远程磁导航导管消融系统的工作负荷与可用性研究：Navion系统在心脏电生理实验室的应用价值

《International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery》：Investigating workload and usability of remote magnetic navigation for catheter ablation

本研究针对传统手动导管消融术操作复杂、工作负荷高的问题，开展了远程磁导航系统（Navion）与手动导航的对比研究。通过8名电生理医师的体外实验发现，磁导航显著提升系统可用性（SUS评分85.6±9.3 vs 75.0±17.8）并降低工作负荷（NASA-TLX评分72.4±13.5 vs 45.8±16.7），同时缩短任务完成时间（284.6±80.7 s vs 411.0±123.7 s）。该研究为机器人辅助系统在心脏电生理领域的推广应用提供了人因工程学证据。

　　

在心脏电生理领域，导管消融术已成为治疗心律失常的主流方法，但传统手动操作存在诸多挑战。术者需要长时间站立在辐射环境下，通过精细控制导管手柄在复杂的心腔结构内导航，这种高强度的操作不仅导致身体疲劳，还可能因疲劳增加手术风险。更值得关注的是， electrophysiologists（心脏电生理医师）经常需要连续进行多台数小时的手术，高工作负荷可能引发职业倦怠，甚至影响手术安全性。

机器人辅助系统的出现为这一领域带来了转机。近年来，诸如Stereotaxis公司的Genesis和Niobe系统、Hansen Medical的Sensei X系统等商用机器人系统逐步应用于临床，它们被证明能够提高操作精度、减少医患双方的X射线暴露。然而，现有研究多聚焦于技术性能指标，对操作者体验的系统性评估仍属空白。特别是在工作负荷（workload）和可用性（usability）这两个关键人因工程学指标上，缺乏严谨的对比研究。

这项发表在《International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery》的研究首次系统评估了远程磁导航系统Navion在导管消融中的表现。Navion作为一款移动式电磁导航系统（eMNS），通过三个电磁体产生可控磁场，引导磁性导管在心脏内精准移动。其独特优势在于支持远程操作模式，术者可通过控制台在远离手术室的环境下完成手术，这不仅减少了辐射暴露，还为实现更符合人体工学的操作姿势创造了条件。

研究人员设计了一项跨越苏黎世与马德里的国际合作研究。8名经验丰富的心脏电生理医师先后使用传统手动导管和Navion磁导航系统完成相同的体外导航任务。实验平台采用3D打印心脏模型模拟左心房解剖结构，通过AprilTag光学追踪系统实时捕捉导管尖端运动轨迹。每个参与者需要依次导航至16个预定义靶点（模拟肺静脉隔离手术），并在每个靶点维持稳定位置5秒钟以模拟消融能量释放。

关键技术方法包括：1）建立基于AprilTag标记的光学追踪系统，实现导管尖端六自由度位姿的实时监测；2）设计仿真心房模型与标准化的肺静脉隔离导航路径；3）采用PlayStation 5控制器作为磁导航输入设备；4）搭建跨洲际远程手术平台，实现马德里控制台与苏黎世机器人系统间的实时通信（延迟41±1 ms）。

可用性

通过系统可用性量表（System Usability Scale, SUS）评估显示，磁导航获得85.6±9.3分，显著高于手动导航的75.0±17.8分（p<0.02）。特别在"愿意频繁使用系统"和"系统易用性"两个维度上提升显著，表明术者对磁导航接受度更高。

工作负荷

NASA任务负荷指数量表（NASA Task Load Index, TLX）结果显示，磁导航总分达72.4±13.5，较手动导航（45.8±16.7）有显著改善（p<0.01）。在精神负荷、体力需求、时间压力、努力程度和挫折感五个子维度上均表现更好，仅"感知成功率"无统计学差异，反映两种方法都能保证任务完成质量。

完成时间

磁导航组平均任务完成时间（284.6±80.7秒）显著短于手动导航组（411.0±123.7秒）（p<0.01）。靶点级分析发现，磁导航在解剖困难区域的效率优势更为明显。

研究结论强调，远程磁导航系统通过降低精神压力与体力负荷，有望改善术者职业健康状态，减少因疲劳导致的医疗差错。虽然系统仍需专业技术人员支持，但其在跨洲际远程手术中展现的稳定性（延迟仅41ms）为专家资源跨地域共享提供了技术基础。值得注意的是，导航效率的提升不一定转化为整体手术时间的缩短，因为系统准备、标测和实际消融等环节仍占主导。

该研究为机器人辅助电生理手术的优化提供了重要人因学证据。在脉冲场消融（PFA）等新技术兴起的背景下，磁导航系统与可转向鞘管（steerable sheaths）的兼容性值得进一步探索。未来研究可延伸至真实临床环境，评估系统在完整手术流程（包括血管穿刺、房间隔穿刺等环节）中的综合表现。