Magnetisch-Assisted Remote Controlled microkatheter Tip Doorbuiging onder Magnetic Resonance Imaging
April 4th, 2013
Wordt toegepast op een endovasculaire microkatheter met microcoil tip door laser draaibank lithografie kan bereiken bestuurbare doorbuiging onder magnetische resonantie (MR) leiding die snelheid en efficiëntie van navigatie van bloedvaten kan verbeteren tijdens verschillende endovasculaire procedures.
Het algemene doel van het volgende experiment is om een besturingssysteem te ontwikkelen en te testen voor verbeterde besturing van endovasculaire katheters in interventionele MRI. Dit wordt bereikt door microkatheters te fabriceren met kleine elektromagneten op hun uiteinden als tweede stap. De microkatheters zijn bevestigd aan een op maat gemaakt besturingssysteem voor sturing op afstand.
Vervolgens worden microkatheters controleerbaar afgebogen in waterbaden en genavigeerd in fantomen, die de omstandigheden in de bloedvaten van patiënten simuleren. Resultaten uit waterbadexperimenten tonen voorspelbare katheterafbuigingen op basis van de hoeveelheid en polariteit van elektrische stroom die op de stuurmicrospoelen wordt toegepast. Succesvolle navigatie in vaatfantomen demonstreert de besturingscapaciteit van de katheter.
Het belangrijkste voordeel van MRI-geleide navigatie in vergelijking met conventionele röntgen-endovasculaire katheternavigatie is dat MRI de intervenant belangrijke informatie zoals perfusie en diffusie in realtime biedt, waardoor de best mogelijke intraprocedurale beslissingen kunnen worden genomen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvragen in het gebied van interventionele MRI, zoals of de mogelijkheid om de katheterafsluiting op afstand te besturen, de effectiviteit van huidige interventionele MRI-procedures kan verbeteren. Het doel van de technologie is om MRI verder te ontwikkelen als een therapeutische modaliteit. Mogelijke toepassingen omvatten de endovasculaire behandeling van beroerte, tumor en hartritmestoornissen.
Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode het moeilijk vinden omdat het een zeer unieke benadering is voor interventionele begeleiding. Om microspoelfabricage te beginnen, verkrijg een commercieel verkrijgbare microkatheter voor een substraat. Zorg ervoor dat katheters geen Ferris-componenten hebben die als magnetische resonantie of mr worden beschouwd.
Veilig en variëren in grootte van 2,3 tot 3,0 French-maat. Gebruik een sputteringsysteem om een zaailaag koper aan te brengen op een polyamide of Illumina een tot twee millimeter buitendiameter isolerende buis. Het aanbrengen van de fotoweerstand en het patternen van het koper zoals beschreven in het tekstprotocol, maakt het mogelijk om zowel solenoïde- als helm-holt's koperpatronen te fabriceren.
Ga door met het volgen van de assemblage-instructies in het tekstprotocol voor het toevoegen van de isolerende buis aan de punt van de microkatheter met krimpfolie en het inbrengen van de koperdraad. Nadat de microspoeldraden zijn bevestigd aan een aangepaste drie meter lange telefoonstekkeroverdrachtslijn, is de microspoelfabricage voltooid voor in vitro-testen van de microspoel in een waterbad. Maak eerst een klein gaatje in het midden van de zijkant van een plastic bassin op ongeveer vijf centimeter van de bodem.
Breng een 11 French Avanti cordes vaatschede door het gaatje in. Snijd het distale uiteinde van de vaatschede af en laat een vier centimeter lang stuk in het bassin steken. Aan het einde van de schede bevestigt u een roterende hemostatic of twee EORs-klep om de locatie van de microkatheter te stabiliseren.
Vul het bassin met gedistilleerd water en zorg voor volledige onderdompeling van het apparaat. Breng de katheter met opgerolde punt door de vaatschede en de klep. Meet en noteer de ongeremde lengte van de microkatheter die van de klep tot in het waterbad steekt.
Plaats het waterbad met het microkathetersysteem binnen de magneet van de MR-scanner en oriënteer met betrekking tot de boring van de magneet. Verbind de gemodificeerde drie meter lange telefoonkabel die aan de katheter is bevestigd met een 25 meter RJ 11 telefoonkabeloverdrachtslijn met behulp van een tweeweg telefooncontactdoos. Plaats vervolgens de transmissielijnen door een golfgeleider.
Verbind nu het andere uiteinde van de 25 meter lange telefoonkabel met een dubbel geregeld voedingssysteem om tot een ampère stroom aan het apparaat te leveren en plaats vervolgens de voeding buiten de MR-scanner. Buiten de vijf gauss-lijn. Voer beeldvorming uit met een 1,5 Tesla klinisch MR-systeem.
Breng minder dan 50 milliampère stroom toe om de positie van de katheterafsluiting onder MRI te visualiseren. Er zal een klein magnetisch moment worden geproduceerd aan de katheterafsluiting om een duidelijk artefact te visualiseren, een variabele vorm afhankelijk van welke spoelen worden geactiveerd. Breng variabele hoeveelheden stroom toe in het bereik van plus of min 100 milliampère van de Lambda dubbele voedingsbron naar de spoelen en observeer de afbuiging van de punt in de waterbadopstelling omdat de afbuiging van de punt bijna onmiddellijk is, stroom hoeft slechts ongeveer één tot twee seconden te worden toegepast.
Om maximale afbuiging te visualiseren, herhaal en noteer opeenvolgende toepassingen van vaste hoeveelheden stroom, verwerf MR.Gebruik een 2D snapshot-flitssequentie, die in de tekst te vinden is. Als laatste stap, analyseer en meet u hoekafbuigingen van afbeeldingen die zijn vastgelegd met verschillende computerapplicaties voor in vitro-testen van de microspoel in een vaatfantoomconstructie, een holle vaatfantoom met een Y-vormige kruising van rubberen buis. Vul de vaatfantoom voorafgaand aan het experiment met een 0,0102 molaire oplossing van gadoliniumcontrastmiddel in gedistilleerd water.
Om contrast tussen de fantoomvaten en de achtergrond te creëren, monteert u het microkathetersysteem. Verbind de katheter met de voeding en positioneer deze zoals eerder in de video is gedemonstreerd. Plaats de punt van de microkatheter aan de basis van de vaatopening.
Plaats de fantoom binnen de magneet van de MR-scanner en oriënteer met betrekking tot de boring van de magneet. Gebruik dezelfde MR-procedure als voor het waterbad, behalve om de katheterhubuiteinde met de hand te duwen, waardoor mechanische voortgang door de vaatfantoom bij het vaatvertakkingspunt mogelijk wordt. Breng voldoende stroom toe om de katheterafsluiting succesvol in het gewenste vat te buigen.
Breid de katheterafsluiting in dit vat uit door de katheteraand handmatig te duwen. Trek de katheterafsluiting terug naar de vaatvertakking en herhaal in de tegengestelde tak. Er zou een afbuigingshoek tus
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze studie richt zich op het ontwikkelen van een controlesysteem voor verbeterde besturing van endovasculaire katheters tijdens interventionele MRI-procedures. Door gebruik te maken van microkatheters met elektromagneten, is het onderzoek gericht op het verbeteren van de navigatie-efficiëntie in vasculaire omgevingen.
Belangrijkste onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Biomedische Techniek
- Interventionele Radiologie
Achtergrond
- Endovasculaire procedures vereisen nauwkeurige navigatie van katheters.
- Huidige methoden kunnen beperkt zijn in termen van controle en efficiëntie.
- Magnetische resonantiebegeleiding biedt een potentiële oplossing voor verbeterde navigatie.
- Elektromagnetische besturing kan de manoeuvreerbaarheid van katheters verbeteren.
Doel van het onderzoek
- Om een controlesysteem te ontwikkelen voor endovasculaire katheterbesturing.
- Om de effectiviteit van microkatheters met elektromagneten te testen.
- Om de navigatiecapaciteiten in gesimuleerde vasculaire omstandigheden te evalueren.
Gebruikte methoden
- Fabricage van microkatheters met kleine elektromagneten.
- Ontwikkeling van een aangepast controlesysteem voor externe navigatie.
- Testen in waterbaden om de bestuurbare uitwijkingen te beoordelen.
- Navigatieproeven in fantooms die bloedvaten simuleren.
Belangrijkste resultaten
- Voorspelbare uitwijkingen van de kathetertip op basis van elektrische stroom.
- Succesvolle navigatie in vaatfantooms toont besturingsvermogen aan.
- Resultaten geven verbeterde controle over de katheterpositionering aan.
- Magnetische resonantiebegeleiding verbetert de procedurele effectiviteit.
Conclusies
- Het ontwikkelde systeem toont belofte voor verbeterde katheternavigatie.
- Elektromagnetische besturing kan endovasculaire procedures verbeteren.
- Verder onderzoek kan de technologie optimaliseren voor klinisch gebruik.
Veelgestelde vragen
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.
