Name: magnetically-assisted remote controlled microcatheter tip deflection under magnetic resonance imaging
Uploaded: 2013-04-04T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Pallav Kolli, Fabio Settecase, Matthew Amans, och Robert Taylor från UCSF, Tim Roberts från University of Pennsylvania Finansieringskällor NIH National Heart Lung Blood Institute (NHLBI) Tilldelning (M. Wilson): 1R01HL076486 American Society of Neuroradiology Forskning och utbildning Foundation Scholar Award (S. Hetts) NIH National Institute of Biomedical Imaging och bioteknik (NIBIB) Tilldelning (S. Hetts): 1R01EB012031

1. Microcoil Fabrication <ol><li> Skaffa en kommersiellt tillgänglig kateter (t.ex. 2.3F Rapid Transit Cordis Neurovaskulär kateter, Raynham, MA) för ett substrat. </li><li> Se till katetrar har inga järnhaltiga komponenter anses MR-säker, och varierar i storlek 2,3-3,0 F. </li><li> 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...

<ol>
	<li>Molyneux, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abdominal+myomectomy+versus+uterine+fibroid+embolization+in+the+treatment+of+symptomatic+uterine+leiomyomas.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+meta-analysis+of+randomized+controlled+trials+comparing+coronary+artery+bypass+graft+with+percutaneous+transluminal+coronary+angioplasty:+one-+to+eight-year+outcomes.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Causes+and+management+of+aneurysmal+hemorrhage+occurring+during+embolization+with+Guglielmi+detachable+coils.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurologic+complications+of+cerebral+angiography:+prospective+analysis+of+2,899+procedures+and+review+of+the+literature.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endovascular+technology+and+its+impact+on+the+relationships+among+vascular+surgeons,+interventional+radiologists,+and+other+specialists.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+radiation+management+for+fluoroscopically+guided+interventional+procedures.">Clinical radiation management for fluoroscopically guided interventional procedures.</a> Radiology. 257, 321-332 .</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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluoroscopically+guided+interventional+procedures:+a+review+of+radiation+effects+on+patients'+skin+and+hair.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Severe+skin+reactions+from+interventional+fluoroscopy:+case+report+and+review+of+the+literature.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+injuries+from+fluoroscopically+guided+procedures:+part+1,+characteristics+of+radiation+injury.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+injuries+from+fluoroscopically+guided+procedures:+part+2,+review+of+73+cases+and+recommendations+for+minimizing+dose+delivered+to+patient.">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>Arenson, R. L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetically+directable+remote+guidance+systems,+and+methods+and+use+thereof.">Magnetically directable remote guidance systems, and methods and use thereof.</a> 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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+catheter+tip+deflection:+an+opportunity+for+interventional+MRI.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-lathe+lithography+-+a+novel+method+for+manufacturing+nuclear+magnetic+resonance+microcoils.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steerable+catheter+microcoils+for+interventional+MRI+reducing+resistive+heating.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+catheter+navigation:+options+for+guidance+under+MRI.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+catheter+manipulation+in+the+interventional+MRI+environment.">Magnetic catheter manipulation in the interventional MRI environment.</a> J. Vasc. Interv. Radiol. , (2013).</li></ol>

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 ...

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.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Name of Reagent/Material</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GdDTPA Contrast Media (Magnevist)</td>
 <td>Bayer HealthCare Pharmaceuticals Inc. </td>
 <td>1240340</td>
 <td>McKesson Material Number</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Positive Photoresist</td>
 <td>Shipley</td>
 <td>N/A</td>
 <td>PEPR-2400, Replacement: Dow Chemicals Intervia 3D-P </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Copper Sulfate</td>
 <td>ScienceLab</td>
 <td>SLC3778</td>
 <td>Crystal form</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sulfuric Acid</td>
 <td>ScienceLab</td>
 <td>SLS1573</td>
 <td>50% w/w solution</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parrafin Wax</td>
 <td>Carolina</td>
 <td>879190</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Potassium Carbonate </td>
 <td>Acros Organics</td>
 <td>424081000</td>
 <td></td>
 </tr>
</tbody>
 </table>

magnetically-assisted remote controlled microcatheter tip deflection under magnetic resonance imaging

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.

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 ...

Watch this Scientific Journal Video about Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

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

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.

Magnetiskt Assisted Remote Controlled mikrokateter Tips Nedböjning under Magnetic Resonance Imaging

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Magnetic Resonance elastografi Metodik för utvärdering vävnadstekniska Construct tillväxt

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Fjärr Magnetisk Aktivering av mikrometer prober för<em&gt; In situ</em&gt; 3 Kartläggning av Bakteriella Biofilm Fysikaliska egenskaper

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Skräddarsydda laserbaserade uppvärmningsanordning för utlöst Release av cisplatin från värmekänsliga liposomer med magnetresonanstomografi Vägledning

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Alternerande magnetfält-Responsive Hybrid Gelatin Mikrogeler för kontrollerad läkemedelsdosering

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

Snabb Scan elektronspinnresonans öppnar nya vägar för Imaging fysiologiskt viktiga parametrar<em&gt; In Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Magnetisk levitation Tillsammans med Portable Imaging och analys for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetisk och termisk känslig poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamid) -baserade mikrogeler för magnetiskt utlösande kontrollerad frisättning

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition

Metabolt stöd av censurerade, levande hjärnans vävnader under magnetresonans mikroskopi förvärvet

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic ...

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

Measuring the Spin-Lattice Relaxation Magnetic Field Dependence of Hyperpolarized [1-13C]pyruvate

Mätning av spin-gitter avslappning magnetfält beroende av Hyperpolarized [1-13C] pyruvat

The fundamental limit to in vivo imaging applications of hyperpolarized 13C-enriched compounds is their finite spin-lattice relaxation times. Various ...

High-resolution Imaging of Nuclear Dynamics in Live Cells under Uniaxial Tensile Strain

Hög upplöst avbildning av Kärndynamik i levande celler under Enaxiell drag belastning

Extracellular mechanical strain is known to elicit cell phenotypic responses and has physiological relevance in several tissue systems. To capture the ...