Catheter-integrated soft multilayer electronic arrays for multiplexed sensing and actuation during cardiac surgery.
Catheter-integrated soft multilayer electronic arrays for multiplexed sensing and actuation during cardiac surgery.
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DOI：
10.1038/s41551-020-00604-w
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发表时间：
2020-10
影响因子：
28.1
通讯作者：
Rogers JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Han M;Chen L;Aras K;Liang C;Chen X;Zhao H;Li K;Faye NR;Sun B;Kim JH;Bai W;Yang Q;Ma Y;Lu W;Song E;Baek JM;Lee Y;Liu C;Model JB;Yang G;Ghaffari R;Huang Y;Efimov IR;Rogers JA
配备有感测或致动元件的导管的刚性和相对原始的操作模式阻碍了它们与软组织表面的共形接触，限制了它们的使用范围，延长了手术时间，并且增加了对先进手术技能的需求。在这里，我们报告的材料，设备设计和制造方法集成先进的电子功能与导管的微创形式的心脏手术。通过使用多物理场建模，塑料心脏模型和Langendorff动物和人类心脏，我们表明，软电子阵列在多层配置的血管内球囊导管可以建立与弯曲的组织表面的适形接触，支持高密度的时空映射的温度，压力和电生理参数，并允许可编程的电刺激，射频消融和不可逆的电穿孔。将多模式和多路复用能力集成到微创手术器械中可以改善手术性能和患者结局。
The rigidity and relatively primitive modes of operation of catheters equipped with sensing or actuation elements impede their conformal contact with soft-tissue surfaces, limit the scope of their uses, lengthen surgical times and increase the need for advanced surgical skills. Here, we report materials, device designs and fabrication approaches for integrating advanced electronic functionality with catheters for minimally invasive forms of cardiac surgery. By using multiphysics modelling, plastic heart models and Langendorff animal and human hearts, we show that soft electronic arrays in multilayer configurations on endocardial balloon catheters can establish conformal contact with curved tissue surfaces, support high-density spatiotemporal mapping of temperature, pressure and electrophysiological parameters and allow for programmable electrical stimulation, radiofrequency ablation and irreversible electroporation. Integrating multimodal and multiplexing capabilities into minimally invasive surgical instruments may improve surgical performance and patient outcomes.
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