在血管介入手術(shù)、消化道內(nèi)鏡手術(shù)等微創(chuàng)手術(shù)中，傳統(tǒng)的CT、MRI（磁共振成像）等影像技術(shù)雖能提供一定的“導(dǎo)航”信息，但設(shè)備體量大、依賴特定的手術(shù)環(huán)境且大多只能提供二維信息。如何引入磁場(chǎng)定位技術(shù)，對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的三維“導(dǎo)航”？這是電磁和傳感領(lǐng)域科學(xué)家們近年來(lái)的重點(diǎn)研究方向之一。

2月4日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所研究員徐天添團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江大學(xué)研究員陸豪健團(tuán)隊(duì)在《自然·傳感器》上發(fā)表最新研究成果。合作團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種可貼附、可定制的柔性磁定位貼片系統(tǒng)，并構(gòu)建了“雙階段磁定位”策略，有望為微創(chuàng)手術(shù)中醫(yī)療器械的操作提供高精度、實(shí)時(shí)跟蹤的新策略。

研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了一種可貼附、可定制的柔性磁定位貼片，這種貼片基于柔性印刷電路板構(gòu)建，整體結(jié)構(gòu)輕薄、柔軟，可根據(jù)具體需求，設(shè)計(jì)成不同形狀與尺寸，能貼附于皮膚表面，或集成于探頭、內(nèi)鏡等醫(yī)療器械表面，能夠“即貼即用”，如同裝上“柔性導(dǎo)航系統(tǒng)”，為操作醫(yī)療器械提供精準(zhǔn)指引。

基于這種柔性貼片，研究人員進(jìn)一步開發(fā)出了雙階段定位算法，它就像衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的“基站輔助定位”功能，首先通過(guò)外部磁場(chǎng)，確定柔性貼片在全局坐標(biāo)系中的位置，再以該貼片作為局部參考，實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)小型磁性目標(biāo)的定位。

“在手術(shù)部位多樣、醫(yī)療器械介入路徑復(fù)雜的臨床環(huán)境中，傳統(tǒng)依賴固定位置的剛性傳感器陣列的磁定位技術(shù)常常面臨‘定位精度’和‘工作空間’難以兼得的困境。”徐天添介紹。

該團(tuán)隊(duì)提出的磁定位策略以柔性磁傳感貼片作為中間單元，對(duì)傳統(tǒng)磁定位的部署方式進(jìn)行了拓展，有效提升了對(duì)復(fù)雜臨床場(chǎng)景的適應(yīng)能力。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)該方法開展了系統(tǒng)性驗(yàn)證。相關(guān)研究結(jié)果表明，這一磁定位策略在手術(shù)介入導(dǎo)航、體外生理監(jiān)測(cè)等不同應(yīng)用中具有良好的穩(wěn)定性和通用性，為磁定位系統(tǒng)提供了一條更加靈活、貼近臨床的實(shí)施路徑。

“我們希望證明，磁定位不僅可以在受控環(huán)境下‘測(cè)得準(zhǔn)’，更能在真實(shí)體內(nèi)環(huán)境中‘用得上’。”徐天添表示，未來(lái)團(tuán)隊(duì)將以“雙階段磁定位策略”為核心，進(jìn)一步探索該方法在多個(gè)器械協(xié)同導(dǎo)航、長(zhǎng)時(shí)程生理信號(hào)感知等方面的應(yīng)用。