드리다

Nov 21, 2023

2018년 5월 25일 헤더 톰슨

혈관 간 카테터 샤프트의 강성을 확보하기 위해 제조업체는 종종 스테인리스나 니티놀을 사용하지만 이러한 재료는 MRI에 적합하지 않습니다. 다행히도 저가형 섬유가 실행 가능한 대안을 제공합니다.

윌리엄 리, 스티브 맥슨, 아담 스펜스

[이미지 제공: 아담 스펜스]

혈관간 카테터 샤프트는 카테터가 신체를 통해 전진할 때 카테터를 밀고 조이는 것을 용이하게 하기 위해 근위부 끝이 상대적으로 단단하도록 설계되었습니다. 근위 샤프트는 점점 더 작아지는 혈관을 통해 카테터 팁이 통과할 수 있도록 유연한 원위 단부와 결합됩니다.

일반적으로 강화된 카테터 샤프트는 가이드와이어 추적을 위해 PTFE 또는 HDPE와 같은 윤활성 내부 라이너 재료로 구성된 복합 설계를 사용하여 구성됩니다. 근위부 끝부터 원위부 끝까지 다양한 경도계를 갖는 Pebax, 폴리우레탄 또는 PA12로 만들어진 외부 덮개가 있습니다. 비강화 카테터 샤프트는 일반적으로 약하며 유연성과 꼬임 저항을 유지하면서 토크 가능성과 밀기 기능을 제공하기 위해 카테터 튜브에 내장된 연속 브레이드가 필요합니다. 가장 일반적으로 브레이드는 스테인레스 스틸이나 니티놀과 같은 금속입니다.

형광투시법과 컴퓨터 단층촬영(CT)을 포함한 X선은 중재 심장학의 일반적인 영상 방법입니다. 그러나 투시법은 환자와 의료진을 전리 방사선에 노출시킵니다. 이는 반복 개입 중 환자(특히 어린이의 경우)와 자신의 복용량 수준을 모니터링해야 하는 의료진에게도 문제가 됩니다. 또한 투시법은 2D 투영만 생성합니다.

자기공명영상(MRI)은 심장 중재술을 안내하는 데 있어서 형광투시법에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다. 자기장과 고주파(RF)장의 복잡한 상호작용을 포함하는 MRI는 위험한 이온화 방사선을 사용하지 않으므로 반복 스캔이 가능합니다. 그리고 MRI 스캔은 실시간으로 3차원으로 방향을 지정할 수 있어 X선 기반 영상에 비해 고해상도 연조직 대비를 제공합니다.

카테터 샤프트에 내장된 전통적인 금속 편조 재료는 강자성이므로 MRI와 호환되지 않거나 안전하지 않습니다. 이러한 강자성 금속은 신호 손실(인공물)을 유발하고 MRI 이미지 왜곡을 초래합니다. 이러한 가시성 문제 외에도 편조 시 금속에 자기장이 가하는 힘과 카테터에 통합된 금속 편조 보강재의 RF 유도 가열로 인한 안전 위험이 있습니다.

Losey AD et al.이 수행한 한 연구에서. 2014년 UCSF의 방사선 및 생의학 영상학과에서는 1.5 Tesla와 3 Tesla의 MRI 스캔 중에 다양한 브레이드 재료를 분석했습니다. 15분 스캔 동안 니티놀 브레이드는 1.5 Tesla에서 0.45°C, 3 Tesla에서 3.06°C의 온도 증가를 나타냈습니다. 텅스텐 및 PEEK 편조 카테터에 대한 후속 테스트에서는 스캔 중에 가열이 나타나지 않았습니다.

그림 1: 다양한 고분자 섬유 및 금속 강화재의 인장 또는 탄성 계수(로그 스케일).

그림 2: 다양한 고분자 섬유 및 금속 와이어의 인장 강도(로그 스케일).

그림 3: 다양한 고분자 섬유 및 금속 강화재의 상대적 비용.

그림 4. 선택적 재료의 자기 민감성.

브레이드 재료 요구 사항에는 생체 적합성, 방사선 불투과성, 인장 강도, 인장 계수 및 재료 비용이 포함됩니다. 이 기사에 포함된 차트는 기계적 특성(인장 탄성률 및 인장 강도)뿐만 아니라 모노필라멘트 및 브레이드 재료의 상대적 비용을 보여줍니다.

MRI 호환성을 위한 또 다른 중요한 특성은 편조 재료의 자화율, 즉 자기장에 놓였을 때 자화되는 재료의 성향을 측정하는 것입니다. 이 기사의 마지막 차트는 일반적인 섬유와 금속 편조 재료의 자화율을 보여줍니다. 폴리머와 인간 조직은 매우 낮은 자기 민감도 지수(<1×10-5, 반자성)를 가지며 이미징 영역에 매우 가깝더라도 이미지 왜곡이 거의 없어 MRI와 호환됩니다. MRI와 호환되지 않는 스테인리스 스틸은 높은 자화율 지수(>1×10-2, 강자성)를 가지며, 이는 영상 영역에서 매우 멀리 떨어져 있는 경우에도 영상 왜곡을 의미합니다.