Name: 磁力辅助的远程控制微导管尖端偏转根据磁共振成像 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: 了解磁力辅助微导管尖端偏转技术，用于介入磁共振成像中的血管内导航。该方法通过电磁线圈实现远程控制，提高导管在模拟血管环境中的操控性与定位精度。

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Pallav Kolli、Fabio Settecase、Matthew Amans 和 Robert Taylor（来自加州大学旧金山分校），Tim Roberts（来自宾夕法尼亚大学）
资金来源
美国国立卫生研究院国家心肺血液研究所（NHLBI）资助（M. Wilson）：1R01HL076486；美国神经放射学会研究与教育基金会学者奖（S. Hetts）
美国国立卫生研究院国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）资助项目（S. Hetts）：1R01EB012031

1. 微型线圈的制备
<ol>
 <li>获取一种市售的微导管（例如 2.3F Rapid Transit Cordis Neurovascular 导管（Raynham, MA）作为基底。</li>
 <li>确保导管不含铁质成分，且为磁共振安全（MR-safe），规格范围为 2.3–3.0 F。</li>
 <li>在直径1至2毫米的绝缘管上溅射一层钛作为粘附层，随后溅射铜作为种子层。可选材料包括聚酰亚胺或氧化铝（Ortech Advanced Ceramics，萨克拉门托，加利福尼亚州）。</li>
 <li>使用Shipley的PEPR-2400（目前由陶氏化学以Intervia 3D-P名称销售）电沉积一层正性光刻胶。电沉积可在非平面的圆柱表面形成均匀的涂层。</li>
 <li>光刻胶通过一种独特的激光直写系统（激光车床，由劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的非商业化系统）曝光，形成所需线圈形状的图案（图2A）。这是对 Malba 最初描述的技术所进行的改进 等14</li>
 <li>在35 °C的1%碳酸钾溶液中显影曝光后的光刻胶。</li>
 <li>通过剩余的抗蚀层掩模进行铜电镀，以形成所需的线圈。该系统可制备螺线管和亥姆霍兹（跑道形）铜线图案。图2C 和 二维).</li>
 <li>铜电沉积后，用热显影液去除光刻胶。随后去除铜种子层，再去除钛粘附层。</li>
 <li>使用热缩管将绝缘管固定在导管尖端，完成组装。确保热缩管完全覆盖整个线圈状尖端。组装多轴导管时，将绝缘管结构依次套叠在一起，如图所示。 图2E.</li>
 <li>将铜丝穿过微导管的管腔，并在顶端与线圈焊接。</li>
 <li>将一根6英尺长的RJ11电话线修改并缩短为3英尺。</li>
 <li>将从微导管后端集线器引出的铜线连接到改装过的3英尺电话插孔传输线上。</li>
</ol>
2. 水浴装置设置
<ol>
 <li>在塑料盆侧面距底部约 5 cm 处的中心位置打一个小孔。</li>
 <li>将一根 9F Avanti Cordis 血管鞘（Cordis Endovascular，Miami Lakes，FL）从该孔插入。</li>
 <li>剪去血管鞘的远端尖端，保留约 4 cm 长的部分伸入盆内。</li>
 <li>在鞘管末端连接一个旋转止血阀或 Thuoy-Borst 阀，以固定微导管的位置。</li>
 <li>向盆中加入蒸馏水，确保整个装置完全浸没。</li>
 <li>将带有盘绕尖端的导管经血管鞘和阀门插入。</li>
 <li>测量并记录从阀门延伸至水浴中的微导管在无约束状态下的长度。</li>
 <li>将装有微导管系统的水浴装置置于磁共振扫描仪的磁体内部，并根据磁体孔径方向进行定位。</li>
 <li>使用双通电话接口，将连接在导管上的改良 3 英尺电话线与一根 25 英尺 RJ11 电话传输线相连。</li>
 <li>将 25 英尺电话线的另一端连接至 Lambda LPD-422A-FM 双路稳压电源，以为设备提供最高 1 A 的电流。</li>
 <li>将传输线穿过波导管，并将电源置于磁共振扫描仪房间外、5 高斯线以外的位置。</li>
</ol>
3. 血管模型设置
<ol>
 <li>在实验前，使用橡胶管构建一个带有Y形交叉结构的中空血管模型。</li>
 <li>用蒸馏水配制的0.0102 M钆喷酸葡胺（GdDTPA）（Magnevist，Bayer Healthcare Pharmaceuticals，Montville，New Jersey）溶液填充血管模型，以在模型血管与背景之间形成对比。</li>
 <li>按照步骤1.1至1.9所述组装微导管系统。将导管连接至电源，并按照步骤2.9至2.11所述进行定位。</li>
 <li>将微导管的尖端置于血管开口的基部。</li>
 <li>将模型放置于磁共振扫描仪的磁体内部，并根据磁体孔径方向进行取向调整。</li>
</ol>
4. 磁共振成像
<ol>
 <li>使用1.5T临床磁共振成像系统（Siemens Avanto，软件版本：Syngo B13，Erlangen，德国；Philips Achieva，软件版本2.1，Cleveland，OH）进行成像。</li>
 <li>应用 &lt;通过50 mA电流以显示导管尖端位置。在磁共振成像（MRI）下，导管尖端会产生微小的磁矩，从而形成形状各异的明显伪影，具体形状取决于所激活的线圈。</li>
 <li>从Lambda双电源向线圈施加±100 mA范围内的不同电流，并观察尖端偏转情况（图3A-3C) 的水浴装置中。由于探针偏转几乎是瞬时的，只需施加约1-2秒电流即可观察到最大偏转。</li>
 <li>重复并记录连续施加的设定量电流。</li>
 <li>重复步骤 4.2，同时用手推动导管，使其在血管模拟体中实现机械性前进（图4A 和 4B）。在分支点处施加电流，使导管尖端偏转进入目标血管。通过手动推动导管末端，将导管向前推进至分支血管中（图4C）。将导管回撤至血管分叉处，并在对侧分支中重复操作（图4D).</li>
 <li>使用2D快照FLASH序列（TR=30 ms，TE=1.4 ms，矩阵为256×128，翻转角约30°）采集MR图像。</li>
</ol>
5. 偏转测量
使用各种计算机应用程序（任何医学数字成像和通信（DICOM）查看器）分析并测量在水浴实验期间捕获的图像的角度偏转。

<ol><li>Molyneux, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((International+subarachnoid+aneurysm+trial+%28ISAT%29+of+neurosurgical+clipping+versus+endovascular+coiling+in+2143+patients+with+ruptured+intracranial+aneurysms%3A+a+randomised+comparison+of+effects+on+survival%2C+dependency%2C+seizures%2C+rebleeding%2C+subgroups%2C+and+aneurysm+occlusion%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">International subarachnoid aneurysm trial (ISAT) of neurosurgical clipping versus endovascular coiling in 2143 patients with ruptured intracranial aneurysms: a randomised comparison of effects on survival, dependency, seizures, rebleeding, subgroups, and aneurysm occlusion.</a> Lancet. 366, 809-817 (2005).</li>
<li>Razavi, M. K., Hwang, G., Jahed, A., Modanlou, S., Chen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abdominal+myomectomy+versus+uterine+fibroid+embolization+in+the+treatment+of+symptomatic+uterine+leiomyomas%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am.+J.+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Abdominal myomectomy versus uterine fibroid embolization in the treatment of symptomatic uterine leiomyomas.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 180, 1571-1575 (2003).</li>
<li>Hoffman, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+meta-analysis+of+randomized+controlled+trials+comparing+coronary+artery+bypass+graft+with+percutaneous+transluminal+coronary+angioplasty%3A+one-+to+eight-year+outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Coll.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">A meta-analysis of randomized controlled trials comparing coronary artery bypass graft with percutaneous transluminal coronary angioplasty: one- to eight-year outcomes.</a> J. Am. Coll. Cardiol. 41, 1293-1304 (2003).</li>
<li>McDougall, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Causes+and+management+of+aneurysmal+hemorrhage+occurring+during+embolization+with+Guglielmi+detachable+coils%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Causes and management of aneurysmal hemorrhage occurring during embolization with Guglielmi detachable coils.</a> J. Neurosurg. 89, 87-92 (1998).</li>
<li>Willinsky, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurologic+complications+of+cerebral+angiography%3A+prospective+analysis+of+2%2C899+procedures+and+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Neurologic complications of cerebral angiography: prospective analysis of 2,899 procedures and review of the literature.</a> Radiology. 227, 522-528 (2003).</li>
<li>Veith, F. J., Marin, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endovascular+technology+and+its+impact+on+the+relationships+among+vascular+surgeons%2C+interventional+radiologists%2C+and+other+specialists%5BTitle%5D)+AND+%22World+J.+Surg%22%5BJournal%5D)">Endovascular technology and its impact on the relationships among vascular surgeons, interventional radiologists, and other specialists.</a> World J. Surg. 20, 687-691 (1996).</li>
<li>Miller, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+radiation+management+for+fluoroscopically+guided+interventional+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Clinical radiation management for fluoroscopically guided interventional procedures.</a> Radiology. 257, 321-332 Forthcoming.</li>
<li>Balter, S., Hopewell, J. W., Miller, D. L., Wagner, L. K., Zelefsky, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluoroscopically+guided+interventional+procedures%3A+a+review+of+radiation+effects+on+patients%27+skin+and+hair%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Fluoroscopically guided interventional procedures: a review of radiation effects on patients' skin and hair.</a> Radiology. 254, 326-341 (2010).</li>
<li>Wagner, L. K., McNeese, M. D., Marx, M. V., Siegel, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Severe+skin+reactions+from+interventional+fluoroscopy%3A+case+report+and+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Severe skin reactions from interventional fluoroscopy: case report and review of the literature.</a> Radiology. 213, 773-776 (1999).</li>
<li>Koenig, T. R., Wolff, D., Mettler, F. A., Wagner, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+injuries+from+fluoroscopically+guided+procedures%3A+part+1%2C+characteristics+of+radiation+injury%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am.+J.+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Skin injuries from fluoroscopically guided procedures: part 1, characteristics of radiation injury.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 177, 3-11 (2001).</li>
<li>Koenig, T. R., Mettler, F. A., Wagner, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skin+injuries+from+fluoroscopically+guided+procedures%3A+part+2%2C+review+of+73+cases+and+recommendations+for+minimizing+dose+delivered+to+patient%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am.+J.+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Skin injuries from fluoroscopically guided procedures: part 2, review of 73 cases and recommendations for minimizing dose delivered to patient.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 177, 13-20 (2001).</li>
<li>Magnetically directable remote guidance systems, and methods and use thereof. United States Patent. , (2001).</li>
<li>Roberts, T. P., Hassenzahl, W. V., Hetts, S. W., Arenson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+control+of+catheter+tip+deflection%3A+an+opportunity+for+interventional+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Remote control of catheter tip deflection: an opportunity for interventional MRI.</a> Magn. Reson. Med. 48, 1091-1095 (2002).</li>
<li>Malba, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-lathe+lithography+-+a+novel+method+for+manufacturing+nuclear+magnetic+resonance+microcoils%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Laser-lathe lithography - a novel method for manufacturing nuclear magnetic resonance microcoils.</a> Biomed. Microdevices. 5, 21-27 (2003).</li>
<li>Bernhardt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steerable+catheter+microcoils+for+interventional+MRI+reducing+resistive+heating%5BTitle%5D)+AND+%22Academic+radiology%22%5BJournal%5D)">Steerable catheter microcoils for interventional MRI reducing resistive heating.</a> Academic radiology. 18, 270-276 (2011).</li>
<li>Muller, L., Saeed, M., Wilson, M. W., Hetts, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+control+catheter+navigation%3A+options+for+guidance+under+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cardiovascular+Magnetic+Resonance+%3A+Official+Journal+of+the+Society+for+Cardiovascular+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">Remote control catheter navigation: options for guidance under MRI.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance : Official Journal of the Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. 14, 33(2012).</li>
<li>Wilson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+catheter+manipulation+in+the+interventional+MRI+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vasc.+Interv.+Radiol%22%5BJournal%5D)">Magnetic catheter manipulation in the interventional MRI environment.</a> J. Vasc. Interv. Radiol. , In Press (2013).</li>
</ol>

Hetts 博士已获得 Stryker Corporation 的资助支持，并担任 Silk Road Medical, Inc. 的付费顾问。

本文描述了在磁共振扫描仪中实现微导管偏转的实验方案。成功的关键参数是电流的精确施加和偏转角度的准确测量。在该方案中，最常见的误差来源是偏转角度的测量不准确。在水浴实验期间，由于介质相对于磁体孔径方向存在微小差异，磁共振图像中捕捉到的角度可能与实际值存在偏差。为解决这一问题，未来可采用在两个不同维度上放置的磁共振兼容光纤相机来采集图像。结合磁共振图像与相机图像，将提供对微导管尖端更为精确的三维观察视图。
通过调整成像参数可提高图像质量。可尝试采用不同的成像序列，以判断图像质量与清晰度是否有所提升。此外，由于传输线从磁共振扫描仪控制室外引出，导致磁体室射频屏蔽的完整性欠佳，可能降低了图像质量。该问题可通过将电源线经由穿孔板上的滤波器引入来改善。另外，将导管尖端微型线圈用作成像接收线圈，也有望在导管尖端附近获得更高分辨率的图像。目前正探索使用激光车削加工的导管尖端线圈作为成像线圈的可能性。
不仅可以获得质量更优的图像，还能更方便地用于精确测量偏转角度。如上所述，调整影响偏转角度的变量可导致更大的偏转程度。此外，可使用磁场强度更高...

介入医学中实施的血管内手术利用X射线引导作为导管在血管系统中导航的工具，用于治疗多种重大疾病，例如脑动脉瘤、缺血性卒中、实体瘤、动脉粥样硬化和心律失常，每年在全球范围内影响超过一百万患者1-5。通过使用对比剂，介入医师用手动旋转导管并机械推进的方式实现血管内的导航6。然而，在许多血管弯曲处周围的小而迂曲的血管中进行导航变得愈发困难，延长了到达目标位置所需的时间。这对于时间敏感的手术（例如清除闭塞血管中的血栓）构成了挑战。此外，手术时间延长会增加辐射剂量，并可能引发不良事件7-11。然而，磁共振成像引导下的血管内手术可能为此提供一种解决方案。
 MRI 扫描仪的强均匀磁场可通过远程控制用于导管尖端的导航12,13。当电流施加到位于导管尖端的微线圈时，会诱导产生一个微小的磁矩，该磁矩在与 MRI 扫描仪的孔轴对齐时会受到扭矩作用13（图 1）。若单个线圈通电，可通过远程控制使导管尖端在一个平面内偏转；若导管尖端的三个线圈同时通电，则可实现三维方向上的偏转。因此，磁力辅助的导管导向技术有望提高血管内介入手术中血管导航的速度与效率，从而缩短手术时间并改善患者预后。本研究旨在通过初步测试，评估在 MR 引导下对带有微线圈尖端的血管内导管施加电流是否能够产生可靠且可控的偏转，以验证导管导航研究的可行性。

<table><tbody><tr><td>钆喷酸葡胺对比剂（Magnevist）</td><td>Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.</td><td>1240340</td><td>McKesson 材料编号</td></tr><tr><td>正性光刻胶</td><td>Shipley</td><td>N/A</td><td>PEPR-2400，替代产品：Dow Chemicals Intervia 3D-P</td></tr><tr><td>硫酸铜</td><td>ScienceLab</td><td>SLC3778</td><td>晶体形态</td></tr><tr><td>硫酸</td><td>ScienceLab</td><td>SLS1573</td><td>50% w/w 溶液</td></tr><tr><td>石蜡</td><td>Carolina</td><td>879190</td><td></td></tr><tr><td>碳酸钾</td><td>Acros Organics</td><td>424081000</td><td></td></tr></tbody></table>

磁共振成像下磁力辅助远程控制微导管尖端偏转

Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging

在X射线透视引导下的血管内介入手术存在若干显著局限性，包括导管导航困难以及电离辐射的使用，而采用磁控导管在磁共振（MR）引导下操作可能克服这些局限性。
	本研究的主要目标是开发一种其尖端可通过磁共振扫描仪的磁场进行远程控制的微导管。本方案旨在描述对带有微线圈尖端的微导管施加电流以产生稳定且可控偏转的操作步骤。
	采用激光车床光刻技术在聚酰亚胺尖端的血管内导管上制备了微型线圈。体外测试在1.5 T磁共振系统引导下，于水浴和血管模型中进行，采用稳态自由进动（SSFP）序列。向微型导管的线圈施加不同强度的电流，以产生可测量的尖端偏转，并在血管模型中实现导航。
	该设备的开发为未来的测试提供了一个平台，并有望彻底改变血管内介入磁共振成像环境。

根据上述方案，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 50–300 mA 的电流时，应观察到 0 至 90 度之间的偏转角度（图 2E）。增加施加的电流应导致微导管偏转角度增大，而电流极性反转则应导致微导管向正电流所引起偏转的完全相反方向偏转（图 5A–5C）。然而，偏转角度取决于多个参数。施加电流的大小以及螺线管和亥姆霍兹线圈的匝数会影响微导管尖端磁矩的强度。此外，外部磁场的强度以及粒子磁矩与外部磁场之间的夹角决定了微导管所受转矩的大小。最后，伸入水浴中的微导管尖端的无约束长度也是可能改变的另一个因素。上述任一变量的改变均会产生不同的偏转角度。
可使用多种类型的DICOM查看器软件对MR图像的偏转角进行精确测量和比较。还可通过在模拟血管体模中成功导航来测试高级偏转能力。
<img alt="磁偏转示意图，MRI导管线圈，B₀场对M的影响，电流方向。" src="/...

通过激光车床光刻技术制备的带有微线圈尖端的血管内微导管，在施加电流后可在磁共振（MR）引导下实现可控偏转，这可能提高多种血管内介入手术中血管导航的速度与效率。

在X射线透视引导下的血管内介入手术存在若干显著局限性，包括导管导航困难以及电离辐射的使用……

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主设计的控制系统，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可为介入医师实时提供灌注和弥散等重要信息，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。该技术的一个重要发展方向是进一步将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。开始微型线圈制备时，需获取市售的微导管作为基底。确保导管不含铁质成分，此类导管才适用于磁共振（mr）环境。安全且尺寸范围为2.3至3.0 French规格。使用溅射系统将铜种子层涂覆于聚酰胺或Illumina外径为一至两毫米的绝缘管上。按照文本方案中所述进行光刻胶涂覆及铜层图案化，可制备出螺线管和赫姆霍兹（helmholtz）铜线圈图案。继续按照文本方案中的组装说明，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。通过该孔插入一根11法式Avanti导丝血管鞘。剪除血管鞘远端尖端，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，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的微导管的自由长度。将带有微导管系统的水浴置于磁共振扫描仪的磁体内部，并根据磁体孔径方向进行定位。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。随后，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。在 MRI 下观察导管尖端位置时，施加的电流应小于 50 毫安。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 毫安范围内的可变电流，并在水浴装置中观察尖端偏转，由于尖端偏转几乎是瞬时的，电流施加时间仅需约 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，利用多种计算机应用程序分析并测量在体外测试微线圈时所采集图像的角度偏转，测试所用模型为由橡胶管制成的带有Y形分叉的中空血管模拟装置。实验前，需用浓度为0.0102摩尔的钆对比剂水溶液填充血管模拟装置。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。将模型放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。采用与水浴实验相同的磁共振成像流程，但在扫描过程中需手动同时推动导管的连接端（hub端），使其在血管模型的分叉处实现机械性前进。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赫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偏转，负向电流则导致向后侧偏转。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。然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。此处展示了在分叉血管模型中导管的偏转情况。向导管施加电流可使其成功到达并推进至模拟血管的左侧分支。随后将导管回撤至分叉处，并引导进入右侧血管分支。在此操作基础上，可在磁共振成像引导下，于更复杂的血管模拟体中进行导管偏转操作，以进一步研究该导管系统在开发完成后的可导航性。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。

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Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

磁力辅助的远程控制微导管尖端偏转根据磁共振成像

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用于心脏电生理手术中精确、实时导管定位与消融的远程磁导航

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远程磁控微米级探针 原位 细菌生物膜物理特性的三维映射

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小鼠实验性自身免疫性心肌炎中心脏异常的磁共振显微成像无创评估

辐射暴露在复杂的消融手术中是一种被低估的风险。本文介绍了一种通过使用新型无氟透视导管可视化系统，显著减少患者和实验室工作人员的透视时间和辐射剂量的方案。...

非荧光透视导管定位技术用于降低介入电生理学中的荧光透视使用

介绍了一种利用微线圈进行超高场磁共振显微成像（MRM）以高空间分辨率研究生物组织的实验方案。文中提供了微线圈表征的逐步操作指南。最后，以植物根系为例，展示了成像参数的优化过程。...

MRM 微线圈性能校准及在 22 T 条件下对Medicago truncatula根部的应用演示

本方案展示了利用对流增强输注技术对猪脑进行立体定向操作，并结合实时磁共振成像（MRI）可视化引导以及输注分布的实时可视化监测。...

磁共振引导下向猪脑灌注的立体定向技术

磁力显微镜（MFM）利用垂直磁化的原子力显微镜探针，以纳米级分辨率测量样品的表面形貌和局部磁场强度。优化MFM的空间分辨率和灵敏度需要在降低抬升高度与增大驱动（振荡）幅度之间取得平衡，并且在惰性气氛手套箱中操作可带来优势。...

优化磁力显微镜分辨率与灵敏度以观测纳米级磁畴

慢性卒中患者的保险康复治疗通常有时间限制。基于影像学的步行相关运动任务脑活动研究，有助于建立生物标志物以评估改善效果，并为延长个体化治疗提供依据。本文介绍了一种新型的磁共振兼容可变阻力足部运动装置，以及在功能磁共振成像期间使用该装置的实验方案。...

使用足部诱发的数字控制阻力装置对足部轻瘫患者进行功能性磁共振成像评估

活体显微镜的发现向临床转化面临的主要挑战是其对组织的穿透深度较浅。本文介绍了一种小鼠背部窗口腔模型，该模型可实现活体显微镜与临床适用的成像方式（如CT、MRI）的共同配准，从而进行直接的空间关联分析，有望加速活体显微镜发现成果的临床转化。...

用于转化癌症研究中活体显微成像与磁共振成像联合应用的背侧皮肤折叠窗室肿瘤小鼠模型

介绍了一种利用激光微加工技术对光吸收复合聚合物材料（特别是磁活性弹性体，MAEs）施加表面形貌的方法。该方法可实现表面形貌设计的高度灵活性和快速原型制作。文中展示了对MAE表面进行结构化处理、表征及其对外加磁场响应的示例。...

激光微加工用于聚合物表面形貌设计

了解磁力辅助微导管尖端偏转技术，用于介入磁共振成像中的血管内导航。该方法通过电磁线圈实现远程控制，提高导管在模拟血管环境中的操控性与定位精度。

磁共振成像下磁力辅助远程控制微导管尖端偏转

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