熒光檢查一直是手術(shù)導(dǎo)航中使用的標(biāo)準(zhǔn)方法，但在術(shù)中，臨床醫(yī)生和患者都會發(fā)生X射線不良暴露，具有特定（3D）成像需求的手術(shù)受制于多種條件，并且較為依賴不透射線材料的設(shè)計屬性。
經(jīng)驗證，電磁導(dǎo)航（EMN）是一種精確定位且無輻射風(fēng)險的替代方案。目前，人們正在考慮廣泛使用這種技術(shù)。
用于導(dǎo)管和微導(dǎo)管彈簧圈的（美國）1角銀幣大小的電磁傳感器【插圖來源：Intricon】
隨著EMN技術(shù)的不斷普及，電磁傳感器在醫(yī)療器械中的價值不言而喻。選擇一款在性能、成本和可制造性方面均能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)的傳感器至關(guān)重要，因此，為確保產(chǎn)品滿足臨床和市場需求，生產(chǎn)商需要仔細(xì)評估手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的必要功能類型。
本文將具體介紹EMN技術(shù)在手術(shù)導(dǎo)航中的種種應(yīng)用優(yōu)勢，并探討與傳感器性能、成本和可制造性優(yōu)化有關(guān)的考慮因素。
1、手術(shù)導(dǎo)航優(yōu)勢
熒光檢查法在空間可視性方面存在局限性，而且會給患者和醫(yī)護人員帶來劑量相對較大的電離輻射，而EMN技術(shù)能夠進(jìn)入常規(guī)檢查方法無法進(jìn)入的區(qū)域，并且不采用電離輻射，而是安全性與超聲檢查法相同的能量場，因此，人們認(rèn)為該技術(shù)更安全。
隨著EMN技術(shù)在耳鼻喉科、腫瘤科、泌尿科、肺科、神經(jīng)病學(xué)、心臟病學(xué)、機器人手術(shù)等臨床實踐領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這些優(yōu)勢為該技術(shù)的顯著發(fā)展起到了推動作用。事實上，據(jù)估計，到2030年，EMN技術(shù)市場的增速幾乎是熒光檢查法的3倍。
2、EMN傳感器的性能、成本和可制造性考慮因素
用于微導(dǎo)管彈簧圈的（美國）1角銀幣大小的電磁傳感器【插圖來源：Intricon】
傳感器是組成系統(tǒng)總體性能不可或缺的一部分，但采取一刀切解決方案的做法并不可取。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)性能需求選擇合適的組合方案，同時控制好預(yù)算，確保產(chǎn)品可制造。
磁芯幾何形狀：圓形是磁芯最常見的幾何形狀。其他形狀的磁芯生產(chǎn)難度之所以較大，是因為每種磁芯都需要采用獨特的繞制方法。因此，如果研究其他幾何形狀的磁芯，就有望為傳感器創(chuàng)造更多空間。只要不需要非圓形磁芯，就能輕松生產(chǎn)傳感器。
尺寸：目標(biāo)是在盡可能減小包絡(luò)尺寸的情況下確保信號最終完整。要讓信噪比達(dá)到最大值，同時提高定位精度，可以增加傳感器磁芯直徑，但這種做法通常不切實際，因為如此一來，傳感器尺寸會變得過大。不過，還有其他策略方法可供選擇，比如通過選材提高信號完整度；選擇符合應(yīng)用要求，且能夠產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)可靠信號的尺寸。
傳感器數(shù)量：考慮使用多少個傳感器可確保手術(shù)能實現(xiàn)全面可視化。譬如，第二個傳感器能夠提供器械的XYZ軸位視圖和旋轉(zhuǎn)視圖。器械中的傳感器數(shù)量最終會影響傳感器的設(shè)計、生產(chǎn)流程和成本。
放置和外形尺寸：多種情況下，傳感器置于導(dǎo)管等器械尖端中，但此舉可能會占用大量空間。另外，傳感器也可根據(jù)空間大小，按照外形尺寸要求進(jìn)行定制設(shè)計。
傳感器集成：傳感器組件可按照適于置入器械的尺寸要求設(shè)計，或通過器械內(nèi)子組件構(gòu)建傳感器，從而優(yōu)化空間利用。將傳感器集成到所用組件后，不僅可以實現(xiàn)目標(biāo)性能，而且還能減少總體空間。
傳感器設(shè)計：通過操作各種操縱桿，可實現(xiàn)特定應(yīng)用情況下的電氣性能和靈敏度優(yōu)化。電線尺寸、芯材和纏繞圈數(shù)都會影響電氣性能。定制傳感器時，可獨立調(diào)整長度、直徑、形狀和磁芯幾何形狀。注：與空（磁）芯傳感器相比，實（磁）芯傳感器比較堅固，靈敏度也較高。雙（磁）芯傳感器也可設(shè)計，但這種傳感器的生產(chǎn)較為復(fù)雜。
有線傳感器與無線傳感器：無線傳感器更為復(fù)雜，因為這種傳感器還必須用作收發(fā)器，并且必須供電，因此，無線傳感器必須裝入這些組件。選擇無線傳感器時，還需要考慮延遲、大小、各組件復(fù)雜性。無線傳感器分為以下兩種：一種是集成各種必要組件的獨立式傳感器；另一種是通過手柄進(jìn)行供電的引線式傳感器。無線傳感器采用無繩設(shè)計，而有線傳感器尺寸較小，通常更適用于手術(shù)室。
最重要的：由于需要從連通性角度了解傳感器在器械中的整個集成過程，因此，請勿忽視傳感器及其附件的引線情況。引線往往都在事后考慮，但實際應(yīng)進(jìn)行事先考慮。否則，在設(shè)計階段就要解決這一問題。
3、市售傳感器與定制傳感器之間的抉擇
市售傳感器不一定是最合適的，但在某些情況下，憑借成本低、供應(yīng)及時、周轉(zhuǎn)速度快等優(yōu)勢，市售傳感器是生產(chǎn)樣機的理想選擇。通常，只需稍加改良，即可讓市售傳感器符合個人設(shè)計要求。因此，鑒于醫(yī)療器械和實踐中普遍存在成本壓力，市售傳感器可能是一個不錯的選擇。
定制傳感器可應(yīng)對特定應(yīng)用情況下的各種獨特挑戰(zhàn)。與市售傳感器不同，定制傳感器內(nèi)的空間可精心設(shè)計，從而充分利用空間并增加功能性。此外，構(gòu)建定制傳感器時，還可配備各種專用附件，按易于制造的方式設(shè)計，從而加快上市速度。
無論應(yīng)用需要使用哪種傳感器（市售傳感器、定制傳感器），您都可以選擇一家愿意充實您的設(shè)計團隊，開展測試設(shè)計，并針對優(yōu)化性能、成本和可制造性而提出相關(guān)建議和迭代方案的供應(yīng)商。請注意，傳感器在潔凈環(huán)境下的性能堪稱完美，但在手術(shù)室環(huán)境下的性能可能差強人意。譬如，某一公司在傳感器進(jìn)入設(shè)計驗證階段之后才發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤，只好重新對傳感器進(jìn)行全面設(shè)計。如果該公司有合作伙伴，就能避免因延期交付而承擔(dān)的巨額成本。
文章來源：Medical Design & Outsourcing
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