مغناطيسيا بمساعدة البعيد تلميح Microcatheter الشواهد الانحراف تحت التصوير بالرنين المغناطيسي
April 4th, 2013
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.
الهدف العام من التجربة التالية هو تطوير واختبار نظام تحكم لتحسين توجيه القسطرة داخل الأوعية الدموية في التصوير بالرنين المغناطيسي التداخلي. يتم تحقيق ذلك عن طريق تصنيع القسطرة الدقيقة بمغناطيس كهربائي صغير على أطرافها كخطوة ثانية. يتم توصيل القسطرة الدقيقة بنظام تحكم مصمم خصيصا للملاحة التي يتم التحكم فيها عن بعد.
بعد ذلك ، يتم انحراف القسطرة الدقيقة بشكل يمكن التحكم فيه في الحمامات المائية والتنقل في الأشباح ، والتي تحاكي الظروف في الأوعية الدموية للمرضى. تظهر نتائج تجارب الحمام المائي انحرافات يمكن التنبؤ بها في طرف القسطرة بناء على كمية وقطبية التيار الكهربائي المطبق على ملفات التوجيه الدقيقة. يظهر الملاحة الناجحة في أشباح السفن قدرة توجيه القسطرة.
الميزة الرئيسية للملاحة الموجهة بالرنين المغناطيسي مقارنة بالملاحة التقليدية بالأشعة السينية داخل الأوعية الدموية هي أن التصوير بالرنين المغناطيسي يسمح للتدخل بمعلومات مهمة مثل معلومات التروية والانتشار في الوقت الفعلي ، مما يساعد على اتخاذ أفضل القرارات الممكنة داخل الإجراءات. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي التداخلي ، مثل ما إذا كانت القدرة على التحكم في طرف القسطرة عن بعد يمكن أن تحسن فعالية إجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي التداخلية الحالية ، من بين ملاك التكنولوجيا هو تطوير التصوير بالرنين المغناطيسي M كطريقة علاجية. تشمل التطبيقات المحتملة علاج الأوعية الدموية للسكتة الدماغية والأورام وعدم انتظام ضربات القلب.
بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأنها نهج فريد جدا للتوجيه التداخلي. لبدء تصنيع الملف الصغير ، احصل على قسطرة دقيقة متوفرة تجاريا للركيزة. تأكد من أن القسطرة لا تحتوي على مكونات فيريس تعتبر رنين مغناطيسي أو mr.Safe
وتتراوح حجمها من 2.3 إلى 3.0 حجم فرنسي. استخدم نظام الاخرق لتطبيق طبقة بذرة من النحاس على أنبوب عازل بقطر خارجي من مادة البولي أميد أو Illumina بقطر واحد إلى ملليمترين. يسمح تطبيق مقاومة الصور ونقوش النحاس كما هو موضح في بروتوكول النص بتصنيع كل من القوالب النحاسية للملف اللولبي والأنماط النحاسية للهولد.
استمر في اتباع تعليمات التجميع في بروتوكول النص لإضافة الأنبوب العازل إلى طرف القسطرة الدقيقة مع غلاف الانكماش وإدخال السلك النحاسي. بعد توصيل أسلاك الملف الصغير بخط نقل مقبس هاتف معدل بثلاثة أقدام ، يكتمل تصنيع الملف الصغير للاختبار المختبري للملف الصغير في حمام مائي. أولا ، قم بعمل ثقب صغير في وسط جانب حوض بلاستيكي على بعد حوالي خمسة سنتيمترات من الأسفل.
أدخل غمدا وعائيا فرنسيا من حبال Avanti من خلال الفتحة. قطع الطرف البعيد من غمد الأوعية الدموية مع ترك قطعة بطول أربعة سنتيمترات تمتد إلى الحوض. في نهاية الغمد، قم بتوصيل صمام مرقئ دوار أو صمامين للاستخلاص المعزز للنفط لتثبيت موقع القسطرة الدقيقة.
املأ الحوض بالماء المقطر لضمان الغمر الكامل للجهاز. أدخل القسطرة ذات الطرف الملفوف من خلال غمد الأوعية الدموية والصمام. قم بقياس وتسجيل الطول غير المقيد للقسطرة الدقيقة الممتدة من الصمام إلى الحمام المائي.
ضع الحمام المائي بنظام القسطرة الدقيقة داخل مغناطيس الماسح الضوئي بالرنين المغناطيسي وقم بالتوجيه فيما يتعلق بتجويف المغناطيس. قم بتوصيل كابل الهاتف المعدل بثلاثة أقدام المتصل بالقسطرة بخط نقل كابل هاتف RJ 11 بطول 25 قدما باستخدام مقبس هاتف ثنائي الاتجاه. بعد ذلك ، ضع خطوط النقل من خلال دليل موجة.
الآن قم بتوصيل الطرف الآخر من كابل الهاتف الذي يبلغ طوله 25 قدما بمصدر طاقة منظم مزدوج لتوصيل ما يصل إلى أمبير واحد من التيار إلى الجهاز ثم ضع مصدر الطاقة خارج الماسح الضوئي بالرنين المغناطيسي. خارج خط الغاوس الخمسة. قم بإجراء التصوير باستخدام نظام التصوير بالرنين المغناطيسي السريري 1.5 تسلا.
ضع أقل من 50 مللي أمبير من التيار لتصور موضع طرف القسطرة تحت التصوير بالرنين المغناطيسي. سيتم إنتاج عزم مغناطيسي صغير عند طرف القسطرة لتصور قطعة أثرية مميزة ، شكل مختلف اعتمادا على الملفات التي يتم تنشيطها. قم بتطبيق كميات متغيرة من التيار في نطاق زائد أو ناقص 100 مللي أمبير من مصدر الطاقة المزدوج Lambda على الملفات ولاحظ انحراف الطرف في إعداد الحمام المائي لأن انحراف الطرف هو تقريبا فوري ، يحتاج التيار فقط إلى تطبيقه لمدة ثانية إلى ثانيتين.
لتصور الحد الأقصى للانحراف ، كرر وسجل التطبيقات المتتالية لكميات محددة من التيار يكتسب MR. باستخدام تسلسل فلاش لقطة ثنائي الأبعاد ، والذي يمكن العثور عليه في النص. كخطوة أخيرة ، قم بتحليل وقياس انحرافات زاوية الصور الملتقطة باستخدام تطبيقات الكمبيوتر المختلفة للاختبار المختبري للملف الصغير في هيكل شبح الوعاء ، وهو شبح وعاء مجوف مع تقاطع على شكل حرف Y من الأنابيب المطاطية. قبل التجريب ، املأ شبح الوعاء بمحلول مولي 0.0102 من عامل تباين الجادولينيوم في الماء المقطر.
لخلق تباين بين الأوعية الوهمية والخلفية ، قم بتجميع نظام القسطرة الدقيقة. قم بتوصيل القسطرة بمصدر الطاقة وموضعه كما هو موضح سابقا في الفيديو. ضع طرف القسطرة الدقيقة عند قاعدة فتحة الوعاء.
ضع الشبح داخل مغناطيس الماسح الضوئي بالرنين المغناطيسي وقم بالتوجيه فيما يتعلق بتجويف المغناطيس. استخدم نفس إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي كما هو الحال بالنسبة للحمام المائي باستثناء دفع محور القسطرة يدويا في نفس الوقت ، مما يسمح بالتقدم الميكانيكي عبر شبح الوعاء عند نقطة فرع الوعاء. ضع كمية كافية من التيار لتحويل طرف القسطرة بنجاح إلى الوعاء المطلوب.
ادفع طرف القسطرة إلى هذا الوعاء عن طريق دفع طرف القسطرة يدويا. اسحب طرف القسطرة إلى تشعب الوعاء الدموي وكرر ذلك في الفرع المقابل. يجب ملاحظة زاوية انحراف بين صفر و 90 درجة من تطبيق 50 إلى 300 مللي أمبير من التيار يتم توصيله في وقت واحد إلى كلا الملفين من نظام القسطرة الدقيقة للملف اللولبي وملف هول الدخوم.
يمكنملاحظة انحراف طرف القسطرة مع تطبيق التيار هنا. يمكن رؤية قطعة أثرية مزهرة من الملف النشط بوضوح. يجب أن تؤدي الزيادة في التيار المطبق إلى زيادة زاوية انحراف القسطرة الدقيقة بينما يجب أن يؤدي الانعكاس في قطبية التيار إلى انحراف في الاتجاه المعاكس تماما كما لوحظ مع التيار الموجب.
يظهر هذا الفيديو انحراف القسطرة الخلفية الأمامية في تطبيقات الحمام المائي بمقدار 50 مللي أمبير و 100 مللي أمبير من التيار نتج عن انحرافات ثابتة بمقدار 10 درجات و 14.5 درجة على التوالي. يتسبب التيار الموجب في انحراف الطرف في المستوى الأمامي ويؤدي التيار السلبي إلى انحراف في المستوى الخلفي. كما هو موضح هنا انحراف القسطرة اليمنى اليسرى في حمام مائي ، مما أدى إلى انحرافات ثابتة بمقدار 50 مللي أمبير و 100 مللي أمبير من التيار إلى انحرافات ثابتة بمقدار 11.5 درجة و 17 درجة على التوالي.
يتسبب التيار الموجب في انحراف الطرف في المستوى الأيمن ويؤدي التيار السالب إلى انحراف في المستوى الأيسر كما هو موضح هنا. يمكن التحكم في انحراف القسطرة والتوجيه من خلال السفينة. يتم تطبيق التيار الوهمي على طرف القسطرة الملفوفة مما ينتج عنه ازدهار الصور.
القسطرة متقدمة ميكانيكيا ويتم تطبيق التيار لإحداث انحراف في فرع الوعاء السفلي. ثم يتم سحب القسطرة بواسطة قطبية التيار المعكوسة. يتم انحراف القسطرة وتقدمها إلى انحراف القسطرة لفرع الوعاء الدموي العلوي في شبح التشعب هنا.
يسمح التيار المطبق على القسطرة بالاستهداف الناجح والتقدم إلى فرع الوعاء الأيسر من الشبح. ثم يتم سحب القسطرة إلى نقطة التفرع وتوجيهها إلى فرع الوعاء الأيمن. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء انحراف القسطرة في أشباح الأوعية الدموية الأكثر تعقيدا تحت توجيه التصوير بالرنين المغناطيسي لمزيد من استكشاف قابلية الملاحة في نظام القسطرة بعد تطويرها.
مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الأشعة العصبية التداخلية والأشعة التداخلية لاستكشاف التصوير بالرنين المغناطيسي التداخلي كطريقة علاجية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إنتاج انحرافات طرف القسطرة التي يمكن التنبؤ بها باستخدام نظام القسطرة ذو الرؤوس اللولبية الدقيقة. لا تنس أن العمل بشفرة ليزر يمكن أن يكون خطيرا للغاية وأنه يجب ارتداء معدات الحماية المناسبة في جميع الأوقات.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
النظرة العامة
تركز هذه الدراسة على تطوير نظام تحكم لتحسين توجيه القسطرة داخل الأوعية الدموية خلال إجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي التداخلي. من خلال استخدام القسطرات الدقيقة المزودة بمغناطيسات كهربائية، تهدف الأبحاث إلى تحسين كفاءة التنقل في البيئات الوعائية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- الهندسة الطبية الحيوية
- التصوير الشعاعي التداخلي
الخلفية
- تتطلب الإجراءات داخل الأوعية الدموية تنقلاً دقيقًا للقسطرة.
- قد تكون الطرق الحالية محدودة من حيث التحكم والكفاءة.
- يوفر التوجيه بالرنين المغناطيسي حلاً محتملاً لتحسين التنقل.
- قد يحسن التوجيه الكهرومغناطيسي من قدرة القسطرة على المناورة.
هدف الدراسة
- تطوير نظام تحكم لتوجيه القسطرة داخل الأوعية الدموية.
- اختبار فعالية القسطرات الدقيقة المزودة بمغناطيسات كهربائية.
- تقييم قدرات التنقل في ظروف وعائية محاكاة.
الطرق المستخدمة
- تصنيع القسطرات الدقيقة المزودة بمغناطيسات كهربائية صغيرة.
- تطوير نظام تحكم مخصص للتنقل عن بعد.
- اختبار في أحواض مائية لتقييم الانحرافات التي يمكن التحكم فيها.
- تجارب التنقل في أشباح تحاكي الأوعية الدموية.
النتائج الرئيسية
- انحرافات قابلة للتنبؤ في طرف القسطرة بناءً على التيار الكهربائي.
- يظهر التنقل الناجح في أشباح الأوعية الدموية قدرة على التوجيه.
- تشير النتائج إلى تحسين التحكم في تحديد موقع القسطرة.
- يعزز التوجيه بالرنين المغناطيسي من فعالية الإجراءات.
الاستنتاجات
- يظهر النظام المطور وعدًا لتحسين توجيه القسطرة.
- يمكن أن يعزز التوجيه الكهرومغناطيسي الإجراءات داخل الأوعية الدموية.
- قد تؤدي الأبحاث المستقبلية إلى تحسين التكنولوجيا لاستخدامها في المجالات السريرية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Magnetically-assisted remote control of microcatheter tips under MRI guidance addresses key limitations in endovascular navigation, including difficult catheter steering and ionizing radiation exposure. This technology enables real-time visualization and control, supporting improved intraprocedural decision-making in neurointerventional and cardiovascular interventions. By providing predictable, current-dependent tip deflection, the system enhances targeting accuracy in complex vascular anatomies, reducing procedural uncertainty and supporting risk-adjusted advancement in preclinical and translational research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of vascular access hypotheses and pathway clarification through precise, controllable catheter navigation in disease-relevant phantoms.
- Operational Value: Supports functional target validation by allowing reproducible delivery of therapeutic agents to specific vascular territories under MRI guidance.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Facilitates preparation of validated biological systems for downstream workflows by enabling consistent, quantifiable catheter positioning in vascular phantoms.
- Operational Value: Enhances assay standardization and reproducibility through current-dependent, measurable tip deflections observable under SSFP MRI sequencing.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports translational biomarker alignment by enabling real-time monitoring of perfusion and diffusion during intervention, informing mechanistic de-risking.
- Operational Value: Promotes continuity from discovery through preclinical validation by allowing iterative navigation testing in progressively complex vessel phantoms under MRI guidance.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing in early discovery to lead identification and preclinical validation, supporting iterative refinement of catheter-based interventions under MRI guidance.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by enabling precise, remote-controlled navigation in vascular phantoms to evaluate access routes and off-target effects.
- Screening: Enhances assay readiness through reproducible, quantitative tip deflection measurements based on applied current, enabling reliable compound or device evaluation.
- Analytics: Provides measurable outputs including angle of deflection and directional control, allowing teams to compare navigation efficacy across conditions and current polarities.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by enabling real-time visualization of catheter position and vascular interaction, supporting risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for testing catheter steerability across multiple vascular disease models, reducing redundant development efforts.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in catheter positioning, reduction of mechanistic ambiguity in vascular access, and enhanced target validation through MRI-guided navigation.
- Operational Value: Standardization of deflection protocols, reproducibility of current-dependent responses, and scalability across phantom models and current ranges.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions in device development, capital efficiency via reduced procedural failure, and decreased late-stage biological risk in vascular targeting.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of catheter-based interventions based on navigability and steering precision under MRI guidance.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfabrication, electromagnetic coil design, and MRI safety protocols.
- Necessitates access to a 1.5-T or higher clinical MR system with SSFP sequencing capability and RF-shielded transmission lines.
- Demands cross-team standardization between biomedical engineers, radiologists, and interventionalists for consistent current application and deflection measurement.
- Involves adaptation considerations for different catheter sizes, coil geometries, and vascular phantom complexities.
- Includes practical limitations such as current range constraints (+/- 300 mA), deflection angle limits (0-90 degrees), and dependency on MRI visibility of blooming artifacts.
