DE19843427C1

DE19843427C1 - Führungsdraht für einen Katheter für MR-gestützte Intervention

Info

Publication number: DE19843427C1
Application number: DE1998143427
Authority: DE
Inventors: Oliver Heid
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2018-09-23

Abstract

Der Führungsdraht (1) des Katheters besteht aus zwei Schichten, von denen eine erste Schicht (1b) ein protonenhaltiges und ein starkes MR-Signal abgebendes Material beinhaltet und eine zweite Schicht aus einem Material besteht, das die Steifigkeit des Führungsdrahtes bestimmt.

Description

Die Magnetresonanz-Tomographie (kurz MR-Tomographie) weist Eigenschaften auf, die bei interventionellen Anwendungen, z. B. der Verfolgung von Kathetern im Körper, besonders vor teilhaft auswirken. Hierzu gehört die hervorragende Bildqua lität und das Fehlen ionisierender Strahlung. Ein Problem be steht jedoch darin, daß handelsübliche Katheter für MR-Anwen dungen nicht geeignet sind. Soweit sie mit metallischen Dräh ten aufgebaut sind, verursachen sie zu starke Artefakte. Aus Kunststoff aufgebaute Katheter sind im MR-Bild nicht sicht bar.

Es gibt eine Reihe von Vorschlägen spezieller, für MR-Anwen dungen geeigneter Katheter. Nach einem Artikel von V. D. Kö chli et al. "Vascular Interventions Guided by Ultrafast MR Imaging: Evaluation of Different Materials", MRM 31, Seiten 309-314, 1994, gibt es zur Sichtbarmachung im MR-Bild nur zwei Möglichkeiten, nämlich einmal die Sichtbarkeit aufgrund von Suszeptibilitätsartefakten und zum anderen den Einbau ei ner kleinen Spule an der Katheterspitze. Letztere Möglichkeit wurde z. B. vorgeschlagen von E. Atalar in "High Resolution Intravascular MRI and MRS by Using a Catheter Receiver Coil", MRM 36, Seiten 596-605 (1996) und C. L. Dumoulin "Real-Time Position Monitoring of Invasive Devices Using Magnetic Re sonance", MRM 29, Seiten 411-415, 1993.

Bei Anwendung metallischer Drähte im Untersuchungsobjekt be steht aufgrund der hohen Hochfrequenzleistung, die bei MR- Untersuchungen eingestrahlt wird, stets das Risiko der loka len Überhitzung des Gewebes durch lokale Hochfrequenzströme. Dies wird dadurch verstärkt, daß beim Überschieben des Kathe terschlauches über den Führungsdraht die Stromaustrittsfläche zur Spitze hin verringert und damit die Stromdichte weiter erhöht wird.

Auch die zweite obengenannte Methode, nämlich die Visualisie rung des Katheters durch Suszeptibilitätsartefakte, liefert keine befriedigenden Ergebnisse. Der Führungsdraht wird nur indirekt durch Beeinflussung des Signals aus der Umgebung, genauer gesagt durch dessen Auslöschung, abgebildet. In Re gionen, die mit der gewählten MR-Bildgebungsmethode bereits ohne diese Artefakte kein Signal abgeben, kann die Position des Katheters nicht beurteilt werden. Signalauslöschung tritt z. B. in Gefäßen durch schnellen Blutfluß auf.

Aus der DE 197 11 610 A1 ist es bekannt, ein Instrument für MR-gestützte Intervention so auszugestalten, daß dessen ma gnetische Suszeptibilität im wesentlichen ähnlich derjenigen des untersuchten Gewebes ist. Ein solches Instrument wäre im MR-Bild sichtbar. Als Anwendungsbeispiel wird unter anderem ein Katheter genannt. Allerdings reicht die Sichtbarkeit des Katheters allein für eine MR-gestützte Plazierung nicht aus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Führungsdraht für einen Katheter für MR-gestützte Interventionen anzugeben, mit dem eine exakte MR-gestützte Positionierung des Katheters möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des An spruchs 1 bzw. 2 gelöst. Durch die Anwendung nicht leitenden Materials entfällt das Risiko von Hochfrequenzströmen bzw. lokalen Überhöhungen des Hochfrequenzfeldes. Das Material ist nicht aufgrund von Artefakten, sondern direkt sichtbar. Ge genüber der Sichtbarkeit nur aufgrund von Artefakten wird da mit eine bessere Erkennbarkeit des Katheters im MR-Bild er reicht.

Durch die Sichtbarkeit des Führungsdrahts wird erst eine ex akte Führung des Katheters ermöglicht, da bei der Positionie rung typischerweise der Führungsdraht ein Stück über das Ka theterende hinausgeschoben wird, um dem Katheter sozusagen den Weg vorzugeben. Ein besonderes Problem besteht darin, daß es kein Material gibt, das alle für einen Führungsdraht not wendigen mechanischen Eigenschaften (z. B. Steifigkeit und Torsionsfestigkeit) in Verbindung mit einer starken MR-Signa le-Abgabe in befriedigender Weise aufweist. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß der Führungsdraht zweischalig aus einem MR-inerten, die mechanischen Eigenschaften bestimmenden Material und einem ein hohes MR-Signal abgebenden Material kombiniert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Katheter mit Führungsdraht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Führungsdraht.

Interventionskatheter werden z. B. für die Ballondilatation von Gefäßstenosen benutzt. Um ein gezieltes Einführen in das gewünschte Gefäß zu ermöglichen, weisen sie einen Führungs draht 1 und einen Schlauch 2 auf. Der in vielen Fällen ge krümmte Führungsdraht wird dabei stückweise vorgeschoben und dann der Schlauch 2 nachgeschoben. Neben bestimmten mechani schen Eigenschaften, z. B. einer leichten Biegbarkeit verbun den mit einer ausgeprägten Torsionssteifigkeit, muß vor allem der Führungsdraht, der die Richtung des Katheters vorgibt, durch MR-Techniken abgebildet sein. Gemäß der Erfindung bein haltet daher der in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Führungsdraht ein nicht leitendes, protonenhaltiges Material, das bei der MR- Messung zu einem möglichst starken positiven MR-Signal führt. Damit kann der Draht selbst, unabhängig vom Signalpegel der Umgebung, aber zusammen mit dieser ohne weitere Hilfsmittel direkt dargestellt werden.

Die geforderten MR-relevanten Eigenschaften können z. B. durch bestimmte Kunststoffe mit hoher Protonendichte als Drahtmaterial erreicht werden. Beispielsweise besitzt Po lystyrol eine Protonendichte von 69% relativ zu Wasser und die Relaxationszeiten T₁ ≈ 140 ms, T₂ ≈ 2 ms. Damit kann ein MR-Signal in der Größenordnung des körpereigenen Fettes er zielt werden. Dieses stellt mit einer Relaxationszeit T₁ ≈ 250 ms in T₁-gewichteten Sequenzen üblicherweise das hellste körpereigene Kompartment dar. Als weiteres Kunststoff - Mate rial kommt auch Silikon-Gummi in Betracht. Die Darstellung im MR-Bild kann ferner dadurch beeinflußt werden, daß man den Kunststoff mit einem Zusatz versieht, der die T₁- Relaxationszeit verkürzt. Dabei kommen oberflächenaktive Sub stanzen, wie z. B. fein verteilter Kohlenstoff in Betracht.

Wichtig für die Darstellbarkeit ist in allen oben dargestell ten Fällen eine starke T₁-Wichtung, die z. B. mit FLASH- Bildgebung bei extrem kurzen Echozeiten von TE ≈ 1 ms er reicht werden können. Solche Bildgebungssequenzen werden üb licherweise zur MR-Angiographie verwendet, sie können aber auch zur MR-Fluoroskopie eingesetzt werden.

Um die mechanischen und MR-relevanten Eigenschaften zu erzeu gen, wird ein im wesentlichen die mechanischen Eigenschaften definierendes Material mit einem MR-signalgebenden Material kombiniert. Beispielsweise kann man entsprechend Fig. 2 eine die mechanischen Eigenschaften bestimmende MR-inerte Kernfa ser, die kein oder nur ein geringes MR-Signal abgibt, mit ei nem MR-signalgebenden Mantelmaterial 1a kombinieren. Unter MR-inertem Material versteht man dabei ein Material, das we der elektrisch leitend noch magnetisch ist, also weder durch magnetische noch durch Hf-Beeinflussung die MR-Signale stört. Umgekehrt ist es auch möglich, das Kernmaterial 1b signalge bend auszuführen und mit einem die mechanischen Eigenschaften bestimmenden Mantelrohr 1a zu umgeben. Bei letzterer Modifi kation ist es auch möglich, als Kernmaterial eine Flüssigkeit zu verwenden. Dafür kommt insbesondere Wasser in Frage. Dabei kann man die Relaxationszeit durch Dotierung mit paramagneti schen Ionen so beeinflussen, daß sich die Signalintensität des Kernmaterials deutlich von körpereigenem Wasser abhebt.

Claims

1. Katheter für MR-gestützte Interventionen mit einem elek trisch nichtleitenden Führungsdraht (1), der aus einem MR- inerten Mantel (1a) und einem protonenhaltigen, ein starkes MR-Signal abgeben den Kern (1b) besteht.

2. Katheter für MR-gestützte Interventionen mit einem elek trisch nicht leitenden Führungsdraht (1), der aus einer MR inerten Kernfaser (1) und einem protonenhaltigen, ein starkes MR-Signal abge benden Mantel (1a) besteht.

3. Katheter nach Anspruch 1, wobei der Kern (1b) aus einer Flüssigkeit besteht.

4. Katheter nach Anspruch 3, wobei die Flüssigkeit Wasser ist, das zur Relaxationszeitbeeinflussung mit paramagneti schen Ionen dotiert ist.

5. Katheter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das ein starkes MR- Signal abgebende Material ein Kunststoff ist.

6. Katheter nach Anspruch 5, wobei das ein starkes MR-Signal abgebende Material Polystyrol ist.

7. Katheter nach Anspruch 5, wobei das ein starkes MR-Signal abgebende Material ein Silikon-Gummi ist.

8. Katheter nach einem er Ansprüche 5 bis 7, wobei der Kunststoff mit einem oberflächenaktiven Zusatz dotiert ist, der die Relaxations zeit T₁ verkürzt.

9. Katheter nach Anspruch 8, wobei der Zusatz fein verteilter Kohlenstoff ist.