磁牵引导管

边缘场导航改变了血管内手术

一项新技术可以使血管外科医生到达甚至更困难的身体区域。

报道:马克·尼科尔斯

这个由加拿大综合理工学院蒙特铝纳米机器人实验室的西尔万·马特尔教授和他的团队设计的系统不是将导管插入微小的静脉，而是使用磁力将导丝或导管拉到遥远的物理位置，引导医疗器械进入狭窄而复杂的血管结构。该设备的磁化尖端利用临床MRI扫描仪的超导磁体产生的边缘场。加上一个创新的机器人桌子–帮助克服血管内手术的一个主要挑战。

正如马特尔解释的那样:对于非常细的电线来说。导丝或导管;或者是必须进一步小型化的系绳工具，以便通过狭窄的、通常会弯曲的血管或其他受限制的生理空间进行更深的导航。金属丝的硬度下降得如此之大，以至于在某种程度上再也不可能推动工具了。如果这种金属线或仪器必须像头发一样细才能穿过狭窄的血管往深处航行，唯一的方法就是产生一种拉力。

MRI条纹场机会

磁场是合适的。他接着说，因为它可以穿透人体而不受伤害，而且不受各种组织密度的影响。磁场对位于导航仪器尖端的微磁铁施加拉力的最重要特性是梯度，即磁场大小在距离上的变化。

他说，最高强度的磁场是由超导磁体产生的，就像在临床MRI扫描仪中发现的那样;因此在这个项目中使用了MRI的边缘场。MRI扫描隧道内的磁场是均匀的，而机器外的边缘场是均匀的。通常会降至最低水平–提供了机会。它是一个非常高振幅的场，衰减非常快。他指出。对我们来说，边缘场是一种极好的解决方案，远远优于现有的最佳磁制导方法，而且它位于有利于人为尺度干预的外围空间。

关键:一个计算机化的机器人桌子

然而，他强调，关键是一个计算机化的机器人桌子。由于MRI扫描仪的大小和重量意味着机器不能移动来改变磁场的方向，所以它被用来移动病人在边缘场周围，从而在仪器的尖端产生一个高方向的拉力。

《;因此,年代;马特尔说,他大学大学纳米机器人实验室的Montré铝、《;当医学专家在曲折的船舶导航仪器,计算机计算病人的最优位置,发挥最高的可能方向的拉力,然后发送命令到机械表位置病人因此,作为仪器通过狭窄曲折的船.&rsquo导航;他认为这是MRI条纹场首次用于医学应用。

所有轴上的运动

这种仪器比专家手动操作的时候能走得更深

电脑化的机械表,由他的同事设计的乔阿齐兹,生物医学工程博士生,放置在旁边的边缘场扫描仪和可编程自动对所有轴移动,定位病人根据仪器必须引导的方向通过他们的身体,运用这一技术,马特尔教授被称为边缘领域导航(FFN)。他说:“我们使用核磁共振扫描仪内部的磁场来导航药物载体进行癌症治疗，但没有人使用外部磁场。”因此，这个边缘场具有其他场所没有的特殊性，所以我们试图看看能否将它的超高梯度用于医疗应用。然后，我组建了一个团队来证明这个概念是可行的。标准的MRI扫描仪可用于这项技术–在核磁共振室安装了一个机器人工作台。并且不影响图像质量。

马特尔补充说，该团队已经花了五年时间来发展这一概念，到目前为止，这是非常成功的，并在猪模型上表明，该仪器可以比专家手动操作时深入得多。一项用x射线图进行的边缘场导航的体内研究表明，该系统能够有效地、微创地将极细直径的仪器引导到复杂的血管结构深处，而目前为止，这些仪器是用已知的方法无法到达的。

这种机器人解决方案有望用于诊断、成像和局部治疗，并可以帮助外科医生进行侵入性最小的手术，包括对脑损伤的深入治疗，如动脉瘤或中风，以及那些需要在难以到达的血管区域和泌尿外科进行诊断的患者。

简介:

Sylvain Martel教授是加拿大蒙特艾尔科尔理工大学生物医学工程研究所计算机和软件工程系纳米机器人实验室的主任，也是加拿大工程院院士。主要从事纳米机器人及针对生物医学和生物工程应用的新型仪器化平台和相关支撑技术的开发。他目前领导一个多学科团队，参与医学领域和生物工程新仪器平台的研究和开发。

24.06.2020