Magnetisch-Assisted Remote Controlled microkatheter Tip Doorbuiging onder Magnetic Resonance Imaging
4 april 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
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie richt zich op de ontwikkeling van een controlesysteem voor verbeterde besturing van endovasculaire katheters tijdens interventionele MRI-procedures. Door gebruik te maken van microkatheters met elektromagneten, beoogt het onderzoek de navigatie-efficiëntie in vasculaire omgevingen te verbeteren.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschap
- Biomedische Technologie
- Interventionele Radiologie
Achtergrond
- Endovasculaire procedures vereisen een nauwkeurige navigatie van katheters.
- Huidige methoden kunnen beperkt zijn wat betreft controle en efficiëntie.
- Magnetische resonantiebegeleiding biedt een potentiële oplossing voor een verbeterde navigatie.
- Elektromagnetische besturing kan de manoeuvreerbaarheid van de katheter verbeteren.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een controlesysteem voor het sturen van endovasculaire katheters.
- Het testen van de effectiviteit van microkatheters met elektromagneten.
- Het evalueren van de navigatiemogelijkheden in gesimuleerde vasculaire omstandigheden.
Gebruikte methoden
- Fabricage van microkatheters met kleine elektromagneten.
- Ontwikkeling van een op maat gemaakt controlesysteem voor navigatie op afstand.
- Testen in waterbaden om de regelbare afbuigingen te beoordelen.
- Navigatieproeven in fantomen die bloedvaten simuleren.
Belangrijkste resultaten
- Voorspelbare afwijkingen van de cathetertip op basis van elektrische stroom.
- Succesvolle navigatie in vaatphantomen demonstreert het stuurvermogen.
- Resultaten wijzen op een verbeterde controle over de positionering van de catheter.
- Magnetische resonantiebegeleiding verhoogt de procedurele effectiviteit.
Conclusies
- Het ontwikkelde systeem is veelbelovend voor een verbeterde katheternavigatie.
- Elektromagnetische besturing kan endovasculaire procedures verbeteren.
- Verder onderzoek kan de technologie optimaliseren voor klinisch gebruik.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor leidinggevenden
Magnetisch ondersteunde afstandsbediening van microkatheterpunten onder MRI-begeleiding pakt belangrijke beperkingen in endovasculaire navigatie aan, waaronder het moeilijke sturen van katheters en blootstelling aan ioniserende straling. Deze technologie maakt real-time visualisatie en controle mogelijk, wat bijdraagt aan een verbeterde intraprocedurele besluitvorming bij neurointerventionele en cardiovasculaire interventies. Door een voorspelbare, stroomafhankelijke afbuiging van de punt te bieden, verbetert het systeem de targetingnauwkeurigheid in complexe vasculaire anatomieën, waardoor procedurele onzekerheid wordt verminderd en risico-gecorrigeerde voortgang in preklinisch en translationeel onderzoek wordt ondersteund.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om hypothesen over vasculaire toegang te onderzoeken en signaalpaden te verduidelijken via nauwkeurige, controleerbare katheternavigatie in ziekterelevante fantomen.
- Operationele waarde: Ondersteunt functionele target-validatie door de reproduceerbare toediening van therapeutische agentia naar specifieke vasculaire gebieden onder MRI-begeleiding mogelijk te maken.
Screening & assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Vergemakkelijkt de voorbereiding van gevalideerde biologische systemen voor downstream-workflows door een consistente, kwantificeerbare katheterpositionering in vasculaire fantomen mogelijk te maken.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie en reproduceerbaarheid van assays via stroomafhankelijke, meetbare tipdeflecties die waarneembaar zijn onder SSFP MRI-sequencing.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt de afstemming van translationele biomarkers door real-time monitoring van perfusie en diffusie tijdens de interventie mogelijk te maken, wat bijdraagt aan mechanische risicoreductie.
- Operationele waarde: Bevordert de continuïteit van discovery naar preklinische validatie door iteratieve navigatietests mogelijk te maken in progressief complexere vaatphantoms onder MRI-begeleiding.
Integratie van Pipeline en Workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van hypothesetoetsing in de vroege fase van ontdekking tot lead-identificatie en preklinische validatie, ter ondersteuning van de iteratieve verfijning van kathetergebaseerde interventies onder MRI-begeleiding.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetests en het verduidelijken van pathways door nauwkeurige, op afstand bestuurde navigatie in vasculaire phantoms mogelijk te maken om toegangswegen en off-target effecten te evalueren.
- Screening: Verbetert de assay-gereedheid via reproduceerbare, kwantitatieve metingen van de tipdeflectie op basis van de aangelegde stroom, wat een betrouwbare evaluatie van verbindingen of apparaten mogelijk maakt.
- Analytics: Levert meetbare resultaten, waaronder de deflectiehoek en directionele controle, waardoor teams de navigatie-effectiviteit tussen verschillende condities en stroompolariteiten kunnen vergelijken.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug naar preklinische continuïteit door real-time visualisatie van de katheterpositie en vasculaire interactie mogelijk te maken, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over voortgang ondersteunt.
- Enterprise Reuse: Creëert een herbruikbaar platform voor het testen van de stuurbaarheid van katheters in meerdere modellen van vasculaire aandoeningen, waardoor redundante ontwikkelingsinspanningen worden verminderd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen in de positionering van katheters, vermindering van mechanische ambiguïteit bij vasculaire toegang en verbeterde validatie van het doelwit via MRI-gestuurde navigatie.
- Operationele waarde: Standaardisatie van afbuigingsprotocollen, reproduceerbaarheid van stroomafhankelijke responsen en schaalbaarheid over fantoommodellen en stroombereiken.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go beslissingen bij de ontwikkeling van apparaten, kapitaalefficiëntie door vermindering van procedurele fouten en verminderd biologisch risico in een laat stadium bij vasculaire targeting.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van kathetergebaseerde interventies mogelijk op basis van navigeerbaarheid en stuurprecisie onder MRI-begeleiding.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in microfabricage, het ontwerp van elektromagnetische spoelen en MRI-veiligheidsprotocollen.
- Necessiteert toegang tot een klinisch MR-systeem van 1,5 T of hoger met SSFP-sequencingcapaciteit en RF-afgeschermde transmissielijnen.
- Vereist cross-team standaardisatie tussen biomedische ingenieurs, radiologen en interventie specialisten voor een consistente stroomtoepassing en afbuigingsmeting.
- Omvat aanpassingsfactoren voor verschillende kathetermaten, spoelgeometrieën en complexiteiten van vasculaire fantomen.
- Omvat praktische beperkingen zoals beperkingen in het stroombereik (+/- 300 mA), limieten aan de afbuigingshoek (0-90 graden) en afhankelijkheid van de MRI-zichtbaarheid van blooming-artefacten.
