光ファイバーリアルシェイプ技術と血管内超音波を組み合わせた末梢動脈疾患の血管内治療における放射線被ばくの低減

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。

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

1. 患者のインクルージョン
   1. 患者が>18歳であることを確認してください。
   2. 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。
2. 患者の除外
   1. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。

1. FORSデバイスを介入領域に配置します。
2. 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°)。
3. 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。
4. 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。
5. 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

1. FARSガイドワイヤーを6Frシースに通します。
2. 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。
3. 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。
4. ナビゲーション中は透視を使用しないでください。
5. 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。
6. FARSカテーテルを引き出します。

8. PTA前のIVUS直径測定

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. PTAバルーンを引き戻します。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

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。

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。

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。

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。