Wetenschappers hebben een zeer kleine magnetische bestuurbare katheter ontwikkeld voor minimaal invasieve chirurgie. Dankzij de variabele stijfheid, chirurgen kunnen complexere bewegingen in het lichaam uitvoeren met een lager risico op letsel voor de patiënt.

Voor patiënten met hartritmestoornissen, chirurgen voeren routinematig een minimaal invasieve procedure uit om de delen van het hart weg te nemen die ongewenste elektrische impulsen veroorzaken. De arts brengt een katheter via een ader in het hart in die plaatselijk warmte genereert om de relevante secties te verwijderen. Om de kathetertip met een hoge mate van precisie door de bloedvaten te laten navigeren, de chirurg kan de tip handmatig buigen met behulp van een trekdraad in de katheter. Echter, de katheter kan slechts in twee richtingen worden bewogen:naar links en naar rechts.

In samenwerking met hun EPFL-collega's, ETH Zürich-onderzoekers die werken onder Brad Nelson, Hoogleraar Robotica en Intelligente Systemen, hebben nu een katheter met een magnetische kop ontwikkeld. In plaats van handmatig te worden bestuurd, het wordt bediend vanaf een computer via een extern magnetisch veld. Hierdoor kan het voorste deel van de katheter met de hoogste precisie in elke richting worden gebogen. "Als resultaat, de nieuwe katheter kan beter door complexere bloedvaten worden gestuurd dan een conventionele katheter, " zegt Christophe Chautems, een promovendus in de groep van Nelson. Omdat de magnetische katheter geen trekdraad nodig heeft, het kan veel dunner worden gemaakt. Zo hebben de wetenschappers de kleinste bestuurbare katheter ooit ontwikkeld.

Variabele stijfheid

Met de nieuwe katheter de stijfheid van het voorste deel kan ook worden aangepast, dankzij een legering met een laag smeltpunt die in drie van zijn secties is geplaatst. Met stroom geleverd via fijne koperdraden in de katheter, deze secties kunnen worden verwarmd en zo flexibel worden gemaakt.

Als het voorste deel van de katheter relatief stijf is, door een extern magnetisch veld aan te leggen, kan het slechts licht buigen. In tegenstelling tot, een zachte katheter maakt bochten in zeer krappe bochten mogelijk. Hierdoor kunnen chirurgen met veel grotere precisie door bloedvaten navigeren, en vermindert ook het risico van per ongeluk verwonden van bloedvaten van binnenuit.

Voor chirurgen om met deze magnetische katheters te werken, patiënten moeten op een magnetisch navigatiesysteem liggen, een apparaat dat wordt gebruikt om gerichte magnetische velden te produceren. Dergelijke apparaten zijn al ontwikkeld door ETH Zürich en een spin-off van ETH. Vandaag, commerciële providers bieden deze apparaten ook aan, die momenteel in ongeveer 100 ziekenhuizen over de hele wereld in gebruik zijn.

Betere bescherming tegen straling

Magnetische katheternavigatie heeft nog een ander voordeel:in tegenstelling tot handmatige navigatie, de chirurg staat niet naast de patiënt, maar in een controlekamer ernaast. Dit biedt een betere bescherming tegen de straling van het röntgenapparaat dat wordt gebruikt om beelden te genereren voor het navigeren in het lichaam van de patiënt. Het is ook mogelijk om de operatie op afstand uit te voeren over grote afstanden. Er worden zelfs inspanningen geleverd om dergelijke procedures op middellange termijn volledig te automatiseren.

Voor hun proof of concept, ETH-onderzoekers concentreerden zich op het gebruik van de katheter om hartritmestoornissen te behandelen. Ze hebben het systeem laten patenteren en zoeken partners uit de industrie om de katheter verder te ontwikkelen en op de markt te brengen. Ze werken ook aan kathetertoepassingen in oog- en gastro-intestinale chirurgie.