Коса

Nov 21, 2023

25 мая 2018 г. Хизер Томпсон

Чтобы добиться жесткости стержней межсосудистых катетеров, производители часто используют нержавеющую сталь или нитинол, но эти материалы не подходят для МРТ. К счастью, недорогие волокна предлагают жизнеспособную альтернативу.

Уильям Ли и Стив Максон, Адам Спенс

[Изображение предоставлено Адамом Спенсом]

Стержни межсосудистого катетера сконструированы так, чтобы быть относительно жесткими на проксимальном конце, чтобы облегчить толкание и скручивание катетера по мере его продвижения по телу. Проксимальный стержень соединен с гибким дистальным концом, что позволяет кончику катетера проходить через сосуды все меньшего размера.

Обычно усиленные стержни катетеров изготавливаются с использованием композитной конструкции, состоящей из скользкого материала внутренней прокладки, такого как ПТФЭ или ПЭВП, для отслеживания направляющего провода; и внешняя оболочка, обычно из Pebax, полиуретана или PA12 различной твердости, от проксимального конца до дистального кончика. Неармированные стержни катетеров, как правило, хрупкие и требуют непрерывной оплетки, встроенной в трубку катетера, чтобы обеспечить возможность скручивания и проталкивания, сохраняя при этом гибкость и устойчивость к перегибам. Чаще всего оплетка изготавливается из металла, например нержавеющей стали или нитинола.

Рентгенография, включая рентгеноскопию и компьютерную томографию (КТ), являются распространенными методами визуализации в интервенционной кардиологии. Однако рентгеноскопия подвергает пациента и медицинский персонал ионизирующему излучению. Это проблема для пациента во время повторных вмешательств (особенно у детей), а также для медицинского персонала, который должен самостоятельно контролировать уровень дозировки. Кроме того, рентгеноскопия создает только 2D-проекцию.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) имеет ряд преимуществ перед рентгеноскопией при проведении сердечных вмешательств. МРТ, которая предполагает сложное взаимодействие магнитных и радиочастотных (РЧ) полей, не использует опасное ионизирующее излучение, что позволяет проводить повторные сканирования. А МРТ-сканы можно ориентировать в трех измерениях в режиме реального времени, обеспечивая контрастность мягких тканей с высоким разрешением по сравнению с рентгеновскими изображениями.

Традиционно металлические оплеточные материалы, встроенные в стержни катетеров, являются ферромагнитными и поэтому несовместимы и небезопасны для использования с МРТ. Эти ферромагнитные металлы вызывают потерю сигнала (артефакты) и приводят к искажению изображения МРТ. Помимо этих проблем с видимостью, существуют риски для безопасности, связанные с силой, оказываемой магнитным полем на металл в оплетке, и радиочастотным нагревом металлического армирования оплетки, встроенного в катетер.

В одном исследовании, проведенном Losey AD et al. В 2014 году на кафедре радиологии и биомедицинской визуализации Калифорнийского университета в Сан-Франциско различные материалы оплетки были проанализированы во время МРТ-сканирования при 1,5 Тесла и 3 Тесла. Во время 15-минутного сканирования нитиноловая оплетка показала повышение температуры на 0,45°C при 1,5 Тесла и на 3,06°C при 3 Тесла; последующие испытания катетеров с вольфрамовой и PEEK-оплеткой не показали нагревания во время сканирования.

Рисунок 1: Модуль упругости или растяжения (логарифмическая шкала) различных полимерных волокон и металлической арматуры.

Рисунок 2: Прочность на разрыв (логарифмическая шкала) различных полимерных волокон и металлической проволоки.

Рисунок 3: Относительная стоимость различных полимерных волокон и металлической арматуры.

Рисунок 4. Магнитная восприимчивость селективных материалов.

Требования к материалу оплетки включают биосовместимость, рентгеноконтрастность, прочность на разрыв, модуль упругости и стоимость материала. Диаграммы к этой статье показывают механические свойства (модуль растяжения и предел прочности), а также относительную стоимость моноволоконных и плетеных материалов.

Еще одним важным свойством совместимости с МРТ является магнитная восприимчивость материала оплетки или мера склонности материала намагничиваться при помещении в магнитное поле. Итоговая диаграмма этой статьи показывает магнитную восприимчивость обычных волокон и материалов металлической оплетки. Полимеры и ткани человека совместимы с МРТ, имеют очень низкие индексы магнитной восприимчивости (<1×10-5, диамагнитные) и очень небольшое искажение изображения, даже если они расположены очень близко к области визуализации. Нержавеющая сталь, несовместимая с МРТ, имеет высокий индекс магнитной восприимчивости (> 1 × 10-2, ферромагнитный), что означает искажение изображения, даже если оно находится очень далеко от области визуализации.