Summary
정확한 심장 내 심장 초음파(ICE)는 유망하고 유망한 심장 구조 추정 방법인 좌심방 구조를 추정하는 데 상당한 정확도를 보여줍니다. 여기서는 ICE 및 FAM(Fast Anatomical Mapping) 카테터 리모델링을 통한 좌심방 및 폐정맥의 3차원 모델링을 위한 프로토콜을 제안합니다.
Abstract
심장 내 심초음파(ICE)는 폐정맥 격리 절차, 특히 좌심방(LA) 해부학 및 폐정맥 구조 중 심장 해부학을 추정하기 위한 새로운 도구입니다. ICE는 절제 절차 중에 3차원(3D) 좌심방 구조 모델을 설정하는 데 널리 사용됩니다. 그러나 정밀한 3D 모델링 방법으로 ICE를 사용하는 것이 보다 정확한 좌심방 3D 모델과 경중격 접근법을 제공할 수 있는지는 불분명합니다. 이 연구는 ICE 및 FAM(Fast Anatomical Mapping) 카테터 리모델링으로 좌심방과 폐정맥을 모델링하는 프로토콜을 제안합니다. 관찰자 채점을 통해 두 가지 방법을 사용하여 생성된 모델의 정확도를 평가합니다. ICE 기반 3D 리모델링을 받은 환자 50명과 폐정맥 격리 시술을 기반으로 FAM 3D 리모델링을 받은 환자 45명을 포함했습니다. 폐정맥 전방 혈관 재형성은 리모델링으로 얻은 안방 면적과 좌심방 컴퓨터 단층 혈관 조영술(CTA)을 비교하여 추정합니다. ICE 및 FAM 그룹의 모델링에 대한 관찰자 점수는 각각 3.40 ± 0.81 및 3.02 ± 0.72 (P < 0.05)였습니다. ICE 및 FAM 기반 방법을 사용하여 얻은 폐정맥 안방 면적은 좌심방 CT로 획득한 면적과 상관관계를 보였습니다. 그러나 Bland-Altman 분석을 사용하여 FAM 획득 모델(각각 -238 cm 2 - 323 cm 2 Vs. -363 cm 2 - 386 cm 2)보다 ICE 획득 모델에서 95% 신뢰 구간 편향이 더 좁았습니다. 따라서 정밀한 ICE는 좌심방 구조를 추정하는 데 높은 정확도를 가지고 있어 향후 심장 구조 추정을 위한 유망한 접근 방식이 되고 있습니다.
Introduction
심방세동(AF)은 일반적으로 기계적 리모델링, 전기생리학적 리모델링, 구조적 리모델링을 포함한 심방 리모델링과 관련이 있다1. 구조 리모델링은 아트리움의 해부학에 극적인 영향을 미칩니다. 따라서 심방세동 환자의 좌심방 해부학적 구조를 평가하는 것은 심방세동 절제 절차 및 좌심방을 대상으로 하는 모든 절차에 필수적입니다. FAM 3D 모델링의 경우, 심장의 자기 카테터를 연속적으로 변위시킴으로써 고정된 자기장에 대응하는 위치의 공간적 위치 변화를 기반으로 심장의 3D 모델링을 재구성합니다. 대조적으로, ICE 3D 모델링은 ICE 위상 어레이 카테터의 헤드 엔드에 센서를 배치하여 심강 내 2차원 이미지를 3D 전기 해부학적 매핑 시스템과 통합합니다. 따라서 초음파 부문은 해부학적 관계와 실시간 카테터 위치를 보여주기 위한 3D 모델링을 나타냅니다.
임상 경험을 바탕으로 심장 내 심초음파(ICE)는 심방벽 경계를 식별하고 3D 리모델링을 추가로 설정할 수 있습니다. 그러나 AF 절제 또는 3D 리모델링 중 대부분의 ICE 사용은 심방 또는 폐 정맥의 간략한 프로필만 제공합니다. 원래 ICE는 심방 중격 결손의 중재적 폐쇄를 안내하기 위해 적용되었습니다2. ICE는 심방 중격의 위치와 모양을 명확히 할 수 있으며, 심방 중격 천자가 필요한 다양한 중재적 시술에 사용되어 왔다3. 여기에는 심방세동의 고주파 카테터 절제술, 승모판 중재 요법 등이 포함됩니다. ICE는 폐정맥 경계와 심방벽을 정확하게 식별하여 보다 상세한 3D 모델을 구축할 수 있습니다3. 이 방법이 특히 폐정맥 전방 및 경중격 부위에 대해 작업자에게 보다 정확한 심방 해부학적 평가를 제공할 수 있는지 여부는 불분명합니다. 본 연구에서는 좌심방 CT 영상과 기존 방법과 정밀한 ICE 시술을 사용하여 확립된 3D 리모델링을 비교하여 추가 정보를 파악하였다.
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Protocol
이 연구 절차는 길림대학 중일연합병원 인체연구윤리위원회의 규칙을 철저히 준수했다. 심방세동의 고주파 절제술을 받은 환자는 Carto 시스템(3D 매핑 시스템)에서 검색되었습니다. 그런 다음 PACS 시스템을 사용하여 환자가 수술 전에 좌심방 CT 검사를 받았는지 여부를 결정하여 선택한 각 환자가 비교를 위해 심방 CT 이미지를 남겼는지 확인했습니다. Soundstar는 이 연구에 사용된 ICE 카테터이며 Cartosound 모듈은 3D 매핑 시스템에서 사용할 수 있습니다. 각 환자는 ICE 3D 모델링 전에 서면 동의서를 제공했습니다.
1. 스캔 전 준비 사항
- 정확한 심박수, 리듬, 혈압 및 산소 포화도와 같은 환자 정보를 확인합니다. 환자를 양쪽 팔과 허벅지를 약간 납치한 상태로 누운 상태로 합니다.
- 시술 내내 모든 환자에게 펜타닐(200μg/mL)로 깊은 의식 진정제를 제공합니다. 오른쪽 대퇴 정맥을 천자 지점으로 선택하고 소독하고 2% 리도카인으로 국소 마취를 위해 포장합니다.
- ICE 카테터 설정: ICE 카테터 테일 라인을 3D 매핑 시스템 및 초음파 기계와 연결합니다. 3D 매핑 시스템에서 스터디 인터페이스를 열고 연결된 컴퓨터에서 P500을 선택합니다.
- ICE 카테터(직경: 10f, 초음파 모드: B-모드)를 대퇴 정맥 안에 삽입합니다. 푸싱 과정에서 초음파를 실시간으로 모니터링하여 카테터가 안전한 공간에 있는지 확인합니다.
- 절제 카테터를 우심방으로 통과시켜 우심방과 관상동 모델을 개발합니다. 관상동 전극을 ICE 가이드와 결합하여 배치합니다.
- ICE 카테터가 우심방에 들어간 후 좌심방과 좌심방 부속기 구조가 좌심방의 짧은 축과 긴 축을 사용하여 3D 매핑 시스템 디스플레이 화면에 표시되고 좌심방 혈전은 제외됩니다.
- 심방 중격 천자 바늘을 삽입한 후 ICE 유도에 따라 최적의 천자 부위를 결정합니다. 그런 다음 경중격 천자를 수행합니다.
- Home( 홈 ) 보기를 사용하여 ICE가 오른쪽 아트리움에 도달했는지 확인합니다. 그런 다음 소프트웨어는 왼쪽 PV 섹션을 표시합니다. 오른쪽 굽힘(Right Bend )을 클릭하여 하대정맥과 심방 중격을 보여줍니다.
- 천자 바늘 칼집을 4시 방향을 가리키도록 움직입니다. ICE를 모니터링하는 동안 바늘 칼집을 타원형 포사로 집어넣으면 "텐트 표시"가 보입니다.
- ICE 카테터를 조정하여 왼쪽 PV가 "토끼 귀 기호"로 나타나도록 합니다. ICE의 안내에 따라 바늘 칼집을 타원형 포사의 아래쪽 가장자리로 천천히 빼냅니다.
- 천자 바늘을 시계 방향으로 돌려 타원형 포사를 뚫습니다. 그런 다음 심방 중격 천자 바늘을 통해 헤파린 식염수를 주입합니다.
참고: LA에서 소금 물집이 관찰되었는데, 이는 심방 중격에 구멍이 뚫렸음을 나타냅니다.
좌심방과 폐정맥의 2. 3D 모델링
참고: ICE는 왼쪽 아트리움 모델을 두 방향으로 구성합니다.
- ICE 카테터를 대퇴 정맥에 밀어 넣은 후 하정맥과 상정맥을 통과시켜 우심방으로 들어갑니다.
- 초음파 카테터를 단축의 우심방 중앙으로 밀고 시계 방향으로 돌립니다. 이제 초음파 팬은 우심방과 우심실을 묘사하는 1시 방향(홈 뷰)을 가리킵니다.
- 텐션 노브를 조여 텐션 튜닝을 잠급니다. 그런 다음 홈(Home) 뷰로 전환하고 곡률 전방(Antecurvature)(A)을 클릭하여 삼첨판 고리를 완전히 표시합니다. 게이팅 훈련을 위해 삼첨판 고리에 부착하고 호흡 말기 단계 모델링을 사용합니다.
- 홈 뷰에서 왼쪽 심방 전방으로 시계 방향으로 돌리면 왼쪽 심방 부속기가 나타납니다.
- 왼쪽 심방으로 시계 방향으로 계속 돌리면 "토끼 귀 기호"로 표시되는 왼쪽 상부 및 하부 폐 정맥이 나타납니다. 그런 다음 시계 방향과 시계 반대 방향으로 돌려 전방 및 후방 금성 경계를 식별하여 좌측 폐 정맥의 이미지를 정확하게 수집합니다.
- 왼쪽 심방으로 시계 방향으로 계속 돌려 후벽을 형성하면 그 과정에서 식도가 "이중 트랙 기호"로 나타납니다.
- 시계 방향을 따라 왼쪽 심방으로 돌려 "3단어 기호"로 표시된 오른쪽 하부 폐정맥을 관찰합니다. 그런 다음 시계 방향과 시계 반대 방향으로 돌려 전방 및 후방 경계를 식별하여 오른쪽 폐 정맥의 이미지를 정확하게 캡처합니다.
- 긴 축에서 Palintrope(P) 를 클릭하여 카테터 끝이 관상동 입과 같은 높이에 있도록 합니다. 이것은 왼쪽 아트리움 모델을 보완합니다. 왼쪽 굽힘 /오른쪽 굽힘(L/R) 을 조정하여 왼쪽 아트리움의 장축의 전면 벽을 관찰합니다. 이 이미지는 왼쪽 심방의 전벽을 캡처합니다.
- 그에 따라 폐정맥 골, 좌심방 부속기 및 기타 중요한 부위를 포함한 중요한 해부학적 위치를 표시합니다(비디오 1).
3. 폐정맥 면적의 이미지 획득 및 측정
- 좌심방 CT
- 아이콘을 두 번 클릭하여 PACS 시스템을 엽니다. Advanced Query(고급 쿼리 )를 클릭하여 환자 이름과 검사 항목을 입력합니다. 확인을 클릭하여 이미지를 찾습니다.
- Tune을 클릭하여 이미지를 vue pacs 시스템(사진 보관 및 통신 시스템)으로 전송합니다.
- 3D 체적 재구성 이미지를 작업 상자로 전송하고 이미지 내보내기 를 클릭하여 왼쪽 심방 후방 전방(PA), 왼쪽 후(LL) 및 오른쪽 측면(RL) 위치 이미지를 폴더 내에 저장합니다.
- 이전 프로그램으로 돌아간 후 좌심방 동맥기 확대 시퀀스를 작업 상자로 전송하고 3D로 표시된 이미지를 클릭합니다.
- 3D 이미지를 두 번 클릭한 다음 도구 모음에서 3D 를 클릭합니다. Resection Tool(절제 도구 )을 선택하여 갈비뼈, 척추, 대동맥 및 기타 구조물을 제거하여 좌심방과 폐정맥계를 노출시킵니다.
- 폐정맥 전정을 노출시킵니다. 도구 모음에서 Figure 를 클릭하고 Area 를 선택하여 폐정맥 전정기의 단면적을 계산합니다.
- 얼음
- 3D 매핑 시스템을 엽니다. 그런 다음 Review Study(연구 검토 )를 클릭하고 환자 이름을 입력합니다. 마지막으로 현재 환자 검색을 사용하여 이미지를 식별합니다.
- 확인을 클릭하여 작업 인터페이스를 엽니다.
- 스터디(Study) > 스터디 계속(Continue Study )을 클릭하고 모델(Model ) 및 채널(Channel ) 시퀀스를 선택합니다.
- Capture Preferences(캡처 기본 설정)를 클릭한 다음 Region(영역)을 선택하고 이미지를 "Posterior-anterior", "Left lateral", "Right lateral", "Left anterior oblique (LAO)" 및 "Right anterior oblique (RAO)"로 조정합니다.
- 사진을 클릭하고 사진 영역을 선택한 다음 확인을 클릭하여 사진을 저장합니다.
- Map(맵) 옵션을 클릭하고 Save Map(맵 저장)을 선택합니다. 그런 다음 도구 모음에서 지우개를 사용하여 왼쪽 및 오른쪽 폐 정맥을 제거합니다.
- 이미지를 클릭하고 면적 측정을 선택하고 폐정맥 전정 면적을 측정 합니다.
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Representative Results
2021년 1월부터 2022년 6월까지 본원에서 심방세동의 고주파 절제술을 받은 환자 114명을 선발했습니다. 좌심방 CT의 3D 체적 재구성 영상 없음(n=11), 경중격 천자 ICE 영상 없음(n=4), 좌심방 및 폐정맥 영상의 불완전한 재건(n=4) 기준에 따라 환자를 제외했다. 마지막으로 ICE 3D 모델링을 한 환자 50명과 FAM 3D 모델링을 대조군으로 한 환자 45명을 이 연구에 포함시켰습니다.
두 명의 전문 전기 생리학자가 모든 3D 모델링 이미지를 분석했습니다. Carto 모델링과 좌심방 컴퓨터 단층 촬영 혈관 조영술 간의 해부학적 문합 정도를 비교했습니다. FAM 모델링 및 정제된 초음파 모델링의 3D 이미지(그림 1)에 점수가 매겨졌습니다(0점: 완전히 일치하지 않음, 5점: 완전히 일치함). 경중격 천자 위치 적합성(그림 2)은 기존 및 정제된 초음파 유도 방법에 대해 점수가 매겨졌습니다(0점: 완전히 부적절함, 재천자 필요, 5점: 매우 적절함). 종래의 정교한 초음파 모델링을 사용하여 수집된 폐정맥 전정의 최대 단면적을 좌심방 CT로 얻은 최대 단면적과 비교했습니다. 모델링 관찰자 점수는 ICE와 FAM 그룹에서 각각 3.40 ± 0.81 및 3.02 ± 0.72 (P < 0.05)였습니다. 경중격 천자 부위 선택에 대한 관찰자 점수는 ICE와 FAM 그룹에서 각각 4.62 ± 0.73 및 4.29 ± 0.97(P < 0.05)이었다(그림 3). ICE 및 FAM 기반 방법을 사용하여 획득한 폐정맥 전방 영역은 좌심방 CT로 획득한 영역과 상관관계가 있습니다. 그러나 95% 신뢰 구간 편향은 Bland-Altman 분석을 사용한 FAM 획득 모델보다 ICE 획득 모델에서 더 좁았습니다(각각 -238 cm 2 - 323 cm 2 대 -363 cm 2 - 386 cm 2)(그림 4).
그림 1: 좌심방, 폐정맥 및 경중격 천자의 3D 모델링 이미지. (A-F) ICE와 좌심방 CT의 3D 모델링 비교. (G-L) FAM과 좌심방 CT의 3D 모델링 비교. (PA: 후방-전방; LL: 왼쪽 측면; RL: 오른쪽 측면). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 경중격 천자 위치 맵. (A-C) ICE 유도 경중격 천자 위치 지도; (D-F) FAM 유도 경중격 천자 위치 맵. (라오스어: Left anterior oblique; RAO: 오른쪽 전방 경사; RL: 오른쪽 측면). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 경중격 천자 부위를 모델링하고 선택하기 위한 관찰자 점수. (A) ICE 및 FAM 그룹의 모델링에 대한 관찰자 점수는 각각 3.40 ± 0.81 및 3.02 ± 0.72(P < 0.05)였습니다. (B) ICE 및 FAM 그룹에서 경중격 천자 부위를 선택하기 위한 관찰자 점수는 각각 4.62 ± 0.73 및 4.29 ± 0.97(P < 0.05)이었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 폐정맥 면적을 측정하기 위한 두 가지 모델링 방법 비교. (A) ICE 기반 방법 및 좌심방 CT를 사용하여 획득한 폐정맥 안방 영역의 선형 회귀 분석; (B) FAM 기반 방법 및 좌심방 CT로 얻은 폐정맥 안방 영역의 선형 회귀 분석; (C) 좌심방 CT와 비교한 ICE 획득 모델의 Bland-Altman 플롯. 95% 신뢰 구간 치우침은 -238 cm2 내지 323cm2 이었다; (D) 좌심방 CT와 비교한 FAM 획득 모델의 Bland-Altman 플롯. 95% 신뢰 구간 치우침은 -363 cm 2 - 386 cm2 이었다. (LPV: 좌측 폐정맥; RPV: 우측 폐정맥 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
비디오 1: 중요한 해부학적 위치를 표시하기 위한 특정 프로세스. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
심장 내 심초음파(ICE)는 비접촉 3차원 재구성 도구입니다. 적절한 절제 평면을 결정하고 폐 정맥 협착증의 발생률을 줄입니다. 또한 ICE는 절제 카테터의 원위 위치와 해부학적 구조와의 상대적 연관성을 평가하여 카테터 절제의 효과를 향상시킵니다. 이러한 구조에는 좌심방과 폐정맥, 폐정맥의 직경과 형태가 포함됩니다.
ICE 유도 심방세동 카테터 절제술은 수술 중 X선 조사를 줄이고, 심방 중격 천자 시간을 줄이고, 조기 합병증을 감지하고, 기존 3D 모델링에 의한 심방세동 절제술보다 심각한 결과를 피하기 위해 적시에 치료를 제공할 수 있습니다. ICE는 경식도 심장 초음파(TEE)와 비교하여 보다 명확한 영상 처리로 좌심방 부속기 혈전을 더 정확하게 식별합니다. 따라서, ICE는 좌심방 부속기 혈전4를 결정하는 데 있어 열혈 총열대(TEE)를 완전히 대체할 수있다. 시술 중에 ICE는 좌심방(LA)과 폐정맥(PV)의 실시간 해부학적 구조를 정확하게 식별할 수 있습니다5. 그러나 ICE 카테터를 보낼 때는 영상을 통해 위치를 관찰해야 합니다. 또한 혈관의 불필요한 손상을 방지하기 위해 혈관벽에서 적절한 거리를 유지해야 합니다. ICE는 심방 중격 천자의 주관적 점수 만족도를 높이지 않았습니다. 이것은 심방 중격 천자 시술자의 경험과 관련이 있습니다. 우리 외과의는 경험이 더 많으므로 이러한 관행은 새로운 외과의에게 적용되어야 합니다.
좌심방 해부학적 구조에 대한 자세한 이해는 심방세동의 안전하고 효과적인 고주파 절제술에 필요합니다. Okumura6 et al.은 CT 또는 MRI로 구성된 3D 모델링이 CT 이미지 획득과 개입 사이의 시간 간격 동안 좌심방 챔버 상태의 변화로 인해 챔버 형태가 다르다는 것을 관찰했습니다. CT 이미지 품질이 좋지 않으면 특히 심실 영상에서 심박수가 높을 때 부정확성이 더욱 증가할 수 있습니다. ICE 위상 배열 카테터는 해부학적 관계와 실시간 카테터 위치를 보다 직관적으로 표시하여 3D 전기 해부학적 매핑 시스템 내에서 2차원 이미지를 통합하는 데 도움이 됩니다. 또한, 좌심방과 폐정맥은 수술 전 영상 없이 또는 간격 채널(7)을 통해 얻을 수 있다. 이를 통해 임상의는 보다 정확하고 빠르며 안전하게 매핑할 수 있습니다. 이 방법의 필수 단계는 심방 중격의 정확한 천자와 초음파 카테터 방향의 적절한 조정으로 폐정맥, 좌심방 부속기 등과 같은 좌심방 관련 구조를 정확하게 표시하는 것입니다. 본 연구는 ICE와 FAM 모델링 방법의 이미지를 비교한 결과, ICE 미세 모델링(3.40 ± 0.81)을 사용하여 얻은 모델이 FAM 3D 모델링(3.02 ± 0.72)보다 더 정교하다는 것을 관찰했습니다. ICE의 단점은 교육 요구 사항을 포함하며, ICE의 사용에 능숙해지려면 일반적으로 상대적으로 긴 학습 곡선8, 특히 ICE 미세 모델링 프로세스에 대한 숙련도가 필요합니다. 특정 기술 지원이 있어야 합니다. 따라서 심방 중격 천자를 수행할 때 숙련된 작업자가 권장됩니다. 좌심방 부속기는 ICE 카테터가 우심방에 위치할 때 제대로 발달하지 않습니다. 그러나 관상동맥에 ICE를 배치하면 좌심방 부속기가 표시될 수 있습니다. 박리 및 정맥 천공의 위험이 있으며 ICE는 IEE보다 비쌉니다.
Haissasaguerre9 et al.은 심방세동의 빈번한 에피소드를 유발하는 대부분의 조기 심방 수축이 폐 정맥에서 발생하는 경향이 있음을 관찰했습니다. 조영제는 심방세동의 전통적인 고주파 절제술에서 폐정맥 오리피스의 위치를 결정하는 데 필요합니다. 직접 LA 영상은 특히 좌측 폐정맥(LPV)을 선명하게 시각화할 수 있도록 했습니다. 이를 통해 원주 폐정맥 분리(CPVI)를 위한 절제 카테터의 더 나은 이미지 통합 및 탐색을 허용할 수 있습니다10. 폐정맥 전정이 격리된 경우 실시간 영상 및 기능 모니터링을 통해 수술의 안전성과 정확성을 높일 수 있습니다. ICE는 폐정맥의 수, 직경, 해부학적 변화 및 기타 특징을 결정할 수 있다11. 우리는 폐정맥 전정맥의 면적을 결정하여 FAM 및 ICE 이미지 모두에서 폐정맥 면적이 CTA와 연관되어 있음을 관찰했습니다. 선형 회귀 분석은 P < 0.05를 시사했으며, 95% 신뢰 구간 편향은 FAM 획득 모델보다 ICE 획득 모델에서 더 좁았습니다(각각 -238cm 2 - 323cm 2 대 -363cm 2 - 386cm 2). ICE는 비접촉 모델링으로 인해 더 정확하고 가변성이 적습니다. 접촉 중 압력 변화는 카테터 접촉 모델링에서 심방 변형을 일으킬 수 있으며, 각 접촉에 대해 다른 압력으로 차이의 원인을 설명합니다. ICE를 이용한 폐정맥의 미세 모델링은 FAM 모델링보다 CT 모델링 정확도를 높여 위치, 면적, 절제 정도를 실시간으로 관찰하고 완전한 폐정맥 격리를 달성할 수 있습니다.
현재 ICE는 다양한 카테터 중재 수술에 널리 사용됩니다. ICE는 정확한 심장 해부학적 이미지를 제공하고, 방사선 노출을 줄이며, 전신 마취의 필요성을 없애고3 환자의 내성을 향상시킵니다. 앞으로 3D 및 4D 이미징 기능을 포함한 ICE의 이미징 품질, 해상도 및 이미지 선명도 향상, 카테터 직경 축소 및 점진적인 가격 하락으로 임상 실습에서 사용이 크게 증가할 것입니다.
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Disclosures
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
Acknowledgments
연구 보조금을 담당하고 있는 Johnson&Johnoson의 컨설턴트인 Junming Yan에게 감사드립니다. 이 연구는 길림성 과학기술부(20220402076GH)의 지원을 받았다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CARTO V6 | Johnson&Johnson | 6.0.80.45 | |
| CARTO V7 | Johnson&Johnson | 7.1.80.33 | |
| PACS system | Philips(China) Investment Co.,Ltd | N/A | |
| Soundstar | Johnson&Johnson | N/A |
References
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