“液體封堵”，磁流體機器人破解臨床難題 | 科技前線

心臟左心耳是左心房向外延伸的狹長管狀結構，其內壁凹凸不平的結構易導致血流堵塞。心臟左心耳血栓是房顫患者常見的并發癥。傳統的金屬封堵器治療方法因封堵不全、血栓形成等問題，容易給患者埋下新的隱患。

針對這一臨床難題，中國科學院深圳先進技術研究院等，研發出一種可個性化適配所有左心耳類型的磁流體機器人，提出了一種基于液體的心臟左心耳封堵技術體系。

▲數字減影血管造影拍攝的巴馬豬體內磁流體左心耳封堵實驗過程

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新思路破解臨床難題

對于無法使用口服抗凝藥的房顫患者來說，左心耳封堵術是降低其中風風險的關鍵治療手段。但是現有的封堵技術長期面臨兩大核心挑戰：

一方面，現有的金屬封堵器質地堅硬，需刺破心肌壁才能固定，易導致封堵器周圍漏、器械相關性血栓和心肌損傷，硅膠等軟封堵器需要過度擴張才能封堵，易破壞心臟內血流動力學；

另一方面，左心耳內部布滿小梁間隙，不同患者的左心耳形態千差萬別，固體封堵器難以完全適配，未封堵的死角仍可能形成血栓，導致患者中風。且普通流體材料難以對抗血流沖刷和心跳擠壓，實現安全封堵較為困難。

▲磁流體左心耳封堵術示意及封堵效果展示

為了解決該問題，團隊想到了磁流體。磁流體可在外加磁場作用下定向運動，并像水一樣自適應填充任何復雜空間。

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構建封堵技術新體系

團隊研發了超聲引導介入技術體系，在實時顯示心臟內部結構的同時，利用外磁場作用以及磁流體的自適應塑形能力，成功實現了磁流體植入。

團隊在離體豬上完成了初步驗證，此后科研人員對初版磁流體的磁性、流動性、固定性等方面進行了改進和優化，最終研發出了一款新型磁流體機器人。

▲磁流體左心耳封堵體外實驗過程

新型磁流體機器人可經心臟介入導管進入左心耳，在磁力牽引下，能成功對抗高速血流和劇烈心跳帶來的干擾。與血液接觸后，它能快速原位固化，繼而形成完全貼合左心耳形狀的磁凝膠，對出血部位完全封堵。

團隊還通過仿真、體外實驗確認了合適的外磁場參數，通過聚乙烯醇粉末調控磁流體，促進心內膜的生長，構建了完善的磁流體左心耳封堵技術體系，填補了該領域的技術空白。

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有望提供治療新方案

動物驗證和3D重建顯示，新型磁流體機器人能夠徹底封堵左心耳血栓，適用于各種復雜形態的左心耳。其封堵效果優于目前臨床最廣泛使用的傳統金屬封堵器。

磁流體機器人在豬模型上植入2至10個月后，固化后的磁凝膠表面可形成光滑完整的心內膜，且無器械相關性血栓形成和心肌損傷。

新型磁流體封堵術有望為房顫患者，尤其是左心耳形態復雜、無法耐受傳統封堵器的患者，提供更安全、長效的卒中預防方案。

來源：中國科學院深圳先進技術研究院

責任編輯：宋同舟