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心導管配備軟性電子裝置 輔助心臟病診治

整合軟性電子裝置陣列的心內膜氣球導管可顯著改善心臟病診斷與治療結果。喬治華盛頓大學與西北大學

喬治華盛頓大學(George Washington University)與西北大學(Northwestern University)的研究團隊開發全新類型軟性材料,整合包括可延展與具彈性的感測器與致動器等智慧軟性電子裝置於心導管系統,所提供的擴充功能可顯著改善數種心臟疾病與狀況的診斷與治療結果。

根據Electronics360報導,目前最低侵入性手術使用的心導管,雖配備有感測與制動元件,但均為剛性材質,再加上相對原始的操作模式,對軟組織表面的適應性並非絕佳,使得應用範圍受限且經常需要搭配多個探頭,或是需要延長手術時間與增加採用先進技術的需求,因此會影響到取得所需電生理學資料的成本、效率、時間。

而該研究團隊開發的心導管,從材質、裝置設計、製造方式著手,並整合先進電子技術,非常適合應用於軟組織,讓心臟疾病的評估與治療更方便,同時可縮短每次手術所需時間。研究成果顯示最低侵入性手術的設備,整合感測器與致動器的多模與多工能力有助於病灶定位,將可提高手術精確度與效率、降低風險、強化治療成效。

研究團隊運用多物理建模(multiphysics modelling)、人類與動物的Langendorff離體心臟灌流系統、塑膠心臟模型,展示採用多層配置的軟性電子裝置陣列,在應用於心內膜氣球導管時能跟組織的曲線表面密合接觸,因此可執行包括體內溫度/接觸力/電化學參數的同時量測、診斷與治療方式的客製化、即時結果回饋等各種功能。

例如心內膜氣球導管整合壓力與溫度感測器等軟性電子裝置,可用於分析周圍的心臟組織,促成電生理學、壓力、溫度參數的高密度時空對應(high-density spatiotemporal mapping),並可對心臟與神經細胞進行程式控制的電刺激與射頻消融術等最低侵入式手術,以消除心律不整與不可逆電穿孔的根源,且確保治療的藥物可直接輸送進入細胞中。

這套心導管系統,還能大幅縮短侵入式消融術施行的時間,降低醫師與病患暴露於X光輻射的風險。研究團隊的論文於2020年9月7日發表在Nature Biomedical Engineering期刊。

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