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心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場(chǎng)來引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對(duì)一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場(chǎng)來引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對(duì)一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。國內(nèi)外多項(xiàng)病例報(bào)告顯示，該技術(shù)不僅能夠減少術(shù)者和患者的X射線暴露時(shí)間，而且能夠提高各種介入手術(shù)的成功率，擴(kuò)大了介入手術(shù)的適應(yīng)病癥范圍，同時(shí)減少了手術(shù)帶來的負(fù)面影響及潛在的風(fēng)險(xiǎn)。 由于磁導(dǎo)航系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一個(gè)配備有磁導(dǎo)航系統(tǒng)的電生理導(dǎo)管室的造價(jià)是常規(guī)電生理導(dǎo)管室的3倍左右，這是磁導(dǎo)航系統(tǒng)在國內(nèi)普及遇到障礙的原因之一。此外，傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁場(chǎng)坐標(biāo)的定位需要同時(shí)使用三個(gè)單軸磁場(chǎng)傳感器，且傳感器與計(jì)算機(jī)通過有線連接，這種方案限制了磁導(dǎo)航的定位精度，同時(shí)也增加了手術(shù)的難度。因此，如何對(duì)現(xiàn)有磁導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使其成本降低的同時(shí)還能讓手術(shù)更加精準(zhǔn)，過程更加簡單，是未來國內(nèi)磁導(dǎo)航需要攻克的難題。 圖1 單器件實(shí)現(xiàn)三維磁傳感原理 圖2 系統(tǒng)框圖 三、技術(shù)優(yōu)勢(shì) 本成果提出的磁導(dǎo)航技術(shù)方案中，一個(gè)磁場(chǎng)傳感器便可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的磁場(chǎng)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(dǎo)管尺寸，同時(shí)利用無線傳輸技術(shù)使心臟微創(chuàng)介入手術(shù)變得更加簡單。 性能指標(biāo) 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(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，自旋電子器件及系統(tǒng)課題組組長。自2001年起一直從事自旋電子技術(shù)國際前沿課題包括磁記錄、磁傳感和磁邏輯等領(lǐng)域相關(guān)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(fā)性隨機(jī)存儲(chǔ)器、自旋神經(jīng)形態(tài)器件、自旋邏輯計(jì)算電路、自旋信息安全芯片和磁場(chǎng)傳感器等領(lǐng)域開創(chuàng)性地提出了多項(xiàng)重要的新技術(shù)概念和設(shè)計(jì)方案，尤其首次實(shí)現(xiàn)了使用單個(gè)器件對(duì)三維磁場(chǎng)的探測(cè)以及存儲(chǔ)。相關(guān)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(xué)術(shù)期刊發(fā)表40余篇學(xué)術(shù)論文。

可應(yīng)用

微馬達(dá)是一種自驅(qū)動(dòng)的微納米機(jī)器人，具有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能和精準(zhǔn)導(dǎo)航的性能，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用前景，然而目前國內(nèi)外均尚無市場(chǎng)化的微馬達(dá)產(chǎn)品。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 血管支架植入是治療心血管疾病的有效干預(yù)手段，但現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)材料制備得到的血管支架存在生物相容性不足、需要手動(dòng)導(dǎo)絲引入額外的形狀擴(kuò)張裝置等問題，而且，為了確保植入的準(zhǔn)確性，需要采用高侵入的介入方法，容易造成血管再狹窄和動(dòng)脈損傷，從而降低了治療的有效性。因此，需要研發(fā)一類能有效克服現(xiàn)有問題，能實(shí)現(xiàn)低侵入、高精準(zhǔn)治療的新型血管支架系統(tǒng)，以拓寬微馬達(dá)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。 開發(fā)的磁性螺旋形形狀記憶微馬達(dá)血管支架，可以模擬細(xì)菌鞭毛的高效運(yùn)動(dòng)，無線旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)下旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)化為平移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磁性微馬達(dá)血管支架在血管內(nèi)的精確無線三維導(dǎo)航。配合磁驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)性能，控制血管支架在體內(nèi)運(yùn)動(dòng)到達(dá)目標(biāo)位置，微馬達(dá)支架具有形狀記憶功能，以對(duì)機(jī)體無害的無線超聲觸發(fā)形狀恢復(fù)，可以撐開狹窄血管。整體設(shè)計(jì)可以簡化支架植入流程，并且螺旋形的設(shè)計(jì)可以適應(yīng)旋動(dòng)流現(xiàn)象，使植入位點(diǎn)的血管壁切應(yīng)力得到維持，抑制支架植入內(nèi)膜增生不良反應(yīng)的發(fā)生，降低侵入性和植入風(fēng)險(xiǎn)，并有望實(shí)現(xiàn)完全遠(yuǎn)程智能操控支架植入。

項(xiàng)目獲國家“863”計(jì)劃資助。由上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院牽頭，與中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所，燕山大學(xué)、中國人民解放軍海軍總醫(yī)院、北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)和北京集翔多維信息技術(shù)有限公司共同完成。 心腦血管疾病是人類的第一殺手，目前的人工手術(shù)治療存在諸多弊端，手術(shù)機(jī)器人的研究已逐步展開。本課題基于HAM(Human Adaptive Mechatronics)的概念，從人的因素、人機(jī)一體化設(shè)計(jì)、智能控制三個(gè)方面對(duì)微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行研究。研究內(nèi)容包括定位機(jī)器人、介入裝置、介入操作裝置。建立我國微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人示范系統(tǒng)，為手術(shù)機(jī)器人的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 技術(shù)參數(shù)： 定位機(jī)械臂：5自由度；運(yùn)動(dòng)部分重20kg；承重6kg； 介入裝置：2自由度；重量小于4kg；軸向進(jìn)給誤差小于1%；定位精度1mm；軸向轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)任意； 介入操作裝置：2自由度；重量小于4kg。 技術(shù)創(chuàng)新性： 定位機(jī)器人采用單報(bào)閘鎖死多個(gè)關(guān)節(jié)的被動(dòng)操作方式，符合手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)需要； 介入裝置能夠檢測(cè)導(dǎo)管/導(dǎo)絲與血管壁之間的阻力，具有獨(dú)創(chuàng)性； 介入裝置能夠完成導(dǎo)管、導(dǎo)絲、球囊、支架的遞送，是介入裝置研究的一個(gè)突破； 介入操作裝置能夠根據(jù)導(dǎo)管介入裝置檢測(cè)到的導(dǎo)管/導(dǎo)絲與血管壁之間的阻力產(chǎn)生力反饋，操作醫(yī)生具有力場(chǎng)感覺。

本發(fā)明提供了一種人工血管流量調(diào)節(jié)裝置和人工血管，屬于醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的壓力流量可調(diào)性人工血管不適合應(yīng)該在嚴(yán)重的心臟畸形治療手術(shù)中的問題。本人工血管流量調(diào)節(jié)裝置包括呈桿狀的主骨架和多根長度不同的束縛帶；束縛帶的兩端均與主骨架約束連接，所有束縛帶從外至內(nèi)長度依次遞減；主骨架的一側(cè)面供人工血管抵靠，主骨架的另一側(cè)面上具有多個(gè)倒鉤，束縛帶的中段能掛在倒鉤上使每根束縛帶形成兩個(gè)相同口徑的束縛環(huán)。本人工血管流量調(diào)節(jié)裝置和本人工血管應(yīng)用在嚴(yán)重心臟畸形治療中，根據(jù)臨床狀況靈活地操縱人工血管流量調(diào)節(jié)裝置，保證人工血管流量適合患者的身體狀況；及時(shí)消除并發(fā)癥，達(dá)到理想分流的目的，顯著提高手術(shù)成功率。

我國每年死亡心腦血管疾病患者300萬人，血管支架是其治療的重要手段，目前臨床應(yīng)用約80萬只血管支架，市場(chǎng)約80億元，但是目前的血管支架產(chǎn)品為不銹鋼、鈷合金支架表面裝載藥物，存在晚期血栓、再發(fā)冠脈粥樣硬化等并發(fā)癥，本產(chǎn)品是可降解鎂基材料表面裝載藥物及釋放NO并同時(shí)捕獲內(nèi)皮祖細(xì)胞和誘導(dǎo)形成血管內(nèi)膜表面，是換代性產(chǎn)品。

血管挑針，它包括2~5ml注射器用的針座（1）、針頭（2）和設(shè)置在針頭（2）尖端的針眼斜面（3），針頭（2）固定安裝在針座（1）上，針頭（2）的直徑為0.50~0.55mm，針頭（2）的長度為19~22mm，針頭（2）的頂端部分垂直于針座（1）設(shè)置，且該端部分與針座（1）的連接部分呈L形狀；針頭（2）由止血鉗彎曲而成。

本成果規(guī)劃廠區(qū)占地200畝，首期投資2億元，規(guī)劃在未來1年多的時(shí)間內(nèi)建成年產(chǎn)5萬套心血管支架、2萬套心臟瓣膜、20萬套可降解金屬骨螺釘、骨夾板生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)在2015年取得各項(xiàng)產(chǎn)品注冊(cè)許可證，帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值將達(dá)10億元。該成果將達(dá)到國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)我國高端心血管醫(yī)療器械產(chǎn)品的空白。

XM-305B上肢肌肉附主要血管神經(jīng)模型 ? XM-305B上肢肌肉附主要血管神經(jīng)模型由上肢肌、三角肌、肱三頭肌、肱橈肌、旋前圓肌、指淺屈肌、臂叢和腋動(dòng)脈等7部件組成，顯示上肢帶肌、臂肌、前臂肌前群、后群和手肌等結(jié)構(gòu)，共有79個(gè)部位數(shù)字指示標(biāo)志及對(duì)應(yīng)文字說明。 尺寸：自然大，85×23×18cm 材質(zhì)：PVC材料

該探條由手柄、連桿、探頭組成，探頭直徑為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm五種型號(hào)，長度8～12mm，手柄長70mm，連桿長140mm，直徑為0.8mm，探頭與連桿采用特殊工藝一次成型，不易折斷脫落，采取特殊工藝電壓變化著色為：金黃、淡蘭、深蘭不等，不退色、不污染、術(shù)中易辨，利用術(shù)者操作。用鈦合金制成，彈性高，柔韌性好，用于血管內(nèi)的測(cè)量擴(kuò)張。