Magnetiskt Assisted Remote Controlled mikrokateter Tips Nedböjning under Magnetic Resonance Imaging

Summary

Ström appliceras på en endovaskulär mikrokateter med microcoil spets gjord med laser svarv litografi kan uppnå kontrollerbara nedböjningar under magnetresonans (MR) vägledning, vilket kan förbättra hastigheten och effektiviteten av navigering av kärlsystemet under olika endovaskulära procedurer.

Abstract

Röntgen fluoroskopi-styrda endovaskulära procedurer har flera betydande begränsningar, bland annat svåra kateter navigering och användning av joniserande strålning, som potentiellt kan övervinnas med hjälp av en magnetiskt styrbar kateter under MR vägledning.

Det huvudsakliga målet med detta arbete är att utveckla en kateter vars spets kan fjärrstyras med hjälp av magnetfält MR scannern. Detta protokoll syftar till att beskriva förfarandena för tillämpning ström till microcoil spets kateter för att ge konsekventa och kontrollerbara nedböjningar.

En microcoil tillverkades med hjälp av laser svarv litografi på en polyimid spets endovaskulär kateter. In vitro test utfördes i ett vattenbad och fartyg fantom under ledning av en 1,5-T MR system med steady-state gratis precession (SSFP) sekvensering. Olika mängder av ström påfördes spolarna hos katetem för att producera MEAsureable spets nedböjningar och navigera i vaskulära fantomer.

Utvecklingen av denna enhet ger en plattform för framtida testning och möjlighet att revolutionera endovaskulära interventionella MR-miljö.

Introduction

Endovaskulära procedurer utförs i interventionella medicinen används röntgen vägledning som ett verktyg för kateter navigering genom kärlsystemet för att behandla flera allvarliga sjukdomar, såsom hjärnan aneurysm, ischemisk stroke, solida tumörer, ateroskleros och hjärtarytmier inriktning över en miljon patienter per år i hela världen ^{1 – 5.} Med användning av kontrastmedel, är navigering genom kärlsystemet uppnås genom manuell rotation av katetern och mekaniska framsteg genom interventionistiska hand ^6. Men blir navigeringen genom små slingriga blodkärl runt många vaskulära krökar allt svårare, förlängning av tiden innan den når målplatsen. Detta utgör ett problem för tidskänsliga förfaranden såsom avlägsnande av en propp i ett ockluderat blodkärl. Dessutom förlängd handläggningstid ökar stråldosen med potentiell risk för biverkningar ^7-11. Men endovaskulära procedurer utförs under Magnetic resonanstomografi kan vara en lösning.

Den starka homogena magnetfält en magnetkamera kan utnyttjas för kateterspetsen navigering med fjärrkontroll ^12,13. Ström appliceras på en microcoil belägen vid en kateterspets inducerar en liten magnetiskt moment, som upplever ett vridmoment eftersom den ligger i linje med hålet i magnetkamera ¹³ (figur 1). Om elektrisk ström aktiveras i en individuell spole, kan kateterspetsen avböjas i ett plan genom fjärrkontroll. Om tre spolar på en kateterspets är aktiverade, kan kateterspetsen böjning uppnås i tre-dimension. Sålunda har magnetiskt underlättat styrning av en kateter potential att öka hastigheten och effektiviteten av vaskulär navigering i endovaskulära procedurer, vilket kan minska förfarande gånger och förbättra patientvården. I denna studie undersökte vi om ström appliceras på en microcoil spets endovaskulär kateter kan ge tillförlitlig och kontrollerad deflections enligt MR-riktlinjer preliminära tester av studier kateter navigering.

Protocol

1. Microcoil Fabrication Skaffa en kommersiellt tillgänglig kateter (t.ex. 2.3F Rapid Transit Cordis Neurovaskulär kateter, Raynham, MA) för ett substrat. Se till katetrar har inga järnhaltiga komponenter anses MR-säker, och varierar i storlek 2,3-3,0 F. Sputter ett skikt titan vidhäftning följt av ett koppar frö skikt åt en 1 till 2 mm ytterdiameter isolerande rör. Möjliga material innefattar polyimid eller aluminiumoxid (Ortech Advanced Ceramics, Sacramento, CA). </li…

Representative Results

Från det ovan beskrivna protokollet, en avböjningsvinkeln mellan 0 och 90 grader bör observeras från tillämpning av 50-300 mA ström levereras samtidigt till båda spolarna av en kombinerad solenoid och helmholtzspole mikrokateter (figur 2E). En ökning i tillämpad ström bör resultera i en ökning av katetem avböjningsvinkel, medan en omsvängning i nuvarande polaritet bör resultera i avböjning i exakt motsatt riktning observeras med positiv ström (fig. 5A-5C). Vinkeln för …

Discussion

Här beskriver vi protokollet för omläggning av en kateter i en MR-skanner. De viktigaste parametrarna för framgång är korrekta tillämpning av nuvarande och mätning av deformationen vinkel. Felaktig mätning av avböjningsvinkel är det mest sannolika felet förekommer i detta protokoll. De vinklar tagna i MR bilder under vattenbadet experimentet kan avvika från de verkliga värdena på grund av små skillnader i orientering genom vilken mediet är placerad i förhållande till hålet i magneten. För att lösa …

Materials

Name of Reagent/Material	Company	Catalog Number	Comments
GdDTPA Contrast Media (Magnevist)	Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc.	1240340	McKesson Material Number
Positive Photoresist	Shipley	N/A	PEPR-2400, Replacement: Dow Chemicals Intervia 3D-P
Copper Sulfate	ScienceLab	SLC3778	Crystal form
Sulfuric Acid	ScienceLab	SLS1573	50% w/w solution
Parrafin Wax	Carolina	879190
Potassium Carbonate	Acros Organics	424081000