外文翻译---应用心脏爬行机器人的注射热敏感的反重塑剂治疗心肌梗塞

每3年一次的第三十二年度国际会议布宜诺斯艾利斯，阿根廷，8月31日-2010年9月4日应用心脏爬行机器人的注射热敏感的反重塑剂治疗心肌梗塞摘要：注塑机械膨化剂进入左心室（左室）心壁,进而作为一种治疗后心肌梗死（MI）舒解重塑心肌的药剂.后心肌（米）心脏的机器人履带的本身作为微创、高度精确的心外膜注射的理想工具。

最优膨松剂开发，我们集团使用的热固性水凝胶带来了若干工程的障碍，包括系统冷却小型化的注射时，机器人在温暖的环境生活病人的导航。

我们在这篇文档演示的集成的微型冷却和喷射系统在现时 HeartLander 爬行机器人，是完全生物相容性和有能力的热固性水凝胶注入密集的动物组织的多个，而整个系统沉浸在 37 ℃水浴中。

一引言注射的局部加劲进入左心室（LV）心肌墙材料的提出作为防止舒解 LV 改造由于心肌梗死（MI）开发的墙高应力的新型疗法。

我们以前使用过基于共聚 N-异(NIPAAm)、丙烯酸(AAc) 和羟乙基将（HEMAPTMC）甲基丙烯酸甲酯-poly(trimethylene carbonate) MI 的小鼠模型的可生物降解，热致感应水凝胶。

注射后的液体进入温暖的组织，它经过重组成为半刚性凝胶，进而提供机械大容量注入心肌，有助于预防拖延重构的削弱脑梗死区 [1] 中的区域。

在人类的临床应用中，微创交付系统本质上是可取的。

微创心脏外科 (中等收入国家）技术的发展的主要目的已改善手术后恢复时间和减少固有的开放的方式，比如，疼痛、感染、手术并发症和切口裂开的体会。

剑突下的方法，就是这样一个技术，利用一个小腹部切口，利用小的腹部切口，是一种显示出较大的希望，因为它完全，避免了开胸手术，能抽出人类患者常规气管内麻醉与肺通缩的技术。

不幸的是，正如我们以前有图猪模型中所示，通过该途径由于使用刚性传统的外科仪器仪表和直接的可视化的心包空间的方法会与重大 hemodynamiccompromise 和致命性心律失常 [2] 的风险相关，由于在此方法中涉及解决风险的方案，我们建议利用 HeartLander 爬行机器人系统提供此水凝胶心外膜注射。

心脏（图1）设计一个微型移动机器人用于介入微创心脏，并已显示出遍历整个的心外膜表面钕对闭胸心脏不停跳猪模型体内 [3、 4] 执行准确放置心外膜注射剂的能力。

这这种能力，通过一个强大的工具提供增强的起源微创访问使HeartLander 提供的水凝胶 subxiphoid 的手术方法。

在此方法中所涉及的主要工程障碍是冷却工作头的机器人，为了防止水凝胶注射系统中过早地设置所需的小型化的喷射系统。

保温材料是因为注射针的小直径不切实际的。

半导体影响冷却需要复杂的光刻技术创建必要的热电偶路口的圆柱面上。

此外，热电偶冷却需要电流传递到针本身内微米的心肌，有可能产生心律失常的危险。

我们假设，往复的针系统，与供冷、不育 0.9%生理盐水，一件夹克同轴能充分小型化在 HeartLander 中的作用。

为了满足条件的成功，系统将不得不必须满足以下的条件： (1) 针直径≤25 ga 防止泄漏回或心肌的损伤，（2）足够导电嵌入式防止凝胶设置同时针针的冷却是注入的位置（即，深埋在温暖心肌），（3）允许足够的停留时间注入 0.5 毫升在凝胶的心肌中每个站点（4）冷却水管连接到外部的凝胶体，从病人，允许执行重复注射剂在心肌梗死治疗迈克尔·体育查普曼热 SensitiveAnti 重塑剂注射 HeartLander 爬行机器人的多个应用程序的能力的粘性的凝胶，（6）的迅速注入流（5）足够低阻力大约一米水库机器人的设备的整个长度，L.何塞·洛佩斯·冈萨雷斯、克娜 E.播音、 Kazuro L.藤本隆宏、 Zuwei 马、威廉·瓦格纳、马可· A.宰纳提和卡梅隆N.里维耶尔32 国际年会IEEE EMBS图1 HeartLander 机器人系统（箭头）模拟在硅橡胶橡胶心表面上爬行。

阿根廷布宜诺斯艾利斯，8 月31 日-9 月 4 日，2010978-1-4244-4124-2/10/$25.00 © 2010 IEEE 5428 站点没有针堵塞、 (7) 生理安全和冷却方法的生物相容性和最后 (8) HeartLander 的基本功能的运动没有阻抗车削、导航和心外膜表面遵守。

我们在此报告是成功建设这样一个系统完全集成到 HeartLander 机器人成功建设。

我们示范性的扩增，动物组织中的多个站点注入 37 ° C 的水中浸泡的整个仪器与系统的能力。

我们进一步证明了广泛的安全边距中的系统热配置文件和修改的 HeartLander 机器人运动系统的全部功能。

二方法A.心脏爬行机器人其他地方详细如[3] 描述 heartLander 爬行机器人的设计与施工的 HeartLander 爬行机器人。

简单地说，如图所示，在图 2 中，HeartLander 系统，由两个爬网英尺（B、 C）组成和任何附加的外科仪器仪表、操作结束工作头（A），在此情况下注射针 (D)。

这头是程序集，引入病人的身体，剑突下切口，和其中抓取心脏的表面上的部分。

脐组成的几个线性渠道，作为连接到任何美联储通过经营通道的 1-2 毫米直径的外科设备驱动器仪器和运算符两端的这头。

动机和转向部队会透过两个镍钛合金丝 (E) 和 (F) 管供应真空的脚到心脏表面的粘附传送。

两个真空分庭 (G) 交替坚持和释放，以便在"寸蠕虫"时尚分别移动，以提供向前或向后的运动的双脚。

转向被通过弯曲的前脚轨迹变两种镍钛合金驱动器电线的紧张局势。

心包空间导航使用 CT 成像制导、磁力跟踪器线圈系统，引用的外部胸墙上的裂痕。

B.热固性凝胶的合成和热固性凝胶的性能详细的描述 [ 1]。

简单地说，凝胶是一种共聚物的 N-异 (NIPAAm)、丙烯酸(AAc) 和羟乙基甲基丙烯酸甲酯-poly(trimethylene carbonate) （HEMAPTMC）的水溶液。

一达到大于约 24 ° c 的温度下，聚合物经历的驱逐水从它的矩阵和解决方案作为密集的、弹性的凝胶留下灵活地增强心肌肌肉组织的力学性能优异的相变。

这种材料是生物相容性和生物可降解的，它慢慢吸收和过去的几周，几个月发生的愈合过程时从注射部位中删除的物质。

C.注塑和冷却系统的工作心脏通道是重新设计的，以容纳22 ga 薄壁通道的标准不锈钢皮下油管、领先的脐和终止连接到包含液态水凝胶的注射器的女性鲁尔连接器中。

这种注射器相互感触的手，以导管为了完成针插入和撤回在下前脚组织目标的工作通道。

此指南频道由 16ga 薄壁聚四氟乙烯管材，自由运行通过端口的前后脚和硬性的组成图2 标准的心脏和心脏系统（下）改性集成冷却和喷射系统（上）。

（参见方法标记的关键部分。

）附贴于前脚，向下弯曲成机械加工丙烯酸体内的前脚，从90 度圆弯道开始，引导进入组织的针。

为了判断此折弯，针提示（最远端约30 厘米，) 水凝胶的通道机械加工成 25ga 镍钛合金管材，本身银焊接到 22ga 水凝胶传递通道，也是机械联动的注射和戒断的行动。

PTFEguide 通道将终止在近端（外部、或运算符）中女性的 Luerconnector，而其本身的端点连接到三路 90oLuer 适配器。

针管大多会通过同轴通过此通道，从而通过直手臂的橡胶隔膜的防泄漏轴承表面行为往复式行动的注射油管注射器大多会通过退出三路适配器。

正交港三路适配器的通过内联流量调节器阀与标准四油管连接的 0.9%无菌生理盐水 (本身沉浸在冰水浴）的加压水库。

因此，冷生理盐水流经油管，并通过为针提示的同一通道退出 HeartLander 前脚。

此盐渍的污水流排水渠的心肌、心包切口、并在表面上。

D.体外组织模型作为一个概念性证明和初步试验的坚固性，我们模拟条件是将猪模型心肌注射使用温暖的鸡（家鸡）胸大肌肌组织体外淹没在37℃水浴°。

在各种试验，心脏的应用和手动移动的表面肌肉样品。

注射了 0.25-0.5 毫升 aliquots 和直观地视察了切口通过注射部位，注射后的 5 分钟。

相同的机器人也被移动到自动方式类似组织样品，以方便其移动使用模拟合成心包。

E.温度测量流出的温度是衡量一个快速反应的微型双热电偶0.0095”最大外径（12167号，电阻，Inc .），插入则逆行。

使用专用的计算机接口设备和软件欧米茄文书模型HH127）录得的数据。

三结果A .定性注射观察以模拟一个典型的情况的病人我们手动引导一个完全组装的心脏5注射部位的肌肉组织样品与整个系统埋在人体体温的水里。

我们注入深度为5毫米，等约60的注射，用针在收回的位置，模拟心脏导航为它在模式网站下的“运动”。

水套冷却流量维持在0.25毫升/秒，整个实验注射了0.5毫升，30秒完成使用手动压注射器，由于流动性长和狭窄的油管和相对粘性凝胶溶液，传导冷却的针尖通过其延伸到流动水夹克足以防止任何过早凝胶在所有在这个时间。

平面切片的组织样本显示完整的固化胶，没有观察到泄漏回到通过轨道的无刷镍针（见图3）。

优化系统包括手动曲柄和往复组件。

机械优势提供更大的注射压力，从而更迅速和容积精密注射，同时保持与外科医生一致的感官反馈。

B.定量热性能进行评估的安全裕度系统（即，其抗过早凝胶失效模式）与针的注射位置，延长超过5毫米的心脏工作头，我们记录的流出温度的水凝胶在不同流量的加冰盐水（约2°丙）通过引导渠道/套组件。

结果显示在图4。

这一数据表明，广泛的业务安全幅度低于目标温度最高17°碳，这是3°下面第一个观察到的趋势在凝胶粘度[ 1]。

这些测量数据进行在动态平衡条件下的恒流的水和水。

流量为0.1毫升/秒大约维持在10°水凝胶，从而提供了一个良好的安全边际。

这些流动率是一个不可忽视的。

图3。

结果成功的体外实验。

固化水凝胶是看见一个白色夹杂在肌肉体积样品的鸡胸大肌肌，大约5毫米以下的表面（虚线椭圆）。

一个没有泄漏，完全封闭针轨道可以观察。

图4。

出水凝胶温度在不同利率的冷却水流量在37水环境，表现出有效的冷却针内容即使在延长（即，注入的）位置。

把蓝色的痕迹（一）：冷却水温度在退出点从心脏前足。

紫色固体微量（乙）：凝胶温度在针尖与针在收回的位置。

红点跟踪（三）：凝胶温度在针尖与针延长5毫米从心脏到温暖的水环境，模拟病人流体的浪费，可以很容易地回收，通过抽吸导管引入到低一点的心包经同一手术孔的机器人。

C .心脏运动观测基本系统操作参数是心脏任何子系统通过部署工作头不妥协的能力，坚持和自由爬行，释放在心脏表面。

我们有一些关注线性针和水套装配传授过度扭转刚度的头部，其之间的两只脚。