Smart Sensor-aktivierte chirurgische Werkzeuge transformieren Herzchirurgie und Therapie

Viele minimalinvasive Operationen verlassen sich auf Katheter, die durch kleine Schnitte in den Körper eingeführt werden, um diagnostische Messungen und therapeutische Interventionen durchzuführen. Ärzte nutzen diesen katheterbasierten Ansatz beispielsweise, um unregelmäßige Herzschläge (Arrhythmien) zu kartieren und zu behandeln, oft indem sie das Herzgewebe lokalisieren und abtöten oder ablate, das die Arrhythmien verursacht.

Nachteile aktueller Katheter

Obwohl weit verbreitet in der Chirurgie, hat der aktuelle katheterbasierte Ansatz mehrere Nachteile. Die Steifigkeit heutiger Kathetergeräte bedeutet, dass sie sich nicht gut an weiche, biologische Gewebe anpassen, was die hochfidele Abbildung der elektrophysiologischen Signale eines Organs beeinträchtigt. Aktuelle Geräte machen nur an einem kleinen Teil eines Organs gleichzeitig Kontakt, was ständiges Bewegen der Sonde erfordert und medizinische Verfahren verlängert. Aktuelle Kathetersysteme sind auch in der Anzahl der Funktionen limitiert, die sie ausführen können, was Ärzte zwingt, mehrere Katheter in einem einzelnen Ablationsverfahren zu verwenden.

Zusätzlich riskieren lange Verfahren – beispielsweise zur Lokalisation und Ablation von Geweben, die Arrhythmien verursachen –, sowohl Patient als auch Arzt potenziell schädlicher Röntgenstrahlung auszusetzen, da Ärzte auf Röntgenbilder während der Operation angewiesen sind, um ihre Katheter zu führen. Um diese Probleme zu lösen, entwickelten Forscher eine neue Klasse medizinischer Instrumente, ausgestattet mit einem fortschrittlichen weichen Elektroniksystem, das die Diagnosen und Behandlungen einer Reihe von Herzerkrankungen dramatisch verbessern könnte.

Neues System

Forscher applizierten dehnbare und flexible Matrizen aus Elektrodensensoren und Aktoren, zusammen mit Temperatur- und Drucksensoren, auf ein Ballonkathetersystem, das oft in minimalinvasiven Operationen oder Ablationen zur Behandlung von Bedingungen wie Herzarrhythmien genutzt wird.

Das neue System, das sich besser an das weiche Gewebe des Körpers anpasst als aktuelle Geräte, kann eine Vielzahl von Funktionen ausführen, einschließlich simultaner in-vivo-Messungen von Temperatur, Kontaktkraft und elektrophysiologischen Parametern; der Fähigkeit, diagnostische und therapeutische Funktionen anzupassen; und Echtzeit-Feedback. Das neue System kann auch die Länge invasiver Ablationsverfahren und die Exposition von Patienten und Ärzten gegenüber Röntgenstrahlung dramatisch reduzieren.

Die neue Instrumentenklasse wird Ärzten erlauben, einen reichen Satz elektrophysiologischer Informationen zu erwerben und Operationen in kürzerer Zeit mit einem einzelnen instrumentierten Kathetersystem abzuschließen. Durch Ausstatten eines Ballonkatheters mit fortschrittlichen organankonformen elektronischen Komponenten, Sensoren und Aktoren überwanden die Forscher die Mängel aktueller Systeme.