JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.

Summary

여기에 설명된 것은 말초 동맥 질환 치료를 위한 혈관 내 시술 중 방사선 노출 감소 및 탐색 작업 개선 및 치료 성공의 관점에서 두 기술을 병합할 수 있는 가능성을 보여주기 위해 Fiber Optic RealShape 기술과 혈관 내 초음파를 결합하는 단계적 방법입니다.

Abstract

혈관 외과의와 중재적 방사선 전문의는 혈관 내 시술 중 저선량 방사선에 만성적으로 노출되며, 이는 확률적 효과로 인해 장기적으로 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 제시된 사례는 폐쇄성 말초 동맥 질환(PAD)의 혈관 내 치료 중 시술자 노출을 줄이기 위해 FORS(Fiber Optic RealShape) 기술과 혈관 내 초음파(IVUS)를 결합하는 타당성과 효능을 보여줍니다.

FORS 기술은 형광투시 대신 레이저 광을 사용하는 광섬유가 내장된 가이드와이어와 카테터의 전체 형태를 실시간으로 3차원으로 시각화할 수 있습니다. 이로써, 방사선 노출이 감소되고, 혈관 내 시술 중 탐색하는 동안 공간 지각이 향상됩니다. IVUS는 선박 치수를 최적으로 정의할 수 있습니다. 이 사례 보고서에서 볼 수 있듯이 장골 내 스텐트 재협착증 환자에서 FORS와 IVUS를 결합하면 최소 선량의 방사선과 제로 조영제로 협착 및 경피적 경혈관 성형술(PTA) 전후 플라크 평가(직경 개선 및 형태)를 통과할 수 있습니다. 이 기사의 목적은 PAD 치료를 위한 혈관 내 절차 동안 방사선 노출을 줄이고 탐색 작업 및 치료 성공을 개선하기 위해 두 기술을 병합할 가능성을 보여주기 위해 FORS와 IVUS를 단계적으로 결합하는 방법을 설명하는 것입니다.

Introduction

말초 동맥 질환(PAD)은 동맥 협착(협착 및/또는 폐색)으로 인해 발생하는 진행성 질환으로 하지로 가는 혈류가 감소합니다. 2015년 25세 이상 인구의 전 세계 PAD 유병률은 5.6%였으며, 이는 전 세계적으로 약 2억 3,600만 명의 성인이 PAD를 앓고 있음을 나타냅니다 ^1,2. 나이가 들어감에 따라 PAD의 유병률이 증가함에 따라 환자 수는 향후 몇 년 동안에만 증가할 것입니다³. 최근 수십 년 동안 PAD에 대한 개방 치료에서 혈관 내 치료로 큰 변화가 있었습니다. 치료 전략에는 약물 코팅 풍선, 스텐트 삽입, 혈관내 죽상절제술 및 표적 혈관을 향한 혈관 형성을 개선하기 위한 고전적인 개방 죽상절제술(하이브리드 혈관재생술)과 같은 다른 기술과 잠재적으로 결합된 일반 오래된 풍선 혈관 성형술(POBA)이 포함될 수 있습니다.

PAD의 혈관내 치료 동안, 영상 안내 및 탐색은 통상적으로 2차원(2D) 형광투시 및 디지털 감산 혈관조영술(DSA)에 의해 제공된다. 형광투시 유도 혈관내 중재술의 몇 가지 주요 단점은 3D 구조 및 움직임의 2D 변환과 혈관내 탐색 도구의 그레이스케일 디스플레이를 포함하며, 이는 형광투시 동안 주변 해부학의 그레이스케일 디스플레이와 구별되지 않습니다. 또한, 더 중요한 것은 혈관 내 시술의 증가로 인해 여전히 높은 누적 방사선 노출이 발생하여 혈관 외과의와 방사선 전문의의 건강에 영향을 미칠 수 있다는 것입니다. 이는 절차를 안전하게 수행할 때 가능한 가장 낮은 방사선 노출을 달성하는 것을 목표로 하는 “합리적으로 달성 가능한 한 낮은”(ALARA) 원칙을 기반으로 하는 현재의 방사선 지침에도 불구하고 ^4,5. 또한, 혈관내 혈관재생술(예: POBA 후)의 결과를 평가하기 위해 일반적으로 혈류의 동적 개선을 추정하기 위해 신독성 조영제로 하나 또는 두 개의 2D 디지털 감산 혈관 조영술을 만듭니다. 이를 통해 혈류의 증가를 평가하기 위해 안구가 필요합니다. 또한, 이 기술은 혈관 내강 직경, 플라크 형태 및 혈관내 혈관재생술 후 흐름 제한 해부의 존재에 대한 평가와 관련하여 한계가 있습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 치료 후 장치 탐색 및 혈역학을 개선하고 방사선 노출 및 조영재 사용을 줄이기 위한 새로운 이미징 기술이 개발되었습니다.

제시된 사례에서 우리는 FORS(Fiber Optic RealShape) 기술과 혈관 내 초음파(IVUS)를 결합하여 PAD의 혈관 내 치료 중 시술자 노출을 줄이는 타당성과 효능을 설명합니다. FORS 기술은 형광투시^대신 광섬유를 따라 반사되는 레이저 광을 사용하여 특별히 설계된 가이드와이어와 카테터의 전체 형태를 실시간으로 3D로 시각화할 수 있습니다 ^6,7,8. 이로써, 방사선 노출이 감소되고, 혈관 내 시술 중 탐색하는 동안 독특한 색상을 사용하여 혈관 내 탐색 도구의 공간 지각이 향상됩니다. IVUS는 선박 치수를 최적으로 정의할 수 있습니다. 이 기사의 목적은 FORS와 IVUS를 단계적으로 결합하는 방법을 설명하고, 방사선 노출 감소, PAD 치료를 위한 혈관 내 시술 중 탐색 작업 및 치료 성공의 개선을 고려하여 두 기술을 병합할 수 있는 가능성을 보여주는 것입니다.

사례 발표
여기에서는 고혈압, 고콜레스테롤혈증, 관상동맥질환, 신장하 복부 대동맥 및 우측 총장골동맥류의 병력이 있는 65세 남성을 우측 장골분지장치(IBD)와 함께 혈관내 동맥류 복구(EVAR)로 치료합니다. 몇 년 후, 환자는 왼쪽 장골 EVAR 사지의 폐색에 기초한 급성 하지 허혈이 발생하여 왼쪽 장골 EVAR 사지와 표재성 대퇴 동맥의 색전 절제술이 필요했습니다. 동일한 절차에서, 총 장골 동맥의 동맥류는 외부 장골 동맥으로의 내이식편 확장에 의해 제거되었다.

진단, 평가 및 계획
추적 관찰 동안 일상적인 이중 초음파는 근위부 70cm/s의 PSV와 비교하여 스텐트 이식편의 왼쪽 장골 사지 내에서 245cm/s의 최대 수축기 속도(PSV)가 증가한 것으로 나타났습니다. 이는 >50%의 유의미한 협착증과 3.5의 비율과 상관관계가 있습니다. 이후 컴퓨터 단층 촬영 혈관조영술(CTA) 영상으로 50% 이상의 스텐트 내 재협착(ISR) 진단이 확인되었으며, 협착이 혈전으로 인한 것이라는 추가 의심이 있었습니다. 사지 폐색의 재발을 방지하기 위해 경피적 경혈관 성형술(PTA)을 계획했습니다.

Protocol

University Medical Center Utrecht Medical Ethics Committee는 연구 프로토콜(METC 18/422)을 승인했으며 환자는 절차 및 프로토콜에 대한 정보에 입각한 동의를 제공했습니다.

1. 환자 선별 검사

1. 환자 포함
   1. 환자가 >18 세인지 확인하십시오.
   2. 환자가 PAD 및/또는 ISR에 대한 증상이 있는지 확인합니다.
2. 환자 배제
   1. 언어 장벽이나 이해력 부족으로 정보에 입각한 동의를 제공할 수 없는 환자는 제외합니다.

2. 선박 세분화

1. 혈관 분할을 위해 수술 전 획득한 CTA를 FORS 소프트웨어에 업로드하여 대동맥과 양쪽 장골 동맥을 분할하여 탐색을 위한 로드맵을 생성해야 합니다.
2. 세그멘테이션 소프트웨어에서 동맥 구조 위로 커서를 이동하여 대동맥과 총장골 동맥의 윤곽을 선택합니다. 동맥은 파란색으로 강조 표시된 색상으로 표시되며 클릭하여 선택할 수 있습니다. 이 단계에서는 관심 있는 동맥 구조만 선택해야 합니다.
3. 이 경우 복부 대동맥과 왼쪽 외부 장골 동맥과 함께 두 개의 총 장골 동맥을 선택하십시오.
4. 관심 동맥을 선택한 후 분할된 혈관을 회전시켜 분할된 구조를 육안으로 검사합니다.

3. 수술 준비

1. 수술대에서 환자를 앙와위 자세로 놓고 두 팔을 환자의 측면을 따라 놓습니다.
2. 도킹 스테이션을 수술대, 환자의 왼쪽, 다리 위쪽에 놓습니다.
3. 클로르헥시딘으로 복부에서 다리 위쪽까지 수술 부위를 소독하고 멸균 덮개로 관심 부위를 노출시킵니다.

4. 왼쪽 총대퇴동맥의 초음파 유도 천자

1. 총대퇴동맥에 대한 초음파 유도 Seldinger 동맥 접근을 만듭니다.
2. 동맥 내강 내에 0.035 표준 가이드와이어를 도입합니다.
3. 가이드와이어 위에 6Fr 피복을 삽입합니다.

5. 볼륨 등록

1. 생성된 로드맵을 실시간 환자 위치에 맞게 정렬하려면 볼륨 등록을 수행합니다. 이 경우 환자의 수술 전 및 수술 중 위치를 정렬하기 위해 소위 2D-3D 볼륨 등록이 수행됩니다.
2. 이를 위해 관심 분야에 초점을 맞춘 두 개의 수술 중 형광 투시 이미지를 획득하며, 이 경우 이전에 이식된 내이식편과 장골 사지의 영역입니다.
   알림: C-arm은 90°의 각도 차이로 형광 투시 이미지를 획득하기 위해 두 가지 다른 방향으로 위치해야 합니다. 이 경우 왼쪽 전방 경사각이 45°이고 오른쪽 전방 경사각이 45°인 이미지가 한 개 있습니다. 이미지를 캡처하여 소프트웨어에 복사합니다.
3. 획득한 형광 투시 영상 모두에서 가시적인 기존 스텐트 이식편을 사용하여 분할된 혈관 부피를 실시간 형광 투시 영상과 정렬합니다.
4. 먼저, 분할된 혈관 부피를 형광 투시 이미지에서 스텐트 이식편의 윤곽으로 변환합니다. 스텐트 이식편만 시각화하기 위해 수술 전 CTA의 높은 Hounsfield 값이 포함되도록 올바른 창을 결정합니다. 이것은 상단의 창 아이콘을 클릭하여 수행할 수 있습니다.
5. 형광 투시 영상에서 볼륨을 올바른 위치로 변환한 후 회전 중심을 스텐트 이식편의 중심으로 변환하여 중심을 중심으로 스텐트 이식편을 회전할 수 있도록 합니다. 분할된 혈관 부피에서 스텐트 이식편을 회전시켜 스텐트 이식편의 수술 전 및 수술 중 위치를 정렬합니다.
6. 실시간 형광 투시 이미징으로 분할된 혈관 부피의 정렬을 확인하려면 부피의 창을 조정하여 뼈 구조와 같은 해부학적 구조의 방향을 지정하고 비교합니다. 이제 볼륨 등록이 성공적으로 완료되었습니다.

6. FORS 형상 등록

알림: FORS 장치는 형광투시 없이 사용할 수 있도록 수술실 내부에 등록되어 있습니다.

1. 개입 영역에 FORS 장치를 배치합니다.
2. 각도 위치의 차이가 최소 30°인 두 개의 형광 투시 이미지를 획득합니다(예: 하나는 전방 후방 위치에 있고 다른 하나는 30° 오른쪽 또는 왼쪽 전방 경사각).
3. 소프트웨어에서 요청된 캡처 각도를 선택하고 C-arm을 필요한 위치로 돌립니다.
4. 형광 투시 이미지를 캡처한 후 두 개의 문서를 나타내는 기호 또는 아이콘을 클릭하여 이미지를 복사합니다.
5. 투사된 가이드와이어(노란색)와 투사된 카테터(파란색)를 형광 투시 이미지의 윤곽 위에 분석합니다.
   참고: 이제 FORS 기술을 자율적으로 사용할 수 있습니다.

7. 혈관 내 탐색

1. 6 Fr 피복을 통해 FORS 가이드와이어를 도입합니다.
2. FORS 장치를 사용하여 표적 혈관(좌측 장골 동맥 및 내이식편)을 탐색하고 협착성 병변을 복부 대동맥까지 전달합니다. 탐색 중에 등록된 CTA 세그멘테이션을 로드맵으로 사용합니다. 검은색 배경은 병변을 통과하는 동안 형광 투시 이미지가 캡처되지 않음을 나타냅니다. 따라서 장치 위치의 유일한 방향은 등록 된 세그먼트 된 용기 볼륨에 의해 제공됩니다.
3. 장골 협착증이 가이드와이어에 대한 저항을 생성하는지 확인하여 가이드와이어에 압력을 가하여 점선 시각화를 생성합니다.
4. 탐색 중에 형광투시법을 사용하지 마십시오.
5. FORS 가이드와이어를 0.014 워크호스 가이드와이어로 교체합니다. 이 주력 가이드와이어는 FORS 시스템에서 지원되지 않기 때문입니다. 형광투시법을 사용하여 와이어의 위치를 파악해야 합니다.
6. FORS 카테터를 당겨 빼냅니다.

8. Pre-PTA IVUS 직경 측정

1. 독립형 IVUS 시스템을 사용하여 0.014 워크호스 가이드와이어 위에 IVUS 카테터를 대동맥 분기점 쪽으로 삽입합니다.
2. IVUS 카테터를 뒤로 당겨 대동맥 분기점에서 협착성 병변의 총장골동맥 원위부로 향하는 관내 직경을 시각화합니다.
3. 병변 수준에서 내강 직경과 단면적을 정량화하고 장골 사지의 비협착 영역을 정량화합니다.
4. 형광투시법을 사용하여 0.014 주력 가이드와이어를 0.035 표준 가이드와이어로 교체합니다.

9. 경혈관 경피적 혈관조영술(PTA) 치료

1. X선을 사용하여 표준 가이드와이어 위에 8mm x 40mm PTA 풍선을 삽입하고 풍선을 협착 병변에 배치합니다. 2분 동안 형광투시 유도 풍선 팽창을 수행합니다.
2. PTA 풍선을 뒤로 당깁니다.
3. PTA 풍선을 다시 팽창시켜 범인 병변을 두 번째로 치료합니다. 인플레이션 과정은 풍선의 대비 향상으로 볼 수 있습니다.
4. PTA 풍선을 제거하고 FORS 카테터를 삽입합니다. 그런 다음 0.035 가이드와이어를 0.014 워크호스 가이드와이어로 교체합니다.

10. Post-PTA IVUS 직경 측정

1. 독립형 IVUS 시스템을 사용하여 0.014 워크호스 가이드와이어 위에 IVUS 카테터를 삽입합니다.
2. IVUS 카테터를 대동맥 분기점에서 총장골 동맥 쪽으로 당겨 대동맥 분기점에서 협착 병변의 총장골 동맥 원위를 향한 관내 직경을 이미지화합니다.
3. 협착성 병변 수준에서 내강 직경과 단면적을 정량화하고 IVUS 카테터를 제거합니다.

11. 압력 측정

1. 치료된 협착성 병변의 근위부에 있는 표적 혈관을 통해 0.014 워크호스 가이드와이어 위에 FORS 카테터를 삽입하고 표준 가이드와이어를 뒤로 당깁니다.
2. FORS 카테터를 협착성 병변의 근위부에 배치하고 FORS 카테터 뒷면을 압력 변환기에 연결합니다. 혈압 측정이 정확한지 확인하기 위해 압력 변환기를 수평으로 맞추고 영점으로 만듭니다. 혈압을 측정합니다.
3. FORS 카테터를 뒤로 당기고 치료된 협착성 병변의 원위까지 혈압을 측정합니다.
4. FORS 카테터, 표준 가이드와이어 및 피복을 빼내고 경피적 폐쇄 장치로 닫습니다.

Representative Results

Discussion

우리가 아는 한, 이 사례 보고서는 방사선 노출을 제한하고 PAD에 대한 혈관 내 중재 중 조영제 사용을 배제하기 위해 FORS와 IVUS의 조합에 대해 논의한 최초의 보고서입니다. 이 특정 병변을 치료하는 동안 두 기술의 조합은 안전하고 실현 가능한 것으로 보입니다. 또한, FORS와 IVUS의 조합은 방사선 노출을 제한할 수 있게 한다(AK = 28.4 mGy; DAP = 7.87 Gy*cm²) 시술 중 조영제 사용을 제거합니다. 제시된 방사선 피폭량과 조영제는 문헌에 보고된 동일한 해부학적 영역의 절차와 비교하여 훨씬 낮습니다. 그러나, 이들 결과의 직접적인 비교는 어렵다 9,10,11. 말초 혈관내 중재술에서 방사선 노출 및 관련 매개변수는 환자 관련 매개변수(예: 체질량 지수) 및 병변 특성(길이, 중증도 및 형태)에 의해 크게 영향을 받습니다. 그러나, 일반적으로, 범인 병변은 탐색 목적 및 혈관내 치료(이 경우, POBA)의 효과를 정량화하기 위해 시각화되어야 하며, 이는 전체 시술적 방사선 노출의 상대적으로 큰 비율을 나타낸다¹². FORS는 치료 결과 평가를 위해 탐색 및 IVUS 중 로드맵과 함께 사용되기 때문에 이 경우 디지털 감산 혈관 조영술을 얻을 필요가 없습니다. 따라서 이 경우 형광 투시 및 DSA 이미징을 사용하는 기존 접근 방식에서 사용되었을 것보다 훨씬 적은 방사선이 사용될 가능성이 매우 높습니다.

제시된 사례의 한계는 상대적으로 낮은 복합 병변(짧고 석회화되지 않은/TASC A)과 관련이 있어 이 절차를 비교적 간단한 개입으로 만든다는 것입니다. 그러나 Klaassen et ^al.13 은 길고 복잡한 표재성 대퇴 동맥 병변(TASC D)의 재개통에 FORS 가이드와이어와 카테터를 사용하는 것이 가능하다는 것을 보여주었습니다. FORS와 IVUS를 결합하는 부가가치는 아직 설명되지 않았습니다.

또한, 로드맵의 2D 볼륨 등록은 기존의 EVAR 내이식편으로 인해 이 경우 단순화됩니다. 대동맥 분기점과 양쪽 장골 동맥은 해부학적 위치 측면에서 상당히 고정되어 있으므로 분할된 CTA와 수술실(OR) 테이블의 실제 해부학적 위치 간의 차이는 상대적으로 작습니다. 반대로 상부, 특히 하지의 동맥은 훨씬 더 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이로 인해 수술 전 CTA와 수술대의 실제 위치 간의 해부학적 방향 및 회전의 차이 가능성이 높아져 2D 볼륨 등록을 통해 생성된 로드맵을 정확하게 배치하기가 더 어려워집니다. 이러한 경우 로드맵의 포지셔닝은 절차 중 실제 상황에 맞게 조정되어야 합니다.

마지막으로, 부피 및 형상 정합에는 추가적이고 복잡한 작업이 필요하며, 현재 버전의 FORS 지원 가이드와이어 및 카테터는 추가 개발이 필요합니다. FORS 가이드와이어는 시스템에 테더링된 연결로 인해 백로드가 불가능합니다. 이로 인해 가이드와이어가 신체에 배치되면 와이어를 통해 카테터를 교체할 수 없으며 현재 FORS에서 IVUS로 또는 그 반대로 전환하려면 많은 추가 단계가 필요합니다. 이 가이드와이어의 향후 버전에서 이러한 문제를 해결하면 이러한 기술을 동시에 더 쉽게 사용할 수 있습니다.

이 경우, 우리는 EVAR 내이식편 장골 사지의 근위 부분에서 협착성 병변의 성공적인 치료를 설명하며, 이미지 융합, FORS 및 IVUS 기술의 조합으로 방사선 노출을 최소화하고 조영제를 사용하지 않습니다. 혈관 내 시술의 수가 증가하고 환자와 치료 팀 모두에 대한 누적 방사선 노출이 증가하는 시대에 이러한 기술의 조합은 이러한 시술 중 방사선 노출 및 조영제 사용을 최소화하거나 제거할 수 있는 가능성을 향한 안전한 전환을 보여줍니다. 또한, 협착성 병변과 수술 전후 직접적인 치료 효과를 정량화하기 위한 IVUS의 사용은 DSA 동안 조영 흐름에 대한 외과의의 평가에 비해 보다 객관적인 결과 측정을 제공합니다. 향후 개발은 하나의 솔루션으로 동일한 인터페이스와 소프트웨어를 사용하여 하나의 카테터에서 두 기술을 병합하는 것을 목표로 해야 합니다. 또한, 향후 연구에는 방사선 노출 및 조영제 사용에 대한 영향을 입증하고 두 기술을 하나의 장치에 병합하는 것이 잠재력이 있는지 여부를 보여주기 위해 더 복잡한 병변을 가진 더 많은 환자가 포함되어야 합니다.

Materials

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