Магнитно-Assisted дистанционным управлением отклонения Совет микрокатетер при магнитно-резонансной томографии

Summary

Ток, приложенный к эндоваскулярной микрокатетер с microcoil наконечник сделан по лазерной литографии токарный станок может достичь управляемой прогибов под магнитного резонанса (МР) руководство, которое может улучшить скорость и эффективность навигации сосудистой во время различных эндоваскулярных процедур.

Abstract

Рентгеновской рентгеноскопии наведением эндоваскулярные процедуры есть несколько существенных ограничений, в том числе трудной навигацией катетер и использования ионизирующего излучения, которые потенциально могут быть преодолены использованием магнитно управляемых катетеров под руководством MR.

Основной целью данной работы является разработка микрокатетер вершина которого можно дистанционно управлять с помощью магнитного поля сканера MR. Этот протокол является описание процедуры для подачи тока в microcoil наконечником микрокатетер производить последовательный и контролируемый отклонений.

Microcoil были изготовлены с использованием лазерной литографии на токарных полиимида наконечником эндоваскулярного катетера. Тестирование в пробирке была выполнена в водяную баню и судно призрак под руководством 1,5-Т MR системы с помощью стационарного свободной прецессии (SSFP) последовательности. Различные суммы текущих были применены катушки микрокатетер производить измеренияsureable отклонения зонда и ориентироваться в сосудистой фантомы.

Развитие этого устройства обеспечивает платформу для будущего тестирования и возможность революционизировать эндоваскулярных интервенционных МРТ окружающей среды.

Introduction

Эндоваскулярной процедуры, выполняемые в интервенционной медицине используют рентгеновские руководством в качестве инструмента для навигации по катетер сосудистую для лечения нескольких серьезных заболеваний, таких как аневризмы головного мозга, ишемический инсульт, солидных опухолях, атеросклерозе и сердечной аритмии ориентации более одного миллиона пациентов в год по всему миру ^{1 - 5.} С использованием контрастных средств массовой информации, навигацию по сосудистой достигается путем ручного вращения продвижение катетера и механическим путем интервентов руке ^6. Тем не менее, навигация через небольшие извилистые кровеносные сосуды вокруг многих сосудистых поворотах становится все труднее, удлиняя время до выхода на целевой сайт. Это создает проблему для чувствительного ко времени процедуры, такие как удаление тромба в закупоренный сосуд. Кроме того, длительные процедуры увеличения дозы облучения и создать потенциал для неблагоприятных событий ^7-11. Тем не менее, эндоваскулярных процедур, выполняемых при намагниченностьС-резонансная томография может обеспечить решение.

Сильный однородное магнитное поле МРТ-сканер может быть использован для навигации катетера кончик с помощью дистанционного управления ^12,13. Ток, приложенный к microcoil находится на кончике катетера вызывает небольшой магнитный момент, который переживает момент, как это совпадет с отверстием магнитно-резонансной томографии ¹³ (рис. 1). Если электрический ток включается в отдельные катушки, кончик катетера может быть отклонен в одной плоскости с помощью дистанционного управления. Если три катушки на кончик катетера находятся под напряжением, отклонение наконечника катетера может быть достигнута в три измерения. Таким образом, магнитно способствовало рулевого управления катетер имеет потенциал, чтобы увеличить скорость и эффективность сосудистых навигации в эндоваскулярных процедур, которые могли бы сократить процедуру раза и улучшить результаты лечения пациентов. В данном исследовании мы рассмотрели, если ток, приложенный к microcoil наконечником эндоваскулярной катетер может производить надежный и управляемый deflectiДополнения под MR-руководство, как предварительное тестирование исследований катетер навигации.

Protocol

1. Изготовление Microcoil

1. Получить коммерчески доступных микрокатетер (например, 2.3f Rapid Transit Cordis нейрососудистой катетер, Raynham, Массачусетс), на подложке.
2. Убедитесь, катетеры не имеют черные компонентов, которые считаются MR-сейф, и диапазон в размере 2,3-3,0 F.
3. Sputter слоя титана адгезии следует слой меди семян к 1 до 2 мм OD изоляционные трубки. Возможные материалы включают в себя полиимида или оксида алюминия (Ortech Advanced Ceramics, Sacramento, CA).
4. Электролитическое положительные слой фоторезиста использованием Шипли PEPR-2400 (в настоящее время продаются DOW Chemical под названием Intervia 3D-P). Электроосаждение результаты в единую покрытия на неплоских цилиндрической поверхности.
5. Фоторезиста подвергается по уникальной лазерной прямой записи системы (лазерный станок, некоммерческих система, разработанная в Ливерморской национальной лаборатории) в структуре желаемой формы катушки (рис. 2A). Это модификацияния техника описана в MALBA и др. ^14.
6. Разработка открытых фоторезиста в 1% растворе карбоната калия при 35 ° C.
7. Медь гальваническим через оставшиеся противостоять маска с образованием желаемого катушку. Система может изготовить как соленоид и Гельмгольца (ипподром) меди моделей (рис. 2С и 2D).
8. После электроосаждения меди, удалить противостоять горячим разработчика. Удалите слой меди семян, затем слой сцепления титана.
9. Прикрепить изоляционные трубки катетера использовании термоусадочная пленка для завершения сборки. Убедитесь, что термоусадочная пленка покрывает всю кончик гибкой. Чтобы собрать многоосевых катетеры разместить изоляционные трубки структур друг в друга, как показано на рисунке 2E.
10. Тема медного провода через просвет микрокатетер и припаять к катушке на конце.
11. Изменить и сократить 6 футов телефонного кабеля RJ11 тO 3 футов в длину.
12. Подключите медные провода, исходящих из центра обратно конце микрокатетер к модифицированному 3 фута телефонной линии передачи гнездо.

2. Водяная установка

1. Сделайте небольшое отверстие в центре стороне пластикового бассейна около 5 см от дна.
2. Вставьте 9F Avanti Cordis сосудистой оболочки (Cordis Эндоваскулярная, Miami Lakes, FL) через отверстие.
3. Вырезать дистального конца сосудистой оболочки, оставляя 4 см длинной части, проходящей в к бассейну.
4. В конце оболочки, приложите вращающихся гемостатические или Thuoy-Borst клапан для стабилизации расположения микрокатетер.
5. Заполните резервуар дистиллированной воды, обеспечивая полное погружение аппарата.
6. Вставьте кончик катетера с гибкой через сосудистую оболочку и клапана.
7. Измерьте и запишите безудержного длина микрокатетер простирается от клапана на водяной бане.
8. Поместите водяную баню с микро-Дренажная система в магнит MR сканер и ориентироваться по отношению к отверстие магнита.
9. Подключите изменение 3 фута телефонный кабель присоединен к катетеру в 25 футов RJ11 телефонный кабель передачи линии с использованием 2-полосная телефонной розетке.
10. Подключите другой конец 25-телефонный кабель м до Lambda LPD-422A-FM двойного регулируемого блока питания поставить до 1 тока на устройстве.
11. Поместите линий электропередачи через волновод и источник питания вне помещения MR сканер за пределами 5 линия Гаусса.

3. Установка судов Phantom

1. Построить полый сосуд с фантомным Y-образный перекресток с резиновой трубки до экспериментов.
2. Заполнить емкость фантом с 0,0102 М раствора gadopentetate димеглумин (GdDTPA) (Magnevist, Bayer HealthCare Pharmaceuticals, Montville, Нью-Джерси) в дистиллированной воде, чтобы создать контраст между фантомные суда и фона.
3. Соберите MicroCatheter системы, как описано в шагах 1.1 через 1,9. Подключите катетер к источнику питания и положение, как описано в шагах от 2,9 до 2,11.
4. Поместите кончик микрокатетер на дне сосуда открытия.
5. Положите фантом в магнит MR сканер и ориентироваться по отношению к отверстие магнита.

4. Магнитно-резонансная томография

1. Выполните изображений с 1.5T клинических MR системы (Siemens Avanto, SW: Syngo B13, Эрланген, Германия; Philips Achieva, SW версии 2.1, Кливленд, Огайо).
2. Применить <50 мА, для визуализации положения катетера. При МРТ, небольшой магнитный момент будет производиться на кончик катетера для визуализации различных артефактов различной форме в зависимости от катушки напряжением.
3. Применяют различные количества тока в диапазоне ± 100 мА от Lambda двойной источник питания на катушки и наблюдать отклонения наконечника (рис. 3А-3С) в воде бай установки. Потому что чаевые отклонение происходит почти мгновенно, текущая нужно быть применен только в течение ~ 1-2 сек для визуализации максимальный прогиб.
4. Повторите и записывать последовательных применений установить количество тока.
5. Повторите шаг 4,2 одновременным нажатием катетера вручную позволяет механического продвижения через сосуд призрак (рис. 4а и 4б). Применить текущие в точке ветвления, чтобы отвлечь катетер в нужный сосуд. Продвигать катетер в отрасль судна вручную нажатием конце катетера (рис. 4в). Уберите катетер к развилке судна и повторить в обратном ветвь (рис. 4D).
6. Приобретать MR изображения с помощью 2D-FLASH снимок последовательности (TR = 30 мсек, TE = 1,4 мс, матрица из 256 x128 и флип угол ~ 30 °).

5. Отклонение измерений

Анализ и измерения угла отклонения изображения, снятые во времяводяную баню эксперименты с различными компьютерными приложениями (любых цифровых изображений и коммуникации в медицине (DICOM) Viewer).

Results

Из протокола описано выше, угол отклонения от 0 до 90 градусов должны быть соблюдены от применения 50-300 мА тока, подаваемого одновременно обе катушки комбинированного соленоида и катушки Гельмгольца микрокатетер системы (рис. 2E). Увеличение применяться текущий должно привести к увеличению микрокатетер угол отклонения, в то время разворота в полярности тока должно привести к отклонению в точно противоположном направлении наблюдается положительная текущая (рис. 5А-5С). Угол отклонения,...

Discussion

Здесь мы опишем протокол для отклонения микрокатетер в сканер MR. Основными параметрами для успеха точное применение тока и измерения угла отклонения. Неточное измерение угла отклонения является наиболее вероятной ошибки встречаются в этом протоколе. Углов, захваченных в МРТ в ходе эксперимента водяной бане могут отличаться от реальных значений в связи с небольшими различиями в ориентации на которой среда расположена по отношению к отверстие магнита. Для решения этой проблемы в будущем, изображения могут быть захвачены ...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Контрастные средства GdDTPA (Magnevist)	Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.	1240340	McKesson Номер материала
Положительный фоторезист	Shipley	N/A	PEPR-2400, Замена: Dow Chemicals Intervia 3D-P
Сульфат меди	ScienceLab	SLC3778	кристаллической форме
Серная кислота	ScienceLab	SLS1573	50% w/w раствор
Parrafin Wax	Carolina	879190
Карбонат калия	Акрос Органикс	424081000