生物电子-用于均匀脉冲场消融的可拉伸“比目鱼”电极集成仿生球囊导管

科技   2024-12-18 20:00   江苏  

研究背景

心房颤动会导致严重的疾病,例如心力衰竭和中风。虽然导管消融术在治疗中很普遍,但现有技术几乎无法同时实现组织选择性和消融均匀性。


创新点

清华大学Xue Feng和Yihao Chen课题组为基于“比目鱼”电极的基于球囊的脉冲场消融 (PFA) 系统提出了一种仿生策略。受比目鱼骨架和柑橘皮的启发,微加工电极超薄、可拉伸且具有分散配置,可承受大球囊变形(87% 压缩)、高电压(1200 伏),并具有出色的组织顺应性(720° 扭曲)。机械-电耦合刺激以半球形电场均匀性优化球囊电极。受睡莲启发的转移印刷方法可实现多电极与球囊的一步集成。补充了全面的 PFA 系统,实现了 3.8 毫米(马铃薯)、3.1 毫米(兔子)和 2.3 毫米(猪)的消融深度,具有良好的均匀性和电生理隔离。这些结果揭示了 PFA 系统的定量设计,具有更精确、安全和有效的导管消融治疗的巨大潜力。

文章解析

图1:脉冲场消融术球囊电极用于心房颤动治疗的设计理念。

图2:电子气球的制造和仿生集成过程。

图3:在蔬菜模型上演示球囊充气和 PFA 效应变化。


图4:体内动物实验。
读后感

作者展示了一种有效的选择性 PFA 方法,提供了一个柔性的平台,可适应其他临床应用。目前的临床实践通常使用独立的标测系统,该系统提供独立于消融导管的精确、实时的电解剖数据。CARTO (Biosense Webster) 和 EnSite (Abbott) 等系统因其高分辨率标测能力和与多种导管类型的兼容性而被广泛与各种消融技术(包括 PFA)一起使用。集成这些专用标测系统后,该 PFA 系统可以在消融之前和期间提供详细的定位和跟踪,从而优化不同手术阶段的准确性和灵活性。

此外,集成多模态传感技术(例如电生理标测)将能够在消融过程中同时监测心脏信号,提供实时心律数据并促进个性化治疗。可拉伸球囊电极可以增强组织接触,从而提高信号记录的准确性。此外,记录多个电极内的信号变化可能会感应到组织接触压力。这些功能与温度传感器相结合,将提供有关组织相互作用的实时温度反馈,通过防止过度消融和优化治疗结果来提高安全性。

【参考文献】

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5822

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