传统荧光透视引导介入术的弊端，在复杂 CHD 治疗中尤为突出：患者需反复接受 X 射线照射，儿童对辐射更敏感，风险更高；同时，X 射线成像软组织对比度差，医生常需依赖造影剂辅助定位，可能损伤肾功能。

而 MRI 引导虽无辐射，但商用器械多含金属部件，会在 MRI 环境中产生图像伪影，遮挡解剖细节，甚至因射频诱导发热带来安全隐患。聚合物虽能避免这些问题，却面临 MRI 可视性差、机械性能不足、制造难度大等挑战。

此次研发的热拉伸聚合物导管，恰好攻克了这些难题。它以低成本、快速原型制造为核心，通过创新技术实现了 “MRI 兼容 + 机械性能优异 + 精准定位” 的多重突破。

研究团队采用的热拉伸平台，是这项创新的关键。该技术原本用于制造高精度光纤，如今被改造用于医疗导管生产，优势显著：

一步成型复杂结构：先制作宏观预制件（直径数厘米），经加热软化、拉伸后，可精准复制预制件的横截面结构，缩至导管所需尺寸（约 2-2.5mm）。相比传统 extrusion 工艺，无需复杂模具，还能一次性集成螺旋腔道、嵌入式导线等难加工结构；

快速低成本：从设计到原型仅需数周，主要成本为聚合物材料和设备运行费，远低于传统制造；

材料灵活适配：可选择不同聚合物（如聚碳酸酯 PC、聚醚酰亚胺 PEI、环状烯烃共聚物弹性体 COCe），按需调节导管的柔韧性、刚性等机械性能。

图1. A) 用于制造纤维的牵伸塔照片。B) 三区管式炉的横截面插图，标注对应的预热、加热和淬火温度。C) 纤维牵伸塔的CAD示意图。D) 可转向导管：(左)横截面结构的显微视图；(中)展示独特设计的导管尖端照片； (右) 活体受试者心脏内测试时的导管体内磁共振图像。E) 主动追踪导管：(左) 截面结构显微视图；(中) 导管尖端独特设计展示照片；(右) 活体受试者心脏内测试时的导管体内磁共振图像。

该图（图1）清晰展示了热拉伸设备的核心组成（三温区炉、激光测径仪、张力传感器），以及两款导管的微观结构与 MRI 下的显影效果，直观体现了技术原理与产品形态的结合。

基于热拉伸技术，团队开发了两款针对磁共振引导的导管系统，分别解决 “精准导航” 和 “实时定位” 问题：

（1） 肌腱驱动 steerable 导管：灵活穿梭血管

螺旋腔道设计：传统 steerable 导管在牵拉导线时，易出现尖端不受控偏移、杆体摆动等问题。这款导管通过热拉伸时的预制件旋转，在管壁内形成螺旋状腔道，导线沿螺旋路径排布，可将尖端不受控位移降低 80%（从 1.05mm 降至 0.20mm），大幅提升导航精度；

多功能集成：导管长约 1 米，含 1 个中央工作通道（用于导丝、造影剂）和 4 个外周通道（用于牵拉导线）。远端 10cm 段经激光切割形成柔性铰链，可实现四向弯曲；表面覆盖亲水涂层，减少血管摩擦，还加入被动标记（含铁微粒），确保 MRI 下清晰显影；

机械性能媲美商用产品：弯曲刚度、轴向推力、扭转性能均与市售导管相当，且抗扭结能力更强。在模拟血管 体模实验中，新手操作员也能轻松将其导航至肾动脉、腹腔干等目标血管。

图2. 热拉伸中的预成型体扭转与导丝进给。A) 示意图展示具有螺旋腔结构的多腔管热拉伸过程：通过关闭旋转电机（ ω= 0）形成远端平行腔体，同时开启旋转电机（ ω> 0）形成导管管身的螺旋腔体。B) 螺旋通道多腔管实物照片，通过镍钛合金丝实现可视化。C) (左) 嵌入四根0.4毫米镍钛合金丝用于腔体可视化的平行通道多腔管微CT扫描图。(右) 螺线管腔间距为50毫米的多腔管微CT扫描图。D) 带导丝进给的多腔管热拉伸CAD示意图及所得纤维的光学图像。

该图(图2)通过示意图、实物图和 CT 扫描图，对比了直腔道与螺旋腔道的结构差异，揭示了螺旋设计如何通过改变导线路径减少偏移，同时展示了导线嵌入的制造细节。

该图呈现了导管的临床应用场景（猪体内实验）、核心功能部件（激光切割柔性尖端）和操作界面（手柄旋钮控制），体现了从设计到使用的完整性。

（2） Tiger 型主动追踪导管：实时 “点亮” 尖端

嵌入式导线 + 射频线圈：针对普通聚合物导管 MRI 可视性差的问题，这款导管在热拉伸过程中，将 0.2mm 同轴导线直接嵌入管壁，无需后续穿线。导管尖端集成微型射频线圈（18×1.6mm²），可在 3.0T MRI 下产生强信号，实时显示尖端位置和形态；

紧凑耐用：导线嵌入设计减少了导管直径，避免了传统外接导线易断裂、连接差的问题。在猪体内实验中，它成功进入左冠状动脉，注射造影剂后可清晰观察心肌灌注情况，且未出现发热、信号干扰等问题。

图 4. A 为导管穿过主动脉弓的 MRI 图（箭头标注尖端），B 为冠状动脉注射造影剂后的心肌灌注图（标注间隔、前壁、侧壁信号增强区），C 为主动追踪导管尖端（标注射频线圈位置）)

该图(图4)通过 MRI 影像展示了导管在体内的实际追踪效果（尖端清晰显影），以及造影剂注射后的治疗验证（心肌灌注信号），直接证明了主动追踪功能的临床价值。

两款导管均通过了严格的体外体模测试和体内猪模型验证：

体外：在模拟成人腹主动脉的硅胶体模中，steerable 导管可精准抵达目标血管，主动追踪导管的 MRI 伪影小（杆体伪影直径约 2mm），不影响周围组织观察；

体内：在猪的磁共振引导介入中，steerable 导管能顺利弯曲穿过主动脉弓到达主动脉根部；主动追踪导管可精准定位左冠状动脉，完成选择性心肌灌注成像。

更重要的是，该热拉伸平台具有极强的扩展性 —— 可通过调整预制件设计、更换材料，开发出适用于电生理消融、心内膜活检等不同场景的导管，为磁共振引导心血管介入治疗的普及奠定基础。

图5. MRI 序列图，1 为导管向主动脉弓推进，2-3 为导管指向颈动脉，4-5 为导管转向主动脉弓，6 为导管穿过主动脉弓到达主动脉根部，箭头标注导管尖端标记)

该图（图5）以时序 MRI 影像，完整记录了 steerable 导管在猪体内从外周血管到主动脉根部的导航过程，直观展示了其在复杂解剖结构中的通过性和操控性。

这项研究不仅提供了两款高性能导管，更开创了磁共振兼容器械的快速制造范式。相比传统技术，热拉伸平台能大幅缩短研发周期、降低成本，助力更多创新设计落地。

未来，团队计划进一步优化导管的降解性、生物相容性，并开展大动物长期实验和临床试验。相信随着技术成熟，这类无辐射、高精准的磁共振引导介入器械，将为儿童先心病、复杂冠心病等患者带来更安全的治疗选择，推动心血管介入领域进入 “无辐射时代”。

参考文献：Abdelaziz M E M K, Tian L, Lottner T, et al. Thermally Drawn Polymeric Catheters for MR-Guided Cardiovascular Intervention[J]. Advanced Science, 2024, 11(45): 2407704.