可在活体哺乳动物心脏内运动的自导航导管

　　心血管疾病发病和死亡率居高不下，刺激了心脏手术与冠脉支架需求的快速增长，其中心导管介入诊疗术应用越来越广泛，但是手动送管手术动作极为精密，对医生的操作经验依赖性高。

　　来自波士顿儿童医院和哈佛医学院的研究人员研发出了一种自动导航的导管，可以绕过跳动的心脏壁，找到手术位置进行手术，研究人员指出，导管自动化导航可以让外科医生不必再受到这个具有挑战性的常规过程的限制，专注于手术的最关键方面。

　　这一研究成果公布在Science Robotics杂志上。

　　“在手术过程中建立一致性和可重复性，通常可以改善患者的疗效，”休斯顿卫理公会医院的心脏外科医生和研究员Michael Reardon（未参与该研究）说，“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……Fagogenis及其同事的工作为我们带来了一个良好的开端。”

　　哈佛医学院的心脏外科医生和研究员Marco Zenati（未参与该研究）也认为，这一系统“特别聪明且具有实用性”。

　　最小化手术的侵入性是所有类型手术的理想发展方向。通过减少创伤，恢复时间更快，感染风险更低，并且不希望出现的瘢痕形成（影响美观）也被最小化。对于心脏手术来说，导管介导的心脏替换手术也可以避免心脏和肺旁路手术相关的风险，如心律失常和中风。

　　目前，心脏外科医生和工程师已经研发了一系列洞眼手术，包括主动脉瓣置换术和瓣周漏闭合术（perivalvular leak closures），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“需要患者和提供者接触辐射，”Zenati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，但这样得到的图像质量很差。

　　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Pierre Dupont说，这些成像缺点可以解决，“我们的想法是在心脏内部使用内窥镜和机器人技术。”这项研究选择了瓣周漏闭合术（其中一个植入的置换瓣膜周围出现泄漏）作为原理验证实验。

　　内窥镜检查通常在空气或透明充满液体的体腔中进行，“但如果你在充满血液的心脏中，看到的只是红色。”

　　研究人员利用这些视觉线索通过机器学习算法训练机器人导管，识别何时与心脏壁接触，何时到达瓣膜。

　　导管本身是一个同心管机器人，基本来说就是一个灵活的金属杆，可以进行3D操作，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。

　　在进行实验的猪中，机器人导管可以从心脏的顶点导航到泄漏位置，这几乎与人工操作的导管介入一样快速和准确。一旦就位，操作员通过操纵杆控制插头。Dupont说：“机器人完成了这部分，然后临床医生完成了部任务的关键部分。”他把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，然后进行侦察，战斗或其他一些重要任务。

　　Zenati说，不过这项技术还没有达到进入临床的标准，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，在临床中要达到这一点，必须在植入的瓣膜内具有类似的参考点。”

　　然而，虽然这个系统是针对心脏手术的，但一些科学家认为使用anatomic walls进行导航的核心思想十分关键，可以适用于身]的其他方面。”