Удаленная Магнитные навигации для точного, позиционирование в реальном времени катетера и абляции в сердечной электрофизиологии Процедуры
21 апреля 2013 г.
Этот отчет содержит подробное описание нового удаленного навигационной системы на основе магнитных управляемых сил, который недавно был введен в качестве нового роботизированного инструмента для человеческого сердечных процедур электрофизиологии.
В данном протоколе используется новая система дистанционной навигации, основанная на магнитных движущих силах, которая недавно была представлена в качестве нового роботизированного инструмента для процедур электрофизиологии сердца у человека. Процедура начинается с размещения пациента на операционном столе, после чего медицинский персонал обеспечивает доступ к правой и левой бедренным артериям, и катетеры вручную вводятся в камеры сердца. Система на базе электромагнита с восьмью катушками создает динамическое магнитное поле, которое позволяет осуществлять дистанционную навигацию очень гибких намагниченных катетеров за счет быстрого изменения величины магнитного поля.
Магнетизированный катетер вводится в камеры сердца для 3D-геометрической реконструкции с использованием системы электроанатомического картирования. Затем с помощью дистанционной навигации и электрофизиологических маневров, таких как картирование захвата (entrainment mapping), определяются характеристики контура аритмии. В итоге результаты демонстрируют успешную дистанционную подачу радиочастотной энергии в целевую зону, локализованную на этапе картирования.
Для облегчения навигации и повышения стабильности в условиях, когда оператор находится вдали от стола пациента, были разработаны новые системы дистанционной навигации. Однако системы первого поколения имеют ряд ограничений. Недавно разработанная система навигации катетера использует восемь электромагнитов, расположенных вокруг туловища пациента.
Это обеспечивает быстрое перемещение кончика катетера в режиме почти реального времени на основе динамических изменений магнитных полей, создаваемых этими электромагнитами. Система управления наведением и визуализацией катетера CGCI использует мощные электромагниты для создания высокоподвижного магнитного поля в пределах эффективной зоны управления, оптимизированной таким образом, чтобы магнитное поле фокусировалось и удерживалось почти полностью внутри магнитной камеры. Система не создает магнитного поля, когда она не находится в режиме магнитного наведения.
Генераторы магнитного поля обеспечивают крутящий момент и силу для перемещения, позиционирования и направления кончика катетера, оснащенного закрепленной на этом кончике гранулой постоянного магнита. Роботизированная система состоит из консоли управления, управляющего компьютера CGCI и моторизованного механизма линейного продвижения катетера. В системе используется стандартный трехосевой джойстик, предназначенный для поворота магнитного поля, а также для ручного продвижения или отведения катетера.
3D-контроллер используется для продвижения катетера в любом направлении относительно экрана. Рентгеновская С-дуга может быть повернута или выведена с помощью диалогового окна рентгена на консоли управления. Консоль управления объединяет отображение системы CGCI внутри системы регистрации NEX EP, внутрисердечного ультразвукового исследования и рентгена.
Это обеспечивает прямое управление системой внутриоперационной навигации (Navi) и системой регистрации вызванных потенциалов (EP) с помощью клавиатуры и мыши. Обычно центральный экран используется для отображения внутреннего экрана и наложенной графики CECI. Подготовка пациента проводится вне магнитной камеры.
Медицинский персонал под местной анестезией обеспечивает доступ к правой и левой бедренным венам для проведения процедур по лечению трепетания левого предсердия. Сначала в коронарный синус и в перегородку правого предсердия соответственно вводят декап, коллар и фиксирующий катетер. В правое предсердие также помещают датчик внутрисердечного эхокардиографического исследования.
Далее проводится стандартное исследование механизма аритмии. После подтверждения механизма трепетания левого предсердия осуществляется транссептальный доступ к левому предсердию с использованием транссептального интродьюсера и непрерывного контроля размера.
Мультиполярный катетер также вводится в левое предсердие через транссептальную пункцию. Для дистанционной навигации используется магнитный абляционный катетер с электродами, вводимый через специальный интродьюсер. Моторизированное устройство фиксирует или высвобождает катетеры.
Устройство состоит из стерилизуемого редуктора колесного привода и основания двигателя. Оно также включает одноразовый зажим для обплетающего катетера и крепление на ногу. Обплетающий катетер устанавливается в зажим, после чего рабочий катетер вводится в обплетающий катетер и вручную продвигается в левое предсердие, что подтверждается с помощью системы картирования и флюороскопии.
Затем, оттянув рычаг управления большим пальцем, линию катетера помещают между роликами редуктора колесного привода. Рентгеновская C-дуга перемещается в рабочее положение внутри магнитной камеры. Далее столик пациента перемещается вперед для локализации Torx в магнитном поле.
Затем оператор покидает операционную и переходит к управлению с операционной консоли. На центральном экране теперь отображаются магнитный катетер и специальный электродный кожух; на консоли CGCI доступны все функции управления CGCI и внутринавигационные функции. Оператор использует трехосевой джойстик в левой руке для управления перемещением катетеров.
Правая рука. 3D-контроллер используется для управления катетером и его перемещения в определенную область левого предсердия путем изменения направления магнитного поля. Желтая магнитная стрелка указывает направление магнитного поля.
Магнитная иконка отображает значения мощности катушки в виде цветов. Зеленый цвет указывает на сильное положительное поле, а красный — на сильное отрицательное поле. Далее 3D.
Геометрия восстанавливается путем дистанционного перемещения катетера внутри левого предсердия и легочных вен, измерения напряжения активации и первичного интервала между точками приложения силы. Для характеристики перебега цепи генерируются интервальные карты. Цели абляции идентифицируются и локализуются на 3D-геометрии. В режиме автоматического магнитного наведения оператор может автоматически направить катетер к конкретной цели, дважды щелкнув по соответствующей метке внутри системы.
Это представляет собой важную функцию для создания удаленных и автоматических линий абляции. В автоматическом режиме система отображает диалоговое окно наведения. В нем указывается расчетное время достижения цели и статус поиска цели.
Ручное вмешательство при автоматическом поиске возможно с помощью джойстика или 3D-контроллера для купирования аритмии. Радиочастотная энергия подается на определенный уровень участка в качестве целевой точки; при ручном или автоматическом наведении аритмия купируется и восстанавливается синусовый ритм после прерывания цепи re-entry. Повторная индукция с помощью высокочастотной стимуляции предсердий подтверждает устранение аритмии.
Процедура завершается удалением катетеров, очисткой и компрессией мест пункции для достижения гемостаза. Данная система на основе электромагнитного воздействия обеспечивает быстрое воспроизводимое перемещение, а также точное и стабильное позиционирование катетера на выбранных мишенях в камерах сердца. Эти средства фиксации важны для создания трансмуральных повреждений и направления катетера в анатомически труднодоступные участки, особенно при отсутствии обширного опыта ручного манипулирования катетером.
Это может привести к более эффективным и безопасным процедурам абляции.
Обзор
В данном отчете подробно описывается новая система дистанционной навигации, использующая магнитные движущие силы и разработанная в качестве роботизированного инструмента для процедур в области электрофизиологии сердца.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Электрофизиология сердца
- Роботизированные навигационные системы
- Применение магнитных полей
Теоретическая часть
- Традиционные методы навигации катетеров имеют свои ограничения.
- Системы магнитной навигации повышают стабильность и точность управления.
- Электромагнитные поля позволяют эффективно направлять гибкие катетеры.
- Последние достижения привели к совершенствованию технологий навигации катетеров.
Цель исследования
- Представить новый роботизированный инструмент для кардиологических процедур.
- Повысить точность навигации катетера.
- Оценить эффективность системы магнитной навигации.
Используемые методы
- Позиционирование катетеров в камерах сердца.
- Использование электромагнитной системы с восьмикатушечным сердечником.
- Трехмерная геометрическая реконструкция с помощью электроанатомического картирования.
- Дистанционная навигация и электрофизиологические манипуляции для характеристики аритмии.
Основные результаты
- Успешная дистанционная подача радиочастотного тока в целевые зоны.
- Повышенная стабильность и контроль при навигации катетера.
- Автоматизированное магнитное наведение повысило эффективность прицеливания.
- Эффективная характеристика путей проведения аритмии.
Выводы
- Новая навигационная система является перспективной для применения в кардиологических процедурах.
- Магнитное наведение может повысить маневренность катетера.
- Дальнейшие разработки могут позволить устранить ограничения более ранних систем.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Системы дистанционной магнитной навигации решают критические задачи в кардиологической электрофизиологии, обеспечивая точное и стабильное позиционирование катетера при проведении процедур абляции. Данная технология позволяет осуществлять валидацию мишеней в сложных субстратах аритмии с помощью замкнутого контура управления в режиме реального времени, что снижает вариабельность процедур и повышает их воспроизводимость. Повышая точность формирования очагов поражения и уменьшая зависимость оператора от стола, эта технология способствует снижению механистических рисков в ранних трансляционных исследованиях методов терапии сердечно-сосудистых заболеваний.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать аритмогенные субстраты за счет точного и стабильного позиционирования катетера для картирования и абляции.
- Практическая ценность: снижает зависимость от мануальных навыков оператора, стандартизируя навигацию катетера независимо от специалиста или лаборатории.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Облегчает подготовку валидированных 3D-анатомических реконструкций для последующей электрофизиологической оценки.
- Практическая ценность: Обеспечивает высокоточное и воспроизводимое создание геометрии, необходимое для согласованного тестирования соединений или устройств.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Связывает этап открытия с доклинической валидацией, обеспечивая надежное воздействие на цепи аритмии в моделях, релевантных заболеванию.
- Практическая ценность: Предоставляет многократно используемую платформу для лонгитюдных исследований, требующих повторного и точного доступа катетером к камерам сердца.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Система интегрируется в рабочий процесс исследований в области электрофизиологии сердца, поддерживая проверку гипотез посредством характеристики аритмий и обеспечивая надежное проведение вмешательств в картированных мишенях.
- Фундаментальная биология: способствует уточнению путей передачи сигнала и снижению механистических рисков за счет возможности точного электрофизиологического картирования и абляции выявленных субстратов.
- Скрининг: повышает готовность анализа за счет стабильного и воспроизводимого позиционирования катетера для получения согласованных электрических измерений.
- Аналитика: позволяет проводить количественные измерения зависимых переменных, таких как напряжение активации, интервалы расстояний и формирование областей абляционного повреждения.
- Трансляционные исследования: связывает ранние этапы открытий с преклинической преемственностью путем валидации мишеней в моделях, имитирующих субстраты аритмии у человека.
- Корпоративное использование: функционирует как общий ресурс для лабораторий электрофизиологии, сокращая избыточность инфраструктуры навигации.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышение достоверности прогнозирования локализации мишени, снижение механистической неопределенности при характеристике аритмии.
- Операционная ценность: Стандартизация, воспроизводимость и масштабируемость навигации катетера в различных центрах и исследованиях.
- Стратегическая ценность: Оптимизация принятия решений о целесообразности (go/no-go) при валидации мишени, повышение эффективности использования капитала за счет сокращения числа неудачных процедур и снижение биологических рисков при трансляционном переходе.
- Влияние на портфель: Приоритизация кардиологических мишеней с учетом рисков на основе воспроизводимых результатов абляции и долговечности очагов поражения.
Особенности реализации
- Опыт работы в области электрофизиологии сердца, безопасности магнитных полей и эксплуатации специализированного программного обеспечения системы.
- Инструментарий, включающий восемь электромагнитов с сердечниками из катушек, моторизированный привод для продвижения катетера и интегрированные методы визуализации (флюороскопия, ультразвук, электроанатомическое картирование).
- Межкомандная стандартизация протоколов навигации, порогов безопасности и рабочих процессов наведения между группами электрофизиологов, инженеров и специалистов по визуализации.
- Особенности адаптации с учетом различных вариантов анатомии сердца, типов катетеров и субстратов аритмии в доклинических и клинических моделях.
- Практические ограничения включают необходимость обеспечения среды, безопасной для ферромагнетиков, возможность влияния магнитного поля на металлические имплантаты и потребность в специальном обучении для дистанционного управления с консоли.
