Het doel van deze studie was om de co registratie voor afbeelding fusion (IF) voor vooraf Interventionele CT data met real-time x-ray (XR) fluoroscopie tijdens transfemoral transcatheter aortaklep implantatie (TAVI).
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Registratie van 3D CT angiografie met X-ray fluoroscopie verbeterd voor afbeelding Fusion tijdens Transcatheter aortaklep implantatie
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De fusie van 3D anatomische modellen afgeleid van HiFi-vooraf Interventionele computertomografie angiografie (CTA), en x-ray (XR) fluoroscopie ter vergemakkelijking van de anatomische begeleiding is van enorm belang voor complexe cardiale interventies als TAVI procedures met cerebrale bescherming. Co registratie van CTA en XR is ofwel gebaseerd op extra intraoperatieve non- / contrast-enhanced kegel-beam berekend tomography (CBCT) of twee aparte aortograms ingevoerd. Met de daarmee verband houdende verhoging van de stralingsdosis blootstelling en/of contrast agent (CA), is een extra risico voor de patiënt ingevoerd. Hier stellen wij een gemodificeerde co registratie aanpak maken gebruik van arteriograms van de iliofemoral slagaders, routinematig uitgevoerd tijdens de femorale punctie en de invoering van de schede. On-the-fly verfijning van de co registratie tijdens de lopende procedure maakt nauwkeurige co registratie zonder enige extra angiograms, waardoor de CA, XR dosis en procedure tijd, terwijl het gelijktijdig verbeteren van exploitant vertrouwen en procedure veiligheid.
Inleiding
Afbeelding fusion (IF) is het proces van datasets verworven op de verschillende tijd- en standpunten over verschillende modaliteiten in een single-frame voor referentie1boven elkaar plaatsen. XR is de meest gebruikte beeldvormende modaliteit voor de oriëntatie van de interventie. Hoewel, het verstrekken van hoge temporele en ruimtelijke resolutie, XR heeft lage dimensionaliteit (2D uitstekende delen) en mist anatomische details. 3D orgel vorm modellen afgeleid van bijvoorbeeld kwalitatief hoogwaardige vooraf Interventionele CTA gegevens bovenop op de levende fluoroscopie beeld kunnen XR uitbreiden door relevante anatomische structuren van de soft-weefsel. Vereiste stap als is de co registratie van de verschillende beeldvormende modaliteiten.
Typisch, co registratie van preoperatieve 3D beeld datasets met XR fluoroscopie heeft betrekking op een van de volgende technieken2: een) beeld-gebaseerde 3D-3D registratie van de preoperatieve 3D dataset met een intraoperatieve non- / contrast-enhanced CBCT Dataset3,4,5,6, of b) directe beeld-gebaseerde 2D-3D registratie, waar twee angiographic afbeeldingen met een minimum van 30 ° hoekige afstand7,8 worden gebruikt voor Co registratie.
Met de recente introductie van fusion pakketten op commerciële XR systemen, als kan worden gemakkelijker beschikbaar gesteld voor een brede waaier van toepassingen. Met behulp van deze systemen, hebben wij eerder getoond dat het is technisch haalbaar en veilig om overlay een aorta wortel-model door middel van directe beeld-gebaseerde 2D-3D-registratie voor de ondersteuning van transfemoral transcatheter aortaklep implantatie (TAVI)8. Zonder afbreuk te doen aan de algehele CA of XR dosis, als bewezen zeer waardevolle tijdens TAVI procedure door het toevoegen van 3D anatomische details aan het conventionele XR fluoroscopie beeld, vooral tijdens de implementatie van de cerebrale veiligheidsvoorziening. De bijkomende verwerving van de aortograms gebruikt voor de co registratie vereist echter extra CA en XR dosis. Een geoptimaliseerde workflow bieden nauwkeurige als zonder de behoefte aan een extra aortograms was dus zeer wenselijk.
Hier presenteren we een aanpak van verbeterde samenwerking registratie van vooraf Interventionele CTA met real-time XR zonder enige extra CA of C-arm CT scans voor als. De femur toegang die TAVI wordt uitgevoerd als beschreven elders9,10,11. Kort, beide femorale slagaders worden benaderd: een voor de begeleiding van de contralaterale punctie, gevolgd door de plaatsing van een katheter draadantenne via een 6F omhulsel dat arteriografie tijdens plaatsing van de klep prothese; de tweede voor de plaatsing van de klep uitvoeringssysteem en de daaropvolgende ballon valvuloplasty en apparaat plaatsing. Angiographic bevestiging van passende punctie wordt uitgevoerd in onze instelling als een standaard van zorg voor de lokalisatie van de lekke band hoogte (boven de femorale bifurcatie) en de schatting van de positie van de overdekte stent in het geval van de toegang-gerelateerde complicaties12. Voor het vastleggen van embolisch puin, is een dubbel-filter cerebrale beschermingssysteem geïntroduceerd na inbrengen van de schede TAVI levering vóór het verstrijken van de aortaboog met ieder apparaat dat verdere.
We gebruiken arteriograms routinematig tijdens het aanprikken van de aders van de femorale uitgevoerd om de oorspronkelijke co registratie. On-the-fly verfijning van de co registratie wordt vervolgens uitgevoerd tijdens de lopende procedure met behulp van de positie van de FM-katheter binnen de aorta root, de dubbel-filter cerebrale embolisch beschermingssysteem in de supraaortal-schepen en de aortograms uitgevoerd voordat de inplanting van de klep prothese, waardoor nauwkeurige model overlay op elk tijdstip tijdens de interventie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Het studie-protocol is met inachtneming van de ethische richtsnoeren voor de 1975 verklaring van Helsinki zoals blijkt uit een priori goedkeuring door het Comité van de ethiek van de instelling. Schriftelijke toestemming is verkregen van alle individuele deelnemers opgenomen in de studie (CSI-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069).
1. CT onderzoek
- Uitvoeren van cardiale CT angiografie met terugwerkende kracht ECG-gating met behulp van 80 mL iodinated contraststoffen geïnjecteerd op een debiet van 4,0 mL/s gevolgd door een afboekingsmethode bolus van 70 mL zoutoplossing van 0,9%.
- Verwerven van gegevens cranio-caudally uit te breiden van de femorale slagaders aan de slagaders van de subclavian met de volgende parameters van de verwerving: de matrix van 512 × 512 pixels, segment dikte van 1 mm, slice afstand van 0.7 mm.
- Beelden bij 30% van het R-R interval met behulp van iteratieve wederopbouw algoritme te reconstrueren.
2. de beeldsegmentatie en Model generatie
- Import CT gegevens uit een extern apparaat of een interne archiefsysteem in beeld fusie software door slepen-en-dropping de dataset of subsets met gegevens voor de geselecteerde patiënt in de weergave van de patiënten binnen de toepassing.
- Automatische segmentatie van het geselecteerde volume CT starten door te dubbelklikken op de afbeelding-serie.
Opmerking: Segmentatie van de hartkamers (linker en rechter ventrikel, links en rechts atrium, myocard) en grote schepen (abdominale aorta, vena cava en coronaire sinus) wordt automatisch gestart en wordt weergegeven in de segmentatie werk stap. - Ga via de afbeeldingssegmenten en controleren of de randen van de aorta en het linkerventrikel correct worden gedetecteerd en indien nodig bewerken de automatische segmentatie in het venster van de weefsel via de knop bewerken .
- Voor het uitvoeren van handmatige segmentatie van aanvullende structuren, de knop toevoegen in het venster weefsel te gebruiken.
- Gebruik bestaande hulpmiddelen te vullen van de structuur (Injecteren kleurstof) en sleep de randen van de structuur (Sleep rand) in 2D aanzichten of delen van de structuur met de vrije-vorm gesneden in de 3D-weergave verwijderen.
- Uitvoeren van handmatige segmentatie van de belangrijkste stammen van de linker- en kransslagaderen, belangrijkste slagader takken (brachiocephalic artery met rechts carotis en juiste subclavian slagaders, linker gemeenschappelijke halsslagader en linker subclavian slagader), links en rechts iliofemoral slagaders, hip bones en heupgewrichten zoals beschreven in stappen 2.4-2.5 (Figuur 1).
Opmerking: Afhankelijk van de kwaliteit van de CT-volume kan dit 20 tot 30 min duren.
3. image co registratie en Fusion
- In de weergave patiënten samenvoegen de geselecteerde patiënt met de huidige patiënt in de XR-systeem door te kiezen voor de desbetreffende actie in het rechts-klik context-menu.
Opmerking: Nu de registratie en Live werk stappen zijn actief en kunnen worden gebruikt. - In de Live werken stap, klikt u op toevoegen nieuwe tag wijs in het venster Label punten drie referentie markeringen aan aortaklep cuspen ter vergemakkelijking van de keuze van de optimale projectie van de ringvormige vliegtuig tijdens de interventie (figuur plaatsen 2).
- Ga naar de registratie werk stap te verwerven van de XR-runs en voor het uitvoeren van de co registratie van de gesegmenteerde modellen met XR.
Opmerking: XR uitgevoerd verworven met ten minste 30° hoekafstand zijn vereist voor betrouwbare registratie. - Kopieer de angiographic projectie van de passende lekke ~ LAO 20-30° geaardheid (of ~ RAO 20-30° afhankelijk van het initiële doorprikken kant) in de Reference bekijken 1 door te klikken op de knop kopiëren naar referentie weergave 1.
- Kopie na x-ray projecties verworven ~ AP oriëntatie tijdens de visualisatie van de overgang van de contralaterale A. iliaca communis naar de A. femoralis communis in de Reference bekijken 2 door te klikken op de knop Kopiëren naar Reference bekijken 2.
- Gebruik de interactie tools Registratie Pan, Registratie draaien (voor-plane rotatie), van Het Broodje van de registratie (voor 3D-rotatie) voor het handmatig uitlijnen, het model van de slagaders van de iliofemoral met de verworven XR projecties ( Figuur 3A-B).
- Hip bones en heupgewrichten zichtbaar in de XR beelden gebruiken als extra bezienswaardigheden tijdens de uitlijning van de overlay in de iliofemoral regio.
Opmerking: Nu het model is gekoppeld aan de XR systeem geometrie en de overlay automatisch wordt aangepast aan de huidige stand van de projectie van de XR, vergroting en patiënt tafelpositie. - Begeleiden het aanprikken van de gemeenschappelijke femorale slagader aan de kant van de schede (Figuur 3 c) met behulp van de grof oorspronkelijke co registratie uitgevoerd in stap 3.6.
- Opnemen van een angiographic projectie van het apparaat schede femorale slagader in ~ RAO 20-30° (of respectievelijk ~ LAO 20-30°) door te klikken op de knop kopiëren naar Reference bekijken en de co beeldregistratie in de iliofemoral regio (figuur 3D) af te ronden.
Opmerking: Aangezien de patiënt is anders gepositioneerd tijdens de CT-scan en de interventie, registratie op basis van de iliofemoral-structuren biedt slechts beperkte nauwkeurigheid in andere regio's. Handmatige verfijning van de co registratie in de thoracale regio is dus vereist. - Om deze gegevens te gebruiken voor verdere overlay opnieuw aanpassing, extra verworven projecties op de "Reference bekijken" tijdens de overgang van de iliofemoral te kopiëren naar de thoracale regio, alsmede eventuele catheterisatie van de stam van de brachiocephalic via de juiste radiale slagader.
- Na het plaatsen van de katheter FM in de aortaboog, verwerven van twee fluoroscopic projecties zonder CA in LAO 30 - 40 ° en RAO 20 - 30 ° oriëntatie en kopieer ze in de referentie 1 en referentie weergave 2.
- Gebruik de interactie extra Registratie Pan, Registratie draaien (voor-plane rotatie), van Het Broodje van de registratie (voor 3D-rotatie) om het handmatig aanpassen van de registratie in de thoracale regio (figuur 4A-B ).
- Begeleiden van de plaatsing van de veiligheidsvoorziening zonder toediening van extra CA puur op basis van de anatomische overlay (figuur 4C).
- Voor verdere verfijning, handmatig corrigeren de overlay positie zoals beschreven in stap 3.12 op elk verworven XR projectie tijdens de gehele loop van de interventie, ervoor te zorgen nauwkeurige overlay op elk punt van de tijd.
Opmerking: Gebruik aortograms verworven volgens de gebruikelijke procedure voor het controleren van de juiste positie van het uitvoeringssysteem als monumenten voor de aanpassing van de overlay (Figuur 4 d).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
We introduceerde een nieuwe co registratie aanpak voor afbeelding fusion tijdens TAVI, waarmee de patiënt-specifieke anatomische model op de live beelden van de XR bedekken tijdens de gehele procedure TAVI zonder de noodzaak voor een extra aortograms.
Aantal Interventionele stappen zullen profiteren van het als: (1) begeleiding van het aanprikken van de gemeenschappelijke femorale slagader boven de femorale bifurcatie aan de kan...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De belangrijkste focus van deze studie was om te onderzoeken van de haalbaarheid van als zonder het wijzigen van de klinisch gevestigde TAVI workflow. Overwegende dat de gouden standaard voor de co registratie vooraf Interventionele CTA gegevens en XR fluoroscopie maakt gebruik van speciale aortograms8, stellen wij met behulp van meerdere geschatte registraties met on-the-fly verfijningen om nauwkeurige 3D-model overlay tijdens de gehele loop van de interventie.
De verf...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Namens alle auteurs, de bijbehorende auteurs staat dat er geen relaties die zou kunnen worden opgevat als een belangenconflict.
Dankbetuigingen
De auteurs wil de Ulm universitair centrum voor translationeel Imaging MoMAN bedanken voor zijn steun.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Philips Allura FD10 | Philips Healthcare | röntgensysteem | |
| EP Navigator Release 5.2.10 | Philips Healthcare | beeldsegmentatie en fusie SW | |
| Iomeron 350 | Bracco Imaging Deutschland GmbH | röntgencontrastmiddel | |
| Sentinel dubbelfilter beschermingssysteem voor de hersenen | Claret Medical, Inc. | dubbelfilter beschermingssysteem voor de hersenen | |
| Matlab R2013 | MathWorks | statistische analyse |
Referenties
- Sánchez, Y., et al. Navigational Guidance and Ablation Planning Tools for Interventional Radiology. Current Problems in Diagnostic Radiology. 32 (2), 225-233 (2017).
- Schwein, A., et al. Feasibility of three-dimensional magnetic resonance angiography-fluoroscopy image fusion technique in guiding complex endovascular aortic procedures in patients with renal insufficiency. Journal of Vascular Surgery. 65 (5), 1440-1452 (2017).
- Ierardi, A. M., et al. Fusion of CT Angiography or MR Angiography with Unenhanced CBCT and Fluoroscopy Guidance in Endovascular Treatments of Aorto-Iliac Steno-Occlusion: Technical Note on a Preliminary Experience. CardioVascular and Interventional Radiology. 39 (1), 111-116 (2015).
- Sailer, A. M., et al. CTA with Fluoroscopy Image Fusion Guidance in Endovascular Complex Aortic Aneurysm Repair. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 47 (4), 349-356 (2014).
- McNally, M. M., et al. Three Dimensional Fusion CT Decreases Radiation Exposure, Procedure Time and Contrast Use during Fenestrated Endovascular Aortic Repair. Journal of Vascular Surgery. 61 (2), 309-316 (2015).
- Krishnaswamy, A., Tuzcu, E. M., Kapadia, S. R. Integration of MDCT and fluoroscopy using C-arm computed tomography to guide structural cardiac interventions in the cardiac catheterization laboratory. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 85 (1), 139-147 (2015).
- Movassaghi, B., Rasche, V., Grass, M., Viergever, M. A., Niessen, W. J. A quantitative analysis of 3-D coronary modeling from two or more projection images. IEEE Transactions on Medical Imaging. 23 (12), 1517-1531 (2004).
- Vernikouskaya, I., et al. Image-guidance for transcatheter aortic valve implantation (TAVI) and cerebral embolic protection. International Journal of Cardiology. 249, 90-95 (2017).
- Ramlawi, B., Anaya-Ayala, J. E., Reardon, M. J. Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR): Access Planning and Strategies. Methodist DeBakey Cardiovascular Journal. 8 (2), 22-25 (2012).
- Wöhrle, J., et al. Transfemoral Aortic Valve Implantation with the New Edwards Sapien 3 Valve for Treatment of Severe Aortic Stenosis-Impact of Valve Size in a Single Center Experience. PLOS ONE. 11 (3), e0151247(2016).
- Seeger, J., Gonska, B., Otto, M., Rottbauer, W., Wöhrle, J. Cerebral Embolic Protection During Transcatheter Aortic Valve Replacement Significantly Reduces Death and Stroke Compared With Unprotected Procedures. JACC: Cardiovascular Interventions. 10 (22), 2297-2303 (2017).
- Seeger, J., Gonska, B., Rodewald, C., Rottbauer, W., Wöhrle, J. Impact of suture mediated femoral access site closure with the Prostar XL compared to the ProGlide system on outcome in transfemoral aortic valve implantation. International Journal of Cardiology. 223, 564-567 (2016).
- Vernikouskaya, I., et al. Patient-specific registration of 3D CT angiography (CTA) with X-ray fluoroscopy for image fusion during transcatheter aortic valve implantation (TAVI) increases performance of the procedure. Clinical Research in Cardiology. , In Press (2018).
- Eng, M. H., Kim, M. S. Fluoroscopy and CT fusion overlay-greater than the sum of their parts. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 85 (1), 148-149 (2015).
- John, M., et al. System to guide transcatheter aortic valve implantations based on interventional C-arm CT imaging. Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 13 (Pt 1), 375-382 (2010).
- Lu, Y., Sun, Y., Liao, R., Ong, S. H. A pre-operative CT and non-contrast-enhanced C-arm CT registration framework for trans-catheter aortic valve implantation. Computerized Medical Imaging and Graphics. 38 (8), 683-695 (2014).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
