【所属领域】

信息电子、生命健康

【技术背景】

心血管微创手术磁导航技术是指手术者通过计算机远程控制系统操作由两个半球形的永久磁体和推进系统组成的设备，利用磁场来引导导管行进的方向，从而对一系列复杂多变、危险系数大、常规介入手术方法失败的多种心脏病变进行介入治疗的一项新技术。国内外多项病例报告显示，该技术不仅能够减少术者和患者的X射线暴露时间，而且能够提高各种介入手术的成功率，扩大了介入手术的适应病症范围，同时减少了手术带来的负面影响及潜在的风险。由于磁导航系统价格昂贵，一个配备有磁导航系统的电生理导管室的造价是常规电生理导管室的3倍左右，这是磁导航系统在国内普及遇到障碍的原因之一。此外，传统的磁导航技术中，实现一个磁场坐标的定位需要同时使用三个单轴磁场传感器，且传感器与计算机通过有线连接，这种方案限制了磁导航的定位精度，同时也增加了手术的难度。因此，如何对现有磁导航技术进行技术创新，使其成本降低的同时还能让手术更加精准，过程更加简单，是未来国内磁导航需要攻克的难题。

【成果介绍】

本成果旨在对传统的心血管微创手术磁导航技术做出革新，控制手术成本，降低手术风险，减轻病人术后痛苦。传统的磁导航技术中，实现一个磁场坐标的定位需要同时使用三个单轴磁传感器分别测量磁场在三个方向的分量，而本成果利用的三维磁传感器，在外加磁场的作用下，通过对单器件的两个正交方向分别通入正负电流，对测量的电压值进行简单的加减处理后，一个器件便可以实现三个方向的磁场探测。因此，传感器的占用面积将进一步缩减，使得导管尺寸进一步减小，以适应更复杂的病症。此外，传感器的数据经过外围电路处理后通过Zigbee局域网与电脑端进行无线传输，消除了数据线给手术带来的不利影响，使得整个手术过程更加便利。

图1 单器件实现三维磁传感原理

图2 系统框图

【技术优势】

本成果提出的磁导航技术方案中，一个磁场传感器便可以实现三个方向的磁场感知，具有高的空间分辨率和集成度，极大地缩减附有传感器端的导管尺寸，同时利用无线传输技术使心脏微创介入手术变得更加简单。

【性能指标】

线性度范围：x方向：±20Oe，y方向：±20Oe ，z方向：±20Oe；

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

线性度误差：x方向：2.3%，y方向：2.9% ，z方向：3.3%。

【市场前景】

心血管微创手术是目前临床医学研究的前沿技术，也是治疗心血管疾病的有效方式。《中国心血管病报告2020》显示，截止至2020年，心血管病死亡率仍居首位，中国心血管病患者已达3.3亿，并且人数处于上升阶段。预计投入使用后在惠及广大患者的同时可以带来非常可观的经济效益，在提升医疗条件的同时，带动经济发展。

【知识产权】

该成果申请多项中国发明专利，以下是部分展示：

【合作方式】

技术开发、技术服务、技术转让、技术许可、技术入股、面谈等

【专家介绍】

游龙，华中科技大学光学与电子信息学院教授，博士生导师，自旋电子器件及系统课题组组长。自2001年起一直从事自旋电子技术国际前沿课题包括磁记录、磁传感和磁逻辑等领域相关的物理、材料及器件研究。近五年来，面向国家重大需求和国际前沿，在非挥发性随机存储器、自旋神经形态器件、自旋逻辑计算电路、自旋信息安全芯片和磁场传感器等领域开创性地提出了多项重要的新技术概念和设计方案，尤其首次实现了使用单个器件对三维磁场的探测以及存储。相关成果以第一作者或通讯作者已在Nature Nanotechnology, Nature Electronics, Proceedings of National Academy of Science (PNAS), Nano letters等国际学术期刊发表40余篇学术论文。

【联系方式】

成果编号：CG22021