二相コーンビームコンピュータ断層撮影法(DP-CBCT)は、肝細胞がんの薬剤溶出性ビーズを用いた経動脈化学塞栓術治療に有用な処置内イメージング技術です。DP-CBCTは、腫瘍インターベンショナルラジオロジーにおける3つの主要なステップ、すなわち腫瘍の局在化(参照)、ナビゲーションおよび処置内カテーテルガイダンス(REACH)、および治療成功の処置内評価(治療)を実行するために使用されています。
方法論記事
デュアルフェーズコーンビームコンピュータ断層撮影法は、参照達し、薬剤溶出ビーズ塞栓化学及血塞栓中に肝細胞癌の治療に
この記事について
サマリー
要約
血管造影スイートにおけるコーンビームコンピュータ断層撮影法(CBCT)の出現は、インターベンショナルラジオロジーにおいて革命的でした。CBCTは、インターベンションスイートで3次元(3D)画像診断を提供し、2D血管造影のみの限界を超えて低侵襲治療を強化することができます。CBCTの役割は、肝細胞がん(HCC)の経動脈化学塞栓術(TACE)治療において認識されています。CBCT技術の最近の導入:二相CBCT(DP-CBCT)は、薬剤溶出ビーズ(DEB-TACE)による動脈内HCC治療を改善します。DP-CBCTは、多相性マルチディテクターコンピュータ断層撮影法(M-MDCT)および造影磁気共鳴画像法(CE-MRI)(腫瘍を参照)の診断精度で肝臓腫瘍の位置を特定するために使用でき、動脈内ガイドワイヤーとマイクロカテーテルを選択的治療のために目的の場所に誘導するため(腫瘍に到達する)、および処置中の治療成功を評価するため(腫瘍を治療する)。この原稿の目的は、DP-CBCTがDEB-TACEでHCCの観察、到達、および治療にどのように使用されるかを説明することです。
概要
画像ガイダンスはインターベンショナルラジオロジーのバックボーンです。X線血管造影装置の比較的最近の2つの機能は、3次元(3D)回転血管造影とCアームコーンビームコンピューター断層撮影(CBCT)です。CBCTは、Cアーム、フラットパネル検出器、およびフェルトカンプバックプロジェクションアルゴリズム1,2の出現により、血管造影スイートでの3Dボリュームイメージングの取得を可能にしました。これらの新しい画像取得機能により、臨床医は、従来の透視法やデジタルサブトラクション血管造影だけでは実現できなかった手順を実行できるようになりました3-7。近年の画質の向上により、CBCT画像と診断画像との比較が可能になった8,9。さらに、これらの最近のツールは、ますます多様な介入の精度を向上させることができます5,7。
経動脈化学塞栓術(TACE)は、バルセロナクリニックの肝がんの病期分類および治療アルゴリズム10による肝細胞がん(HCC)の治療オプションです。処置内イメージングは、このインターベンショナル腫瘍学の手順を直接ガイドします。介入計画は、処置に必要なデバイスを最適化し、腫瘍に到達するための最良のビューを決定し、標的腫瘍への薬物送達を改善する可能性を秘め、潜在的な合併症を理論的に減らすための重要なステップです。画像取得、処置内ガイダンス、および治療反応評価のためのツールは、TACE 中に使用するために開発され、TACE を最適化します。特に薬剤溶出ビーズを伴う TACE (DEB-TACE) 中に二相 CBCT (DP-CBCT) を使用すると、従来の透視法、造影剤注入なしの CBCT、または単相増強 CBCT11 よりも多くの情報が得られます。実際、DP-CBCTは、1回の動脈内注射17,21-23の間に処置内で行われる2回の5秒間CBCTスキャン(初期動脈期および遅延静脈期)である。DP-CBCT は、インターベンショナル オンコロジストの武器庫で、日常的に TACE アプローチを標準化するための不可欠なツールとして説明できます。
まず、DP-CBCTイメージングはHCCの検出に高感度で特異的です。これは、既存のゴールドスタンダードである造影磁気共鳴画像法(CE-MRI)および多相マルチディテクタコンピュータ断層撮影法(M-MDCT)8,9,12と比較しても遜色ありません。正確な検出と腫瘍体積のセグメンテーションは、CBCT画像から取得でき、動脈相8、13、14でより良い視覚化が達成されない限り、多くの場合、遅延静脈相スキャンで得られます。第二に。DP-CBCTは、栄養血管の超選択的カテーテル法と同定および塞栓術のロードマップを生成できます。最近のデータは、超選択的化学療法の送達が合併症の減少と結果の改善と関連していることを示しています15-17。最後に、DP-CBCT は、動脈内療法後の肝腫瘍 (HCC) 反応の処置内予測評価を提供し、6 週間のフォローアップ CE-MRI18 を増強または予測する可能性があります。TACE中のCBCTイメージングの使用は、生存率を増加させることが示されています19。
この原稿の目的は、肝臓腫瘍の観察、到達、治療というDEB-TACEのステップを実行するためのCBCTの使用を説明することです。DP-CBCT 情報に基づく DEB-TACE の修正は、一般的な臨床シナリオです。
プロトコル
1. 患者様の選択
- アドリアマイシン (DEB-TACE) を充填した薬剤回避ビーズの対象となる患者を、HCC などの原発性肝腫瘍と共に、集学的胃腸腫瘍学チーム カンファレンスおよび一次チーム (すなわち、外科腫瘍学、放射線科、インターベンショナル ラジオロジー、腫瘍内科) で選択します。
- 患者を血管造影テーブルの仰臥位に置き、鎮静剤を投与します。
- 炎症反応と吐き気の全身への影響を軽減するために患者に前投薬します(ジフェンヒドラミン静脈内(IV)、デキサメタゾンIVおよびオンダンセトロンIV)。
- 患者の右鼠径部を準備し、通常の滅菌方法でドレープします。
2. 腫瘍を「見る」
- 総肝動脈のカテーテル法
- セルディンガーの技術を使用してマイクロパンク針で右の総大腿動脈にアクセスし、シースを挿入して生理食塩水フラッシュに取り付けます。
- 血管造影カテーテルを使用して、上腸間膜動脈 (SMA) と腹腔軸を順番にカテーテル挿入します。
- SMAの血管造影を行い、標準的な解剖学的構造、交換された肝動脈供給の欠如を確認し、門脈の開存性を確認します。
- 腹腔動脈血管造影を実施して、解剖学的構造と肝動脈血供給を決定します。
- 腫瘍の位置に応じて、マイクロカテーテルをカテーテルを通って右または左の肝動脈に同軸に進めます。
- 右または左の超選択的肝動脈造影を繰り返して、腫瘍の位置を確認します。
- 処置内画像検査で観察された腫瘍を、術前断面画像所見 (MRI または MDCT) と相関させます。
- 処置前処理二重相コーンビームコンピュータ断層撮影
- 鎮静剤を投与された患者に、初期の動脈スキャンと遅延静脈期スキャンの間の自由な呼吸を伴う各 CBCT スキャン中に呼気終末無呼吸状態になるように指示します。必要に応じて、CBCT取得中に患者に酸素を投与して、息止めの不快感を最小限に抑えます。
- 麻酔科医と調整して、タイミングを計り、その上にあるアーチファクト誘発装置を最小限に抑えます。
- 各CBCTスキャンの対象領域(肝臓)をほぼシステムアイソセンターに配置します。一般的な肝臓のカテーテルを通してパワー造影剤注入(量、18 ml、速度2 ml /秒、300 mg / ml)の3秒後に最初のスキャンをトリガーします。
- DP-CBCT の実行: 1 回の造影剤注入中に 2 回の 5 秒 CBCT スキャン (初期動脈期および後期静脈期) が取得され、最初のスキャンの前に 3 秒の遅延がありました。1回目のスキャンの終了時に、患者は 1 回から 2 回呼吸するように指示され、2 回目のスキャン開始時に呼気終了時無呼吸で息を止め続けるように指示されます。
3. 介入計画:腫瘍検出、腫瘍セグメンテーション、3Dロードマップ
- ワークステーションに自動的に同時表示される2つのスキャン(初期動脈期と後期静脈期)を分析します。
- 2つのスキャンの自動レジストレーションとオーバーレイを制御し、必要に応じて手動で調整し、2つのCBCT取得を検証して、3つの平面(軸面、冠状面、矢状面)すべてで互いに一致させます
- CBCTによって定義された標的腫瘍を他の術前イメージングと相関させます。プロトタイプソフトウェアを選択して、標的病変へのアクセスを計画し、デバイスのナビゲーションをガイドする3Dロードマップを生成します。
- 標的腫瘍を最も視覚化された場所からセグメント化します;動脈期でより良い視覚化が達成されない限り、多くの場合、遅延静脈期スキャン。非定型HCC(低血管性)も簡単にセグメンテーションできます。DP CBCTが完了してから数秒後には、再構成の準備が整います(この迅速な再構成は、画像取得と再構成コンピュータ間の光ファイバーリンクによって可能になります)。
- 初期の動脈期CBCTから自動的に検出され、ソフトウェアによって矢状面、冠状面、軸面で抽出されたCBCT画像で血管経路を確認し、選択した血管とマッピングされた経路が目的の腫瘍を供給していることを確認します。
- セグメント化された腫瘍と腫瘍の栄養動脈、および透視法に関する3Dロードマップを重ねて確認します。
4. 腫瘍に到達する
- インターネットベースの高速道路地図など、腫瘍を標的とした介入を計画します。
- ライブ透視法からCアームおよびテーブルの動きに同期した3Dオーバーレイロードマップを使用して、標的腫瘍の栄養動脈をカテーテル化します。
- カテーテル挿入を最も容易にし、血管のオーバーラップを最小限に抑え、腫瘍を簡単に標的にするための短縮を可能にする最適なCアーム/テーブルの位置、角度、倍率を選択してください。
- 必要に応じて、患者が動いた場合の透視検査により適した3Dロードマップを調整して、新しいロードマップを作成する必要性を軽減し、追加の造影剤注入とX線曝露の必要性を最小限に抑えます。
- 3Dナビゲーションガイダンスを使用して各腫瘍の栄養動脈に到達し、健康な組織への化学塞栓材料の送達を最小限に抑え、腫瘍への選択的薬物投与量を最大化します。
5. 腫瘍の治療 - 治療成功の測定
- 薬物逃れビーズで標的腫瘍を塞栓し、逆流を検出する前に腫瘍に造影剤うっ滞にマイクロカテーテルを考えました。
- TACE後のDP-CBCT(上記のように)を実行して、治療の成功を評価します。
- DEB-TACE後の標的腫瘍(血管塞栓術による)の造影剤増強の欠陥を評価する
- 腫瘍の増強の減少が最小限の場合、および/または増強欠陥がない場合は、腫瘍に栄養を与える異常な血管を探すか、ビーズ剤の量を回避する追加の薬物による塞栓術を完了するか、同じまたは将来のTACEセッションで肝外血管を治療します。必要に応じて、傍系または寄生血管系内の選択的肝動脈造影中に追加の選択的CBCTを実施して、代替の腫瘍供給を定義します。
- 施術の最後に、マイクロカテーテル、カテーテル、シースを取り外し、恒常性を確保します。
結果
術中CアームCBCT画像の利用により、HCCのDEB-TACE治療における3つの主要ステップ（HCCの確認、到達、治療）の3Dボリューム画像セットを取得することが可能となりました。CBCT画像は、CアームCTに固定されたフラットパネルディテクタを用いて取得されました（図1）。
肝臓のセグメント7に位置する8.9 cmの切除不能なHCCを有する64歳男性の症例を用いて、代表的な結果を示した。まず、標的腫瘍を確認するため、カテーテルを選択的右肝動脈内に留置した状態で術中処置前DPCBCTを実施した。マイクロカテーテルを介して造影剤を単回動脈内注入し、2回のCBCTスキャン（早期動脈相および遅延静脈相）を取得した。これら2回のスキャンは、CBCTスキャン後1分以内にワークステーションで再構成された（Figure 2）。2回のCBCTスキャンのレジストレーションおよびオーバーレイは自動的に行われたが、医師が判断して、3平面（軸位断、冠状断、矢状断）で2つのCBCT取得画像が一致するように手動でレジストレーション、オーバーレイ、および検証を行うことも可能であった（Figure 3）。
医師は、処置前の診断画像（CE-MRIまたはM-MDCT）を用いて治療対象となる腫瘍を定義し、それらの画像を処置中のTACE前DPCBCTスキャンと照らし合わせました。医師は、病変が最も明確に示された静脈相CBCT相において、標的腫瘍（青色の球体）を3Dセグメンテーションしました（図4）。栄養血管（色付きの線）はソフトウェアによって自動的に検出および色分けされました（図5）。医師は、カテーテルナビゲーションの検証および開始前に、腫瘍栄養血管の自動検出結果を確認しました。腫瘍のセグメンテーションおよび腫瘍栄養血管は、リアルタイム透視画像上にオーバーレイされました（図6）。医師は自動検出を制御しました。3Dロードマップにより、造影された血管を特異的に表示することができ、セグメント化されたすべての腫瘍への腫瘍血管供給を単離することができました。
3Dロードマップをライブ透視画像に重ね合わせるとすぐに（図6）、標的腫瘍へのカテーテル挿入を開始することができました。必要に応じて、手技中の患者の体動が発生した場合には、手技中に3Dロードマップを手動で調整しました。カテーテル挿入は、2Dライブ透視画像に3Dロードマップを重ね合わせて行われました。術者は、3Dロードマップの同期機能を用いることで、テーブルやCアームの位置を移動させ、蛇行している可能性のある血管をより良好に可視化することができました。
マイクロカテーテルを適切な治療部位に留置した後、2D透視下で血流の停滞が確認され、逆流が検出される直前まで、薬剤放出ビーズ剤を注入した。
標的腫瘍へのDEB-TACE塞栓術の後、治療の完遂度を評価するために再びDP-CBCTを実施した。このHCCに対するDEB-TACE症例では、TACE前のDP-CBCTの後期静脈相と比較して、TACE後のDP-CBCTの後期静脈相において造影欠損が認められた（図7）。
図1. TACEを施行している医師たちがいる血管造影室。右側のモニター上の3Dロードマップがカテーテル留置のガイドとして使用されている。
図2. 塞栓術前に手技中に得られた、1回のDP-CBCTにおける2つの相の代表的な軸位断像。 (A)は動脈相を、画像(B)は静脈相を示している。第1相では肝動脈系および単一の肝細胞癌（白矢印）への栄養動脈の造影が見られ、第2相では肝腫瘍の辺縁（白矢印）が示されている。
図3. 2つのスキャンのレジストレーションは、冠状面、矢状面、および軸位断面で行うことができる。 赤色の陰影はプライマリボリューム（早期相）を示し、グレースケール画像は軸位断面で表示されたセカンダリボリューム（遅延相）を示す。門脈相は、腫瘍を最適に可視化するためのブレンドまたはウィンドウ設定がまだ十分に行われていない。
図4. ワークステーション上に3平面で表示された遅延静脈相CBCTスキャンであり、より精密な3D腫瘍セグメンテーションが可能である（A）。腫瘍体積は3平面において青色の円で示されている。セグメンテーションは、冠状面（B）、矢状面（C）、および軸位面（D）のいずれの軸でも行うことができる。
図 5. 早期動脈相スキャンを、冠状面（B）、矢状面（C）、軸状面（D）の3平面で示す。 すべての平面で動脈系および腫瘍栄養動脈が可視化されている。栄養動脈は異なる色で表示され、上記のようにすべてのビューに示される場合がある。セグメント化された腫瘍は、これらすべての画像上に自動的にオーバーレイされる。腫瘍のセグメンテーションと抽出された色付き血管は、最初の画像（A）に示されている。
図 6. 2つのデータセットのオーバーレイ完了後、3Dロードマップがリアルタイムの透視画像に重ね合わせられている。 グレースケールの背景が透視画像であり、赤色のオーバーレイが動脈系、青色のオーバーレイが標的となる肝腫瘍を示している。この3Dロードマップは、薬剤投与前に腫瘍に到達するために使用される。本症例では、セグメント7にある標的腫瘍が青色で表示されている。カテーテルは総肝動脈に、マイクロカテーテルはセグメント7肝動脈内に留置されている。
図7. 塞栓術前後における第1相(A)および第2相(B)のスキャンフェーズでのDP-CBCT画像における腫瘍染色の変化を示す症例例。Lipiodolは使用されていない。
ディスカッション
DP-CBCT は、動脈内肝療法における 3 つの主要なステップ、つまり腫瘍の局在化 (SEE)、カテーテル挿入のためのナビゲーション計画と処置中ガイダンス (REACH)、および治療目標と成功の処置中評価 (TREAT) を容易にする有用なツールです。
まず、DP-CBCT は、造影 MRI や MDCT8 などの現在のゴールド スタンダード イメージング技術と同様に、HCC の検出に同等の感度と特異性を持っています。さらに、DP-CBCT での腫瘍セグメンテーションと体積計算は正確で再現性があります13。さらに、CBCT および MRI 上の標的病変の体積と空間的局在は強く相関しています13。最も重要なことは、この情報は、最も必要なときに手順中に利用できることです。
第二に、DP-CBCT を使用して、困難な病変に到達するためのナビゲーション「マップ」を生成でき、腫瘍の標的化を改善すると、非標的塞栓術の減少、腫瘍被覆率の増加、および正常な肝組織の保存がもたらされます。
第三に、治療直後の DP-CBCT の使用は治療の成功を予測し、治療の完全性を評価するために 6 週間の MRI または MDCT の代わりに使用できます18。
呼吸運動は画像レジストレーションのミスアライメントを引き起こす可能性がありますが、3Dロードマップは、透視上のカテーテルの位置を基準としてオペレーターが視覚的に調整できます。さらに、より重要な患者の動きは、骨のランドマークまたはカテーテルを基準として使用して、リアルタイム透視法で 3D ロードマップをシフトすることで手動で修正できます。この方法で視覚的ゲーティングを実行し、カテーテル操作を行うために一致する呼吸サイクルを待つことができます。患者の快適さは不可欠であり、重大なモーションアーティファクトや大幅な画質の低下を避けるために、8秒間の息止めが必要です。必要に応じて、息止めの不快感を最小限に抑えるために、取得中に患者に酸素を投与することができます。
CBCT の限界には、画像アーティファクトと X 線被ばくが含まれます。CBCT 画像は、ノイズ、散乱、部分的な体積効果、ビーム硬化、リンギング、モーションなどの複数のソースによるアーティファクトを示します。再構成中のノイズを低減したり、X線スペクトルを変更したり、モーションアーティファクト20〜26を低減したりするために、いくつかのアルゴリズムが開発されています。DEB-TACE中のこれらのアーティファクトの直接的な影響は、著者の知る限りでは説明されていません。CBCT X 線被ばくは、一般に、同様のプロトコルの MDCT よりも少なくなります。びまん性肝疾患の場合、塞栓術は近位位置から行うことができます。そのような場合、3D ロードマップは必要ない場合があります。次に、MDCT または MRI の処置前画像を使用して、適切な肝動脈カテーテル法のための 3D ロードマップを生成できます。処置中の DP-CBCT 治療後は、薬物回避ビーズが使用された場合の治療の成功を予測するために引き続き使用できます
DP-CBCT は、DEB-TACE 手順を標準化するために使用できるインターベンショナル腫瘍学における有用なツールです。DP-CBCT は、TACE 手順の 3 つの主要なステップ (肝腫瘍の診察、到達、治療) を改善する情報を提供します。
開示事項
M. Lin、A. Radaelli、B. Carelsen、および N. Noordhoek: フィリップスの従業員。J.F. Geschwind:本記事に関連する金融活動:フィリップスヘルスケア。この記事に関係のない財務活動:J.F. Geschwindは、Biocompatibles、Bayer Healthcare、Guerbet、Nordion、Merit、Abbott、Jennerexの有給コンサルタントです。機関には、Biocompatibles、Genentech、Bayer Healthcare、Nordion、Context Vision、および CeloNova からの助成金または助成金が保留中です。BJWは、フィリップスヘルスケアおよびバイオコンパチブルズと共同研究開発契約を結んでおり、NIH学内研究プログラムおよびNIH助成金Z1A BC-011242-04の支援を受けています。他の著者は、関連する金銭的関係を開示していません。
フィリップスヘルスケアがサポートするオープンアクセス料金
謝辞
著者は、NIH/NCI R01 CA160771、P30 CA006973、Philips Research North America、Briarcliff Manor、NY、USA、およびFrench Society of Radiology(SFR)の財政的支援に感謝したいと思います。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 血管造影システム(Allura Xper FD20) | Philips Healthcare, Best, The Netherlands | Cアームコンピュータ断層撮影(CBCT)とフラットパネル検出器で作られた血管造影システム | |
| (XtraVision 8) | Philips Healthcare, Best, The Netherlands | CBCT画像の再構成と後処理のためのワークステーション | |
| 造影剤オキシラン300(イオキシラン) | Guerbet LLC, Bloomington, IN, USA | DP-CBCT画像の取得に使用される造影剤 | |
| シース | (5Fr) | ||
| カテーテル | Terumo Medical, Somerset, NJ, USA | Glide Simmons 1 (5Fr) | |
| Microcatheter | Boston Scientific, Natick, MA, USA | Renegade Hi-Flow (3Fr) | |
| ステラブルガイドワイヤー | Boston Scientific, Natick, MA, USA | ファゾムワイヤー (0.018 in) |
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再版と許可
