Name: Magneticamente-Assisted Remote Controlled Suggerimento Flessione Microcatetere in Risonanza Magnetica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Scopri il sistema di controllo per la navigazione remota di microcateteri con elettromagneti in risonanza magnetica interventistica. Questo metodo migliora la sterzabilità endovascolare in procedure neurologiche.

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Pallav Kolli, Fabio Settecase, Amans Matteo, e Robert Taylor da UCSF, Tim Roberts University of Pennsylvania Enti finanziatori NIH National Heart Lung Blood Institute (NHLBI) Award (M. Wilson): 1R01HL076486 Società Americana di Neuroradiologia ricerca e Education Foundation Scholar Award (S. Hetts) NIH Istituto Nazionale di Biomedical Imaging e Bioingegneria (NIBIB) Award (S. Hetts): 1R01EB012031

1. MICROTUBOLARI Fabrication <ol><li> Ottenere un microcatetere disponibile in commercio (ad esempio, 2.3F Rapid Transit Cordis catetere neurovascolare, Raynham, MA) per un substrato. </li><li> Assicurarsi cateteri non hanno componenti ferrosi, sono considerati MR-safe, e la gamma di dimensioni 2,3-3,0 F. </li><li> Polverizzare una strato di adesione di titanio seguito da uno strato di rame di un seme al mm 1 a 2 Tubo OD isolante. Materiali possibili includono poliimmide o allumina (ORtech Ceramiche avanzate, Sacramento, CA). </li><li> Electrodeposit uno strato di fotoresist positivo con Shipley PEPR-2400 (attualmente in vendita da Dow Chemical con il nome Intervia 3D-P). Risultati elettrodeposizione in un rivestimento uniforme sulla superficie non planare cilindrica. </li><li> Fotoresist è esposto da un laser unico sistema di scrittura diretta (laser tornio, non commerciale sistema sviluppato presso il Lawrence Livermore National Laboratory) nel modello della forma della bobina desiderata (Figura 2A). Questa è una modificazione della tecnica descritto originariamente in Malba et al. 14 </li><li> Sviluppare il photoresist esposto in una soluzione all&#39;1% di carbonato di potassio a 35 ° C. </li><li> Rame placcato è attraverso il restante maschera di resist per formare la bobina desiderata. Il sistema può fabbricare sia solenoide e di Helmholtz (pista) i modelli di rame (Figure 2C e 2D). </li><li> Dopo elettrodeposizione di rame, rimuovere il resist con lo sviluppatore caldo. Rimuovere lo strato di germinazione di rame, seguita dalla strato di adesione di titanio. </li><li> Fissare il tubo isolante per la punta del catetere con termoretraibile per completare il montaggio. Assicurarsi che il termoretraibile copre tutta la punta a spirale. Per assemblare multiasse cateteri posizionare strutture tubo isolante dentro l&#39;altro come mostrato nella Figura 2E. </li><li> Fili di rame filo attraverso il lume del microcatetere e saldare le bobine alla punta. </li><li> Modifica e accorciare un ft 6 cavo telefonico RJ11 to 3 m di lunghezza. </li><li> Collegare i fili di rame provenienti dal nodo back-end del microcatetere alla modificato 3 linea telefonica di trasmissione ft jack. </li></ol> 2. Bagnomaria Setup <ol><li> Praticare un foro al centro del lato di una bacinella di plastica di circa 5 cm dal fondo. </li><li> Inserire un 9F Avanti Cordis guaina vascolare (Endovascular Cordis, Miami Lakes, FL) attraverso il foro. </li><li> Tagliare la punta distale della guaina vascolare lasciando a 4 cm di lunghezza pezzo estende al bacino. </li><li> Alla fine della guaina, collegare una valvola emostatica rotante o Thuoy-Borst per stabilizzare la posizione del microcatetere. </li><li> Riempire la vasca con acqua distillata garantire la completa immersione dell&#39;apparato. </li><li> Inserire il catetere con la punta a spirale attraverso la guaina vascolare e la valvola. </li><li> Misurare e registrare la lunghezza sfrenata del microcatetere si estende dalla valvola al bagnomaria. </li><li> Posizionare il bagnomaria con microSistema di catetere all&#39;interno del magnete dello scanner MR e orientare rispetto al diametro del magnete. </li><li> Collegare il cavo telefonico modificato 3 metri collegato al catetere a un ft 25 RJ11 linea di trasmissione cavo telefonico con un 2 vie presa telefonica. </li><li> Collegare l&#39;altra estremità del cavo di 25 piedi telefono a una Lambda LPD-422A-FM doppia alimentazione regolata per fornire fino a 1 A di corrente al dispositivo. </li><li> Posizionare le linee di trasmissione attraverso una guida d&#39;onda e la sorgente di alimentazione esterna della camera scanner MR fuori della linea 5 Gauss. </li></ol> 3. Impostazione della nave fantasma <ol><li> Costruire un fantasma nave con un cavo a Y intersezione partire da un tubo di gomma prima della sperimentazione. </li><li> Riempire il fantasma nave con una soluzione 0,0102 M di gadopentetato dimeglumina (GdDTPA) (Magnevist, Bayer Healthcare Pharmaceuticals, Montville, New Jersey) in acqua distillata per creare un contrasto tra le navi fantasma e lo sfondo. </li><li> Montare il MicroCsistema atheter come indicato nei passi da 1.1 a 1.9. Collegare il catetere per l&#39;alimentazione e la posizione come descritto nelle fasi 2,9-2,11. </li><li> Posizionare la punta del microcatetere alla base dell&#39;apertura nave. </li><li> Posizionare il fantasma all&#39;interno del magnete dello scanner MR e orientare rispetto al diametro del magnete. </li></ol> 4. Risonanza Magnetica <ol><li> Eseguire l&#39;imaging con un 1.5T clinica MR sistema (Siemens Avanto, SW: syngo B13, Erlangen, Germania, Philips Achieva, SW versione 2.1, Cleveland, OH). </li><li> Applica &lt;50 mA di corrente per visualizzare la posizione della punta del catetere. Sotto MRI, un piccolo momento magnetico sarà prodotto sulla punta del catetere di visualizzare un artefatto distinto di varia forma a seconda di quale sono eccitati bobine. </li><li> Applicare quantità variabili di corrente nel range di ± 100 mA dalla sorgente Lambda doppia alimentazione alle bobine e osservare deflessione tip (Figure 3A-3C) in ba acquath installazione. Perché deflessione punta è quasi istantanea, la corrente può essere applicato solo per ~ 1-2 sec per visualizzare deformazione massima. </li><li> Ripetere e registrare le applicazioni consecutive di importi stabiliti di corrente. </li><li> Ripetere passaggio 4,2 e contemporaneamente premere il catetere a mano consentendo l&#39;avanzamento meccanico attraverso il vaso phantom (Figure 4A e 4B). Applicare corrente al punto di diramazione per deflettere la punta del catetere nel vaso desiderato. Avanzare il catetere nel vaso ramo manualmente spingendo l&#39;estremità del catetere (Figura 4C). Ritrarre il catetere alla biforcazione nave e ripetizione nel ramo opposto (Figura 4D). </li><li> Acquisire immagini RM con un 2D snapshot-FLASH sequenza (TR = 30 msec, TE = 1.4 msec, una matrice di 256 x128 e flip angle ~ 30 °). </li></ol> 5. Deflessione Misure Analizzare e misurare le deviazioni angolari di immagini acquisite duranteesperimenti bagno d&#39;acqua con varie applicazioni informatiche (qualsiasi Digital Imaging Communications in Medicine (DICOM) Viewer).

<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>
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<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>

Dr. Hetts ha ricevuto concedere il sostegno di Stryker Corporation ed è un consulente pagato per Silk Road Medical, Inc.

Qui si descrive il protocollo di deflessione di un microcatetere in uno scanner MR. I parametri chiave per il successo sono l&#39;applicazione precisi di corrente e misura di angolo di deviazione. Misurazione accurata del angolo di deviazione è l&#39;errore più probabile incontrato in questo protocollo. Gli angoli catturati in immagini MR durante l&#39;esperimento bagnomaria possono differire dai valori reali dovute a lievi differenze di orientamento da cui è posizionato il supporto rispetto al diametro del magnete. Per...

Procedure endovascolari eseguite in medicina interventistica uso x-ray di orientamento come strumento per la navigazione attraverso il catetere vascolare per il trattamento di varie malattie importanti, come aneurisma cerebrale, ictus ischemico, tumori solidi, l&#39;aterosclerosi e le aritmie cardiache destinati a più di un milione di pazienti ogni anno in tutto il mondo 1 - 5. Con l&#39;uso di mezzi di contrasto, la navigazione attraverso vascolare è ottenuta attraverso la rotazione manuale del catetere avanzamento e meccanica dal interventista mano 6. Tuttavia, la navigazione attraverso piccoli vasi sanguigni tortuosi intorno molte curve vascolari diventa sempre più difficile, allungando il tempo prima di raggiungere il sito di destinazione. Questo pone un problema per time-sensitive procedure come la rimozione di un coagulo in un vaso sanguigno occluso. Inoltre, procedure prolungate aumentare la dose di radiazioni e creare la possibilità di eventi avversi 7-11. Tuttavia, le procedure endovascolari eseguite sotto magnetic risonanza può fornire una soluzione. Il forte campo magnetico omogeneo di uno scanner MRI può essere sfruttato per la navigazione del catetere con il telecomando 12,13. Corrente applicata a un MICROTUBOLARI situato in una punta di catetere induce un piccolo momento magnetico, che sperimenta una coppia come si allinea con il foro dello scanner MRI 13 (Figura 1). Se la corrente elettrica viene attivata in una bobina singola, il catetere può essere deviato in un piano tramite telecomando. Se tre bobine ad una punta di catetere vengono eccitati, punta deflessione del catetere può essere realizzato in tre dimensioni. Così, lo sterzo magneticamente agevolato di un catetere ha il potenziale di aumentare la velocità e l&#39;efficacia di navigazione vascolare nelle procedure endovascolari, che potrebbe ridurre i tempi di procedura e migliorare i risultati dei pazienti. In questo studio, abbiamo esaminato se la corrente applicata ad un MICROTUBOLARI punta di catetere endovascolare può produrre affidabile e controllato deflections in MR-guida come test preliminari degli studi di navigazione del catetere.

<table><tbody><tr><td>Mezzi di contrasto GdDTPA (Magnevist)</td><td>Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.</td><td>1240340</td><td>McKesson Numero di materiale</td></tr><tr><td>Fotoresist positivo</td><td></td><td>Shipley N/A</td><td>PEPR-2400, Sostituzione: Dow Chemicals Intervia 3D-P </td></tr><tr><td>Solfato di rame</td><td>ScienceLab</td><td>SLC3778</td><td>Forma cristallina</td></tr><tr><td>Acido solforico ScienceLab</td><td></td><td>SLS1573</td><td>soluzione al 50% p/p</td></tr><tr><td>Parrafin Cera</td><td>Carolina</td><td>879190</td><td></td></tr><tr><td>Carbonato di potassio </td><td>Acros Organics</td><td>424081000</td><td></td></tr></tbody></table>

magneticamente-assisted remote controlled suggerimento flessione microcatetere in risonanza magnetica

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

Procedure di fluoroscopia a raggi X a guida endovascolari hanno diverse limitazioni significative, tra cui la navigazione del catetere difficile e l&#39;uso di radiazioni ionizzanti, che potenzialmente possono essere superati utilizzando un catetere magneticamente orientabile sotto la guida di MR. L&#39;obiettivo principale di questo lavoro è quello di sviluppare un microcatetere la cui punta può essere controllato a distanza mediante il campo magnetico dello scanner MR. Questo protocollo si propone di descrivere le modalità di applicazione di corrente al MICROTUBOLARI punta microcatetere per produrre deviazioni coerenti e controllabili. Un MICROTUBOLARI è stato fabbricato utilizzando la litografia laser su un tornio poliimmide punta del catetere endovascolare. Test in vitro è stato eseguito in un bagno d&#39;acqua e nave fantasma sotto la guida di un 1,5-T MR come stato stazionario senza precessione (SSFP) sequenziamento. Varie quantità di corrente sono stati applicati alle bobine del microcatetere per produrre MEAdeviazioni punta sureable e navigare in fantasmi vascolari. Lo sviluppo di questo dispositivo fornisce una piattaforma per test futuri e l&#39;opportunità di rivoluzionare l&#39;ambiente interventistica endovascolare MRI.

Dal protocollo sopra descritto, un angolo di deflessione tra 0 e 90 gradi deve osservare dall&#39;applicazione di 50-300 mA di corrente erogata simultaneamente entrambe le bobine di un solenoide combinato e sistema di bobine di Helmholtz microcatetere (Figura 2E). Un aumento di corrente applicata dovrebbe risultare in un aumento dell&#39;angolo di deflessione microcatetere, mentre un&#39;inversione di polarità corrente dovrebbe comportare deflessione nella direzione opposta come rilevato con corrente po...

Corrente applicata ad un microcatetere endovascolare con punta MICROTUBOLARI fatta da litografia laser tornio può ottenere deviazioni controllabili in risonanza magnetica (MR) di orientamento, che può migliorare la velocità e l&#39;efficacia di navigazione dei vasi durante le varie procedure endovascolari.

Magneticamente-Assisted Remote Controlled Suggerimento Flessione Microcatetere in Risonanza Magnetica

X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

L'obiettivo generale del seguente esperimento è sviluppare e testare un sistema di controllo per un migliore orientamento dei cateteri endovascolari in risonanza magnetica interventistica. Questo viene raggiunto fabbricando microcateteri con piccoli elettromagneti alle loro estremità come secondo passaggio. I microcateteri vengono collegati a un sistema di controllo appositamente progettato per la navigazione a distanza.In seguito, i microcateteri vengono deflessi in modo controllato in bagni d'acqua e manovrati in fantocci che simulano le condizioni presenti nei vasi sanguigni dei pazienti. I risultati degli esperimenti in bagno d'acqua mostrano deflessioni prevedibili della punta del catetere in base alla quantità e polarità della corrente elettrica applicata alle microbobine di guida. La navigazione riuscita nei fantocci vascolari dimostra la capacità di sterzo del catetere.Il vantaggio principale della navigazione guidata da risonanza magnetica rispetto alla navigazione convenzionale del catetere endovascolare con raggi X è che la risonanza magnetica fornisce all'operatore informazioni importanti come dati sulla perfusione e sulla diffusione in tempo reale, aiutando così a prendere le migliori decisioni possibili durante l'intervento. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della risonanza magnetica interventistica, ad esempio se la capacità di controllare a distanza la punta del catetere possa migliorare l'efficacia delle attuali procedure di risonanza magnetica interventistica. Tra gli obiettivi della tecnologia vi è lo sviluppo ulteriore della risonanza magnetica come modalità terapeutica. Le applicazioni potenziali includono il trattamento endovascolare dell'ictus, dei tumori e delle aritmie cardiache.Generalmente, le persone nuove rispetto a questo metodo incontreranno difficoltà perché si tratta di un approccio molto particolare alla guida interventistica. Per iniziare la fabbricazione del microbobina, procurarsi un microcatetere disponibile in commercio da utilizzare come substrato. Assicurarsi che i cateteri non contengano componenti ferrosi, poiché questi sono considerati magnetici nella risonanza magnetica o RM.Dispositivi sicuri e di dimensioni comprese tra 2,3 e 3,0 French. Utilizzare un sistema di sputtering per applicare uno strato seme di rame su un tubo isolante in poliammide o Illumina con diametro esterno di uno-due millimetri. L'applicazione del photoresist e la definizione del tracciato del rame come descritto nel protocollo testuale permettono la fabbricazione di entrambi i modelli di rame a solenoide e a elmetto di Helm.Continuare a seguire le istruzioni di montaggio nel protocollo testuale per aggiungere il tubo isolante alla punta del microcatetere utilizzando il termorestringente e inserire il filo di rame. Dopo aver collegato i fili del microbobina a una linea di trasmissione modificata con presa telefonica da tre piedi, la fabbricazione del microbobina è completa per i test in vitro del microbobina in un bagno d'acqua. Per prima cosa, praticare un piccolo foro al centro del lato di una bacinella di plastica, circa cinque centimetri dal fondo.Inserire una guaina vascolare Avanti da 11 French attraverso il foro. Tagliare l'estremit&agrave; distale della guaina vascolare, lasciando un pezzo lungo quattro centimetri che si estende all'interno del bacino. All'estremit&agrave; della guaina, fissare una valvola emostatica rotante o due valvole EOR per stabilizzare la posizione del microcatetere.Riempire il bacino con acqua distillata assicurandosi che l'apparecchiatura sia completamente immersa. Inserire il catetere con la punta a spirale attraverso il rivestimento vascolare e la valvola. Misurare e registrare la lunghezza libera del microcatetere che si estende dalla valvola nel bagno d'acqua.Posizionare il bagno termico con il sistema microcatetere all'interno del magnete della risonanza magnetica e orientarlo rispetto al foro del magnete. Collegare il cavo telefonico modificato di tre piedi attaccato al catetere a una linea di trasmissione telefonica RJ 11 di 25 piedi utilizzando un connettore telefonico a due vie. Successivamente, far passare le linee di trasmissione attraverso una guida d'onda.Ora collegare l'altra estremità del cavo telefonico da 25 piedi a un'alimentazione elettrica doppia regolata per fornire fino a un ampere di corrente al dispositivo, quindi posizionare la fonte di alimentazione all'esterno dello scanner RM, al di fuori della linea dei cinque gauss. Eseguire l'acquisizione di immagini con un sistema RM clinico da 1,5 Tesla.Applicare una corrente inferiore a 50 milliampere per visualizzare la posizione della punta del catetere mediante risonanza magnetica. Alla punta del catetere verrà prodotto un piccolo momento magnetico che genera un artefatto distintivo, la cui forma varia a seconda delle bobine alimentate. Applicare quantità variabili di corrente nell'intervallo da meno a più 100 milliampere provenienti dall'alimentatore duale Lambda alle bobine e osservare la deflessione della punta nell'allestimento con bagno d'acqua, poiché la deflessione della punta è quasi istantanea e la corrente deve essere applicata solo per circa uno o due secondi.Per visualizzare la massima deflessione, ripetere e registrare applicazioni consecutive di quantità definite di corrente per acquisire la risonanza magnetica. Utilizzare una sequenza flash 2D ad acquisizione istantanea, reperibile nel testo. Come passaggio finale, analizzare e misurare le deflessioni angolari delle immagini acquisite mediante diverse applicazioni informatiche per la prova in vitro della microbobina in un modello vascolare simulato, costituito da un modello vascolare cavo con un'intersezione a forma di Y realizzata in tubo di gomma. Prima dell'esperimento, riempire il modello vascolare con una soluzione 0,0102 molare di agente di contrasto a base di gadolinio in acqua distillata.Per creare contrasto tra i vasi fantoccio e lo sfondo, assemblare il sistema di microcatetere. Collegare il catetere all'alimentazione e posizionarlo come dimostrato in precedenza nel video. Posizionare la punta del microcatetere alla base dell'apertura del vaso.Posizionare il fantoccio all'interno del magnete dello scanner RM e orientarlo rispetto al foro del magnete. Utilizzare la stessa procedura RM di quella impiegata per il bagno d'acqua, ma spingere contemporaneamente a mano l'estremità del connettore del catetere, consentendo l'avanzamento meccanico attraverso il fantoccio del vaso nel punto di biforcazione del vaso. Applicare una quantità sufficiente di corrente per deviare con successo la punta del catetere nel vaso desiderato.Avanzare la punta del catetere in questo vaso spingendo manualmente l'estremità del catetere. Ritirare la punta del catetere fino alla biforcazione del vaso e ripetere nell'altro ramo. Si dovrebbe osservare un angolo di deflessione compreso tra zero e 90 gradi applicando una corrente compresa tra 50 e 300 milliampere erogata contemporaneamente a entrambe le bobine di un sistema microcatetere combinato costituito da una bobina solenoide e da una bobina di Helm hols.La deflessione della punta del catetere è osservabile applicando qui la corrente. È chiaramente visibile un artefatto di blooming dalla bobina alimentata. Un aumento della corrente applicata dovrebbe determinare un aumento dell'angolo di deflessione del microcatetere, mentre un'inversione della polarità della corrente dovrebbe provocare una deflessione nella direzione esattamente opposta rispetto a quella osservata con corrente positiva.Questo video mostra la deflessione antero-posteriore del catetere nel bagno d'acqua: applicazioni di corrente di 50 milliampere e 100 milliampere hanno prodotto rispettivamente deflessioni costanti di 10 gradi e 14,5 gradi. Una corrente positiva provoca la deflessione della punta nel piano anteriore, mentre una corrente negativa determina la deflessione nel piano posteriore. Qui viene mostrata la deflessione destra-sinistra del catetere in un bagno d'acqua: applicazioni di corrente di 50 milliampere e 100 milliampere hanno prodotto rispettivamente deflessioni costanti di 11,5 gradi e 17 gradi.Una corrente positiva provoca la deflessione della punta nel piano destro e una corrente negativa determina la deflessione nel piano sinistro, come mostrato qui. La deflessione e la direzionalità del catetere possono essere controllate attraverso un vaso. Viene applicata una corrente fantasma alla punta del catetere a spirale, producendo un effetto di sfocatura nella visualizzazione.Il catetere viene avanzato meccanicamente e viene applicata una corrente per provocarne la deviazione nel ramo inferiore del vaso. Il catetere viene quindi ritratto invertendo la polarità della corrente. Il catetere viene deviato e avanzato nel ramo superiore del vaso; qui si mostra la deviazione del catetere in un fantoccio di biforcazione.L'applicazione di una corrente al catetere consente un targeting e un avanzamento corretti nel ramo vascolare sinistro del fantoccio. Il catetere viene quindi ritratto fino al punto di biforcazione e indirizzato nel ramo vascolare destro. Seguendo questa procedura, la deflessione del catetere può essere eseguita in fantocci vascolari più complessi sotto guida MRI per esplorare ulteriormente la navigabilità del sistema catetere dopo il suo sviluppo.Questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della radiologia neurointerventistica e della radiologia interventistica per esplorare la risonanza magnetica interventistica come modalità terapeutica. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come vengano prodotte deflessioni prevedibili della punta del catetere mediante questo sistema di catetere con microbobina alla punta. Non dimenticare che lavorare con una lama laser può essere estremamente pericoloso e che si dovrebbe indossare sempre un adeguato equipaggiamento di protezione.

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