Summary
ここでは、光ファイバーRealShapeテクノロジーと血管内超音波を組み合わせて、放射線被曝の減少とナビゲーションタスクの改善、および末梢動脈疾患の治療のための血管内処置中の治療の成功を考慮して、両方の技術をマージする可能性を示す段階的な方法です。
Abstract
血管外科医とインターベンショナルラジオロジストは、血管内処置中に低線量放射線への慢性的な曝露に直面しており、確率的影響のために長期的に健康に影響を与える可能性があります。提示された症例は、閉塞性末梢動脈疾患(PAD)の血管内治療中のオペレーター曝露を減らすために、光ファイバーリアルシェイプ(FORS)技術と血管内超音波(IVUS)を組み合わせることの実現可能性と有効性を示しています。
FORSテクノロジーは、透視の代わりにレーザー光を使用する光ファイバーを埋め込んだガイドワイヤーとカテーテルの全体形状をリアルタイムで3次元で視覚化できます。これにより、放射線被曝が減少し、血管内処置中にナビゲートしている間の空間知覚が改善される。IVUSには、船舶の寸法を最適に定義する能力があります。本症例報告のように腸骨ステント内再狭窄患者にFORSとIVUSを組み合わせることで、最小線量と造影剤ゼロで狭窄と経皮的経管的血管形成術(PTA)プラーク評価(直径改善と形態)の通過が可能になります。この記事の目的は、FARSとIVUSを段階的に組み合わせる方法を説明し、放射線被曝を減らし、ナビゲーションタスクを改善し、PADの治療のための血管内処置中の治療の成功という観点から、両方の技術をマージする可能性を示すことです。
Introduction
末梢動脈疾患(PAD)は、動脈の狭窄(狭窄および/または閉塞)によって引き起こされる進行性疾患であり、下肢への血流の減少をもたらします。2015年の25歳以上の人口におけるPADの世界的な有病率は5.6%であり、世界中で約2億3600万人の成人がPADとともに生活していることを示しています1,2。PADの有病率が年齢とともに増加するにつれて、患者数は今後数年間で増加するだけです3。ここ数十年で、PADの開腹治療から血管内治療への大きな移行がありました。治療戦略には、単純な古いバルーン血管形成術(POBA)が含まれ、薬物コーティングされたバルーン、ステント留置術、血管内アテレクトミー、および標的血管への血管新生を改善するための古典的な開口アテレクトミー(ハイブリッド血行再建術)などの他の技術と組み合わせる可能性があります。
PADの血管内治療中、画像誘導およびナビゲーションは、従来、2次元(2D)透視およびデジタルサブトラクション血管造影(DSA)によって提供される。透視ガイド下血管内介入のいくつかの主な欠点には、3D構造および動きの2D変換、および透視中の周囲の解剖学的構造のグレースケール表示と区別されない血管内ナビゲーションツールのグレースケール表示が含まれる。さらに、さらに重要なことに、血管内処置の数の増加は依然として高い累積放射線被曝をもたらし、血管外科医および放射線科医の健康に影響を与える可能性があります。これは、手順を安全に実行するときに可能な限り低い放射線被曝を達成することを目的とした「合理的に達成可能な限り低い」(ALARA)原則に基づく現在の放射線ガイドラインにもかかわらずです4,5。さらに、血管内血行再建術の結果を評価するために(例えば、POBA後)、一般に、血流の動的改善を推定するために、腎毒性造影剤を用いて1つまたは2つの2Dデジタル減算血管造影が行われる。これにより、血流の増加を評価するために眼球が必要です。さらに、この技術は、血管内腔径、プラーク形態、および血管内血行再建後の流量制限解離の存在の評価に関しても制限があります。これらの問題を克服するために、治療後のデバイスのナビゲーションと血行動態を改善し、放射線被曝と造影剤の使用を減らすための新しいイメージング技術が開発されました。
提示されたケースでは、PADの血管内治療中のオペレーターの曝露を減らすために、光ファイバーリアルシェイプ(FORS)テクノロジーと血管内超音波(IVUS)を組み合わせることの実現可能性と有効性について説明します。FORSテクノロジーは、透視法の代わりに光ファイバーに沿って反射されるレーザー光を使用することにより、特別に設計されたガイドワイヤーとカテーテルのフルシェイプのリアルタイムの3D視覚化を可能にします6,7,8。これにより、放射線被曝が減少し、血管内処置中にナビゲートする際に特徴的な色を使用することにより、血管内ナビゲーションツールの空間認識が改善されます。IVUSには、船舶の寸法を最適に定義する能力があります。本稿の目的は、FORSとIVUSを段階的に組み合わせる方法を説明し、放射線被曝の低減、およびPAD治療のための血管内処置中のナビゲーションタスクと治療の成功の改善の観点から、両方の技術をマージする可能性を示すことです。
ケースプレゼンテーション
今回われわれは65歳の男性で,高血圧,高コレステロール血症,冠動脈疾患,腎下腹部大動脈および右総腸骨動脈瘤を施行し,血管内動脈瘤修復術(EVAR)と右側腸骨分岐装置(IBD)を併用した.数年後,左腸骨EVAR肢の閉塞に基づく急性下肢虚血を発症し,左腸骨EVAR肢と表在大腿動脈の塞栓切除術が必要となった.同じ手順で、総腸骨動脈の動脈瘤は、外腸骨動脈への内移植片の伸展によって排除されました。
診断、評価、および計画
フォローアップ中、ルーチンデュプレックス超音波は、ステントグラフトの左腸骨肢内のピーク収縮期速度(PSV)が245 cm / sの増加を示し、近位のPSVは70 cm / sでした。これは、>50%の有意な狭窄および3.5の比率と相関した。その後,コンピュータ断層撮影(CTA)画像により50%を超えるステント内再狭窄(ISR)と診断され,狭窄は血栓によるものである疑いが加わった。四肢閉塞の再発を防ぐために、経皮的経管的血管形成術(PTA)が計画されました。
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Protocol
ユトレヒト大学医療センター医療倫理委員会は研究プロトコル(METC 18/422)を承認し、患者は手順とプロトコルについてインフォームドコンセントを提供しました。
1.患者スクリーニング
- 患者のインクルージョン
- 患者が>18歳であることを確認してください。
- 患者がPADおよび/またはISRの症状があることを確認してください。
- 患者の除外
- 言語の壁や理解力の欠如のためにインフォームドコンセントを提供できない患者を除外します。
2. 船舶セグメンテーション
- 血管セグメンテーションの場合、術前に獲得したCTAをFORSソフトウェアにアップロードして、大動脈と両方の腸骨動脈をセグメント化してナビゲーションのロードマップを作成する必要があります。
- セグメンテーションソフトウェアで大動脈と総腸骨動脈の輪郭を選択するには、動脈構造の上にカーソルを移動します。動脈は青色で強調表示された色で指摘され、それらをクリックして選択できます。このステップでは、目的の動脈構造のみが選択されていることを確認します。
- この場合、左外腸骨動脈と組み合わせて腹部大動脈と両方の総腸骨動脈を選択します。
- 目的の動脈を選択した後、セグメント化された血管を回転させることにより、セグメント化された構造を視覚的に検査します。
3.手術の準備
- 患者を手術台の仰臥位に置き、両腕を患者の側面に沿って配置します。
- ドッキングステーションを手術台の患者の左側、上肢の高さに配置します。
- 腹部から上肢までの手術野をクロルヘキシジンで消毒し、滅菌シースで関心のある領域を露出させます。
4.左総大腿動脈の超音波ガイド下穿刺
- 総大腿動脈への超音波ガイド下セルディンガー動脈アクセスを作成します。
- 動脈の内腔内に0.035の標準ガイドワイヤーを導入します。
- ガイドワイヤーの上に6Frシースを導入します。
5. ボリューム登録
- 作成したロードマップをリアルタイムの患者位置に合わせて調整するには、ボリューム登録を実行します。この場合、いわゆる2D-3Dボリューム登録を実行して、患者の術前位置と術中位置を揃えます。
- これを行うには、関心のあるフィールド、この場合は以前に移植された内移植片および腸骨肢のフィールドに焦点を当てた2つの術中透視画像を取得します。
注意: Cアームは、角度差が90°の透視画像を取得するには、2つの異なる方向に配置する必要があります。この場合、1 つの画像は左前斜め角度 45° でキャプチャされ、もう 1 つは右前斜角 45° でキャプチャされます。イメージをキャプチャしてソフトウェアにコピーします。 - 取得した両方の透視画像で目に見える既存のステントグラフトを使用して、セグメント化された血管容積をリアルタイムの透視イメージングと位置合わせします。
- まず、セグメント化された血管容積を透視画像のステントグラフトの輪郭に変換します。ステントグラフトのみを視覚化するために、術前CTAの高いハウンズフィールド値が含まれるように、正しいウィンドウを決定します。これは、上部のウィンドウアイコンをクリックして実行できます。
- 体積を透視画像の正しい位置に移動した後、回転中心をステントグラフトの中心に移動して、ステントグラフトの中心を中心に回転できるようにします。セグメント化された血管容積でステントグラフトを回転させて、ステントグラフトの術前位置と術中位置を揃えます。
- セグメント化された血管容積のリアルタイム透視イメージングとのアライメントを確認するには、体積のウィンドウイングを調整して、骨構造などの解剖学的構造の向きを変えて比較します。これで、ボリューム登録が正常に完了しました。
6. FARS形状登録
注:FORSデバイスは手術室内に登録されており、透視なしで使用できます。
- FORSデバイスを介入領域に配置します。
- 角度位置の差が30°以上の透視画像を2枚取得します(例:1枚は前方後方位置、もう1枚は左右の斜め斜め角30°)。
- ソフトウェアで要求されたキャプチャ角度を選択し、Cアームを必要な位置に向かって回転させます。
- 透視画像をキャプチャした後、2つのドキュメントを示す記号またはアイコンをクリックして画像をコピーします。
- 透視画像の輪郭上に投影されたガイドワイヤー(黄色)と投影されたカテーテル(青色)を分析します。
注: FORS テクノロジを自律的に使用できるようになりました。
7.血管内ナビゲーション
- FARSガイドワイヤーを6Frシースに通します。
- FORSデバイスを使用して、標的血管(左腸骨動脈および内移植片)をナビゲートし、狭窄病変を腹部大動脈まで通過させます。登録済みのCTAセグメンテーションをナビゲーション中のロードマップとして使用します。黒い背景は、病変を通過している間に透視画像がキャプチャされないことを示します。したがって、デバイス位置の唯一の方向は、登録されたセグメント化された容器容積によって提供される。
- 腸骨狭窄がガイドワイヤーに抵抗を作り、ガイドワイヤーに圧力がかかり、点線の視覚化が得られることを確認します。
- ナビゲーション中は透視を使用しないでください。
- FORSガイドワイヤを0.014主力ガイドワイヤに交換します。この主力ガイドワイヤーはFORSシステムでサポートされていないためです。ワイヤーの位置を取得するには、透視を使用する必要があります。
- FARSカテーテルを引き出します。
8. PTA前のIVUS直径測定
- スタンドアロンのIVUSシステムを使用して、0.014の主力ガイドワイヤーを介して大動脈分岐部に向かってIVUSカテーテルを導入します。
- IVUSカテーテルを引き戻すことにより、大動脈分岐部から狭窄病変の遠位の総腸骨動脈に向かう管腔内直径を視覚化します。
- 病変のレベルでの内腔直径と断面積、および腸骨肢の非狭窄領域を定量化します。
- 透視法を使用して、0.014主力ガイドワイヤーを0.035標準ガイドワイヤーに交換します。
9.経管経皮血管造影(PTA)治療
- X線を使用して、標準ガイドワイヤーの上に8 mm x 40 mmのPTAバルーンを導入し、バルーンを狭窄病変に配置します。透視ガイド下バルーンインフレーションを2分間実行します。
- PTAバルーンを引き戻します。
- PTAバルーンを再度膨らませて、犯人病変をもう一度治療します。膨張プロセスは、バルーンのコントラスト強調によって見ることができます。
- PTAバルーンを取り外し、FARSカテーテルを導入します。続いて、0.035ガイドワイヤを0.014主力ガイドワイヤに交換します。
10. PTA後のIVUS直径測定
- スタンドアロンのIVUSシステムを使用して、0.014の主力ガイドワイヤーの上にIVUSカテーテルを導入します。
- IVUSカテーテルを大動脈分岐部から総腸骨動脈に向かって引き戻すことにより、大動脈分岐部から狭窄病変の遠位にある総腸骨動脈に向かう管腔内直径を画像化します。
- 狭窄病変のレベルで内腔の直径と断面積を定量化し、IVUSカテーテルを取り外します。
11. 圧力測定
- 治療された狭窄病変の近位にある標的血管を通して0.014主力ガイドワイヤーの上にFARSカテーテルを導入し、標準ガイドワイヤーを引き戻します。
- FARSカテーテルを狭窄病変の近位に配置し、FORSカテーテルの背面を圧力トランスデューサーに接続します。血圧測定値が正確であることを保証するために、圧力トランスデューサを水平にしてゼロにします。血圧を測定します。
- FARSカテーテルを引き戻し、治療した狭窄病変の遠位で血圧を測定します。
- FARSカテーテル、標準ガイドワイヤー、シースを引き出し、経皮的閉鎖装置で閉じます。
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Representative Results
提示されたケースに使用されたプロトコルは、PADの血管内処置における放射線被曝とコントラストの使用を減らすことを目的として、FORS技術とIVUSを組み合わせることの実現可能性を示しています。手順の大部分はX線なしで行われ、ゼロコントラストが使用されます。病変の通過は、FORS(ガイドワイヤーおよびカテーテル)技術を使用して行われます。X線が使用される手順は、プロトコルに記載されています。4つの透視画像(体積と形状の登録に必要)、ガイドワイヤーの変更(0.035標準および0.014主力製品)、およびPTAバルーンの膨張中(表1)。
(対照的な)2Dデジタル減算血管造影を作成する代わりに、この場合のPOBAの効果はIVUSを使用して定量化されます。内腔径はPOBA前の4.8mmからPOBA後の7.0mmに、内腔の断面面積はそれぞれ27.7mm2から43.8mm2に増加しました(図1)。POBA後の血圧測定では、大動脈領域と比較して検討中の領域の遠位に有意な低下は見られず(血圧はそれぞれ103/73および106/73 mmHg)、適切な治療が確認されました。
総透視時間は1分53秒で、総空気カーマ(AK)は28.4 mGy、線量面積積(DAP)は7.87 Gy/cm2でした。フォローアップ二重超音波検査では狭窄病変の残存は認められず,歩行距離の改善を認めた.すべてのIVUS測定値、血圧測定値、および総放射線被曝の概要を 表2に示します。
FORSとIVUSの組み合わせは、放射線被曝とコントラストの使用を減らすのに実行可能であることを示しており、狭窄病変の正確な治療と結果の定量化を可能にします。
| 提示されたプロトコル | 従来の治療法 | |
| 船舶量のセグメンテーション | 放射線なし | 該当なし |
| ボリューム登録 | 2xシングルショット露出 | 該当なし |
| FORS形状登録 | 2xシングルショット露出 | 該当なし |
| 血管内ナビゲーション | 放射線なし(FORS) | 透視 |
| ガイドワイヤーの交換 | 透視 | 透視 |
| 狭窄病変の定量化 | 放射線なし、コントラストなし(IVUS) | コントラスト付きの2x DSA |
| PTA治療 | 透視 | 透視 |
| 治療成功の定量化 | 放射線なし、コントラストなし(IVUS) | コントラスト付きの2x DSA |
| 圧力測定 | 放射線なし(FORS) | 透視 |
表1:提示されたプロトコルの概要と、狭窄病変の従来のPTA治療と比較した手順中の放射線被曝、FORS、およびIVUSの使用。 PTA =経皮的経管血管形成術;FORS = 光ファイバーリアルシェイプ;IVUS =血管内超音波;DSA =デジタル減算血管造影。
| IVUS内腔径 | ||
| 前処理 | 4.0 ミリ | |
| 後処理 | 7.0 ミリ | |
| IVUS断面内腔面積 | ||
| 前処理 | 27.7 ミリ2 | |
| 後処理 | 43.8 ミリ2 | |
| 処理後の圧力測定 | ||
| 頭蓋から犯人エリア | 103/73ミリメートルHg | |
| 犯人エリアの遠位 | 106/73ミリメートルHg | |
| 放射線被ばくパラメータ | ||
| 透視時間 | 00:01:53 (HH:MM:SS) | |
| エアカーマ(AK) | 28.4 メガイ | |
| ドーシスエリアプロダクト(DAP) | 7.87 Gy*cm2 | |
表2:治療前および治療後のIVUS測定ルーメン直径と断面ルーメン面積、治療後の圧力測定、および放射線被ばく結果の概要。 IVUS =血管内超音波。
図1:治療前と治療後の画像。 (A)狭窄病変の治療前評価および(B)IVUSを使用した治療成功の治療後の定量化。PTA処理後、最小ルーメン直径は4.8mmから7.0mmに増加し、断面ルーメン面積は27.7mm2から43.8mm2に増加します。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
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Discussion
我々の知る限り、この症例報告は、放射線被曝を制限し、PADの血管内介入中の造影剤の使用を除外するためのFORSとIVUSの組み合わせについて議論した最初の症例報告である。この特定の病変の治療中の両方の技術の組み合わせは、安全で実行可能であるように思われます。さらに、FORSとIVUSの組み合わせにより、放射線被ばくを制限することができます(AK = 28.4 mGy;DAP = 7.87 Gy*cm2)であり、処置中の造影剤の使用を排除します。提示された放射線被曝量およびコントラスト量は、文献で報告されている同じ解剖学的領域における処置からのものと比較してはるかに低い。しかしながら、これらの結果を直接比較することは困難である9、10、11。末梢血管内介入における放射線被曝および関連パラメータは、患者関連パラメータ(例えば、ボディマス指数)および病変特性(長さ、重症度、および形態)によって大きく影響される。しかし、一般に、原因病変は、ナビゲーションの目的で視覚化され、血管内治療(この場合はPOBA)の効果を定量化する必要があり、これは総手続き型放射線被曝の比較的大きな割合を占める12。FARSは、ナビゲーション中のロードマップおよび治療結果の評価のためのIVUSと組み合わせて使用 されるため、この場合、デジタル減算血管造影を取得する必要はありません。したがって、この場合、透視およびDSAイメージングを使用した従来のアプローチで使用される放射線よりも大幅に少ない放射線が使用される可能性が非常に高いです。
提示された症例の限界は、それが比較的低い複雑な病変(短くて石灰化していない/ TASC A)に関係していることであり、この手順は比較的簡単な介入になります。しかし、Klaassenら13 は、FARSガイドワイヤーとカテーテルの使用が、長く複雑な表在性大腿動脈病変(TASC D)の再開通に実行可能であることを示しました。FORSとIVUSを組み合わせることの付加価値はまだ説明されていません。
さらに、ロードマップの2Dボリューム登録は、既存のEVAR内移植片のためにこの場合簡素化されます。大動脈分岐部と両方の腸骨動脈は解剖学的位置に関してかなり固定されているため、セグメント化されたCTAと手術室(OR)テーブル上の実際の解剖学的位置との差は比較的小さいです。逆に、上肢、特に下肢の動脈は、はるかに自由な動きをしています。これにより、術前のCTAと手術台上の実際の位置との間で解剖学的方向と回転に違いが生じる可能性が高まり、2Dボリューム登録 を介して 作成されたロードマップを正確に配置することがより困難になります。このような場合、ロードマップの位置付けは、手順中の実際の状況に適合させる必要があります。
最後に、体積と形状の登録には追加の複雑なタスクが必要であり、FORS対応のガイドワイヤーとカテーテルの現在のバージョンはさらなる開発が必要です。FORSガイドワイヤは、システムへのテザー接続のため、バックロードできません。これにより、ガイドワイヤーを体内に配置すると、ワイヤー上のカテーテルを交換することが不可能になり、現在、FORSからIVUSに、またはその逆に切り替えるために多くの追加手順が必要です。このガイドワイヤの将来のバージョンでこれらの問題に対処することで、これらのテクノロジを同時に使用しやすくなります。
本症例では、EVAR内在移植片の腸骨肢近位部における狭窄病変の治療の成功について述べ、画像融合、FORS、およびIVUS技術の組み合わせにより、放射線被曝が最小限に抑えられ、造影剤を使用しないことについて説明します。血管内処置の数が増加し、患者と治療チームの両方にとって累積放射線被曝が増加する時代において、これらの技術の組み合わせは、これらの処置中の放射線被曝およびコントラストの使用を最小限に抑えるか、さらには排除する可能性への安全な転換を示しています。さらに、狭窄病変と直接治療効果を定量化するためのIVUSの使用は、DSA中の造影剤流の外科医の評価と比較して、より客観的な結果指標を提供します。将来の開発では、同じインターフェースとソフトウェアを1つのソリューションとして使用して、両方の技術を1つのカテーテルに統合することを目指す必要があります。さらに、将来の研究では、放射線被曝と造影剤の使用への影響を実証し、1つのデバイスに両方の技術を統合する可能性があるかどうかを示すために、より複雑な病変を持つより多くの患者を含める必要があります。
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Disclosures
フィリップスメディカルシステムズオランダB.V.は、FORS Learnレジストリをサポートするために、ユトレヒト大学医療センターの外科専門部門に公正な市場価値に応じた研究助成金を提供しました。ユトレヒト大学医療センターの外科専門分野は、フィリップスと研究およびコンサルタント契約を結んでいます。
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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