自导航导管设计用于猪的心脏手术测试

轻轻地感受它的周围跳动的猪心脏壁的方式，自导引导管可以找到一个有泄漏的阀门和位置本身人类操作员，以堵塞漏洞，根据报告科学机器人今日(4月24日)。该系统的开发人员建议，导管导航自动化可以使外科医生不必执行这一具有挑战性的常规过程，使他们能够专注于手术的最关键方面。

“在[手术]程序中建立一致性和可重复性通常可以改善[患者]的结果，”休斯顿卫理公会医院的心脏外科医生和研究员Michael Reardon没有参与该研究，他在给The Scientist的一封电子邮件中写道。“我们用于血管内手术的导管输送系统的机器人控制可以帮助我们实现这一目标。。。[和] Fagogenis及其同事的工作为我们提供了一个良好的开端。“

该系统“特别聪明且具有实用性”，哈佛医学院的心脏外科医生和研究员Marco Zenati补充说，他也没有参加这项研究。

最小化手术的侵入性是所有类型手术的理想目标。通过减少创伤，恢复时间更快，感染风险更低，并且美容上不希望的瘢痕形成被最小化。在心脏手术的情况下，用导管介导的手术替换心脏直视手术也可以避免使用心脏和肺旁路手术并消除相关的风险，如心律失常和中风。

心脏外科医生和工程师已经制作了一系列锁孔手术技术，包括主动脉瓣置换术和瓣周漏闭合术，这两种技术都是通过将导管穿过胸腔的小孔或股动脉输入心脏来完成的。然而，这些程序通常“需要向患者和提供者接触辐射，”Zenati说，他解释说，通常需要使用透视(连续X射线)进行长时间成像以将导管导入到位。有时也会使用尖端带有微型超声探头的导管，但图像质量很差。

波士顿儿童医院和哈佛医学院的生物工程师兼首席研究员皮埃尔·杜邦说，作为这些成像缺点的可能解决方案，“我们的想法是考虑在心脏内部使用内窥镜和机器人技术。”他的团队选择了瓣膜周围闭合 - 其中一个植入的置换瓣膜周围的泄漏被堵塞 - 作为原理验证程序。

内窥镜检查通常在空气或透明的充满液体的体腔内进行，杜邦说，“但如果你在充满血液的心脏中，你看到的只是红色。”也就是说，“直到你按下你的内窥镜仪器对抗组织和血液被取代。“

该团队利用这些视觉线索通过机器学习算法训练其机器人导管，以识别它何时与心脏壁接触，仅被血液包围(远离墙壁)，或何时到达瓣膜(已确定)通过可见缝线的存在)。

导管本身是一个同心管机器人 - 基本上是一个灵活的金属杆，可以在3D中进行机动，其中一个摄像头安装在其尖端，并带有一个可伸展的杆，用于输送插头以固定泄漏。

在具有有意植入以便泄漏的假体主动脉瓣的猪中，机器人导管可以从心脏的顶点(进入点)导航到泄漏，几乎与人工操作的导管一样快速和准确。一旦就位，操作员通过操纵杆控制插头。杜邦说：“机器人完成了导致泄漏的不太重要的部分，然后临床医生完成了部署封堵器的任务关键部分。”在这种情况下，他将外科医生比作战斗机飞行员，他们可以飞到自动驾驶仪上的某个位置，然后控制进行侦察，战斗或其他一些重要任务。

Zenati说，这项技术还没有为临床应用做好准备。他说，首先，人造瓣膜中的缝线不典型。该团队使用了“具有可被系统识别的参考点的定制阀门，因此为了在临床中应用这一点，您必须在植入的瓣膜内具有类似的参考点。”然而，工作是自主机器人导管导航的原理验证。“经验教训。。。可以应用于其他[心脏]问题“和进入途径，如股动脉。

事实上，Carnegie Mellon大学的生物机器人研究员Howie Choset补充道，他没有参与这个项目，“虽然这个[系统]是针对心脏手术的，但我确实认为使用解剖学墙进行导航的核心思想是关键而且可以适用于[身体]的其他领域。“

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