“双阶段磁定位”让医疗器械在三维空间实时准确地跟着走

微创手术里的“精准导航”现在有新进展了。以前在血管介入或者消化道内镜这些手术里,虽说CT和MRI也能提供点导航信息,但这些设备太笨重,还得依赖特定的手术室环境,更麻烦的是大多只能给出二维的数据。怎么能让医疗器械在三维空间里实时准确地跟着走?这是电磁和传感领域的科学家们一直在琢磨的事儿。2月4号,中国科学院深圳先进技术研究院集成所的徐天添团队找来了浙江大学的陆豪健团队合作,在《自然·传感器》上发表了他们的新研究成果。 这两个团队开发了一种又薄又软的柔性磁定位贴片系统,还想出了一个“双阶段磁定位”的办法,这或许能给微创手术里的器械操作提供高精度的实时跟踪新方案。徐天添先给这套系统安上了一种能随意贴、还能定做形状的柔性贴片。这东西是用柔性印刷电路板做的,整体看着轻巧柔韧。只要把它贴在皮肤上或者装在探头、内镜这些工具的表面上就能用了,“即贴即用”,就像给器械安上了一套“柔性导航系统”。 接着研究人员又弄了个双阶段的定位算法,这就好比是卫星导航里的“基站辅助定位”。第一步先靠外部的磁场把柔性贴片在大坐标系里的位置定准了;第二步再拿这个贴片当参考点,去找准体内那些个头小的磁性目标的位置。徐天添说,现在手术的部位各种各样,医疗器械的进路也很复杂。以前那种固定位置的刚性传感器阵列经常顾不上一边还想另一边——要么精度不够要么工作范围太小。 他们提出来的这套磁定位策略用柔性磁传感贴片做中间环节,把传统的磁定位部署方式给拓宽了不少。这不仅解决了精准和空间上的矛盾,还特别适合处理复杂的临床环境。研究组后来又做了一系列验证实验。结果显示这种方法在手术导航和体外监测里都挺稳当也很通用。 徐天添说:“我们想证明磁定位不光在实验室里能测准数据,还真能在实际人体里用起来。”以后他们打算把这“双阶段磁定位策略”作为核心继续深挖下去。下一步他们还想看看怎么让多个器械一起配合着导航,还有怎么长时间地感知生理信号的变化。