磁共振成像下磁力辅助远程控制微导管尖端偏转

以下实验的总体目标是开发并测试一种用于在介入式磁共振成像中改善血管内导管转向控制的控制系统。该目标通过在导管尖端集成微型电磁体来制备微导管作为第二步实现。这些微导管被连接至一套自行设计的控制系统，以实现远程控制导航。

接下来，在水浴中可控地偏转微导管，并在模拟患者血管条件的模型中进行导航。水浴实验结果表明，根据施加到导向微线圈上的电流大小和极性，导管尖端的偏转具有可预测性。在血管模型中成功实现导航，证明了导管的导向能力。

与传统的X射线血管内导管导航相比，MRI引导导航的主要优势在于，MRI可为介入医师提供诸如灌注和扩散信息等重要实时数据，从而有助于在手术过程中做出最佳决策。该方法有助于回答介入性MRI领域的一些关键问题，例如，远程控制导管尖端的能力是否能够提高当前介入性MRI手术的疗效。该技术的发展方向之一是进一步将MRI发展为一种治疗手段。潜在的应用包括脑卒中、肿瘤和心脏心律失常的血管内治疗。

通常，初次接触该方法的人员会遇到困难，因为这是一种非常独特的介入引导方式。开始制作微型线圈时，需获取市售的微导管作为基底。确保导管不含铁质成分，此类导管被视为磁共振或 mr 兼容的。

安全且尺寸范围为2.3至3.0法国规格。使用溅射系统将铜种子层涂覆于聚酰胺或Illumina外径为一至二毫米的绝缘管上。按照文本方案中所述涂覆光刻胶并对铜进行图形化处理，可制备出螺线管和赫姆霍兹（helmholtz）铜线圈图案。

继续按照文字方案中的组装说明，使用热缩管将绝缘管安装到微导管尖端，并插入铜线。将微线圈导线连接至改装过的三英尺电话插孔传输线后，微线圈的制备即完成，可用于在水浴中对微线圈进行体外测试。首先，在塑料盆侧面距底部约五厘米处的中心位置打一个小孔。

通过切口插入一个11法式Avanti导丝血管鞘。剪除血管鞘远端的尖端，保留一段长约四厘米的部分伸入盆腔。在鞘的末端，连接一个旋转止血阀或两个EORs阀，以稳定微导管的位置。

将蒸馏水注入水槽中，确保装置完全浸没。将带有盘绕尖端的导管通过血管鞘和阀插入。测量并记录从阀延伸至水浴中且未受约束的微导管长度。

将带有微导管系统的水浴置于磁共振扫描仪的磁体内部，并相对于磁体孔径进行定位。使用双向电话插孔，将连接到导管的改良三英尺电话电缆与25英尺RJ 11电话电缆传输线相连。接着，将传输线穿过波导管。

现在将25英尺电话线的另一端连接至双路稳压电源，以向设备提供最高1安培的电流，然后将电源放置在磁共振扫描仪外，位于五高斯线以外。使用1.5特斯拉临床磁共振系统进行成像。

施加小于 50 毫安的电流，以在 MRI 下显示导管尖端的位置。导管尖端将产生微小的磁矩，从而形成明显的伪影，其形状随激励线圈的不同而变化。通过 Lambda 双电源向线圈施加 ±100 毫安范围内的不同电流，并在水浴装置中观察导管尖端的偏转，由于尖端偏转几乎是瞬时发生的，电流仅需施加约 1 至 2 秒。

为了观察最大偏转，重复并记录施加设定电流强度的连续操作以获取磁共振图像。采用文本中所述的二维快拍闪光序列。最后一步是分析和测量在体外测试微线圈时，利用多种计算机应用程序获取的图像的角度偏转，测试所用模型为由橡胶管制成的具有Y形分叉的中空血管体模。实验前，需用浓度为0.0102摩尔的钆对比剂蒸馏水溶液填充血管体模。

为了在模型血管与背景之间形成对比，组装微导管系统。将导管连接至电源，并按照视频前面演示的方式进行定位。将微导管的尖端置于血管开口的基底部。

将模型置于磁共振扫描仪的磁体内部，并相对于磁体孔径进行定位。除在血管模型的分支处通过手动同时推动导管的连接端以实现机械推进外，其余磁共振操作步骤与水浴实验相同。施加足够电流，使导管尖端成功偏转进入目标血管。

通过手动推动导管末端，将导管尖端送入该血管。将导管尖端回撤至血管分叉处，并重复进入对侧分支。当向组合式螺线管与亥姆霍兹线圈微导管系统的两个线圈同时施加50至300毫安电流时，应观察到0至90度的偏转角度。

施加电流后可观察到导管尖端的偏转。通电线圈产生的辉光伪影清晰可见。增加施加的电流应导致微导管偏转角度增大，而反转电流极性则应导致导管向正电流所引起偏转的完全相反方向偏转。

本视频展示了在水浴中施加 50 毫安和 100 毫安电流时，导管前后方向偏转分别稳定达到 10 度和 14.5 度。正向电流引起导管尖端向前侧平面偏转，负向电流则导致向后侧平面偏转。此处显示的是在水浴中施加 50 毫安和 100 毫安电流时，导管左右方向偏转分别稳定达到 11.5 度和 17 度。

正向电流导致导管尖端向右平面偏转，负向电流则导致向左平面偏转，如图所示。可通过血管控制导管的偏转与导向。对盘绕的导管尖端施加伪影电流，可产生显影辉光效应。

通过机械推进导管并施加电流，使其偏转进入下方血管分支。随后通过反转电流极性将导管回撤。导管再次偏转并推进进入上方血管分支。此处展示了在分叉模型中导管在分支处的偏转情况。

对导管施加电流，可成功将其导向并推进至模拟血管的左侧分支。随后将导管回撤至分叉处，并引导其进入右侧血管分支。在此操作基础上，后续可在磁共振成像引导下，于更复杂的血管模拟模型中进行导管偏转操作，以进一步研究该导管系统的可导航性。

该技术为神经介入放射学和介入放射学领域的研究人员探索介入式磁共振成像作为治疗手段铺平了道路。观看本视频后，您应能充分理解如何利用这种带微线圈头端的导管系统实现可预测的导管头端偏转。请务必注意，使用激光刀具有极高的危险性，必须始终佩戴适当的防护装备。