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Cateteres com rigidez variável podem facilitar cirurgias cardíacas minimamente invasivas

Reprodução, EPFL

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

quarta-feira, 23 março 2022 16:35

Áreas

Biomateriais. Biomecânica. Cardiologia. Ciência dos Materiais. Cirurgia. Engenharia Biomédica. Medicina.

Cateteres são usados ​​em muitas cirurgias porque são minimamente invasivos. Por exemplo, para tratar a arritmia cardíaca – os batimentos cardíacos irregulares – os cirurgiões podem usar um tipo específico de cateter para acessar o coração, em vez de abrir o tórax do paciente. O cateter é inserido em uma artéria e levado até a zona de tratamento.

Atualmente, existem diferentes tipos de cateteres e métodos, mas todos apresentam limitações. Os cateteres magnéticos existentes, por exemplo, podem dobrar em apenas uma direção de cada vez e não possuem a agilidade desejada. “Seria útil se algumas seções do cateter pudessem ser muito macias para dobrar livremente e alcançar áreas de difícil acesso. No entanto, essas mesmas seções do cateter também deveriam se tornar mais rígidas para permitir um controle preciso ou obter melhor pressão na zona de tratamento.”, disse Yegor Piskarev, doutorando no Laboratório de Sistemas Inteligentes da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, chefiado pelo professor Dr. Dario Floreano.

Flexível ou rígido, dependendo da temperatura

Então, engenheiros da EPFL e seus colegas do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique) projetaram um protótipo de cateter cuja flexibilidade e rigidez podem ser ajustadas durante uma cirurgia. O instrumento está equipado com dois segmentos que permitem a mudança de rigidez individualmente. Cada segmento é composto por três camadas: a camada mais interna consiste em um tubo que abriga os cabos necessários para operar o cateter e o sistema de resfriamento. A camada central é feita de um polímero com memória de forma condutora, que serve simultaneamente como aquecedor, sensor de temperatura e substrato de rigidez variável. A camada externa é feita de silicone e encapsula o instrumento. Essa estrutura simples permite a fabricação do cateter no tamanho de 2,3 mm de diâmetro, tornando-o adequado para cirurgias cardíacas. Os engenheiros usaram um método de fabricação chamado ‘técnica de imersão’ – já amplamente empregado na biomedicina – para fazer seu protótipo e concluíram os testes iniciais para garantir que os materiais não sejam tóxicos.

O protótipo é projetado para navegação magnética remota. A ponta do cateter está equipada com um pequeno ímã, que pode percorrer o corpo por meio de um campo magnético externo. “Ao suavizar e endurecer seletivamente segmentos individuais, o cateter pode se adaptar melhor ao corpo durante a navegação e manter a curvatura desejada quando necessário”, disse o professor Dario Floreano. Os cirurgiões controlam o movimento do cateter com a ajuda de um joystick. No entanto, outras opções estão disponíveis – os cateteres manuais não possuem ímã e são guiados manualmente; os cirurgiões usam raios-X para gerar continuamente imagens do cateter e saber onde ele está a qualquer momento. “A navegação magnética remota é um método mais recente e menos comum, mas parece ser mais eficaz”, disse Yegor Piskarev. “Isso evita que os cirurgiões sejam expostos aos raios X durante a geração de imagens, e a manipulação do joystick é mais simples e rápida de aprender.”

O conceito dos engenheiros ainda está em desenvolvimento. As descobertas iniciais foram publicadas na revista científica Advanced Functional Materials.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

Fonte: Clara Marc, EPFL. Imagem: Reprodução, EPFL.

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