磁牽引導管

邊緣場(chǎng)導航改變了血管內手術(shù)

一項新技術(shù)可以使血管外科醫生到達甚至更困難的身體區域。

報道:馬克·尼科爾斯

這個(gè)由加拿大綜合理工學(xué)院蒙特鋁納米機器人實(shí)驗室的西爾萬(wàn)·馬特爾教授和他的團隊設計的系統不是將導管插入微小的靜脈，而是使用磁力將導絲或導管拉到遙遠的物理位置，引導醫療器械進(jìn)入狹窄而復雜的血管結構。該設備的磁化尖端利用臨床MRI掃描儀的超導磁體產(chǎn)生的邊緣場(chǎng)。加上一個(gè)創(chuàng )新的機器人桌子–幫助克服血管內手術(shù)的一個(gè)主要挑戰。

正如馬特爾解釋的那樣:對于非常細的電線(xiàn)來(lái)說(shuō)。導絲或導管;或者是必須進(jìn)一步小型化的系繩工具，以便通過(guò)狹窄的、通常會(huì )彎曲的血管或其他受限制的生理空間進(jìn)行更深的導航。金屬絲的硬度下降得如此之大，以至于在某種程度上再也不可能推動(dòng)工具了。如果這種金屬線(xiàn)或儀器必須像頭發(fā)一樣細才能穿過(guò)狹窄的血管往深處航行，唯一的方法就是產(chǎn)生一種拉力。

MRI條紋場(chǎng)機會(huì )

磁場(chǎng)是合適的。他接著(zhù)說(shuō)，因為它可以穿透人體而不受傷害，而且不受各種組織密度的影響。磁場(chǎng)對位于導航儀器尖端的微磁鐵施加拉力的最重要特性是梯度，即磁場(chǎng)大小在距離上的變化。

他說(shuō)，最高強度的磁場(chǎng)是由超導磁體產(chǎn)生的，就像在臨床MRI掃描儀中發(fā)現的那樣;因此在這個(gè)項目中使用了MRI的邊緣場(chǎng)。MRI掃描隧道內的磁場(chǎng)是均勻的，而機器外的邊緣場(chǎng)是均勻的。通常會(huì )降至最低水平–提供了機會(huì )。它是一個(gè)非常高振幅的場(chǎng)，衰減非?？?。他指出。對我們來(lái)說(shuō)，邊緣場(chǎng)是一種極好的解決方案，遠遠優(yōu)于現有的最佳磁制導方法，而且它位于有利于人為尺度干預的外圍空間。

關(guān)鍵:一個(gè)計算機化的機器人桌子

然而，他強調，關(guān)鍵是一個(gè)計算機化的機器人桌子。由于MRI掃描儀的大小和重量意味著(zhù)機器不能移動(dòng)來(lái)改變磁場(chǎng)的方向，所以它被用來(lái)移動(dòng)病人在邊緣場(chǎng)周?chē)?，從而在儀器的尖端產(chǎn)生一個(gè)高方向的拉力。

《;因此,年代;馬特爾說(shuō),他大學(xué)大學(xué)納米機器人實(shí)驗室的Montré鋁、《;當醫學(xué)專(zhuān)家在曲折的船舶導航儀器,計算機計算病人的最優(yōu)位置,發(fā)揮最高的可能方向的拉力,然后發(fā)送命令到機械表位置病人因此,作為儀器通過(guò)狹窄曲折的船.&rsquo導航;他認為這是MRI條紋場(chǎng)首次用于醫學(xué)應用。

所有軸上的運動(dòng)

這種儀器比專(zhuān)家手動(dòng)操作的時(shí)候能走得更深

電腦化的機械表,由他的同事設計的喬阿齊茲,生物醫學(xué)工程博士生,放置在旁邊的邊緣場(chǎng)掃描儀和可編程自動(dòng)對所有軸移動(dòng),定位病人根據儀器必須引導的方向通過(guò)他們的身體,運用這一技術(shù),馬特爾教授被稱(chēng)為邊緣領(lǐng)域導航(FFN)。他說(shuō):“我們使用核磁共振掃描儀內部的磁場(chǎng)來(lái)導航藥物載體進(jìn)行癌癥治療，但沒(méi)有人使用外部磁場(chǎng)?！币虼?，這個(gè)邊緣場(chǎng)具有其他場(chǎng)所沒(méi)有的特殊性，所以我們試圖看看能否將它的超高梯度用于醫療應用。然后，我組建了一個(gè)團隊來(lái)證明這個(gè)概念是可行的。標準的MRI掃描儀可用于這項技術(shù)–在核磁共振室安裝了一個(gè)機器人工作臺。并且不影響圖像質(zhì)量。

馬特爾補充說(shuō)，該團隊已經(jīng)花了五年時(shí)間來(lái)發(fā)展這一概念，到目前為止，這是非常成功的，并在豬模型上表明，該儀器可以比專(zhuān)家手動(dòng)操作時(shí)深入得多。一項用x射線(xiàn)圖進(jìn)行的邊緣場(chǎng)導航的體內研究表明，該系統能夠有效地、微創(chuàng )地將極細直徑的儀器引導到復雜的血管結構深處，而目前為止，這些儀器是用已知的方法無(wú)法到達的。

這種機器人解決方案有望用于診斷、成像和局部治療，并可以幫助外科醫生進(jìn)行侵入性最小的手術(shù)，包括對腦損傷的深入治療，如動(dòng)脈瘤或中風(fēng)，以及那些需要在難以到達的血管區域和泌尿外科進(jìn)行診斷的患者。

簡(jiǎn)介:

Sylvain Martel教授是加拿大蒙特艾爾科爾理工大學(xué)生物醫學(xué)工程研究所計算機和軟件工程系納米機器人實(shí)驗室的主任，也是加拿大工程院院士。主要從事納米機器人及針對生物醫學(xué)和生物工程應用的新型儀器化平臺和相關(guān)支撐技術(shù)的開(kāi)發(fā)。他目前領(lǐng)導一個(gè)多學(xué)科團隊，參與醫學(xué)領(lǐng)域和生物工程新儀器平臺的研究和開(kāi)發(fā)。

24.06.2020