Chirurgische hulpmiddelen met slimme sensoren kunnen hartchirurgie en therapie bevorderen

Veel minimaal invasieve operaties zijn afhankelijk van katheters die via kleine incisies in het lichaam worden ingebracht om diagnostische metingen en therapeutische interventies uit te voeren. Artsen gebruiken deze op een katheter gebaseerde benadering bijvoorbeeld om onregelmatige hartslagen (aritmieën) in kaart te brengen en te behandelen, vaak door het gebied van het hartweefsel dat de aritmieën veroorzaakt te lokaliseren en te doden of weg te nemen.

Hoewel veel gebruikt in chirurgie, heeft de huidige op katheter gebaseerde benadering een aantal nadelen. De stijfheid van de huidige katheterhulpmiddelen betekent dat ze zich niet goed aanpassen aan zachte, biologische weefsels, wat een impact heeft op het in kaart brengen van de elektrofysiologische signalen van een orgaan met hoge betrouwbaarheid. Huidige apparaten maken contact met slechts een klein deel van een orgaan tegelijk, waardoor het noodzakelijk is om constant een sonde te verplaatsen, waardoor medische procedures langer worden. De huidige kathetersystemen zijn ook beperkt in het aantal functies dat ze kunnen uitvoeren, waardoor artsen meerdere katheters moeten gebruiken in een enkele ablatieprocedure.

Bovendien lopen lange procedures - bijvoorbeeld om weefsels die aritmieën veroorzaken te lokaliseren en weg te nemen - het risico dat zowel de patiënt als de arts worden blootgesteld aan mogelijk schadelijke röntgenstralen, aangezien artsen tijdens de operatie afhankelijk zijn van röntgenfoto's om hun katheters te geleiden. Om deze problemen aan te pakken, ontwikkelden onderzoekers een nieuwe klasse medische instrumenten uitgerust met een geavanceerd zacht elektronisch systeem dat de diagnoses en behandelingen van een aantal hartziekten en aandoeningen drastisch zou kunnen verbeteren.

Onderzoekers pasten rekbare en flexibele matrices van elektrodesensoren en -actuatoren, samen met temperatuur- en druksensoren, toe op een ballonkathetersysteem dat vaak wordt gebruikt bij minimaal invasieve operaties of ablaties om aandoeningen zoals hartritmestoornissen te behandelen.

Het nieuwe systeem, dat zich beter aanpast aan het zachte weefsel van het lichaam dan de huidige apparaten, kan een verscheidenheid aan functies uitvoeren, waaronder gelijktijdige in vivo metingen van temperatuur, contactkracht en elektrofysiologische parameters; het vermogen om diagnostische en therapeutische functies aan te passen; en realtime feedback. Het nieuwe systeem kan ook de duur van invasieve ablatieprocedures en de blootstelling van patiënten en artsen aan röntgenstraling drastisch verminderen.

De nieuwe klasse instrumenten zal artsen in staat stellen een uitgebreide reeks elektrofysiologische informatie te verwerven en operaties in kortere tijd uit te voeren met een enkelvoudig geïnstrumenteerd kathetersysteem. Door een ballonkatheter uit te rusten met geavanceerde orgaanconforme elektronische componenten, sensoren en actuatoren, overwonnen de onderzoekers de gebreken van de huidige systemen.