مغناطيسيا بمساعدة البعيد تلميح Microcatheter الشواهد الانحراف تحت التصوير بالرنين المغناطيسي

Summary

يمكن تطبيق الحالي إلى microcatheter اللف مع تلميح microcoil الطباعة الحجرية التي أدلى بها مخرطة الليزر تحقيق الانحرافات التحكم المغناطيسي تحت التوجيه (MR) الرنين، والتي قد تحسين سرعة وفعالية التنقل من خلال الأوعية الدموية إجراءات اللف المختلفة.

Abstract

إجراءات الأشعة السينية الموجهة التنظير اللف على قيود كبيرة عدة، بما في ذلك القسطرة الملاحة صعبة واستخدام الإشعاع المؤين، والتي يمكن التغلب عليها باستخدام يحتمل أن القسطرة القابلة للتوجيه مغناطيسيا بتوجيه MR.

والهدف الرئيسي من هذا العمل هو تطوير microcatheter التي تلميح يمكن التحكم عن بعد باستخدام المجال المغناطيسي MR من الماسح الضوئي. هذا البروتوكول يهدف لوصف الإجراءات لتطبيق الحالي إلى microcatheter microcoil ذات الرؤوس لإنتاج الانحرافات ثابت ويمكن السيطرة عليها.

كانت ملفقة A microcoil باستخدام الليزر الطباعة الحجرية على مخرطة قسطرة بوليميد ذات الرؤوس اللف. في التجارب المختبرية أجريت في بالحمام المائي وسفينة الوهمية بتوجيه من نظام MR 1.5 T باستخدام ثابت للدولة السبق مجانا (SSFP) التسلسل. تم تطبيق كميات متنوعة من الحالي إلى ملفات من شركة طيران الشرق الأوسط لإنتاج microcatheterتلميح sureable الانحرافات والتنقل في الخيالات الأوعية الدموية.

تطوير هذا الجهاز يوفر منبرا للاختبار في المستقبل، وفرصة لإحداث ثورة في البيئة اللف MRI التدخلية.

Introduction

اللف الإجراءات التدخلية التي أجريت في التوجيه الطب الأشعة السينية استخدام كأداة للملاحة من خلال قسطرة الأوعية الدموية لعلاج أمراض رئيسية عدة، مثل تمدد الأوعية الدموية في الدماغ والسكتة الدماغية الإقفارية، والأورام الصلبة، وتصلب الشرايين وعدم انتظام ضربات القلب التي تستهدف أكثر من مليون مريض سنويا في جميع أنحاء العالم ^{1 - 5.} مع استخدام وسائل الإعلام النقيض من ذلك، ويتحقق من خلال الأوعية الدموية من خلال التصفح دوران اليدوي للنهوض القسطرة والميكانيكية باليد المتدخلين ^6. ومع ذلك، من خلال التصفح صغيرة الأوعية الدموية ملتوية حول الانحناءات الأوعية الدموية يصبح من الصعب على نحو متزايد العديد من، التمطيط الوقت قبل الوصول إلى موقع الهدف. وهذا يطرح مشكلة للمرة إجراءات تراعي مثل إزالة جلطة في الأوعية الدموية المغطي. بالإضافة إلى ذلك، إجراءات لفترات طويلة تزيد من جرعة الإشعاع، وخلق احتمالات الأحداث السلبية ^7-11. ومع ذلك، تتم تحت إجراءات اللف المغناطيسيج التصوير بالرنين قد تقدم حلا.

يمكن استغلالها في المجال المغناطيسي القوي متجانسة من ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي للملاحة طرف القسطرة عن طريق التحكم عن بعد ^12،13. الحالية المطبقة على microcoil تقع على الحافة القسطرة يدفع لحظة صغيرة المغناطيسي، الذي يواجه عزم الدوران كما ينسجم مع الفتحة من الماسح الضوئي MRI ¹³ (الشكل 1). إذا تم تنشيط التيار الكهربائي في الملف الفردية، يمكن نحيد طرف القسطرة في طائرة واحدة عن طريق التحكم عن بعد. إذا تنشيط 3 لفات في تلميح القسطرة، لا يمكن تحقيق القسطرة انحراف الطرف في البعد ثلاثة. وبالتالي، مقود سهلت مغناطيسيا من القسطرة لديه القدرة على زيادة سرعة وكفاءة الملاحة الأوعية الدموية في إجراءات اللف، والتي يمكن أن تقلل من أوقات الداخلي وتحسين نتائج المرضى. في هذه الدراسة، درسنا إذا الحالية المطبقة على قسطرة microcoil ذات الرؤوس اللف يمكن أن تنتج deflecti موثوق بها وتسيطر عليهاإضافات تحت MR-توجيهات بشأن اختبار أولي للدراسات الملاحة القسطرة.

Protocol

1. Microcoil التصنيع

1. الحصول على microcatheter المتاحة تجاريا (مثل 2.3F السريع العابر قسطرة القلبية عائي عصبي، Raynham، MA) لالركيزة.
2. ضمان القسطرة يكون المكون الحديدية، وتعتبر MR-آمنة، وتتراوح في حجمها 2،3-3،0 F.
3. تفل التصاق طبقة التيتانيوم تليها طبقة النحاس البذور حتى ملم 1-2 OD أنبوب العازلة. المواد الممكن تشمل بوليميد أو الألومينا (Ortech المتقدم سيراميك، ساكرامنتو، CA).
4. طبقة مقاومة للضوء Electrodeposit إيجابية في استخدام شيبلي PEPR-2400 (حاليا تباع من قبل شركة داو كيميكال تحت اسم Intervia 3D-P). النتائج الكهربي في طلاء موحد على سطح مستو غير أسطواني.
5. يتعرض مقاومة للضوء عن طريق نظام فريد مباشرة والكتابة بالليزر (ليزر مخرطة، وهو نظام غير التجارية نموا في مختبر لورنس ليفرمور) في نمط شكل لفائف المطلوب (الشكل 2A). هذا هو modificaنشوئها من تقنية صفها أصلا في Malba وآخرون ¹⁴
6. تطوير مقاومة للضوء التي تتعرض لها من حل 1٪ من كربونات البوتاسيوم في C. ° 35
7. ومطلي النحاس من خلال قناع مقاومة المتبقية لتشكيل لفائف المطلوب. لا يمكن للنظام افتعال كل من الملف اللولبي وأنماط هيلمهولتز النحاس (مضمار السباق) (أرقام 2C و 2D).
8. بعد الكهربي النحاس وإزالة مقاومة مع المطور الساخنة. إزالة طبقة البذور النحاس، تليها طبقة التيتانيوم الالتصاق.
9. نعلق الأنبوب العازلة إلى طرف القسطرة باستخدام التفاف يتقلص لاستكمال التجمع. تأكد من أن يتقلص التفاف يغطي طرف ملفوف بالكامل. لتجميع متعددة محور القسطرة هياكل أنبوب عازلة داخل بعضها البعض كما هو موضح في الشكل 2E.
10. الأسلاك النحاسية الموضوع من خلال تجويف microcatheter وجندى لفائف على الحافة.
11. تعديل وتقصير 6 قدم RJ11 كابل الهاتف Tس 3 قدم في الطول.
12. وصل أسلاك النحاس المنبثقة عن مركز نهاية الخلفي من microcatheter إلى تعديل الهاتف قدم 3 خط نقل جاك.

2. إعداد بالحمام المائي

1. جعل ثقب صغير في وسط جانب حوض بلاستيكي حوالي 5 سم من الأسفل.
2. إدراج أفانتي 9F غمد الأوعية الدموية القلبية (اللف القلبية، ميامي البحيرات، FL) من خلال ثقب.
3. قطع الطرف البعيد من غمد الأوعية الدموية ترك 4 سم قطعة طويلة تمتد في حوض ل.
4. في نهاية غمد، صمام إرفاق الدورية مرقئ أو Thuoy بورست لتحقيق الاستقرار في موقع microcatheter.
5. ملء الحوض بالماء المقطر ضمان غمر كامل للجهاز.
6. إدراج القسطرة مع تلميح ملفوف من خلال غمد الأوعية الدموية والصمامات.
7. قياس وتسجيل طول غير المقيد للmicrocatheter تمتد من صمام في لبالحمام المائي.
8. وضع بالحمام المائي مع الدقيقةنظام القسطرة داخل المغناطيس من الماسح الضوئي MR توجيه وفيما يتعلق تتحمل من المغناطيس.
9. توصيل الهاتف تعديل FT 3 الكابل تعلق على القسطرة إلى 25 قدم خط الهاتف RJ11 كابل ناقل حركة باستخدام الطريقة 2-مقبس الهاتف.
10. قم بتوصيل الطرف الآخر من كابل الهاتف 25 قدم إلى لامدا LPD-422A-FM المزدوج إمدادات الطاقة التنظيم لتقديم ما يصل إلى 1 A الحالية إلى الجهاز.
11. وضع خطوط نقل والدليل الموجي من خلال مصدر الطاقة خارج الغرفة الماسح الضوئي MR خارج خط غاوس 5.

3. سفينة فانتوم الإعداد

1. بناء السفن الوهمية الفارغة مع تقاطع على شكل Y من أنابيب المطاط قبل التجريب.
2. ملء شبح السفينة مع حل M 0،0102 من dimeglumine gadopentetate (GdDTPA) (Magnevist، الصيدلة باير للرعاية الصحية، مونتفيل، نيو جيرسي) في الماء المقطر لخلق التناقض بين السفن الوهمية والخلفية.
3. تجميع microcنظام atheter على النحو المبين في الخطوات 1.1 عبر 1.9. توصيل قسطرة لامدادات الطاقة وموقف كما هو موضح في الخطوات 2،9 حتي 2،11.
4. وضع غيض من microcatheter في قاعدة افتتاح السفينة.
5. وضع الوهمية داخل المغناطيس من الماسح الضوئي MR توجيه وفيما يتعلق تتحمل من المغناطيس.

4. التصوير بالرنين المغناطيسي

1. أداء التصوير مع نظام 1.5T MR السريرية (سيمنز Avanto، SW: Syngo B13، الاحتفالات، ألمانيا؛ فيليبس Achieva، SW الإصدار 2.1، كليفلاند، OH).
2. تطبيق <50 مللي أمبير من التيار لتصور موقف طرف القسطرة. تحت التصوير بالرنين المغناطيسي، سيتم إنتاجها لحظة صغيرة في الطرف المغناطيسي القسطرة لتصور قطعة أثرية متميزة متفاوتة اعتمادا على الشكل الذي يتم تنشيطه لفائف.
3. تطبيق كميات متفاوتة من الحالي في حدود المتوسط ​​المتحرك 100 ± من مصدر الطاقة المزدوجة لامبدا لفائف ومراقبة انحراف الطرف (أرقام 3A-3C) في مكتبة الإسكندرية المياهال الإعداد. لأن انحراف تلميح يكاد يكون فوريا، الحالية تحتاج فقط أن تطبق ل~ 1-2 ثوانى لتصور انحراف الأقصى.
4. تكرار وتسجيل طلبات متتالية من مجموعة من المبالغ الحالية.
5. كرر الخطوة في وقت واحد في حين دفع 4،2 القسطرة باليد السماح النهوض الميكانيكية من خلال شبح السفينة (أرقام 4A و 4B). تطبيق الحالي عند النقطة فرع لصرف طرف القسطرة في الإناء المطلوب. دفع القسطرة في الإناء فرع طريق دفع يدويا نهاية القسطرة (الشكل 4C). سحب القسطرة إلى التشعب وتكرار السفينة في فرع المعاكس (الشكل 4D).
6. الحصول على صور باستخدام MR-FLASH 2D لقطة التسلسل (TR = 30 مللي ثانية، TE = 1.4 ميللي ثانية، مصفوفة من 256 x128 وزاوية الوجه ~ 30 درجة).

5. انحراف قياسات

تحليل وقياس الانحرافات زاوية الصور التي تم التقاطها خلالالتجارب حمام مائي مع تطبيقات الحاسب الآلي المختلفة (أي التصوير الرقمي والاتصالات في الطب (DICOM) عارض).

Representative Results

ينبغي مراعاتها من بروتوكول الموصوفة أعلاه، من زاوية انحراف بين 0 و 90 درجة من تطبيق 50-300 ميللي أمبير من التيار تسليمها في وقت واحد إلى كل من لفائف من الملف اللولبي مجتمعة وهيلمهولتز نظام microcatheter لفائف (2E الشكل). وينبغي زيادة الحالية المطبقة يؤدي إلى زيادة في زاوية انحراف microcatheter، في حين أن عكس القطبية الحالية في ينبغي أن يؤدي إلى انحراف في الاتجاه المعاكس تماما كما لوحظ مع الايجابية الحالية (الأرقام 5A-5C). زاوية انحراف، ومع ذلك، يعتمد على عدة معايير. تطبيق كمية التيار وعدد اللفات في الملف اللولبي لفائف لفائف هيلمهولتز ويغير قوة العزم المغناطيسي في الطرف microcatheter. بالإضافة إلى ذلك، وقوة المجال المغناطيسي الخارجي والزاوية بين لحظة المغناطيسي للجسيمات والمجال المغناطيسي الخارجي يملي كمية من عزم الدوران التي يعيشها microcatheteص. وأخيرا، وطول غير المقيد للطرف microcatheter تمتد في لبالحمام المائي هو عامل آخر قد يمكن تغييرها. سوف تغييرات على أي من هذه المتغيرات إنتاج زوايا معدلة من انحراف.

لا يمكن أن يؤديها القياس الدقيق للزوايا انحراف من الصور ومقارنتها باستخدام MR أنواع مختلفة من برامج عارض DICOM. ويمكن أيضا أن انحراف المتقدمة اختبارها من قبل الملاحة الناجحة من خلال محاكاة السفينة الوهمية.

الشكل 1. محور واحد تخطيطي لفائف: انحراف قسطرة نتيجة لاستخدام البيئة المغناطيسي MR من الماسح الضوئي نشرت سابقا في روبرتس وآخرون 2002 ^13.

الرقم 2A. الليزر Lithogra PHY مخطط: الإعداد لعملية الطباعة الحجرية ليزر النشر في الصحافة (ويلسون وآخرون 2013 ^16.).

الرقم 2B. الليزر لفائف التصنيع مخطط الطباعة الحجرية: مخطط من الخطوات المتبعة في تصنيع ليزر الطباعة الحجرية من مخرطة microcoils.

الشكل 2C. لفائف الملف اللولبي: A الملف اللولبي microcoil من 50 برمة ملفقة على أنبوب معدني بوليميد باستخدام تقنية تسمى الليزر مخرطة الطباعة الحجرية نشرت سابقا في برنهارد وآخرون 2011 ¹⁵ ومولر وآخرون 2012 ^16، وتحت الطبع (ويلسون وآخرون 2013 ^17). .

/ ftp_upload/50299/50299fig2D.jpg "/>
الرقم 2D. لفائف السرج: A هيلمهولتز ("مضمار السباق") microcoil ملفقة على الجدار الخارجي للقسطرة مع تقنية الليزر معدني يسمى مخرطة الطباعة الحجرية نشرت سابقا في برنهارد وآخرون. 2011 ¹⁵ ومولر وآخرون 2012 ^16، وتحت الطبع (ويلسون وآخرون 2013 ^17).

الرقم 2E. لفائف التشكيلة: لفائف الملف اللولبي ملفقة على تلميح قسطرة توضع داخل أنبوب أكبر تحتوي على لفائف هيلمهولتز التطبيق الحالي في وقت واحد إلى كل من لفائف تمكن انحراف قسطرة في ثلاثة أبعاد. نشر في الصحافة (ويلسون وآخرون 2013 ^17).

الرقم 3A . الانحراف القسطرة: قسطرة انحراف تلميح ملاحظتها مع تطبيق الأداة الحالية بلومينج من لفائف تنشيط مرئيا بوضوح (السهم).

أدى تطبيق ما ما و100 50 من الحالي في ° 10 ° متسقة والانحرافات 14،5 على التوالي: 3B الرقم الأمامي الخلفي الانحراف قسطرة في بالحمام المائي. تلميح إيجابية أسباب انحراف الحالية في الطائرة الأمامية، والنتائج السلبية الحالية في انحراف الطائرة في الخلفية. اضغط هنا لمشاهدة الشكل 3B .

أدى تطبيق من 50 مللي أمبير و 100 مللي أمبير الحالية في 11،5 ° متسقة والانحرافات ° 17 على التوالي: الرقم 3C الانحراف قسطرة بين اليمين واليسار في بالحمام المائي. أسباب انحراف الايجابية الحالية كفة الحق في الطائرة، والنتائج السلبية الحالية في انحراف الطائرة في اليسار.e.com/files/ftp_upload/50299/50299fig3C.avi "الهدف =" _blank "> اضغط هنا لمشاهدة الشكل 3C.

الشكل 4 التوجيهية قسطرة وتتبع: الشواهد انحراف القسطرة والتوجيه من خلال فانتوم السفينة. يتم تطبيق الحالي إلى طرف القسطرة ملفوف تزهر التصور إنتاج (السهم). القسطرة متقدمة ميكانيكيا والحالية (- 45 مللي أمبير) يتم تطبيقها على انحراف تسبب في فرع السفينة السفلي (C). وتراجع بعد ذلك إلى موقف القسطرة (B). من الاستقطاب الحالي عكس (45 أمبير)، وتهرب القسطرة وتقدمت إلى فرع السفينة العلوي (D).

الشكل 4B قسطرة الانحراف في التشعب فانتوم: حالي تطبيقها على آل القسطرةأدنى مستوى الاستهداف الناجح والتقدم في فرع الأيسر من السفينة الوهمية. وتراجع ثم القسطرة إلى نقطة تفرع وإخراج السفينة إلى فرع الحق. انقر هنا لمشاهدة الشكل 4B .

الشكل 5A-C أنماط هندسية من الانحراف قسطرة في بالحمام المائي: يتم تطبيق الحالية لإنتاج الانحرافات داخل طائرة واحدة في كل الاتجاهات انقر هنا لمشاهدة الشكل 5A ، 5B الشكل ، الشكل 5C .

Discussion

نحن هنا وصف بروتوكول للانحراف من microcatheter في ماسح ضوئي MR. المعلمات الرئيسية للنجاح هي تطبيق دقيق لقياس الحالي وزاوية انحراف. قياس غير دقيقة من زاوية انحراف هو الخطأ الأكثر احتمالا واجه في هذا البروتوكول. قد احتلتها في زوايا الصور MR خلال التجربة بالحمام المائي تختلف عن القيم الفعلية بسبب اختلاف طفيف في الاتجاه الذي يتم وضع المتوسطة فيما يتعلق تتحمل من المغناطيس. لمعالجة هذه المسألة في المستقبل، ويمكن التقاط الصور من الكاميرات MR-متوافق الألياف البصرية المتمركزة في بعدين مختلفين. سوف تستخدم الصور والكاميرا على حد سواء MR توفير أكثر دقة، ثلاثية الأبعاد نظرا للتلميح microcatheter.

ويمكن تحسين نوعية الصور عن طريق تغيير المعلمات التي بموجبها يتم تنفيذ التصوير. ويمكن استخدام التصوير تسلسل مختلفة لتحديد ما إذا كان زيادة في جودة الصورة والوضوح هومن ذوي الخبرة. وعلاوة على ذلك، وذلك لأن خطوط النقل نفد من السيطرة MR غرفة الماسح الضوئي، وسلامة العلبة RF الغرفة المغناطيس دون المستوى الأمثل في الحد من احتمال جودة الصورة. ويمكن التخفيف من هذه المشكلة بوضع خطوط الكهرباء من خلال مرشح على لوحة الاختراق. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام القسطرة وmicrocoils تلميح لفائف الاستقبال التصوير يحمل أيضا القدرة على توفير صور عالية الدقة متاخم لطرف القسطرة. ويجري استكشاف إمكانية استخدام الليزر تلميح القسطرة lathed فائف الملفوف والتصوير.

إنتاج الصور التي ليست فقط نوعية أفضل، ولكن أسهل في الاستخدام لقياس زاوية انحراف دقيقة ممكن أيضا. تعديل المتغيرات التي تؤثر على انحراف زاوية، كما ذكر أعلاه، يمكن أن يؤدي إلى انحراف أكبر درجة. بالإضافة إلى ذلك، قد يتم استخدام ماسح ضوئي 3T MR السريرية لزيادة القوة بدلا من ماسح ضوئي 1.5T لزيادة مدى انحراف microcatheter. هؤلاءيمكن فصل إنتاج التغييرات زاوية انحراف واضح بين فترات متقاربة من تطبيق الحالي.

لأن هذا البروتوكول يهدف لاختبار القدرة على التحكم في انحراف microcatheter، كانت السفينة الوهمية المستخدمة بسيطة وتحتوي على نقطة واحدة في فرع ما يقرب من 45 درجة. والآن بعد أن يتم تأسيس هذه القدرة، قد يتم تنفيذ إجراء مزيد من التجارب للانحراف microcatheter في الخيالات أكثر تعقيدا. متغيرات التصميم التي يمكن تغييرها تشمل قطر السفينة، زاوية فروع سفينة، وعدد المنعطفات في أي مسار معين من شبح. قد تكون أيضا الأوعية مدبب وشبح تتألف من مواد مختلفة أخرى من الأنابيب البلاستيكية في محاولة لتقليد الأوعية الدموية على نحو أوثق الإنسان. في الدراسات المستقبلية، ويمكن أيضا أن يتم تنفيذ التجارب على الحيوانات لدراسة مزيد من القدرة microcatheter الملاحة.

قيود عديدة من هذا البروتوكول وتوجد أيضا فيما يتعلق باستخدام تلفيق microcoilsتقنية ليزر المخرطة. عرض الخط هي وظيفة من حجم بقعة الليزر، ومقاومة سمك، والملعب. ويقتصر حجم البقعة الليزر إلى مجموعة من ثلاثة إلى خمسة ميكرون في القطر، ويقتصر مقاومة سمك إلى 25 ميكرون. وعلاوة على ذلك، يقتصر سمك خطوط النحاس من عرض الخط وسمك مقاومة. مقاومة للضوء التعرض لنتائج الليزر نظام مباشرة الكتابة في فتحات أو ميزات في مقاومة التي ليس لديها الجانبين موازية. فتحات أضيق في الجزء السفلي بالقرب من طبقة البذور مما يحد من حجم الحد الأدنى من الميزات. بالإضافة إلى ذلك، كخطوط تصبح أكثر سمكا، فإنها تنمو أقرب إلى خطوط المجاورة. إذا هي خطوط قريبة جدا، وطبقة البذور النحاس والتيتانيوم عمليات إزالة طبقة الالتصاق ليست قادرة على المضي غير مأهولة.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
GdDTPA Contrast Media (Magnevist)	Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.	1240340	McKesson Material Number
Positive Photoresist	Shipley	N/A	PEPR-2400, Replacement: Dow Chemicals Intervia 3D-P
Copper Sulfate	ScienceLab	SLC3778	Crystal form
Sulfuric Acid	ScienceLab	SLS1573	50% w/w solution
Parrafin Wax	Carolina	879190
Potassium Carbonate	Acros Organics	424081000