Treccia

Nov 21, 2023

25 maggio 2018 di Heather Thompson

Per ottenere la rigidità dei tubi dei cateteri intervascolari, i produttori spesso si rivolgono all'acciaio inossidabile o al nitinol, ma questi materiali non sono adatti alla risonanza magnetica. Fortunatamente, le fibre a basso costo offrono una valida alternativa.

William Li e Steve Maxson, Adam Spence

[Immagine gentilmente concessa da Adam Spence]

Gli steli del catetere intervascolare sono progettati per essere relativamente rigidi all'estremità prossimale, per facilitare la spinta e la torsione del catetere mentre avanza attraverso il corpo. Lo stelo prossimale è unito ad un'estremità distale flessibile per consentire il passaggio della punta del catetere attraverso vasi sempre più piccoli.

Tipicamente gli steli del catetere rinforzati sono costruiti utilizzando un design composito costituito da un materiale di rivestimento interno lubrificante, come PTFE o HDPE, per il tracciamento del filo guida; e una guaina esterna, solitamente in Pebax, poliuretano o PA12 con durometri variabili, dall'estremità prossimale alla punta distale. Gli steli del catetere non rinforzati sono generalmente fragili e richiedono una treccia continua incorporata nel tubo del catetere per fornire torcibilità e spingebilità pur mantenendo flessibilità e resistenza all'attorcigliamento. Più comunemente, la treccia è un metallo come l'acciaio inossidabile o il nitinol.

I raggi X, inclusa la fluoroscopia e la tomografia computerizzata (CT), sono i metodi di imaging più comuni nella cardiologia interventistica. Ma la fluoroscopia espone il paziente e il personale medico alle radiazioni ionizzanti. Questo è un problema per il paziente durante gli interventi ripetuti (soprattutto per i bambini) e anche per il personale medico, che deve monitorare i propri livelli di dosaggio. Inoltre, la fluoroscopia genera solo una proiezione 2D.

La risonanza magnetica (MRI) presenta numerosi vantaggi rispetto alla fluoroscopia nel guidare gli interventi cardiaci. La risonanza magnetica, che comporta una complessa interazione di campi magnetici e di radiofrequenza (RF), non utilizza radiazioni ionizzanti pericolose, consentendo scansioni ripetute. Inoltre, le scansioni MRI possono essere orientate in tre dimensioni in tempo reale, fornendo un contrasto dei tessuti molli ad alta risoluzione rispetto all'imaging basato sui raggi X.

I materiali intrecciati tradizionalmente metallici incorporati negli steli dei cateteri sono ferromagnetici e pertanto non compatibili o sicuri da usare con la risonanza magnetica. Questi metalli ferromagnetici causano perdita di segnale (artefatti) e determinano una distorsione dell'immagine MRI. Oltre a questi problemi di visibilità, esistono rischi per la sicurezza derivanti dalla forza esercitata dal campo magnetico sul metallo nella treccia e dal riscaldamento indotto da RF del rinforzo della treccia metallica incorporato nel catetere.

In uno studio condotto da Losey AD et al. nel 2014 presso il Dipartimento di Radiologia e Imaging Biomedico dell'UCSF, diversi materiali di treccia sono stati analizzati durante scansioni MRI a 1,5 Tesla e 3 Tesla. Durante una scansione di 15 minuti, la treccia di nitinol ha mostrato un aumento di temperatura di 0,45°C a 1,5 Tesla e 3,06°C a 3 Tesla; test successivi per cateteri intrecciati in tungsteno e PEEK non hanno mostrato alcun riscaldamento durante le scansioni.

Figura 1: Modulo di trazione o elastico (scala logaritmica) di varie fibre polimeriche e rinforzi metallici.

Figura 2: Resistenza alla trazione (scala logaritmica) di varie fibre polimeriche e fili metallici.

Figura 3: Costo relativo di varie fibre polimeriche e rinforzi metallici.

Figura 4. Suscettibilità magnetica di materiali selettivi.

I requisiti del materiale della treccia includono biocompatibilità, radiopacità, resistenza alla trazione, modulo di trazione e costo del materiale. I grafici allegati a questo articolo mostrano le proprietà meccaniche (modulo di trazione e resistenza alla trazione), nonché i relativi costi dei materiali monofilamento e treccia.

Un'altra proprietà importante per la compatibilità con la risonanza magnetica è la suscettibilità magnetica del materiale intrecciato, ovvero la misura della propensione del materiale a magnetizzarsi quando inserito nel campo magnetico. Il grafico finale di questo articolo mostra la suscettibilità magnetica delle fibre comuni e dei materiali a treccia metallica. I polimeri e i tessuti umani sono compatibili con la risonanza magnetica con indici di suscettibilità magnetica molto bassi (<1×10-5, diamagnetico) e una distorsione dell'immagine molto ridotta anche se sono molto vicini alla regione di imaging. L'acciaio inossidabile non compatibile con la risonanza magnetica ha un elevato indice di suscettibilità magnetica (>1×10-2, ferromagnetico), il che significa una distorsione dell'immagine anche quando è molto lontano dalla regione di imaging.