Clinical grade active guidewire and catheter for interventional cardiovascular MRI

Abstract

Girişimsel tedavi yöntemlerinin Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) altında başarılı ve güvenilir bir şekilde uygulanabilmesi için anatomik görüntüden kolaylıkla ayırt edilebilecek damariçii cihazlara gereksinim vardır. Bu amaçla klinikte kullanılmak üzere üstün görünebilirlik ve mekanik özelliklere sahip aktif klavuz tel ve kateter geliştirilmiştir.0.035 inç çapındaki klavuz tel ve 7 Fr çapındaki kateter, bağımsız kanallara sahip iki farklı anten tasarımını birleştirerek gerçekleştirilmiştir. Klavuz tel ve kateter içerisine yerleştirilen halka anten sayesinde telin uç kısmı ve damar içindeki oryantasyonu; dipol anten sayesinde de cihazlarin tüm şaftı görüntülenebilmektedir. Klavuz tel tasarımının mekanik özellikleri aynı amaçla kullanılan ticari ürünlerle kıyaslanmıştır. MRG altında görünebilirlik ve Radyo Frekans (RF) güvenlik testleri 1.5 Tesla MR cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Klavuz telin fiziksel ucu 0.97 +/- 0.42 mm hassasiyetle görüntülenmis; metal tel örgüler kullanılarak geliştirilen anten tasarımı sayesinde MR uyumlu kateterin de tüm şaft görünebilirliğ}i sağlanırken; kateterin ve klavuz telin standart profili ve gerekli mekanik özellikleri korunmuştur. Klavuz telin MRG altında kullanımı sırasında uygulanabilecek azami RF gücünün miktarı ısınma testleri sırasında belirlenmiştir.

The success and safety of interventional magnetic resonance imaging (MRI) procedures requires conspicuous intravascular instruments that can be distinguished from surrounding tissues. In this dissertation work, an ``active'' (receiver-coil) clinical grade vascular guidewire and guiding catheter were developed with enhanced visibility and favorable mechanical characteristics for MRI guided cardiovascular interventions.Both 0.035-inch guidewire and 7 Fr guiding catheter were designed combining two different antenna designs on independent channels. The devices incorporate a loop antenna to visualize the tip and determine orientation, and a dipole antenna to visualize the whole guidewire shaft. The MRI visibility performance and RF safety tests were performed at 1.5T in vitro and in vivo in swine.The two channel active guidewire design provided accurate tip position information with 0.97 $/pm$ 0.42 mm and novel active shaft visibility technique was introduced to polymer based guiding catheter successfully without sacrificing device size or handling. Mechanical testing comparison with several commercially-available guidewires demonstrated that the new guidewire design provides the desired stiffer distal tip, moderate torquability, and pushability suitable for vascular applications. The RF power threshold and limitations were determined to provide reasonable amount of heating during MRI examination. This may enable a range of interventional procedures using real-time MRI.