数字减影血管造影(DSA)自从上世纪八十年代上市以来,已经成为心脑血管介入手术必备设备。如果没有DSA,基本上很少有医生能够完成心脑血管介入手术。DSA对于介入手术重要性,如同眼睛至于人一样。尽管DSA很重要,但是医生也苦DSA很久。
这是由于DSA是一种将注入造影剂前后拍摄的两帧X线图像经数字化输入图像计算机,通过减影、增强和再成像过程来获得清晰的纯血管影像,同时实时地显现血管影。DSA底层技术还是基于X线,因此医生在使用时不得不吃大量X线,为了减少X线必须穿上厚重铅衣。医生因此患上很多X线和铅衣引发的职业病。另外介入手术过程中会使用含碘造影剂,可能会导致患者肾脏急性损伤
为了减少或者避免吃线,以西门子领头开发各种各样的血管介入机器人。初步证明能够减少医生护士吃线,但是目前血管介入机器人很鸡肋,可以说食之无味弃之可惜。
除了用血管介入机器人外,德国维尔茨堡大学的研究人员开发一种新型的便携式扫描仪(iMPI),这种便携式扫描仪(iMPI)采用磁粒子成像(MPI)技术。MPI技术可以为心内血管介入手术的DSA等技术提供无辐射替代方案,并且非常适合观察血流等过程。
MPI是一种基于磁性纳米粒子直接可视化的技术,其不是基于正电子发射断层扫描等放射性标记物对伽马射线的检测,而是基于磁性纳米颗粒对随时间变化的磁场的响应信号。其能利用了注入血流中的纳米颗粒示踪剂的磁性特点,生成动脉血流运动的实时三维图像。在德国维尔茨堡大学的研究人员开发便携式扫描仪(iMPI)之前,已经很多研究团队开发出MPI,并在动物上成功应用。但是之前研发团队开发出的MPI设备不是太大就是太小。大的体积非常庞大,而且价格非常昂贵没有商业化的潜力。而小的只能用于小型啮齿类动物,人根本无法使用。
因此德国维尔茨堡大学的研究人员基于真正临床需求开发出适用于临床的便携式扫描仪(iMPI), iMPI已经可以在体外模拟经皮腔内血管成形术 (PTA) 。iMPI只有重量约为 10 公斤重,可以套在患者的大腿上。
iMPI的内孔直径约为 20 厘米,FOV 区域为椭圆管形式(长度约为 25 厘米,小直径约为 10 厘米,大直径约为 20 厘米),组装好的 iMPI提供的梯度强度为高达 0.36 T/m(70% 功率时为 0.25 T/m)和每秒最多 8 帧的实时可视化。生成的磁场达到约35mT (70mT pp) 的最大幅度。约 14 kW 的功耗会在连续成像过程中导致温度急剧升高。
以下是iMPI在体外模拟影像数据
以下是iMPI和DSA在体外模拟影像数据对比
一旦 iMPI能够成功开发出来,将很可能改变未来心脑血管介入手术。
维尔茨堡大学
维尔茨堡大学的历史可以追溯到1402年,已有600多年的历史,是当今德国历史第四悠久的大学,仅比德国最古老的海德堡大学晚16年建校 ,德国U15大学联盟成员,科英布拉集团创始会员。