心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場來引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。

一、項(xiàng)目分類

關(guān)鍵核心技術(shù)突破

二、成果簡介

心血管微創(chuàng)手術(shù)磁導(dǎo)航技術(shù)是指手術(shù)者通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作由兩個(gè)半球形的永久磁體和推進(jìn)系統(tǒng)組成的設(shè)備，利用磁場來引導(dǎo)導(dǎo)管行進(jìn)的方向，從而對一系列復(fù)雜多變、危險(xiǎn)系數(shù)大、常規(guī)介入手術(shù)方法失敗的多種心臟病變進(jìn)行介入治療的一項(xiàng)新技術(shù)。國內(nèi)外多項(xiàng)病例報(bào)告顯示，該技術(shù)不僅能夠減少術(shù)者和患者的X射線暴露時(shí)間，而且能夠提高各種介入手術(shù)的成功率，擴(kuò)大了介入手術(shù)的適應(yīng)病癥范圍，同時(shí)減少了手術(shù)帶來的負(fù)面影響及潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

由于磁導(dǎo)航系統(tǒng)價(jià)格昂貴，一個(gè)配備有磁導(dǎo)航系統(tǒng)的電生理導(dǎo)管室的造價(jià)是常規(guī)電生理導(dǎo)管室的3倍左右，這是磁導(dǎo)航系統(tǒng)在國內(nèi)普及遇到障礙的原因之一。此外，傳統(tǒng)的磁導(dǎo)航技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁場坐標(biāo)的定位需要同時(shí)使用三個(gè)單軸磁場傳感器，且傳感器與計(jì)算機(jī)通過有線連接，這種方案限制了磁導(dǎo)航的定位精度，同時(shí)也增加了手術(shù)的難度。因此，如何對現(xiàn)有磁導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使其成本降低的同時(shí)還能讓手術(shù)更加精準(zhǔn)，過程更加簡單，是未來國內(nèi)磁導(dǎo)航需要攻克的難題。

圖1 單器件實(shí)現(xiàn)三維磁傳感原理

圖2 系統(tǒng)框圖

三、技術(shù)優(yōu)勢

本成果提出的磁導(dǎo)航技術(shù)方案中，一個(gè)磁場傳感器便可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的磁場感知，具有高的空間分辨率和集成度，極大地縮減附有傳感器端的導(dǎo)管尺寸，同時(shí)利用無線傳輸技術(shù)使心臟微創(chuàng)介入手術(shù)變得更加簡單。

性能指標(biāo)

線性度范圍：x方向：±20Oe，y方向：±20Oe ，z方向：±20Oe；

靈敏度：x方向：377V/A/T，y方向：345V/A/T ，z方向：625V/A/T；

線性度誤差：x方向：2.3%，y方向：2.9% ，z方向：3.3%。

四、專家介紹

游龍，華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，自旋電子器件及系統(tǒng)課題組組長。自2001年起一直從事自旋電子技術(shù)國際前沿課題包括磁記錄、磁傳感和磁邏輯等領(lǐng)域相關(guān)的物理、材料及器件研究。近五年來，面向國家重大需求和國際前沿，在非揮發(fā)性隨機(jī)存儲器、自旋神經(jīng)形態(tài)器件、自旋邏輯計(jì)算電路、自旋信息安全芯片和磁場傳感器等領(lǐng)域開創(chuàng)性地提出了多項(xiàng)重要的新技術(shù)概念和設(shè)計(jì)方案，尤其首次實(shí)現(xiàn)了使用單個(gè)器件對三維磁場的探測以及存儲。相關(guān)成果以第一作者或通訊作者已在Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Proceedings of National Academy of Science (PNAS), Nano letters等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表40余篇學(xué)術(shù)論文。