“液體封堵”，磁流體機(jī)器人破解臨床難題 | 科技前線

心臟左心耳是左心房向外延伸的狹長管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁凹凸不平的結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致血流堵塞。心臟左心耳血栓是房顫患者常見的并發(fā)癥。傳統(tǒng)的金屬封堵器治療方法因封堵不全、血栓形成等問題，容易給患者埋下新的隱患。

針對這一臨床難題，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等，研發(fā)出一種可個性化適配所有左心耳類型的磁流體機(jī)器人，提出了一種基于液體的心臟左心耳封堵技術(shù)體系。

▲數(shù)字減影血管造影拍攝的巴馬豬體內(nèi)磁流體左心耳封堵實(shí)驗(yàn)過程

01

新思路破解臨床難題

對于無法使用口服抗凝藥的房顫患者來說，左心耳封堵術(shù)是降低其中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵治療手段。但是現(xiàn)有的封堵技術(shù)長期面臨兩大核心挑戰(zhàn)：

一方面，現(xiàn)有的金屬封堵器質(zhì)地堅(jiān)硬，需刺破心肌壁才能固定，易導(dǎo)致封堵器周圍漏、器械相關(guān)性血栓和心肌損傷，硅膠等軟封堵器需要過度擴(kuò)張才能封堵，易破壞心臟內(nèi)血流動力學(xué)；

另一方面，左心耳內(nèi)部布滿小梁間隙，不同患者的左心耳形態(tài)千差萬別，固體封堵器難以完全適配，未封堵的死角仍可能形成血栓，導(dǎo)致患者中風(fēng)。且普通流體材料難以對抗血流沖刷和心跳擠壓，實(shí)現(xiàn)安全封堵較為困難。

▲磁流體左心耳封堵術(shù)示意及封堵效果展示

為了解決該問題，團(tuán)隊(duì)想到了磁流體。磁流體可在外加磁場作用下定向運(yùn)動，并像水一樣自適應(yīng)填充任何復(fù)雜空間。

02

構(gòu)建封堵技術(shù)新體系

團(tuán)隊(duì)研發(fā)了超聲引導(dǎo)介入技術(shù)體系，在實(shí)時顯示心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時，利用外磁場作用以及磁流體的自適應(yīng)塑形能力，成功實(shí)現(xiàn)了磁流體植入。

團(tuán)隊(duì)在離體豬上完成了初步驗(yàn)證，此后科研人員對初版磁流體的磁性、流動性、固定性等方面進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，最終研發(fā)出了一款新型磁流體機(jī)器人。

▲磁流體左心耳封堵體外實(shí)驗(yàn)過程

新型磁流體機(jī)器人可經(jīng)心臟介入導(dǎo)管進(jìn)入左心耳，在磁力牽引下，能成功對抗高速血流和劇烈心跳帶來的干擾。與血液接觸后，它能快速原位固化，繼而形成完全貼合左心耳形狀的磁凝膠，對出血部位完全封堵。

團(tuán)隊(duì)還通過仿真、體外實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了合適的外磁場參數(shù)，通過聚乙烯醇粉末調(diào)控磁流體，促進(jìn)心內(nèi)膜的生長，構(gòu)建了完善的磁流體左心耳封堵技術(shù)體系，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的技術(shù)空白。

03

有望提供治療新方案

動物驗(yàn)證和3D重建顯示，新型磁流體機(jī)器人能夠徹底封堵左心耳血栓，適用于各種復(fù)雜形態(tài)的左心耳。其封堵效果優(yōu)于目前臨床最廣泛使用的傳統(tǒng)金屬封堵器。

磁流體機(jī)器人在豬模型上植入2至10個月后，固化后的磁凝膠表面可形成光滑完整的心內(nèi)膜，且無器械相關(guān)性血栓形成和心肌損傷。

新型磁流體封堵術(shù)有望為房顫患者，尤其是左心耳形態(tài)復(fù)雜、無法耐受傳統(tǒng)封堵器的患者，提供更安全、長效的卒中預(yù)防方案。

來源：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院

責(zé)任編輯：宋同舟