Name: 경피적 폐 밸브 교체를 위한 4차원 컴퓨터 단층 촬영 유도 밸브 사이징 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-01-20T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 57 s
Description: 배우세요 4D 심장 CT에서 생성된 곧은 모델을 사용하여 경피적 폐동맥판 교체를 위한 밸브 사이징 방법을 개선하는 기법입니다. 이 혁신적인 모델링 기술은 정확한 측정과 의료 기기 개발에 활용됩니다.

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Xiaolin Sun과 Yimeng Hao는이 원고에 동등하게 기여했으며 첫 번째 저자를 공유합니다. 이 사업에 기여한 모든 사람들, 과거와 현재의 회원들에게 진심 어린 감사가 전해집니다. 이 작업은 독일 연방 경제 에너지부, EXIST - Transfer of Research (03EFIBE103)의 보조금으로 지원되었습니다. Xiaolin Sun과 Yimeng Hao는 China Scholarship Council (Xiaolin Sun- CSC : 201908080063, Yimeng Hao-CSC : 202008450028)의 지원을 받습니다.

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</ol>

저자는 이해 상충이 없다고 선언합니다.

현재까지, 이것은 TPVR에 대한 최적의 밸브 크기를 예측하기 위해 적용될 수 있는 4D CT 시퀀스로부터 생성된 직선화된 심장 모델을 이용한 RVOT-PA의 형태학 및 동적 파라미터의 환자 특이적 측정을 예시하는 최초의 연구이다. 이 방법론은 양 J Pre-CT 이미징을 사용하여 심장 사이클의 10 % 재구성마다 다섯 개의 평면에서 RVOT에서 폐 트렁크로의 동적 변형, 우심실 부피, 우심실 기능 및 RVOT / PA 변화의 크기를 얻기 위해 예시되었습니다. 3D 이미징과 비교할 때, 곧게 펴진 모델은 말단 이완기 3D 이미지에서 MPR 측정과 동일한 밸브 크기를 예측했을 뿐만 아니라 더 직관적인 모델이 오른쪽 심장에 대한 원하는 정보를 추출할 수 있도록 했습니다. 이전 연구13의 결과에 따르면, 제안된 방법은 기능장애성 RVOT 및/또는 폐판막 질환을 앓고 있는 환자의 생체내 로딩 상태를 더 잘 이해할 수 있을 뿐만 아니라, TPVR을 필요로 하는 환자의 상이한 RV...

우심실 유출관 (RVOT)의 기능 장애와 폐 판막 이상은 심각한 선천성 심장 질환의 가장 빈번한 결과 중 두 가지입니다 (예 : 팔롯 수리 사면술 (TOF), 특정 유형의 이중 출구 우심실 (DORV) 및 대동맥의 전이1,2,3 . 이 환자의 대다수는 평생 동안 여러 가지 수술에 직면하고 나이가 들어감에 따라 복잡성과 합병증의 위험이 증가합니다. 이러한 환자들은 최소 침습적 치료로서 경피적 폐판막 치환술(TPVR)로부터 이익을 얻을 수 있다4. 현재까지 TPVR을 겪고있는 환자 수가 꾸준히 증가해 왔으며 전 세계적으로 수천 건의 절차가 수행되었습니다. 전통적인 개방 심장 수술과 비교할 때, TPVR은 우심실 (RV)에서 폐동맥 (PA)으로의 이종 이식편 또는 동종 이식편의보다 정확한 해부학 적 측정뿐만 아니라 개입 전에 컴퓨터 단층 촬영 혈관 조영술 (CTA)에 의한 경환형 패치를 통한 폐 및 RVOT 협착증의 복구와 환자가 스텐트 골절 및 부정맥 누출 (PVL)5로부터 자유로울 수 있도록, 6.
장래의 다중 센터 연구에 따르면 다중 검출기 CT 환형 크기 조정 알고리즘이 적절한 밸브 크기를 선택하는 데 중요한 역할을했으며, 이는 paravalvular 역류의 정도를 감소시킬 수 있습니다7. 최근 몇 년 동안, 정량적 분석은 임상 의학에 점점 더 많이 적용되고 있다. 정량적 분석은 임상 영상에 대한 객관적이고 정확한 해석을 가능하게 하고 환자가 스텐트 골절 및 부정맥 누출이 없는지 확인할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있으며, 이는 환자별 치료 및 치료 반응 평가를 향상시킬 수 있습니다. 이전의 임상 실습에서는 시각화 모델을 얻기 위해 2차원(2D) CT로 세 개의 평면(시그널, 코로나 및 축방향)에서 CT 이미징을 재구성하는 것이 가능했습니다8. 콘트라스트 강화 심전도(ECG)-게이티드 CT는 RVOT/PA 3D 형태학 및 기능의 평가뿐만 아니라 심장 주기 전반에 걸쳐 TPVR 안정성을 유지할 수 있는 적합한 RVOT 이식 부위를 가진 환자의 식별에서 더욱 중요해졌다9,10.
그러나 현대 표준 임상 및 전임상 설정에서 획득 한 4D CT 데이터는 일반적으로 수동 정량화 및 시각적 평가를 위해 3D 평면으로 변환되어 3D / 4D 동적 정보를 표시 할 수 없습니다11. 또한, 3D 정보를 사용하더라도 MPR(다중 평면 재구성)에서 얻은 측정은 시각화 품질 저하 및 오른쪽 심장의 혈류 방향이 다르기 때문에 동적 변형이 부족한 등 다양한 한계를 가지고 있습니다12. 측정은 수집에 시간이 많이 걸리고 실수가 발생하기 쉽기 때문에 2D 정렬 및 단면화가 부정확하여 오해와 확장이 발생할 수 있습니다. 현재, RVOT-PA의 측정이 기능 장애 RVOT 및/또는 폐판막 질환을 앓고 있는 환자에서 TPVR에 대한 적응증 및 밸브 크기 조정에 대한 정확한 정보를 확실하게 제공할 수 있는지에 대한 합의는 없다.
본 연구에서, 4D 심장 CT 시퀀스를 통해 곧게 펴진 우심 모델을 사용하여 RVOT-PA를 측정하는 방법이 제공되어 심장 주기 전반에 걸쳐 RVOT-PA의 3D 변형을 가장 잘 특성화하는 방법을 결정한다. 시공간-시간적 상관영상은 시간적 차원을 포함함으로써 완성되었고, 따라서, RVOT-PA 크기의 변화를 측정할 수 있었다. 또한 직선화 된 모델의 변형은 TPVR 밸브 크기 조정 및 절차 계획에 긍정적 인 영향을 줄 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>Adobe Illustrator</td><td>Adobe</td><td>Adobe Illustrator 2021</td><td>그래픽 소프트웨어</td></tr><tr><td>Butorphanol</td><td>Richter Pharma AG</td><td>Vnr531943</td><td>0.4mg/kg</td></tr><tr><td>Fentanyl</td><td>Janssen-Cilag Pharma GmbH</td><td>DE/H/1047/001-002</td><td>0.01mg/kg</td></tr><tr><td>글리코피로늄브로미드</td><td>어코드 헬스케어 B.V</td><td>PZN11649123</td><td>0.011mg/kg</td></tr><tr><td>GraphPad 프리즘</td><td>GraphPad 소프트웨어, Inc.</td><td>버전 9.0</td><td>다목적 통계 소프트웨어</td></tr><tr><td>Imeron 400 MCT</td><td>Bracco Imaging</td><td>PZN00229978</td><td>2.0&ndash; 2.5 ml/kg</td></tr><tr><td>케타민</td><td>Actavis 그룹 PTC EHF</td><td>ART.-Nr. 799-762</td><td>2&ndash; 5 mg/kg/h</td></tr><tr><td>Midazolam</td><td>Hameln pharma plus GMBH</td><td>MIDAZ50100</td><td>0.4mg/kg</td></tr><tr><td>멀티슬라이스 Somatom 정의 플래시</td><td>Siemens AG</td><td>A91CT-01892-03C2-7600</td><td>심장 CT 스캐너</td></tr><tr><td>Propofol</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>PZN 11164495</td><td>20mg/ml, 1&ndash; 2.5 mg/kg</td></tr><tr><td>프로포폴</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>PZN 11164443</td><td>10mg/ml, 2.5&ndash; 8.0 mg/kg/h</td></tr><tr><td>주입구가 있는 안전 IV 카테터</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>LOT: 20D03G8346</td><td>주입구가 있는 18G 카테터</td></tr><tr><td>3D 슬라이서</td><td>슬라이</td>서 <td>슬라이서 4.13.0-2021-08-13</td><td>소프트웨어: 3D 슬라이서 이미지 컴퓨팅 플랫폼</td></tr></tbody></table>

경피적 폐 밸브 교체를 위한 4차원 컴퓨터 단층 촬영 유도 밸브 사이징

Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

경피적 폐판막 치환(TPVR)을 위한 최적의 보철물 크기를 선택하기 위한 우심실(RV) 및 폐동맥(PA)의 측정은 상당히 다양하다. 장치 크기 예측을 위한 3차원(3D) 컴퓨터 단층촬영(CT) 영상은 우심실 유출관(RVOT) 및 PA의 변위를 평가하기에 불충분하며, 이는 스텐트 잘못 배치 및 paravalvular 누출의 위험을 증가시킬 수 있다. 이 연구의 목적은 필요한 판막 크기의 정확한 정량 평가를 얻기 위해 4차원(4D) 심장 CT 재구성에 의해 전체 심장 주기에 걸쳐 PA에 대한 RVOT의 해부학을 시각화하고 정량화하는 동적 모델을 제공하는 것이다. 이 파일럿 연구에서, 양 J의 심장 CT는 절차를 설명하기 위해 선택되었습니다. 3D 심장 CT는 심장의 변형을 시각화하기 위해 심장 사이클에 걸쳐 열한 프레임으로 나뉘어진 4D 시퀀스를 구축하기 위해 3D 재구성 소프트웨어로 가져 왔습니다. 주 PA, 시노관형 접합부, 부비동, 폐 밸브(BPV)의 기저면, 및 RVOT에서의 다섯 개의 이미징 평면의 직경, 단면적 및 둘레를 밸브 이식 전에 4D 직선화된 모델에서 각 프레임에서 측정하여 밸브 크기를 예측하였다. 한편, RV 부피의 동적 변화는 또한 우심실 토출 분율 (RVEF)을 평가하기 위해 측정되었다. 디아스톨의 끝에서 3D 측정은 4D 측정과의 비교를 위해 얻어졌다. 양 J에서 직선화 된 모델의 4D CT 측정은 TPVR (30mm)의 밸브 크기를 3D 측정과 동일하게 선택했습니다. CT 이전의 양 J의 RVEF는 62.1 %였다. 3D CT와 달리 직선화된 4D 재구성 모델은 TPVR의 밸브 크기 선택을 위한 정확한 예측을 가능하게 했을 뿐만 아니라 이상적인 가상 현실을 제공하여 TPVR과 TPVR 장치의 혁신을 위한 유망한 방법을 제시했습니다.

양 J에서, 4D 총 심장 및 오른쪽 심장 모델은 전체 심장 주기에 걸쳐 변형을 보여준 4D 심장 CT 서열로부터 성공적으로 생성되었다. 더 나은 시각화를 위해 박동하는 심장과 오른쪽 심장의 전체 변형은 그림 3 - 그림 4 및 비디오 1 - 비디오 2의 모든 방향으로 표시됩니다.
곧게 펴진 우심 모델은 양 J Pre-CT에서 곧게 펴진 모델에서 우심의 변형을 설명하기 위해 세분화의 각 10%에서 마스크 부피를 따름으로써 얻어졌다(도 5).
도 2A</...

이 연구는 경피적 폐 판막 교체의 적용에서 밸브 크기 조정에 대한 원하는 측정을 얻기 위해 네 차원 심장 컴퓨터 단층 촬영 시퀀스에서 생성 된 직선화 된 모델을 사용하여 새로운 방법론을 평가했습니다.

The measurements of the right ventricle (RV) and pulmonary artery (PA), for selecting the optimal prosthesis size for transcatheter pulmonary valve ...

이 연구는 경피적 폐 판막 교체의 적용에서 우리의 크기 조정에 대한 원하는 수정을 얻기 위해 4D 심장 CT에서 생성 된 직선화 된 모델을 제공합니다. TPV용 밸브 사이징을 가능하게 하는 직선화된 4D 모델로, TPV 및 장치 혁신을 위한 유망한 방법을 제시하는 이상적인 가상 현실을 제공합니다. 이 방법은 또한 경피적 인 북극 밸브 농장을위한 실제 밸브 크기 조정을 가능하게하며, 가상 현실뿐만 아니라 장치 혁신을위한 아이디어도 제공합니다.모듈 드롭다운 메뉴에서 볼륨 렌더링을 선택하여 시작합니다. 그런 다음 볼륨 드롭다운 메뉴에서 4D 시퀀스를 선택합니다. 사전 설정 드롭다운 메뉴에서 CT 심장 세 개를 선택하여 4D 심장을 표시합니다.사전 설정 드롭다운 메뉴 아래에 있는 커서를 조정하여 하트만 표시합니다. 모듈의 드롭다운 메뉴에서 시퀀스 브라우저를 클릭하여 4D 시퀀스를 선택하고 표시합니다. 4D 하트를 3D 장면으로 드래그하여 다양한 방향에서 심장을 관찰합니다.시프트 바 아래의 자르기 옵션에서 ROI 기능을 활성화 및 표시하여 심장의 구조를 더 잘 관찰하기 위해 박동하는 심장의 4D 볼륨을 자릅니다. 모듈의 드롭다운 메뉴에서 세그먼트 편집기를 선택합니다. 그런 다음 내부 채우기 작업으로 가위 효과를 클릭하여 하나의 프레임을 자릅니다.마스크 볼륨 효과를 클릭하고 적용하여 세그멘테이션을 4D 하트에 마스크된 볼륨으로 연결합니다. 내부 지우기 작업으로 가위 효과를 선택하여 뼈 및 기타 예기치 않은 영역을 제거하십시오. 작은 지역을 제거하기 위해 가장 큰 섬 작업을 유지하면서 섬 효과를 선택하십시오.하나 ~ 3 % sphere 브러시로 지우기 효과를 선택하여 주요 폐 동맥에 부착 된 대동맥 아크의 조직과 상승하는 대동맥과 우수한 정맥 카바 사이의 조직을 제거하십시오. 각 단계 후에 마스크 볼륨 효과를 적용하여 4D 볼륨을 마스킹하고 오른쪽 심장 모델이 3D 장면에 표시될 때까지 영역을 계속 제거합니다. 시퀀스 브라우저를 클릭하고 다음 프레임으로 이동하십시오.내부 지우기 옵션과 함께 가위 효과를 사용하여 3D 장면의 모든 영역을 자릅니다. 전체 4D 시퀀스가 분할될 때까지 나머지 프레임에 동일한 방법을 적용합니다. 시퀀스 브라우저 버튼을 클릭하여 오른쪽 심장 4D 볼륨을 표시합니다.도구 모음에서 세그먼트 편집기 모드를 선택합니다. 4D 시퀀스의 각 10%프레임에 대해 두 개의 세그먼트를 추가하고 그에 따라 이름을 지정합니다. 편집 가능한 강도 범위를 가진 세그먼트 편집기 모듈에서 페인트 효과 도구를 선택합니다.이는 CT 이미지에 의존하여 우측 심장을 우수한 베나 카바, 우심방, 우심실 및 폐동맥으로 페인트합니다. 다른 세분화를 클릭합니다. 페인트 도구를 사용하여 다른 영역을 페인트하여 일반적으로 오른쪽 심장의 경계를 추적하십시오.씨앗에서 성장 효과를 선택합니다. 초기화 및 적용을 선택하여 효과를 적용합니다. 세그먼트 편집기 모듈에 표시된 3D 버튼을 클릭하면 현대 프레임의 3D 모델이 표시됩니다.앞서 입증된 바와 같이, 3방향으로 CT 이미지에 따라 3D 모델을 제거 또는 개선하고, 분기에서 폐동맥의 좌우 분지를 제거하였다. 그러면 오른쪽 심장 3D 모델이 각 프레임의 3D 장면을 표시합니다. 데이터 트리의 세분화를 백업으로 대출합니다.세그멘테이션의 이름을 지정합니다. 예를 들어 10%세그멘테이션 원본, 곧게 펴진 모델의 경우 10% 세분화가 있습니다. 모듈의 드롭다운 메뉴에서 정확한 중심선을 선택합니다.추출 중심선 모듈의 입력 섹션에 있는 서피스 드롭다운 메뉴에서 세그멘테이션을 선택합니다. 끝점 드롭다운 메뉴에서 새 마크업 생성을 클릭합니다. 마크 업 포인트 버튼을 클릭하여 우수한 베나 카바 (vena cava)의 상단 평면과 주요 폐동맥의 끝 평면에 끝점을 추가하십시오.새 모델 생성을 중심선 모델로 생성을 선택하고 출력 메뉴의 트리에서 새 마크업 커브를 중심선 커브로 생성합니다. 적용을 클릭하여 중심선 오른쪽 심장 모델을 표시합니다. 데이터 모듈을 클릭한 다음 중심선 커브를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하여 속성을 편집합니다.눈 모양 아이콘을 클릭하여 제어점을 표시합니다. 그리고 리샘플링 섹션에서 리샘플링된 포인트의 수를 40으로 설정하여 컴퓨터 부하를 낮춥니다. 모듈의 드롭다운 메뉴에서 곡선 평면 재포맷을 선택합니다.커브 해상도 및 슬라이스 분해능 후 커서를 0.8mm로 이동합니다. 슬라이스 크기를 130 ~ 140밀리미터로 설정합니다. 출력 직선화 볼륨으로 새 볼륨을 만듭니다.적용을 클릭하여 곧게 펴진 볼륨을 얻습니다. 모듈 드롭다운 메뉴에서 볼륨 렌더링을 선택하여 곧게 펴진 볼륨을 표시합니다. 볼륨 드롭 다운 메뉴에서 곧게 펴진 볼륨을 선택하고 눈 모양 아이콘을 클릭하십시오.CT 심장 세 개를 사전 설정으로 선택합니다. 시프트 커서를 움직여 3D 장면에서 곧게 펴진 오른쪽 심장 볼륨을 표시합니다. 데이터 트리에서 곧게 펴진 볼륨을 세분화를 위해 곧게 펴진 볼륨의 이름으로 열로 표시합니다.그리고 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 곧게 펴진 볼륨을 분할합니다. 세그먼트 편집기 모듈에서 임계값 효과를 선택하여 원하는 곧게 펴진 오른쪽 심장을 채색합니다. 그리고 적용을 클릭하여 작업을 적용합니다.마스크 볼륨 효과를 선택하여 세분화를 위해 곧게 펴진 볼륨을 선택하여 곧게 펴진 볼륨을 마스크합니다. 입력 볼륨 및 출력 볼륨으로 볼륨. 그리고 적용을 클릭하여 작업을 적용합니다.적용을 클릭하여 뼈, 예기치 않은 작은 부위 및 조직을 제거하는 설정을 적용하여 곧게 펴진 오른쪽 심장 세분화만 유지합니다. 그런 다음 3D 장면에서 곧게 펴진 오른쪽 심장 볼륨과 곧게 펴진 오른쪽 심장 세분화의 3D 모델을 확인하십시오. 다른 프레임에 대해 곧게 펴진 오른쪽 심장 볼륨 렌더링 및 곧게 펴진 세분화를 얻은 후 해당 폴더에 저장합니다.원고에 설명된 다섯 개의 평면을 키보드의 Shift 키를 누른 상태에서 다섯 평면의 도구 모음에서 십자형 또는 기능을 사용하여 각 프레임의 직선화된 모델에 추가합니다. 도구 모음에서 생성 및 배치 모듈을 클릭하여 평면 효과를 선택합니다. 선을 선택하여 둘레를 측정합니다.닫힌 커브 효과를 선택하여 원주 및 횡단면적을 가져옵니다. 그리고 데이터를 복사하여 데이터 세트를 빌드합니다. 곧게 펴진 모델에서 우심실 부피 측정을 수행하려면 4D 시퀀스에서 얻은 각 프레임에서 직선화된 세그멘테이션을 컬럼으로 만들고 볼륨 측정을 위해 일치하는 프레임에 따라 세그멘테이션에 레이블을 지정합니다.모듈 드롭다운 메뉴에서 세그먼트 통계 모듈을 선택합니다. 입력 메뉴에서 볼륨의 세그멘테이션 및 배율을 선택하고 볼륨 측정을 위해 나중에 X 퍼센트 세분화를 선택합니다. 출력 테이블로 새 테이블 만들기를 선택하고 적용을 클릭하여 볼륨 테이블을 가져오는 작업을 적용합니다.이 비디오는 4D 심장 CT 시퀀스에서 생성 된 4D 총 심장 및 오른쪽 심장 모델을 보여 주며 전체 심장 주기에 걸쳐 명예 훼손을 보여주었습니다. 박동하는 심장과 오른쪽 심장의 전체 명예 훼손은 모든 방향으로 전시됩니다. 이 그림은 세그멘테이션의 각 10 %에서 마스크 부피를 따라 얻은 직선화 된 오른쪽 심장 모델을 보여 주며 J pre CT의 직선 모델에서 오른쪽 심장의 변형을 보여줍니다. 횡단면, 둘레 및 둘레의 변화는 그림 하나에 도시된 바와 같이 경향도를 생성하기 위해 심장 주기의 상이한 위상에서 얻어졌다.이 방법의 경우 볼륨을 마스킹하고 세분화에 중앙 집중화하고, 직선화 된 모델을 구축하고, 선택한 다섯 가지 계획에 대해 NPR 측정을 수행하는 것이 중요합니다. 이 방법은 연구자들이 심장 ICT를 분석하고, 중재적 하드웨어 치료를 위해 더 시각화되며, 이후 의료 기기 개발이 개발 될 수있는 중추적인 방법입니다.

four-dimensional-computed-tomography-guided-valve-sizing-for

Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

Transcatheter 폐동맥 판막 치환술을 위한 4차원 컴퓨터 단층 촬영 유도 판막 크기 조정

이 연구의 목적은 transfemoral 간 대동맥 밸브 주입 (많이) 동안 실시간 x 선 (XR) fluoroscopy 사전 중재 CT 데이터의 이미지 퓨전 (경우)에 대 한 공동 등록을 개선 했다.

간 대동맥 밸브 주입 하는 동안 이미지 퓨전에 대 한 x 선 Fluoroscopy와 3D CT 혈관의 등록 향상

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종양 개발의 평가를 위해 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 사용하고 후속 치료에 대한 반응의를 폐암의 마우스 모델에서

배우세요 4D 심장 CT에서 생성된 곧은 모델을 사용하여 경피적 폐동맥판 교체를 위한 밸브 사이징 방법을 개선하는 기법입니다. 이 혁신적인 모델링 기술은 정확한 측정과 의료 기기 개발에 활용됩니다.

경피적 폐 밸브 교체를 위한 4차원 컴퓨터 단층 촬영 유도 밸브 사이징

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