心血管微創手術磁導航技術
心血管微創手術磁導航技術是指手術者通過計算機遠程控制系統操作由兩個半球形的永久磁體和推進系統組成的設備,利用磁場來引導導管行進的方向,從而對一系列復雜多變、危險系數大、常規介入手術方法失敗的多種心臟病變進行介入治療的一項新技術。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
心血管微創手術磁導航技術是指手術者通過計算機遠程控制系統操作由兩個半球形的永久磁體和推進系統組成的設備,利用磁場來引導導管行進的方向,從而對一系列復雜多變、危險系數大、常規介入手術方法失敗的多種心臟病變進行介入治療的一項新技術。國內外多項病例報告顯示,該技術不僅能夠減少術者和患者的X射線暴露時間,而且能夠提高各種介入手術的成功率,擴大了介入手術的適應病癥范圍,同時減少了手術帶來的負面影響及潛在的風險。
由于磁導航系統價格昂貴,一個配備有磁導航系統的電生理導管室的造價是常規電生理導管室的3倍左右,這是磁導航系統在國內普及遇到障礙的原因之一。此外,傳統的磁導航技術中,實現一個磁場坐標的定位需要同時使用三個單軸磁場傳感器,且傳感器與計算機通過有線連接,這種方案限制了磁導航的定位精度,同時也增加了手術的難度。因此,如何對現有磁導航技術進行技術創新,使其成本降低的同時還能讓手術更加精準,過程更加簡單,是未來國內磁導航需要攻克的難題。
圖1 單器件實現三維磁傳感原理
圖2 系統框圖
三、技術優勢
本成果提出的磁導航技術方案中,一個磁場傳感器便可以實現三個方向的磁場感知,具有高的空間分辨率和集成度,極大地縮減附有傳感器端的導管尺寸,同時利用無線傳輸技術使心臟微創介入手術變得更加簡單。
性能指標
線性度范圍:x方向:±20Oe,y方向:±20Oe ,z方向:±20Oe;
靈敏度:x方向:377V/A/T,y方向:345V/A/T ,z方向:625V/A/T;
線性度誤差:x方向:2.3%,y方向:2.9% ,z方向:3.3%。
四、專家介紹
游龍,華中科技大學光學與電子信息學院教授,博士生導師,自旋電子器件及系統課題組組長。自2001年起一直從事自旋電子技術國際前沿課題包括磁記錄、磁傳感和磁邏輯等領域相關的物理、材料及器件研究。近五年來,面向國家重大需求和國際前沿,在非揮發性隨機存儲器、自旋神經形態器件、自旋邏輯計算電路、自旋信息安全芯片和磁場傳感器等領域開創性地提出了多項重要的新技術概念和設計方案,尤其首次實現了使用單個器件對三維磁場的探測以及存儲。相關成果以第一作者或通訊作者已在Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Proceedings of National Academy of Science (PNAS), Nano letters等國際學術期刊發表40余篇學術論文。
華中科技大學
2022-07-27