Name: Magnetycznie wspomagane, zdalnie sterowane ugięcie końcówki mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 27 s
Description: Poznaj metodę magnetycznie wspomaganego sterowania końcówką mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego. Technika ta umożliwia precyzyjną nawigację endowaskularną z zastosowaniem elektromagnesów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Pallav Kolli, Fabio Settecase, Matthew Amans i Robert Taylor z UCSF, Tim Roberts z University of Pennsylvania
Źródła finansowania
Nagroda NIH National Heart Lung Blood Institute (NHLBI) (M. Wilson): 1R01HL076486 Nagroda Stypendialna Fundacji Badań i Edukacji Amerykańskiego Towarzystwa Neuroradiologii (S. Hetts)
Nagroda NIB dla Narodowego Instytutu Obrazowania Biomedycznego i Bioinżynierii (NIBIB) (S. Hetts): 1R01EB012031

1. Produkcja mikrocewek
<ol>
 <li>Zaopatrzyć się w dostępny na rynku mikrocewnik (np. cewnik nerwowo-naczyniowy 2,3F Rapid Transit Cordis, Raynham, MA) jako substrat.</li>
 <li>Upewnij się, że cewniki nie zawierają składników żelaznych, są uważane za bezpieczne dla MR i mają rozmiar 2,3-3,0 F.</li>
 <li>Rozpyl tytanową warstwę adhezyjną, a następnie warstwę ziarna miedzi na rurkę izolacyjną o średnicy zewnętrznej od 1 do 2 mm. Możliwe materiały to poliimid lub tlenek glinu (Ortech Advanced Ceramics, Sacramento, CA).</li>
 <li>Elektroosadzanie dodatniej warstwy fotorezystu za pomocą PEPR-2400 firmy Shipley (obecnie sprzedawanej przez DOW Chemical pod nazwą Intervia 3D-P). Elektroosadzanie powoduje powstanie jednolitej powłoki na niepłaskiej powierzchni cylindrycznej.</li>
 <li>Fotorezystor jest naświetlany przez unikalny laserowy system bezpośredniego zapisu (tokarka laserowa, niekomercyjny system opracowany w Lawrence Livermore National Laboratory) we wzorze pożądanej formy cewki (rysunek 2A). Jest to modyfikacja techniki pierwotnie opisanej w Malba et al.14</li>
 <li>Naświetlony fotorezystu wywołać w 1% roztworze węglanu potasu o temperaturze 35 °C.</li>
 <li>Miedź jest galwanizowana przez pozostałą maskę rezystancyjną w celu utworzenia żądanej cewki. System może wytwarzać zarówno elektromagnesy, jak i miedziane wzory Helmholtza (tor wyścigowy) (rysunki 2C i 2D).</li>
 <li>Po elektroosadzaniu miedzi usuń rezystor za pomocą gorącego wywoływacza. Usuń warstwę zarodkową miedzi, a następnie warstwę adhezyjną tytanu.</li>
 <li>Przymocuj rurkę izolacyjną do końcówki cewnika za pomocą folii termokurczliwej, aby zakończyć montaż. Upewnij się, że folia termokurczliwa zakrywa całą zwinięta końcówkę. Aby zmontować cewniki wieloosiowe, umieść struktury rurek izolacyjnych jeden w drugim, jak pokazano na rysunku 2E.</li>
 <li>Przeciągnij druty miedziane przez światło mikrocewnika i do cewek na końcówce.</li>
 <li>Zmodyfikuj i skróć telefoniczny RJ11 o długości 6 stóp do 3 stóp.</li>
 <li>Podłącz miedziane przewody wychodzące z tylnej piasty mikrocewnika do zmodyfikowanej linii transmisyjnej gniazda telefonicznego o długości 3 stóp.</li>
</ol>
2. Konfiguracja kąpieli wodnej
<ol>
 <li>Zrób mały otwór na środku boku plastikowej umywalki około 5 cm od dna.</li>
 <li>Włożyć osłonkę naczyniową 9F Avanti Cordis (Cordis Endovascular, Miami Lakes, FL) przez otwór.</li>
 <li>Przeciąć dystalną końcówkę osłonki naczyniowej, pozostawiając kawałek o długości 4 cm sięgający do miski.</li>
 <li>Na końcu osłony zamocuj obrotową zastawkę hemostatyczną lub Thuoy-Borst, aby ustabilizować położenie mikrocewnika.</li>
 <li>Napełnij miskę wodą destylowaną, zapewniając całkowite zanurzenie urządzenia.</li>
 <li>Przełóż cewnik ze zwiniętą końcówką przez osłonkę naczyniową i zastawkę.</li>
 <li>Zmierzyć i zapisać nieograniczoną długość mikrocewnika rozciągającego się od zaworu do łaźni wodnej.</li>
 <li>Umieść łaźnię wodną z systemem mikrocewnika w magnesie skanera MR i zorientuj się w stosunku do otworu magnesu.</li>
 <li>Podłącz zmodyfikowany telefoniczny o długości 3 stóp podłączony do cewnika do linii transmisyjnej telefonicznego RJ11 o długości 25 stóp za pomocą 2-kierunkowego gniazda telefonicznego.</li>
 <li>Podłącz drugi koniec telefonicznego o długości 25 stóp do podwójnie regulowanego zasilacza Lambda LPD-422A-FM, aby dostarczyć do urządzenia prąd o natężeniu do 1 A.</li>
 <li>Umieść linie transmisyjne przez falowód i źródło zasilania na zewnątrz pomieszczenia skanera MR poza linią 5 Gaussa.</li>
</ol>
3. Konfiguracja fantomu statku
<ol>
 <li>Zbuduj fantom pustego naczynia z przecięciem w kształcie litery Y z gumowej rurki przed eksperymentami.</li>
 <li>Napełnij fantom naczynia 0,0102 M roztworem dimegluminu gadopentetatu (GdDTPA) (Magnevist, Bayer Healthcare Pharmaceuticals, Montville, New Jersey) w wodzie destylowanej, aby stworzyć kontrast między naczyniami fantomowymi a tłem.</li>
 <li>Zmontuj system mikrocewnika zgodnie z opisem w krokach od 1.1 do 1.9. Podłącz cewnik do zasilania i ustaw go zgodnie z opisem w krokach od 2.9 do 2.11.</li>
 <li>Umieść końcówkę mikrocewnika u podstawy otworu naczynia.</li>
 <li>Umieść fantom w magnesie skanera MR i zorientuj się w stosunku do otworu magnesu.</li>
</ol>
4. Rezonans magnetyczny
<ol>
 <li>Wykonywanie obrazowania za pomocą klinicznego systemu MR 1,5 T (Siemens Avanto, SW: Syngo B13, Erlangen, Niemcy; Philips Achieva, wersja oprogramowania 2.1, Cleveland, OH).</li>
 <li>Zastosuj prąd <50 mA, aby uwidocznić położenie końcówki cewnika. W przypadku rezonansu magnetycznego na końcówce cewnika zostanie wytworzony mały moment magnetyczny, aby uwidocznić wyraźny artefakt o różnym kształcie w zależności od tego, które cewki są zasilane.</li>
 <li>Przyłóż zmienne ilości prądu w zakresie ±100 mA z podwójnego źródła zasilania Lambda do cewek i obserwuj ugięcie końcówki (rysunki 3A-3C) w konfiguracji łaźni wodnej. Ponieważ ugięcie końcówki jest prawie natychmiastowe, prąd musi być przyłożony tylko przez ~ 1-2 sekundy, aby zobaczyć maksymalne ugięcie.</li>
 <li>Powtarzaj i nagrywaj kolejne aplikacje o ustalonej wartości prądu.</li>
 <li>Powtórzyć krok 4.2, jednocześnie popychając cewnik ręką, umożliwiając mechaniczne przesuwanie się przez fantom naczynia (rysunki 4A i 4B). Przyłóż prąd w punkcie rozgałęzienia, aby odchylić końcówkę cewnika do żądanego naczynia. Wsuń cewnik do naczynia odgałęzionego, ręcznie popychając koniec cewnika (Rysunek 4C). Cofnij cewnik do rozwidlenia naczynia i powtórz w przeciwległym odgałęzieniu (ryc. 4D).</li>
 <li>Pozyskiwanie obrazów MR za pomocą sekwencji 2D snapshot-FLASH (TR=30 ms, TE=1,4 ms, matryca 256 x128 i kąt odwrócenia ~30°).</li>
</ol>
5. Pomiary ugięcia
Analizuj i mierz odchylenia kątowe obrazów zarejestrowanych podczas eksperymentów w kąpieli wodnej za pomocą różnych aplikacji komputerowych (dowolna przeglądarka Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)).

<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>

Dr Hetts otrzymał wsparcie grantowe od Stryker Corporation i jest płatnym konsultantem w Silk Road Medical, Inc.

W tym miejscu opisujemy protokół odchylania mikrocewnika w skanerze MR. Kluczowymi parametrami sukcesu są dokładne zastosowanie prądu i pomiar kąta odchylenia. Niedokładny pomiar kąta odchylenia jest najbardziej prawdopodobnym błędem napotkanym w tym protokole. Kąty uchwycone na obrazach MR podczas eksperymentu w kąpieli wodnej mogą różnić się od wartości rzeczywistych ze względu na niewielkie różnice w orientacji, według której medium jest ustawione w stosunku do otworu magnesu. Aby rozwiązać ten problem w przyszłości, ...

Zabiegi wewnątrznaczyniowe wykonywane w medycynie interwencyjnej wykorzystują naprowadzanie rentgenowskie jako narzędzie do nawigacji cewnika przez naczynia krwionośne w leczeniu kilku poważnych chorób, takich jak tętniak mózgu, udar niedokrwienny, guzy lite, miażdżyca i zaburzenia rytmu serca u ponad miliona pacjentów rocznie na całym świecie1-5. Za pomocą środków kontrastowych nawigacja po naczyniach krwionośnych odbywa się poprzez ręczne obracanie cewnika i mechaniczne przesuwanie ręką interwenta6. Jednak poruszanie się po małych krętych naczyniach krwionośnych wokół wielu zagięć naczyniowych staje się coraz trudniejsze, wydłużając czas do dotarcia do miejsca docelowego. Stanowi to problem w przypadku zabiegów, w których liczy się czas, takich jak usunięcie skrzepu w niedrożnym naczyniu krwionośnym. Dodatkowo, długotrwałe procedury zwiększają dawkę promieniowania i stwarzają możliwość wystąpienia zdarzeń niepożądanych7-11. Rozwiązaniem mogą być jednak zabiegi wewnątrznaczyniowe wykonywane w ramach rezonansu magnetycznego.
 Silne jednorodne pole magnetyczne skanera MRI może być wykorzystane do nawigacji po końcówce cewnika za pomocą pilota12,13. Prąd przyłożony do mikrocewki umieszczonej na końcówce cewnika indukuje mały moment magnetyczny, który doświadcza momentu obrotowego, gdy wyrównuje się z otworem skanera MRI13 (rysunek 1). Jeśli prąd elektryczny jest aktywowany w pojedynczej cewce, końcówka cewnika może być odchylana w jednej płaszczyźnie za pomocą pilota. Jeśli trzy cewki na końcówce cewnika są zasilane, ugięcie końcówki cewnika można uzyskać w trójwymiarze. W związku z tym magnetycznie ułatwione sterowanie cewnikiem może potencjalnie zwiększyć szybkość i skuteczność nawigacji naczyniowej w zabiegach wewnątrznaczyniowych, co może skrócić czas zabiegu i poprawić wyniki leczenia pacjentów. W tym badaniu sprawdziliśmy, czy prąd przyłożony do cewnika wewnątrznaczyniowego zakończonego mikrocewką może powodować niezawodne i kontrolowane odchylenia pod kontrolą MR jako wstępne testy badań nawigacji cewnika.

<table><tbody><tr><td>GdDTPA Środki kontrastowe (Magnevist)</td><td>Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.</td><td>1240340</td><td>McKesson Numer materiału</td></tr><tr><td>Dodatni Fotorezystor</td><td>Shipley</td><td>N/A</td><td>PEPR-2400, zamiennik: Dow Chemicals Intervia 3D-P </td></tr><tr><td>Siarczan miedzi</td><td>ScienceLab</td><td>SLC3778</td><td>Forma krystaliczna</td></tr><tr><td>Kwas siarkowy</td><td>ScienceLab</td><td>SLS1573</td><td>50% w/w roztwór</td></tr><tr><td>Parrafin Wax</td><td>Carolina</td><td>879190</td><td></td></tr><tr><td>Węglan potasu </td><td>Acros Organics</td><td>424081000</td><td></td></tr></tbody></table>

magnetycznie wspomagane, zdalnie sterowane ugięcie końcówki mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego

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

Zabiegi wewnątrznaczyniowe pod kontrolą fluoroskopii rentgenowskiej mają kilka istotnych ograniczeń, w tym utrudnioną nawigację cewnika i użycie promieniowania jonizującego, które potencjalnie można pokonać za pomocą magnetycznie sterowanego cewnika pod kontrolą MR.
	Głównym celem tej pracy jest opracowanie mikrocewnika, którego końcówka może być zdalnie sterowana za pomocą pola magnetycznego skanera MR. Protokół ten ma na celu opisanie procedur doprowadzania prądu do mikrocewnika zakończonego mikrocewką w celu uzyskania spójnych i kontrolowanych odchyleń.
	Mikrocewka została wytworzona za pomocą litografii tokarki laserowej na cewniku wewnątrznaczyniowym z poliimidem. Badania in vitro przeprowadzono w kąpieli wodnej i fantomie naczynia pod kierunkiem systemu rezonansu magnetycznego 1,5 T wykorzystującego sekwencjonowanie w stanie ustalonym (SSFP). Do cewek mikrocewnika przyłożono różne ilości prądu, aby wytworzyć mierzalne ugięcia końcówki i nawigację w fantomach naczyniowych.
	Rozwój tego urządzenia stanowi platformę do przyszłych testów i możliwość zrewolucjonizowania wewnątrznaczyniowego środowiska interwencyjnego rezonansu magnetycznego.

Zgodnie z opisanym powyżej protokołem, przy zastosowaniu prądu o natężeniu od 50-300 mA dostarczanego jednocześnie do obu cewek połączonego systemu mikrocewnika z cewką solenoidową i cewką Helmholtza, należy zaobserwować kąt odchylenia od 0 do 90 stopni (Rysunek 2E). Zwiększenie natężenia prądu powinno skutkować zwiększeniem kąta odchylenia mikrocewnika, natomiast zmiana polaryzacji prądu powinna spowodować odchylenie w kierunku dokładnie przeciwnym do tego, który zaobserwowano przy prądzie dodatnim (<st...

Prąd stosowany do wewnątrznaczyniowego mikrocewnika z końcówką mikrocewki wykonaną za pomocą litografii tokarki laserowej może osiągać kontrolowane odchylenia pod kontrolą rezonansu magnetycznego (MR), co może poprawić szybkość i skuteczność nawigacji naczyń krwionośnych podczas różnych zabiegów wewnątrznaczyniowych.

Magnetycznie wspomagane, zdalnie sterowane ugięcie końcówki mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego

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

Ogólnym celem następującego eksperymentu jest opracowanie i przetestowanie systemu sterowania służącego do usprawnionego prowadzenia cewników wewnątrzynaczyniowych podczas interwencyjnego MRI. Zostanie to osiągnięte poprzez wykonanie w drugim kroku mikrocewników z niewielkimi elektromagnesami na ich końcach. Mikrocewniki zostaną podłączone do zbudowanego na zamówienie systemu sterowania umożliwiającego zdalną nawigację.Następnie mikrokatedetry są kontrolowanie odchylane w kąpielach wodnych i nawigowane w fantomach, które symulują warunki panujące w naczyniach krwionośnych pacjentów. Wyniki eksperymentów w kąpieli wodnej wykazują przewidywalne odchylenia końcówki cewnika w zależności od wartości i polaryzacji prądu elektrycznego przyłożonego do sterujących mikrocewek. Pomyślna nawigacja w fantomach naczyń potwierdza zdolność do sterowania cewnikiem.Główną zaletą nawigacji prowadzonej przez MRI w porównaniu z konwencjonalną endowaskularną nawigacją cewnikiem pod kontrolą promieni rentgenowskich jest to, że MRI dostarcza interwencjoniście istotnych informacji, takich jak dane o perfuzji i dyfuzji w czasie rzeczywistym, co pomaga w podejmowaniu optymalnych decyzji w trakcie procedury. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie interwencyjnego MRI, takie jak to, czy możliwość zdalnego sterowania końcówką cewnika może zwiększyć skuteczność obecnych procedur interwencyjnych MRI. Celem tej technologii jest dalszy rozwój MRI jako metody terapeutycznej. Potencjalne zastosowania obejmują endowaskularne leczenie udaru, guzów oraz arytmii serca.Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą napotykają trudności, ponieważ jest to bardzo specyficzne podejście do prowadzenia interwencji. Aby rozpocząć wytwarzanie mikrocewek, należy pozyskać dostępny komercyjnie mikrokateter, który posłuży jako podłoże. Należy upewnić się, że katetery nie posiadają elementów ferromagnetycznych i są uznawane za bezpieczne w rezonansie magnetycznym lub MR.Bezpieczne i dostępne w rozmiarach od 2,3 do 3,0 French. Należy użyć systemu napylania, aby nałożyć warstwę zarodkową miedzi na poliamidową lub Illumina izolacyjną rurkę o średnicy zewnętrznej od jednego do dwóch milimetrów. Nałożenie fotorezystu i uformowanie wzoru miedzi zgodnie z opisem w protokole tekstowym pozwala na wykonanie miedzianych wzorów zarówno dla cewek solenoidalnych, jak i cewek Helmholtza.Należy kontynuować postępowanie zgodnie z instrukcjami montażu zawartymi w protokole tekstowym w celu przymocowania rurki izolacyjnej do końcówki mikrocewnika za pomocą kurczliwej rurki oraz wprowadzenia miedzianego drutu. Po przytwierdzeniu drutów mikrocewki do zmodyfikowanej, trzystopniowej linii transmisyjnej gniazda telefonicznego, proces produkcji mikrocewki jest zakończony i urządzenie jest gotowe do testów in vitro w kąpieli wodnej. Najpierw należy wykonać niewielki otwór na środku bocznej ścianki plastikowej miednicy, około pięciu centymetrów od dna.Wprowadź przez otwór osłonkę naczyniową Avanti cordes o rozmiarze 11 French. Odetnij dystalny koniec osłonki naczyniowej, pozostawiając fragment o długości czterech centymetrów wystający do miednicy. Na końcu osłonki zamocuj obrotowy zawór hemostatyczny lub dwa zawory EOR, aby ustabilizować położenie mikrokatetera.Napełnić wannę wodą destylowaną, zapewniając całkowite zanurzenie aparatury. Wprowadzić cewnik z zakrzywioną końcówką przez osłonkę naczyniową i zawór. Zmierzyć i zapisać swobodną długość mikrocewnika wystającego z zaworu do kąpieli wodnej.Umieść kąpiel wodną z systemem mikrocewnika wewnątrz magnesu skanera MR i zorientuj go względem otworu magnesu. Podłącz zmodyfikowany trzystopowy kabel telefoniczny przymocowany do cewnika do 25-stopowej linii transmisyjnej z kablem telefonicznym RJ 11 za pomocą dwukierunkowego gniazda telefonicznego. Następnie przeprowadź linie transmisyjne przez falowód.Teraz podłącz drugi koniec 25-stopowego kabla telefonicznego do regulowanego zasilacza dwukanałowego, aby dostarczyć do urządzenia prąd o natężeniu do 1 A, a następnie umieść źródło zasilania poza skanerem MR, poza linią 5 gaussów. Wykonaj obrazowanie przy użyciu klinicznego systemu MR o indukcji 1,5 Tesla.Przyłożcie prąd o natężeniu mniejszym niż 50 mA, aby zwizualizować pozycję końcówki cewnika w badaniu MRI. Na końcówce cewnika powstanie niewielki moment magnetyczny, który pozwoli uwidocznić wyraźny artefakt o kształcie zależnym od tego, które cewki są pod napięciem. Podajcie zmienne wartości prądu z podwójnego źródła zasilania Lambda w zakresie od -100 mA do +100 mA do cewek i obserwujcie odchylenie końcówki w układzie z kąpielą wodną; ponieważ odchylenie końcówki następuje niemal natychmiast, prąd należy podawać jedynie przez około jedną do dwóch sekund.Aby zwizualizować maksymalne odchylenie, należy powtórzyć i zarejestrować kolejne aplikacje ustalonych wartości prądu podczas obrazowania MR. Należy użyć 2D snapshot flash sequence, opisanej w tekście. W ostatnim kroku należy przeanalizować i zmierzyć kąty odchylenia obrazów zarejestrowanych za pomocą różnych aplikacji komputerowych podczas testów in vitro mikrocewki w konstrukcji fantoma naczyniowego, który stanowi pusty fantom naczynia z przecięciem w kształcie litery Y wykonanym z gumowych rurek. Przed rozpoczęciem eksperymentu należy wypełnić fantom naczyniowy 0,0102 M roztworem środka kontrastowego na bazie gadolinu w wodzie destylowanej.Aby uzyskać kontrast między naczyniami fantomowymi a tłem, należy złożyć system mikrocewnika. Podłącz cewnik do zasilacza i ustaw go w sposób zademonstrowany wcześniej w filmie. Umieść końcówkę mikrocewnika u podstawy otworu naczynia.Umieść fantom w magnesie skanera MR i zorientuj go względem otworu magnesu. Zastosuj tę samą procedurę MR co w przypadku kąpieli wodnej, z wyjątkiem jednoczesnego ręcznego pchania końcówki łącznika cewnika, co umożliwi jego mechaniczne przesunięcie przez fantom naczynia w punkcie rozgałęzienia. Przyłóż odpowiednią wartość prądu, aby skutecznie odchylić końcówkę cewnika do wybranego naczynia.Przesuń końcówkę cewnika do tego naczynia, ręcznie pchając koniec cewnika. Cofnij końcówkę cewnika do rozwidlenia naczynia i powtórz czynność w przeciwległej gałęzi. Po przyłożeniu prądu od 50 do 300 mA dostarczanego jednocześnie do obu cewek kombinowanego systemu mikrocewnika składającego się z cewki solenoidowej i cewek Helmholtza, należy zaobserwować kąt odchylenia od 0 do 90 stopni.Odgięcie końcówki cewnika jest widoczne po przyłożeniu tutaj prądu. Wyraźnie widać artefakt rozbłysku pochodzący z pod napięciem cewki. Zwiększenie natężenia prądu powinno doprowadzić do zwiększenia kąta odgięcia mikrocewnika, natomiast zmiana polaryzacji prądu powinna skutkować odgięciem w kierunku dokładnie przeciwnym do tego, który obserwuje się przy prądzie dodatnim.W niniejszym filmie przedstawiono ugięcie cewnika w płaszczyźnie przednio-tylnej w kąpieli wodnej; przyłożenie prądu o natężeniu 50 mA i 100 mA spowodowało odpowiednio stałe ugięcia wynoszące 10° i 14,5°. Prąd dodatni powoduje ugięcie końcówki w płaszczyźnie przedniej, natomiast prąd ujemny prowadzi do ugięcia w płaszczyźnie tylnej. Przedstawiono tutaj ugięcie cewnika w płaszczyźnie prawą-lewą w kąpieli wodnej; przyłożenie prądu o natężeniu 50 mA i 100 mA spowodowało odpowiednio stałe ugięcia wynoszące 11,5° i 17°.Prąd dodatni powoduje odchylenie końcówki w płaszczyźnie prawej, a prąd ujemny skutkuje odchyleniem w płaszczyźnie lewej, jak pokazano tutaj. Odchylenie i sterowanie cewnikiem mogą być kontrolowane wewnątrz naczynia. Do zwiniętej końcówki cewnika przyłożony jest prąd fantomowy, co powoduje efekt rozmycia obrazu (blooming).Cewnik jest przesuwany mechanicznie, a następnie przyłożony jest prąd, aby wywołać odchylenie do dolnej gałęzi naczynia. Następnie cewnik jest cofany poprzez odwrócenie polaryzacji prądu. Cewnik zostaje odchylony i przesunięty do górnej gałęzi naczynia; tutaj przedstawiono odchylenie cewnika w fantomie rozwidlenia.Prąd przyłożony do cewnika umożliwia skuteczne celowanie i wprowadzanie go do lewego odgałęzienia naczyniowego fantomu. Następnie cewnik jest wycofywany do punktu rozgałęzienia i kierowany do prawego odgałęzienia naczyniowego. Po wykonaniu tej procedury, w ramach dalszych badań nad sterownością opracowanego systemu cewnika, można przeprowadzić ugięcie cewnika w bardziej złożonych fantomach naczyniowych pod kontrolą MRI.Technika ta utorowała drogę badaczom z zakresu radiologii neuroradiologii zabiegowej i radiologii zabiegowej do zbadania interwencyjnego MRI jako metody terapeutycznej. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat tego, w jaki sposób uzyskuje się przewidywalne odgięcia końcówki cewnika przy użyciu tego systemu cewników z mikrospiralą na końcu. Należy pamiętać, że praca z ostrzem laserowym może być niezwykle niebezpieczna i przez cały czas należy stosować odpowiednie środki ochrony osobistej.

magnetically-assisted-remote-controlled-microcatheter-tip-deflection

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Zdalnie sterowany odstępiony mikrokateter przy użyciu magnesu podczas badania obrazowego rezonansem magnetycznym

Niniejszy raport zawiera szczegółowy opis nowego systemu zdalnej nawigacji opartego na siłach napędowych pola magnetycznego, który został niedawno wprowadzony jako nowe narzędzie robotyczne w procedurach elektrofizjologii serca u ludzi.

Zdalna nawigacja magnetyczna dla precyzyjnego pozycjonowania cewnika i ablacji w czasie rzeczywistym w procedurach elektrofizjologicznych serca

Ten artykuł pokazuje oryginalną metodologię opartą na zdalnym uruchamianiu cząstek magnetycznych osadzonych w biofilmie bakteryjnym oraz rozwoju dedykowanych pęset magnetycznych do pomiaru in situ lokalnych właściwości mechanicznych złożonego żywego materiału zbudowanego przez mikroorganizmy na granicy faz.

Zdalne uruchamianie magnetyczne sond mikrometrycznych do mapowania 3D in situ właściwości fizycznych biofilmu bakteryjnego

To badanie pokazuje udane wprowadzenie obrazowania metodą rezonansu magnetycznego jako nieinwazyjnego narzędzia do oceny nieprawidłowości serca u myszy dotkniętych autoimmunologicznym zapaleniem mięśnia sercowego.  Dane wskazują, że technika ta może być stosowana do monitorowania postępu choroby u żywych zwierząt.

Nieinwazyjna ocena nieprawidłowości serca w eksperymentalnym autoimmunologicznym zapaleniu mięśnia sercowego za pomocą obrazowania za pomocą rezonansu magnetycznego u myszy

Narażenie na promieniowanie jest niedocenianym ryzykiem w skomplikowanych procedurach ablacji. W tym miejscu opisujemy protokół mający na celu znaczne skrócenie czasu i dawki fluoroskopowej zarówno dla pacjenta, jak i personelu laboratoryjnego dzięki zastosowaniu nowatorskiego systemu wizualizacji cewnika bez fluoroskopii.

Niefluoroskopowe śledzenie cewnika w celu zmniejszenia fluoroskopii w elektrofizjologii interwencyjnej

Przedstawiono protokół badania tkanki biologicznej w wysokiej rozdzielczości przestrzennej za pomocą mikroskopii rezonansu magnetycznego o ultrawysokim polu (MRM) przy użyciu mikrocewek. Znajdują się instrukcje krok po kroku dotyczące charakteryzowania mikrocewek. Na koniec zademonstrowano optymalizację obrazowania na korzeniach roślin.

Kalibracja i użycie mikrocewki MRM zademonstrowane na korzeniach pałki Medicago przy 22 tach

Przedstawiony tutaj protokół demonstruje stereotaksję do mózgu świni za pomocą infuzji wspomaganych konwekcją, z nawigacją wizualizacji rezonansu magnetycznego (MRI) w czasie rzeczywistym i wizualizacją dystrybucji infuzji w czasie rzeczywistym.

Stereotaksja sterowana rezonansem magnetycznym do infuzji do mózgu świni

Mikroskopia siły magnetycznej (MFM) wykorzystuje pionowo namagnesowaną sondę mikroskopową sił atomowych do pomiaru topografii próbki i lokalnego natężenia pola magnetycznego z rozdzielczością nanoskali. Optymalizacja rozdzielczości przestrzennej i czułości MFM wymaga zrównoważenia zmniejszającej się wysokości podnoszenia ze zwiększającą się amplitudą napędu (oscylacji) i korzyści płynących z pracy w komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej.

Optymalizacja rozdzielczości i czułości mikroskopii sił magnetycznych w celu wizualizacji domen magnetycznych w nanoskali

Rehabilitacja ubezpieczona pacjentów z przewlekłym udarem mózgu jest na ogół ograniczona w czasie. Oparte na obrazowaniu badanie aktywności mózgu związane z zadaniami motorycznymi związanymi z chodzeniem może prowadzić do ustanowienia biomarkerów do pomiaru lepszych wyników i uzasadnić rozszerzenie terapii dostosowanej do indywidualnych potrzeb. Zaprezentowano nowatorskie, kompatybilne z rezonansem magnetycznym urządzenie do ruchu stopy o zmiennym oporze oraz protokół do stosowania podczas...

Zastosowanie indukowanego stopą cyfrowo sterowanego urządzenia oporowego do oceny funkcjonalnego rezonansu magnetycznego u pacjentów z niedowładem stopy

Tłumaczenie wyników mikroskopii przyżyciowej jest utrudnione ze względu na jego płytką głębokość penetracji w tkanki. W tym miejscu opisujemy mysi model komory z oknem grzbietowym, który umożliwia jednoczesną rejestrację mikroskopii przyżyciowej i klinicznie stosowanych metod obrazowania (np. CT, MRI) w celu bezpośredniej korelacji przestrzennej, potencjalnie usprawniając kliniczne tłumaczenie wyników mikroskopii przyżyciowej.

Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem

Przedstawiono metodę nałożenia topografii powierzchniowej pochłaniającej światło materiałów kompozytowych polimerowych, szczególnie magnetoaktywnych elastomerów (MAE), za pomocą mikroobróbki laserowej. Ta metoda umożliwia dużą elastyczność w projektowaniu topograficznym i szybkim prototypowaniu. Przedstawiono przykład strukturyzacji powierzchni MAE, charakteryzacji oraz ich reakcji na zewnętrzne pole magnetyczne.

Mikroobróbka laserowa do projektowania topografii powierzchni polimerów

Poznaj metodę magnetycznie wspomaganego sterowania końcówką mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego. Technika ta umożliwia precyzyjną nawigację endowaskularną z zastosowaniem elektromagnesów.

Magnetycznie wspomagane, zdalnie sterowane ugięcie końcówki mikrocewnika w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego

Przeglądaj więcej filmów