Girişimsel MRG İşlemleri için Yeni Medikal Cihaz Teknolojileri (Novel Medical Devices for Interventional MRI Procedures) Ozgur Kocaturk, PhD Boğaziçi Üniversitesi
Cerrahi vs Girişimsel İşlem
TAVI de Kullanılan İmplantların Gelişimi From: The future of transcatheter aortic valve implantation Eur Heart J. 2015;37(10):803-810. doi:10.1093/eurheartj/ehv574 Eur Heart J Published on behalf of the European Society of Cardiology. All rights reserved. The Author 2015
CERRAHI vs Transapikal TAVI vs Transvasküler TAVI From: The future of transcatheter aortic valve implantation Eur Heart J. 2015;37(10):803-810. doi:10.1093/eurheartj/ehv574 Eur Heart J Published on behalf of the European Society of Cardiology. All rights reserved. The Author 2015.
Modern Girişimsel Kardiyoloji X ışını floroskopi ile transözefagial ekokardiyografinin birlikte kullanımı
Niçin Girişimsel MRG? İyonlaştırıcı Radyasyon içermeyen Medikal Görüntüleme Sistemi Pediyatrik hastalarda kanser oluşum riskini ortadan kaldırma Uzun süreli medikal operasyonlar Sürekli ve Çok Düzlemli Yumuşak Doku Görüntüleme Girişimsel cihazların damar içinde navigasyonu Farklı doku sınırlarını belirgin olarak görğntğleme Çok Yönlü ve Gerçek Zamanlı Fizyolojik Parametreleri Ölçüm İmkanı Perfüzyon, kan akışı, sıcaklık ölçümü, oksijenlenme
Girişimsel MRG için Gerekenler İçindekiler: Gercek zamanlı MRG sekansı içeren MRG Cihazı Yetenekli MR Teknisyeni MRG Uyumlu Haberleşme Sistemi MRG Uyumlu Görüntü Sistemi MRG uyumlu Hemodinamik monitörizasyon X Klinik Kullanıma Uygun Medikal Cihazlar!!! Kliniksel MRG Kateterizasyon Labı (NHLBI,NIH,USA)
Girişimsel MRG için Medikal Cihaz Teknolojileri Medikal Cihazlar MRG altında görüntülenebilir olmalıdır. MRG sırasında RF etkileşiminden dolayı ortaya çıkan riskler (ısınma, iletken cihaz parçaları üzerinde kaçak akım oluşması vb.) ortadan kaldırılmış olmalıdır. Nihai medikal cihaz klinik kullanıma uygun mekanik özelliklere sahip olmalıdır.
Girişimsel MRG için Medikal Cihaz Teknolojileri Medikal Cihazlar MRG altında görüntülenebilir olmalıdır. MRG sırasında RF etkileşiminden dolayı ortaya çıkan riskler (ısınma, iletken cihaz parçaları üzerinde kaçak akım oluşması vb.) ortadan kaldırılmış olmalıdır. Nihai medikal cihaz klinik kullanıma uygun mekanik özelliklere sahip olmalıdır.
Pasif Görüntüleme Negatif Kontrast Hiç sinyal alınamaması (Signal void) Manyetik Duyarlılık Artefaktı (Magnetic Susceptibility Artifact) Small iron coating on plastic tubing Pozitif Kontrast Gadolinyum Kaplamala (Gadolinium coating) Background
MRG altında Aktif Cihaz Görüntüleme Girişimsel Cihazların MRG altında görüntülenebilmesi için cihazın şaftı içerisine RF alıcı anten tasarlanarak gömülmesi gerekir RF Alıcı antentin çeşidine göre MRG altında görünebilirlik sağlar Döngü Anten Tek kutup Anten Sinyal hassaslığı antenden uzaklaştıkça çok hızlı bir şekilde düşer (1/r 3, r: antenin merkezinden radyal uzaklık) Dinyal hassaslığı anten boyu boyunca neredeyse aynı şekilde korunur ve antenden radyal olarak uzaklaştıkça düşer (1/r, r: antenin merkezinden radyal uzaklık)
Kliniksel Kullanıma Uygun MRG altındaki Girişimsel İşlemlerde Kullanılmak üzere 0.035 Kılavuz Tel Tasarımı Aktif Görüntüleme Pasif Görüntüleme O Kocaturk, et al Pasif Kılavuz Tel Glidewire O Kocaturk, et al
Radyo Frekans Alıcı Anten Tasarımı Tek kutup Anten (Monopole Antenna) İç iletken: Nitinol yüzeyi 8 mikron kalınlıkta altınla kaplandı Kabuk tesiri= δ = ρ πfμ 0 μ R ρ = özdirenç (ohm-meters) f = frekans (Hz) μ R = göreceli manyetik geçirgenlik μ 0 = 4π x 10-7 (Henries/meter) Karakteristik Empedans: pf / m ε r : göreceli elektriksel gecirgenlik r 1 : ic iletken tupun dis capi r 2 : dis iletken tupun ic capi µ r : göreceli manyetik gecirgenlik t : Kalinlik µh/m
Girişimsel MRG için Medikal Cihaz Teknolojileri Medikal Cihazlar MRG altında görüntülenebilir olmalıdır. MRG sırasında RF etkileşiminden dolayı ortaya çıkan riskler (ısınma, iletken cihaz parçaları üzerinde kaçak akım oluşması vb.) ortadan kaldırılmış olmalıdır. Nihai medikal cihaz klinik kullanıma uygun mekanik özelliklere sahip olmalıdır.
MRG altında Medikal Cihazların ASTM/NEMA/İEC standartları [Kabul edilebilir FDA ısınma limitli (torso bölgesi için) <2 C] RF Kaynaklı Isınma Deneyi Femoral arterler ve torsa bölgesini simüle edebilecek fantom En kötü senaryo oluşumunu sağlamak için perfüzyon etkisi göstermeyen jel fantom Gerçek zamanlı bssfp Sekansı SAR: 2.42 W/kg
Örnek RF Kaynaklı Isınma Deneyi
Tek Kanallı Aktif Klavuz Tel Tasarımı
Active Guidewire in Vivo Performance
Girişimsel MRG için Medikal Cihaz Teknolojileri Medikal Cihazlar MRG altında görüntülenebilir olmalıdır. MRG sırasında RF etkileşiminden dolayı ortaya çıkan riskler (ısınma, iletken cihaz parçaları üzerinde kaçak akım oluşması vb.) ortadan kaldırılmış olmalıdır. Nihai medikal cihaz klinik kullanıma uygun mekanik özelliklere sahip olmalıdır.
Planar Mikro Anten Tasarımı Üç Boyutlu ve üç sarımlı Helmholtz Koili Tasarımı (S. Fandrey et al.,mag. Reson. Med., 2008)
Düzlemsel Olmayan Yüzeylerde RF Alıcı Anten Tasarımı Fiziksel Buhar Depozisyonu Cihazı (Nanovak, Turkiye). Metal (nitinol) maske Polimer (poliyamid) maske
Düzlemsel Olmayan Yüzeylerde RF Alıcı Anten Tasarımı Fiziksel buhar deposizyonu yöntemi ile 10 nm kalınlıkta krom (Cr) ve 100 kalınlıkta altın (Au) kaplama ile oluşturulan solenod koil ve kapasitör tasarımları
Düzlemsel Olmayan Yüzeylerde RF Alıcı Anten Tasarımı Elektro kaplama: Elektriksel direncin düşürülmesi için altın üzerine kaplama yapılarak iletken kalınlığının artırılması (a) a ) Elekto kaplama sonrasında iletken kalınlığı 15 µm ye ulaşan solenoid koilin görüntüsü (b) Elektro kaplama düzeneği
Düzlemsel Olmayan Yüzeylerde RF Alıcı Anten Tasarımı 5 Fr Kardiyak Kılavuz Katater üzerine uygulanan yarı aktif anten tasarımı E Baysoy et al., MAGMA 2016
Aktif Biyopsi İğnesi Klasik yöntemlerle oluşturulmuş aktif iğne profili (1.26 mm dış çap) İletken mürekkeple oluşturulan aktif iğne profili (1.06 mm dış çap)
Mechanical Performance Evaluation Tip Flexibility Distal Tip Stiffness Distal Tip Flexibility Pushability Tensile Strength Torque Response Torque Strength
MRG ALTINDA GİRİŞİMSEL KARDİYOLOJİ UYGULAMALARI
rt MRI Guided Atrial Septal Puncture: Towards Extra-anatomic Bypass AA Elagha, JVIR, 2008 AN Raval, Catheter Cardiovasc Interven, 2006;67:637
Direk Transtorasik VSD Tedavisi Ratnayaka, JACC Intv 2011
Sol Ventriküle Sağ Ventrikül ve Septum üzerinden Erişim Gerekçe: 1. Sağ ventrikül sola göre çok daha düşük sızıntı basıncına sahip Gözlemler: 1. Complete acute recoil of interventricular septum 2. Complete healing of septum as minute scar 3. Atriyal Transeptal işlemine göre ço daha uygun Mitral valfa giriş açısı sağlaması 18Fr No L R shunt VSD heals as tiny fibrous tract Halabi, JCMR 2013 ASD occluder in RV free wall
MRG Altında Miyokardiyal kemoablasyon (Gd ve asetik asit)
Girişimsel MRG Klinik Uygulamaları RA SVC RV MPA IVC RA MPA LPA
Therapeutic Backstabbing for percutaneous left atrial port access Rogers, Circulation Intervention, 2015; 10(6) Pleural insufflation with CO 2 to displace lung from trajectory Transthoracic left atrial access port Nitinol device closure of left atrial port
Gerçek Zamanlı MRG altında MiyokardiyalBiyopsi MRG Uyumlu Biyoptom Alinan biyopsi ornekleri Toby Rogers, SCMR 2015 Parag Karmarkar
MRG altında Perkütan cavopulmonar shunt Yerleştirme (Percutaneous cavopulmonary ( bidirectional Glenn ) shunt) Ratnayaka et al. JACC 2016] 1: Caval-pulmonary needle 2: Non-surgical bypass anastomosis
CONCLUSION Girişimsel Kardiyolojideki rutin olarak gerçekleştirilen pek çok operasyonun MRG altında gerçekleştirilmesi için gerekli teknolojilerin geliştirilmesinde büyük mesafe kat edilmiştir. Girişimsel MRG sunduğu avantajlar nedeniyle yakın gelecekte hali hazırda sadece cerrahi operasyonla gerçekleştirilen işlemlerin girişimsel olarak yapılmasına olanak sağlayacaktır.
Cardiovascular Interventions Program, NHLBI Boğaziçi Üniversitesi, Biyomedikal Müh. Ens. Merdim Sonmez Tony Faranesh Kanishka Ratnayaka Toby Rogers Jonathan Mazal Robert J Lederman Engin Baysoy Dursun Korel Yildirim Cagla Ozsoy Burcu Basar Almila Baykan
Teşekkürler! Eposta: ozgur.kocaturk@boun.edu.tr