以前的系统相比，具体的进步包括:

• 仪表传感器和执行器在多路阵列格式可以探测组织的复杂性质，特别是在跳动的心脏。例如，这将有助于更好地定位导致心脏性猝死的致命心律失常的来源。
• 该设备的多层和多功能结构，结合了诊断和治疗功能，增强了许多微创心脏手术，包括射频或不可逆电穿孔消融，其中心脏或神经细胞被消融，或“烧伤”，消除心律失常的根源，以及通过可逆电穿孔将药物和其他生物材料直接输送到细胞中。
• 实时反馈控制的能力，通过传感器和执行器的同时、多模态操作实现。

“我们采用了半导体行业通常使用的突破性材料和制造技术，并将它们应用到医疗领域，在本例中是心脏病学，以推进一类新的医疗仪器，将改善患者的心脏结果，并让医生提供更好的，乔治华盛顿大学的Alisann和Terry Collins生物医学工程教授Igor Efimov说

“坚硬的导管无法与心脏吻合，因为心脏本身并不坚硬。我们利用我们在柔软、可伸缩和柔性电子领域的进展，开发了包括弹性、互连的传感器和驱动器阵列的医疗设备，能够轻柔地适应组织表面。该结果提高了相关手术过程的准确性和精确性，从而更快、更低风险和更有效的治疗，”他说约翰·a·罗杰斯他是西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科Louis A. Simpson和Kimberly Querrey教授。

这篇论文发表在杂志上自然生物医学工程．