Summary
这里描述的是结合光纤RealShape技术和血管内超声的逐步方法，以显示合并这两种技术的潜力，鉴于在治疗外周动脉疾病的血管内手术中减少辐射暴露和改善导航任务和治疗成功。
Abstract
血管外科医生和介入放射科医生在血管内手术期间面临长期低剂量辐射暴露，由于其随机效应，这可能会长期影响他们的健康。本案例展示了将光纤真实形态（FORS）技术与血管内超声（IVUS）相结合以减少阻塞性外周动脉疾病（PAD）血管内治疗期间操作员暴露的可行性和有效性。
FORS 技术能够实时、三维地可视化导丝和导管的全形状，嵌入使用激光而不是荧光透视的光纤。因此，在血管内手术过程中导航时，辐射暴露减少，空间感知得到改善。IVUS有能力以最佳方式定义血管尺寸。如本病例报告所示，在髂动脉支架内再狭窄患者中联合使用 FORS 和 IVUS，能够以最小剂量的辐射和零造影剂进行狭窄和经皮腔内血管成形术 （PTA） 斑块评估（直径改善和形态学）通过。本文的目的是描述逐步结合FORS和IVUS的方法，以显示合并这两种技术的潜力，以减少辐射暴露，改善导航任务和治疗成功率，在血管内手术中治疗PAD。
Introduction
外周动脉疾病 （PAD） 是一种由动脉狭窄（狭窄和/或闭塞）引起的进行性疾病，会导致流向下肢的血流量减少。2015 年，全球 25 岁及以上人群中 PAD 患病率为 5.6%，这表明全球约有 2.36 亿成年人患有 PAD1，2。随着PAD患病率随着年龄的增长而增加，未来几年患者人数只会增加3。近几十年来，PAD从开放治疗到血管内治疗发生了重大转变。治疗策略可以包括普通旧球囊血管成形术 （POBA），可能与其他技术（如药物涂层球囊、支架置入术、血管内粥样硬化切除术和经典开放性动脉粥样硬化切除术（混合血运重建术）相结合，以改善靶血管的血管形成。
在PAD的血管内治疗期间，图像引导和导航通常通过二维（2D）透视和数字减影血管造影（DSA）提供。透视引导血管内介入的一些主要缺点包括3D结构和运动的2D转换，以及血管内导航工具的灰度显示，这与透视过程中周围解剖结构的灰度显示没有区别。此外，更重要的是，血管内手术数量的增加仍然导致高累积辐射暴露，这可能会影响血管外科医生和放射科医生的健康。尽管目前的辐射指南基于“尽可能低合理可实现”（ALARA）原则，该原则旨在在安全执行程序时实现尽可能低的辐射暴露4，5。此外，为了评估血管内血运重建的结果（例如，在 OBA 之后），通常使用肾毒性造影剂进行一次或两次二维数字减影血管造影，以估计血流的动态改善。有了这个，需要眼球来评估血流量的增加。此外，该技术在评估血管管腔直径、斑块形态以及血管内血运重建后是否存在限流夹层方面也存在局限性。为了克服这些问题，已经开发了新的成像技术来改善治疗后的设备导航和血流动力学，并减少辐射暴露和造影剂的使用。
在所展示的案例中，我们描述了结合光纤真实形状（FORS）技术和血管内超声（IVUS）以减少PAD血管内治疗期间操作员暴露的可行性和有效性。FORS 技术通过使用激光（沿光纤而不是荧光透视6，7，8）反射，实现专门设计的导丝和导管的全形状的实时 3D 可视化。因此，减少了辐射暴露，并通过在血管内手术中使用独特的颜色来改善血管内导航工具的空间感知。IVUS有能力以最佳方式定义血管尺寸。本文的目的是描述逐步结合FORS和IVUS的方法，以展示结合两种技术的潜力，以减少辐射暴露，并在血管内手术中改善导航任务和治疗成功率以治疗PAD。
案例介绍
本文介绍了一位65岁的男性，有高血压、高胆固醇血症、冠状动脉疾病、肾下腹主动脉和右髂总动脉瘤病史，接受血管内动脉瘤修复术（EVAR）联合右侧髂支支装置（IBD）治疗。多年后，患者因左髂EVAR肢体闭塞而出现急性下肢缺血，需要左髂EVAR肢和股浅动脉取栓术。在同一手术中，通过将内移植物延伸到髂外动脉，消除了髂总动脉的动脉瘤。
诊断、评估和计划
在随访期间，常规双功超声显示支架移植物左髂肢内的收缩期峰值速度 （PSV） 增加 245 cm/s，而近端的 PSV 为 70 cm/s。这与 >50% 的显著狭窄和 3.5% 的比率相关。随后通过计算机断层扫描血管造影 （CTA） 成像确认支架内再狭窄 （ISR） 超过 50%，并进一步怀疑狭窄是由血栓引起的。为了防止肢体闭塞的复发，计划进行经皮腔内血管成形术（PTA）。
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Protocol
乌得勒支大学医学中心医学伦理委员会批准了研究方案（METC 18/422），患者为该程序和方案提供了知情同意。
1. 患者筛查
- 患者包容
- 确保患者>18岁。
- 确保患者有 PAD 和/或 ISR 症状。
- 患者排除
- 排除因语言障碍或缺乏理解而无法提供知情同意的患者。
2. 船舶细分
- 对于血管分割，必须将术前获得性CTA上传到FORS软件中，以通过分割主动脉和髂动脉来创建导航路线图。
- 通过将光标移到动脉结构上，在分割软件中选择主动脉和髂总动脉的轮廓。动脉将以蓝色突出显示的颜色突出显示，可以通过单击它们进行选择。确保在此步骤中仅选择感兴趣的动脉结构。
- 在这种情况下，选择腹主动脉和两条髂总动脉与左髂外动脉组合。
- 选择感兴趣的动脉后，通过旋转分段的血管来目视检查分段结构。
3. 手术准备
- 将患者仰卧在手术台上，双臂沿着患者两侧。
- 将扩展坞放置在手术台上，在患者的左侧，在大腿的水平。
- 用洗必泰对从腹部到大腿的手术区域进行消毒，并用无菌鞘暴露感兴趣的区域。
4.超声引导下左股总动脉穿刺
- 建立超声引导下通往股总动脉的塞尔丁格动脉通路。
- 在动脉腔内引入 0.035 标准导丝。
- 在导丝上引入 6 Fr 护套。
5. 批量注册
- 要根据实时患者位置对齐创建的路线图，请执行批量配准。在这种情况下，进行所谓的2D-3D体积配准以对齐患者的术前和术中位置。
- 为此，获取两个聚焦于感兴趣区域的术中透视图像，在这种情况下，这是先前植入的内移植物和髂肢的视野。
注意：C型臂需要以两个不同的方向定位，以获得角度差为90°的透视图像。对于这种情况，这将导致一个以 45° 左前斜角捕获的图像和一个以 45° 右前斜角捕获的图像。捕获图像并将其复制到软件。 - 在采集的透视图像中使用可见的预先存在的支架移植物，将分段的血管体积与实时透视成像对齐。
- 首先，将分割的血管体积转换为透视图像中支架移植物的轮廓。确定正确的窗口，以便包括术前CTA的高Hounsfield值，以仅可视化支架移植物。这可以通过单击顶部的窗口图标来执行。
- 将体积平移到透视图像中的正确位置后，将旋转中心平移到支架移植物的中心，以使支架移植物围绕其中心旋转。在分段血管体积中旋转支架移植物，以对齐支架移植物的术前和术中位置。
- 为了通过实时透视成像确认分段血管体积的对齐，请调整体积的窗口以定向和比较解剖结构，例如骨结构。现在，批量注册已成功完成。
6. 福尔斯形状配准
注意：FORS 设备在手术室内注册，无需透视即可使用。
- 将 FORS 设备放置在干预区域中。
- 采集两张角度位置差至少为 30° 的透视图像（例如，一张位于前后位，另一张位于右斜角或左前斜角为 30°）。
- 在软件中选择所需的拍摄角度，然后将C型臂旋转到所需位置。
- 捕获透视图像后，通过单击显示两个文档的符号或图标来复制图像。
- 分析透视图像轮廓上的投影导丝（黄色）和投影导管（蓝色）。
注意：现在可以自主使用 FORS 技术。
7. 血管内导航
- 将 FORS 导丝引入 6 Fr 护套。
- 使用 FORS 设备导航穿过目标血管（左髂动脉和内移植物），并将狭窄病变传递到腹主动脉。在导航过程中使用已注册的 CTA 分段作为路线图。黑色背景表示在通过病变时未捕获透视图像。因此，设备位置的唯一方向由注册的分段容器体积提供。
- 确保髂狭窄对导丝产生阻力，从而对导丝产生压力，从而产生虚线可视化。
- 导航过程中不要使用透视。
- 将 FORS 导丝更换为 0.014 主力导丝。因为 FORS 系统不支持此主力导丝;必须使用透视来获取导线的位置。
- 拔出 FORS 导管。
8. PTA IVUS前直径测量
- 使用独立的 IVUS 系统，将 IVUS 导管穿过 0.014 主力导丝朝主动脉分叉处进样。
- 通过拉回 IVUS 导管，可视化从主动脉分叉到狭窄病变远端的髂总动脉的腔内直径。
- 量化病变水平和髂肢非狭窄区域的管腔直径和横截面积。
- 使用透视将 0.014 主力导丝更换为 0.035 标准导丝。
9. 腔内经皮血管造影（PTA）治疗
- 使用 X 射线将 8 mm x 40 mm PTA 球囊引入标准导丝上，并将球囊定位在狭窄病变处。进行透视引导的球囊充气2分钟。
- 拉回 PTA 气球。
- 重新充气PTA球囊以第二次治疗罪魁祸首病变。充气过程通过气球的对比增强可见。
- 取出 PTA 球囊并引入 FORS 导管。随后，将 0.035 导丝更换为 0.014 主力导丝。
10. PTA IVUS后直径测量
- 使用独立的 IVUS 系统，将 IVUS 导管引入 0.014 主力导丝上。
- 通过将 IVUS 导管从主动脉分叉拉回髂总动脉，对从主动脉分叉到狭窄病变远端的髂总动脉的腔内直径进行成像。
- 量化狭窄病变水平的管腔直径和横截面积，并移除IVUS导管。
11. 压力测量
- 将 FORS 导管穿过 0.014 主力导丝穿过靶血管近端，靠近治疗的狭窄病变，并拉回标准导丝。
- 将 FORS 导管放置在狭窄病变的近端，并将 FORS 导管的背面连接到压力传感器。对压力传感器进行液位和归零，以确保血压测量准确。测量血压。
- 拉回 FORS 导管，并在治疗狭窄病变的远端测量血压。
- 拔出 FORS 导管、标准导丝和护套，并用经皮闭合装置闭合。
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Representative Results
用于本病例的方案显示了将FORS技术和IVUS相结合的可行性，目的是减少PAD血管内手术中的辐射暴露和造影剂使用。大多数手术是在没有X射线的情况下进行的，并且使用零对比度。通过使用 FORS（导丝和导管）技术通过病变进行。协议中描述了使用X射线的步骤;四张透视图像（体积和形状配准需要），更换导丝（0.035标准和0.014主力）以及PTA球囊充气期间（表1）。
在这种情况下，POBA的影响不是进行（对比）2D数字减影血管造影，而是通过使用IVUS来量化。管腔直径从POBA前的4.8 mm增加到POBA后的7.0 mm，横截面积分别从27.7 mm 2增加到43.8 mm2（图1）。在POBA之后，血压测量显示与主动脉区域相比，所考虑区域的远端没有显着下降（血压分别为103/73和106/73mmHg），证实了适当的治疗。
总透视时间为1分53秒，总空气克玛（AK）为28.4 mGy，剂量面积积（DAP）为7.87 Gy/cm2。随访双功超声检查未见残留狭窄病变，患者表示步行距离改善。表 2概述了所有IVUS测量、血压测量和总辐射暴露。
FORS和IVUS的组合在减少辐射暴露和造影剂使用方面是可行的，并且能够准确治疗狭窄病变并量化结果。
| 提出的协议 | 常规治疗 | |
| 容器容积细分 | 无辐射 | 不適用 |
| 批量注册 | 2x 单次曝光 | 不適用 |
| FORS 形状配准 | 2x 单次曝光 | 不適用 |
| 血管内导航 | 无辐射 （FORS） | 透视 |
| 更换导丝 | 透视 | 透视 |
| 狭窄病变的量化 | 无辐射，无造影剂 （IVUS） | 2x 带对比度的每日摄入量 |
| 聚苯乙烯酸治疗 | 透视 | 透视 |
| 治疗成功的量化 | 无辐射，无造影剂 （IVUS） | 2x 带对比度的每日摄入量 |
| 压力测量 | 无辐射 （FORS） | 透视 |
表1：所提出的方案概述，以及在手术过程中使用辐射暴露，FORS和IVUS，与狭窄病变的常规PTA治疗相比。 PTA = 经皮腔内血管成形术;FORS = 光纤真实形状;IVUS = 血管内超声;DSA = 数字减影血管造影。
| 静脉腔直径 | ||
| 预处理 | 4.0 毫米 | |
| 后处理 | 7.0 毫米 | |
| IVUS横截面积 | ||
| 预处理 | 27.7 毫米2 | |
| 后处理 | 43.8 毫米2 | |
| 处理后压力测量 | ||
| 颅骨至罪魁祸首区域 | 103/73 毫米汞柱 | |
| 远端至罪魁祸首区域 | 106/73 毫米汞柱 | |
| 辐射暴露参数 | ||
| 透视时间 | 00：01：53 （HH：MM：SS） | |
| 凯尔玛航空（AK） | 28.4毫吉 | |
| 多西斯面积积 （DAP） | 7.87 吉*厘米2 | |
表2：治疗前和治疗后IVUS测量的流明直径和横截面积，治疗后压力测量和辐射暴露结果概述。 IVUS = 血管内超声。
图1：治疗前和治疗后的图像。 （A）狭窄病变的治疗前评估和（B）使用IVUS对治疗成功的治疗后量化。PTA处理后，最小管腔直径从4.8 mm增加到7.0 mm，横截面积从27.7 mm 2增加到43.8 mm2。请点击此处查看此图的大图。
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Discussion
据我们所知，本病例报告首次讨论了 FORS 和 IVUS 的组合，以限制辐射暴露并排除在 PAD 血管内干预期间使用造影剂。在治疗这种特定病变期间，两种技术的组合似乎是安全可行的。此外，FORS和IVUS的组合可以限制辐射暴露（AK = 28.4 mGy;DAP = 7.87 Gy*cm2），并在手术过程中消除了造影剂的使用。与文献中报道的同一解剖区域的手术相比，所呈现的辐射暴露量和造影量要低得多;然而，直接比较这些结果是困难的9，10，11。外周血管内介入治疗中的辐射暴露和相关参数受患者相关参数（例如体重指数）和病变特征（长度、严重程度和形态）的显著影响。然而，一般来说，必须可视化罪魁祸首病变以进行导航目的并量化血管内治疗的效果（在这种情况下，POBA），这在总程序辐射暴露中占相对较大的比例12。由于FORS与导航期间的路线图和IVUS结合使用以评估治疗结果，因此在这种情况下无需获得数字减影血管造影。因此，在这种情况下使用的辐射很可能比使用透视和DSA成像的传统方法中使用的辐射少得多。
所呈现病例的局限性在于它涉及相对较低的复杂病变（短且非钙化/TASC A），使该手术成为相对简单的干预。然而，Klaassen等人13 表明，使用FORS导丝和导管对于长而复杂的股浅动脉病变（TASC D）的再通是可行的。FORS和IVUS相结合的附加值尚未描述。
此外，由于预先存在的EVAR内移植物，在这种情况下简化了路线图的2D体积配准。主动脉分叉和两条髂动脉在解剖位置方面相当固定，因此分段CTA与手术室（OR）台上的实际解剖位置之间的差异相对较小。相反，大腿，尤其是小腿的动脉有更多的活动自由度。这增加了术前CTA与手术台上实际位置之间解剖方向和旋转差异的可能性，使得通过2D体积配准 精确 定位创建的路线图更具挑战性。在这些情况下，路线图的定位必须适应手术过程中的实际情况。
最后，体积和形状配准需要额外而复杂的任务，当前版本的支持FORS的导丝和导管需要进一步开发。FORS 导丝由于与系统的系留连接而不可向后加载。这使得一旦将导丝放入体内就无法通过导丝更换导管，并且目前需要许多额外的步骤才能从 FORS 切换到 IVUS，反之亦然。在本指南丝的未来版本中解决这些问题将使同时使用这些技术变得更加容易。
在这种情况下，我们描述了EVAR内移植物髂肢近端狭窄病变的成功治疗，其中图像融合，FORS和IVUS技术的结合导致最小的辐射暴露和不使用造影剂。在血管内手术数量不断增加以及患者和治疗团队累积辐射暴露量不断增加的时代，这些技术的结合显示出在这些手术过程中最大限度地减少甚至消除辐射暴露和造影剂使用的可能性。此外，与外科医生在DSA期间评估造影剂流量相比，使用IVUS量化狭窄病变和围手术期直接治疗效果提供了更客观的结局测量。未来的发展应旨在将两种技术合并到一个导管中，使用相同的界面和软件作为一种解决方案。此外，未来的研究必须包括更多病变更复杂的患者，以证明对辐射暴露和造影剂使用的影响，并显示将两种技术合并到一个设备中是否有潜力。
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Disclosures
飞利浦医疗系统荷兰公司根据公平市场价值向乌得勒支大学医学中心外科专业部提供了研究补助金，以支持 FORS Learn 注册。乌得勒支大学医学中心外科专业部与飞利浦签订了研究和咨询协议。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AltaTrack Catheter Berenstein | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | ATC55080BRN | |
| AltaTrack Docking top | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | ||
| AltaTrack Guidewire | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | ATG35120A | |
| AltaTrack Trolley | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | ||
| Armada 8x40mm PTA balloon | Abbott laboratories, Illinois, United States | B2080-40 | |
| Azurion X-ray system | Philips Medical Systems Nederland B.V, Best, Netherlands | ||
| Core M2 vascular system | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | 400-0100.17 | |
| Hi-Torque Command guidewire | Abbott laboratories, Illinois, United States | 2078175 | |
| Perclose Proglide | Abbott laboratories, Illinois, United States | 12673-03 | |
| Rosen 0.035 stainless steel guidewire | Cook Medical, Indiana, United States | THSCF-35-180-1.5-ROSEN | |
| Visions PV .014P RX catheter | Philips Medical Systems Nederland B.V., Best, Netherlands | 014R |
References
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