Methodenartikel

Tijd-opgeloste, dynamische computertomografie angiografie voor karakterisering van aorta-endoleaks en behandelingsbegeleiding via 2D-3D Fusion-Imaging

DOI:

10.3791/62958

⸱

9 december 2021

 ,  ,  , 
1Department of Cardiovascular Surgery, Houston Methodist Hospital, 2Department of Vascular and Endovascular Surgery, Semmelweis University, 3Advanced Therapies, Siemens Medical Solutions USA Inc., 4Department of Cardiology, Houston Methodist Hospital

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dynamische computertomografie angiografie (CTA) beeldvorming biedt extra diagnostische waarde bij het karakteriseren van aorta endoleaks. Dit protocol beschrijft een kwalitatieve en kwantitatieve benadering met behulp van tijd-dempingscurve-analyse om endoleaks te karakteriseren. De techniek van het integreren van dynamische CTA-beeldvorming met fluoroscopie met behulp van 2D-3D-beeldfusie wordt geïllustreerd voor een betere beeldbegeleiding tijdens de behandeling.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In de Verenigde Staten wordt meer dan 80% van alle abdominale aorta-aneurysma's behandeld door endovasculaire aorta-aneurysmaherstel (EVAR). De endovasculaire benadering rechtvaardigt goede vroege resultaten, maar adequate follow-up beeldvorming na EVAR is noodzakelijk om positieve resultaten op lange termijn te behouden. Mogelijke graft-gerelateerde complicaties zijn transplantaatmigratie, infectie, fractie en endoleaks, waarbij de laatste de meest voorkomende is. De meest gebruikte beeldvorming na EVAR is computertomografie angiografie (CTA) en duplex echografie. Dynamische, tijd-opgeloste computertomografie angiografie (d-CTA) is een redelijk nieuwe techniek om de endoleaks te karakteriseren. Meerdere scans worden achtereenvolgens rond het endograft uitgevoerd tijdens de acquisitie die een goede visualisatie van de contrastpassage en graft-gerelateerde complicaties mogelijk maakt. Deze hoge diagnostische nauwkeurigheid van d-CTA kan via beeldfusie in therapie worden geïmplementeerd en extra blootstelling aan straling en contrastmateriaal verminderen.

Dit protocol beschrijft de technische aspecten van deze modaliteit: patiëntenselectie, voorlopige beeldbeoordeling, d-CTA-scanacquisitie, beeldverwerking, kwalitatieve en kwantitatieve endoleakkarakterisering. De stappen van het integreren van dynamische CTA in intra-operatieve fluoroscopie met behulp van 2D-3D fusie-beeldvorming om gerichte embolisatie te vergemakkelijken, worden ook gedemonstreerd. Kortom, tijd-opgeloste, dynamische CTA is een ideale modaliteit voor endoleak karakterisering met aanvullende kwantitatieve analyse. Het kan straling en blootstelling aan gejodeerd contrastmateriaal tijdens endoleakbehandeling verminderen door interventies te begeleiden.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Endovasculaire aorta-aneurysmareparatie (EVAR) heeft superieure vroege sterfteresultaten laten zien dan open aortaherstel1. De aanpak is minder invasief, maar kan resulteren in hogere re-interventiepercentages op middellange tot lange termijn als gevolg van endoleaks, transplantaatmigratie, fracturen2. Daarom is betere EVAR-bewaking van cruciaal belang voor het bereiken van goede resultaten op middellange tot lange termijn.

De huidige richtlijnen suggereren het routinematige gebruik van duplex echografie en triphasische CTA3. Dynamische, tijd-opgeloste computertomografie-angiografie (d-CTA) is een relatief nieuwe modaliteit die wordt gebruikt voor EVAR-surveillance4. Tijdens d-CTA worden meerdere scans verkregen in verschillende tijdspunten langs de tijdverzwakkingscurve na contrastinjectie, vandaar de term time-resolved imaging. Deze aanpak heeft een betere nauwkeurigheid getoond bij het karakteriseren van endoleaks na EVAR dan conventionele CTA5. Een voordeel van time-resolved acquisitie is de mogelijkheid om de Hounsfield-eenheidsveranderingen in een geselecteerde regio van belang (ROI)6 kwantitatief te analyseren.

Het extra voordeel van het nauwkeurig karakteriseren van endoleaks met d-CTA is dat de scan kan worden gebruikt voor beeldfusie tijdens interventies, waardoor de noodzaak voor verdere diagnostische angiografie mogelijk wordt geminimaliseerd. Beeldfusie is een methode waarbij eerder verkregen beelden worden overlayd op real-time fluoroscopiebeelden om endovasculaire procedures te begeleiden en vervolgens het verbruik van contrastmiddelen en blootstelling aan straling te verminderen7,8. Beeldfusie in de hybride operatiekamer (OR) met behulp van een 3D dynamische CTA-scan kan worden bereikt door twee benaderingen: (1) 3D-3D-beeldfusie: waarbij 3D d-CTA wordt gefuseerd met intraoperatief verkregen niet-contrasterende kegelbundel CT-beelden, (2) 2D-3D-beeldfusie, waarbij 3D d-CTA wordt gefuseerd met dubbelplanaire (anteroposterior en laterale) fluoroscopische beelden. Het is aangetoond dat de 2D-3D-beeldfusiebenadering de straling aanzienlijk verlaagt in vergelijking met de 3D-3D-techniek9.

Dit protocol beschrijft de technische en praktische aspecten van dynamische CTA-beeldvorming voor endoleakkarakterisering en introduceert een 2D-3D-beeldfusiebenadering met d-CTA voor intra-operatieve beeldbegeleiding.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol volgt de ethische normen van de nationale onderzoekscommissie en met de verklaring van Helsinki van 1964. Dit protocol is goedgekeurd door het Houston Methodist Research Institute.

1. Patiëntenselectie en voorafgaande beeldbeoordeling

OPMERKING: Dynamische CTA-beeldvorming moet worden beschouwd als een follow-up beeldvormingsmodaliteit bij patiënten met toenemende aneurysmagrootte en endoleak na stent-transplantaatimplantatie, aanhoudende endoleak na interventies, of bij patiënten met toenemende aneurysmazakgrootte zonder aantoonbare endoleak. Net als conventionele CT-beeldvorming omvat deze techniek gejodeerde contrastinjectie die relatief gecontra-indiceerd kan zijn bij patiënten met ernstig nierfalen.

  1. Voordat u met de eigenlijke scan begint, moet u de eerdere beeldvormingsstudies op de aanwezigheid van endoleak en stent-graft-type bekijken.
    OPMERKING: Dit kan informatie opleveren om het scanbereik en de temporele distributie tijdens de beeldacquisitie te bepalen. De meest beschikbare beeldvorming is de conventionele CTA-scans met bi-(niet-contrastscan en arteriële scan) of driefasige (niet-contrastscan, arteriële scan en vertraagde scan).

2. d-CTA Beeldverwerving

  1. Plaats de patiënt in rugligging op de CT-scannertafel.
  2. Krijg perifere veneuze toegang.
    OPMERKING: Zorg ervoor dat toegang wordt verkregen door de veneuze rugbloeding te visualiseren.
  3. Voer topogram - en niet-contrast ct-beeldacquisitie uit met behulp van het Sn-100-blikfilter (zie materiaaltabel) om de blootstelling aan straling te verminderen en voor de regio van interesse selectie in de d-CTA-scan.
    OPMERKING: Na de niet-contrastscan is de locatie van het endograft zichtbaar. Plaats de regio van belang net boven de endograft.
  4. Voer timing bolus6 uit om de aankomsttijd van het contrast te controleren door een interessegebied boven de stentgraft in de abdominale aorta te plaatsen.
    1. Injecteer 10-20 ml van het contrast (zie materiaaltabel) door de perifere veneuze toegang, gevolgd door 50 ml zoutoplossinginjectie bij een stroomsnelheid van 3,5-4 ml /min. Verkrijg timing bolus scan.
      OPMERKING: De aankomst van het contrast wordt geregistreerd door de CT-scanner (zie Tabel met materialen) op basis van hounsfield-eenheidsverandering in de aorta6.
  5. Door het DynMulti4D-menupunt in het pop-upvenster "Cyclustijdvenster" te selecteren, plant u de verdeling en het aantal scans op basis van de contrasterende aankomsttijd van timing bolus en de bevindingen van eerdere beeldvormingsstudies.
    OPMERKING: Als endoleak van type I wordt vermoed, voert u meer scans uit op de vroege fase van de contrastverbeteringscurve die wordt gegeven door de timingbolus. Als type II endoleak wordt vermoed, voer dan meer scans uit op de latere fase.
    1. Neem voor type I endoleak meer scans op tijdens de eerdere fase van de tijd-dempingscurve (scan elke 1,5 s aan het begin en vervolgens elke 3-4 s).
    2. Voor type II endoleak die later verschijnen, neemt u meer scans op tijdens de latere fase van de tijd-dempingscurve.
    3. Als er geen eerdere beeldvormingsstudies beschikbaar zijn, verdeel de scans dan gelijkmatig rond de piek van de tijdverzwakkingscurve.
  6. Optimaliseer beeldvormingsparameters, waaronder kV, scanbereik, enz., Om de blootstelling aan straling te verminderen. Gebruik de instellingen in tabel 1 voor het verkrijgen van een dynamische scan met de CT-scanner (zie Materialentabel) die in dit werk wordt gebruikt.
  7. Injecteer het contrast voor d-CTA-acquisitie: 70-80 ml van het contrastmateriaal, gevolgd door 100 ml zoutoplossinginjecties met een stroomsnelheid van 3,5-4 ml / min door de perifere toegang.
  8. Start d-CTA-beeldacquisitie met behulp van de vertragingstijd op basis van de timingbolus die in stap 2.4 is beschreven. Adem inhouden is niet nodig tijdens de acquisitie, aangezien de duur van d-CTA-beeldacquisitie varieert van 30-40 s.
  9. Stuur verworven, gereconstrueerde beelden naar Picture Archiving and Communication System (PACS) voor kwalitatieve en kwantitatieve beoordeling van tijd-opgeloste angiografische beelden. Om dit te doen, selecteert u de gegevensafbeelding en voert u een muisklik uit op de linkerbenedenhoek van de software.

3. Dynamic-CTA beeldanalyse

  1. Open de software (zie Tabel met materialen) om de afbeelding te lezen. Zoek naar de naam of het identificatienummer van de patiënt om de verkregen beelden te vinden. Selecteer de verkregen d-CTA-beelden en verwerk ze met behulp van de CT dynamische angio-workflow .
    OPMERKING: De lay-out wordt weergegeven in figuur 1.
  2. Minimaliseer ademhalingsbewegingsartefacten tussen d-CTA-afbeeldingen door het menu-item Align Body motion correction van de software te selecteren (afbeelding 1).
  3. Kwalitatieve analyse: Controleer axiale plakjes CT-beelden wanneer maximale opacificatie van de aorta optreedt om een voor de hand liggende endoleak te interpreteren.
    1. Analyseer vervolgens scans in multiplanaire reconstructiemodus; als endoleak wordt vermoed, richt u zich op de endoleak en gebruikt u de tijdschaal in figuur 1 om tijd-opgeloste beelden te bekijken en de bron van endoleak af te leiden.
  4. Kwantitatieve analyse: Klik op de functie Time Attenuation Curve (TAC) in figuur 1. Selecteer een gebied boven de stent-graft (ROIaorta) en teken een cirkel met behulp van de TAC-functie, selecteer vervolgens het endoleak (ROIendoleak) gebied en teken daar ook een cirkel.
    OPMERKING: Doelvaten kunnen worden geselecteerd (ROItarget) om de rol van het schip tot de endoleak (instroom of uitstroom) te bepalen.
    1. Analyseer de verworven TAC (figuur 2) om de endoleakkenmerken te bepalen. Trek de tijd tot de piekwaarde van de endoleak af van de aorta ROI-curven om de Δ-tijd tot piekwaarde te krijgen. Deze waarde kan worden gebruikt voor endoleakanalyse6.
  5. Na kwalitatieve en kwantitatieve analyse, inferieren van het type en de bron van endoleak.
    OPMERKING: Type I endoleaks verschijnen als parallelle contrastverbetering naast het transplantaat, meestal vanwege de ontoereikende afdichtingszone en hebben een korter tijdsverschil tussen de aorta- en endoleakverbeteringscurven ( Δ-tijd tot piekwaarde) tussen aorta- en endoleak-ROI. Type II endoleaks zijn gerelateerd aan een instroomvat met retrograde vulling door onderpand en hebben een verlengde Δ-tijd tot piekwaarde tussen aorta en endoleak ROI. Op basis van ervaring werd geen Δ-tijd-tot-piekwaarde van meer dan 4 s geregistreerd voor type I endoleaks.

4. Richtlijnen voor intra-operatieve beeldfusie

  1. Plaats de patiënt in rugligging op de hybride operatiekamer (OK) tafel.
  2. Laad de geselecteerde dynamische CTA-scan met de beste zichtbaarheid van de endoleak in het hybride OK-werkstation. Annoteer handmatig kritieke oriëntatiepunten op de scan: nierslagaders ostia, interne iliacale slagaders ostia, endoleakholte, lumbale slagader (sen) of inferieure mesenteriale slagader.
  3. Selecteer 2D-3D-beeldfusie in het werkstation en verkrijg een anteroposterior en een schuin fluoroscopisch beeld van de patiënt met behulp van de 2D-3D-beeldfusieworkflow. Beweeg hiervoor de C-arm naar de gewenste hoek(en) met de joystick op de bedieningstafel en stap op het CINE-acquisitiepedaal.
  4. Lijn de stentgraft elektronisch uit met markers van de dynamische 3D-scan met de fluoroscopische beelden met behulp van geautomatiseerde beeldregistratie, indien nodig gevolgd door handmatige verfijning (figuur 3) in het 3D-nabewerkingswerkstation (sleep één afbeelding voor handmatige uitlijning). Controleer en accepteer de 2D-3D Image Fusion en Overlay de markeringen van d-CTA op de real-time 2D fluoroscopische afbeelding (Figuur 4).
  5. Voer de endoleak-embolisatie uit met behulp van de overlappende markeringen van d-CTA als leidraad.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De dynamische beeldvormingsworkflow bij twee patiënten wordt hier geïllustreerd.

Patiënt I
Een 82-jarige mannelijke patiënt met chronische obstructieve longziekte en hypertensie had een eerdere infrarood EVAR (2016). In 2020 werd patiënte doorverwezen vanuit een extern ziekenhuis voor een mogelijk type I of type II endoleak op basis van conventionele CTA. en een aanvullende endoanchorplaatsing in 2020 voor type Ia endoleak. Dynamische CTA werd uitgevoerd die een type Ia end...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dynamische, tijd-opgeloste CTA is een extra hulpmiddel in het aorta beeldvorming armamentarium. Deze techniek kan endoleaks na EVAR nauwkeurig diagnosticeren, inclusief identificatie van instroom/doelvaten4.

Ct-scanners van de derde generatie met bidirectionele tafelbewegingsmogelijkheid kunnen een dynamische acquisitiemodus bieden met betere temporele bemonstering langs de tijd-dempingscurve6. Om de hoogste nauwkeurigheid in het protocol te bere...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ABL ontvangt onderzoeksondersteuning van Siemens Medical Solutions USA Inc., Malvern, PA. PC is een senior stafwetenschapper bij Siemens Medical Solutions USA Inc., Malvern, PA. Marton Berczeli wordt ondersteund door de beurs van Semmelweis University: "Kiegészítő Kutatási Kiválósági Ösztöndíj" EFOP-3.6.3- VEKOP-16-2017-00009.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs willen Danielle Jones (klinisch onderwijsspecialist, Siemens Healthineers) en het hele CT-technoloogteam van het Houston Methodist DeBakey Heart and vascular center bedanken om beeldvormingsprotocollen te ondersteunen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Siemens Artis PhenoSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/en-us/angio/artis-interventional-angiography-systems/artis-phenoOok andere commercieel verkrijgbare C-boog systemen kunnen beeldfusie bieden
SOMATOM Force CT-scannerSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/dual-source-ct/somatom-forceElke commercieel verkrijgbare derde generatie CT-scanner kan dergelijk dynamisch beeldmateriaal produceren
Syngo.viaSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/en-us/medical-imaging-it/advanced-visualization-solutions/syngoviaElke DICOM-bestandsviewer met 4D-verwerkingscapaciteit kan de verkregen tijdsafhankelijke beelden bekijken, TAC is software-afhankelijk.
Visipaque (Iodixanol)GE Healthcare#00407222317Contrastmateriaal

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lederle, F. A., et al. Open versus endovascular repair of abdominal aortic aneurysm. New England Journal of Medicine. 380 (22), 2126-2135 (2019).
  2. De Bruin, J. L., et al. Long-term outcome of open or endovascular repair of abdominal aortic aneurysm. New England Journal of Medicine. 362 (20), 1881-1889 (2010).
  3. Chaikof, E. L., et al. The Society for Vascular Surgery practice guidelines on the care of patients with an abdominal aortic aneurysm. Journal of Vascular Surgery. 67 (1), 2-77 (2018).
  4. Sommer, W. H., et al. Time-resolved CT angiography for the detection and classification of endoleaks. Radiology. 263 (3), 917-926 (2012).
  5. Hou, K., et al. Dynamic volumetric computed tomography angiography is a preferred method for unclassified endoleaks by conventional computed tomography angiography after endovascular aortic repair. Journal of American Heart Association. 8 (8), 012011(2019).
  6. Berczeli, M., Lumsden, A. B., Chang, S. M., Bavare, C. S., Chinnadurai, P. Dynamic, time-resolved computed tomography angiography technique to characterize aortic endoleak type, inflow and provide guidance for targeted treatmen. Journal of Endovascular Therapy. , (2021).
  7. Hertault, A., et al. Impact of hybrid rooms with image fusion on radiation exposure during endovascular aortic repair. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 48 (4), 382-390 (2014).
  8. Maurel, B., et al. Techniques to reduce radiation and contrast volume during EVAR. Journal of Cardiovascular Surgery (Torino). 55 (2), Suppl 1 123-131 (2014).
  9. Schulz, C. J., Bockler, D., Krisam, J., Geisbusch, P. Two-dimensional-three-dimensional registration for fusion imaging is noninferior to three-dimensional- three-dimensional registration in infrarenal endovascular aneurysm repair. Journal of Vascular Surgery. 70 (6), 2005-2013 (2019).
  10. Madigan, M. C., Singh, M. J., Chaer, R. A., Al-Khoury, G. E., Makaroun, M. S. Occult type I or III endoleaks are a common cause of failure of type II endoleak treatment after endovascular aortic repair. Journal of Vascular Surgery. 69 (2), 432-439 (2019).
  11. Koike, Y., et al. Dynamic volumetric CT angiography for the detection and classification of endoleaks: application of cine imaging using a 320-row CT scanner with 16-cm detectors. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 25 (8), 1172-1180 (2014).
  12. Macari, M., et al. Abdominal aortic aneurysm: Can the arterial phase at CT evaluation after endovascular repair be eliminated to reduce radiation dose. Radiology. 241 (3), 908-914 (2006).
  13. Brambilla, M., et al. Cumulative radiation dose and radiation risk from medical imaging in patients subjected to endovascular aortic aneurysm repair. La Radiologica Medica. 120 (6), 563-570 (2015).
  14. Buffa, V., et al. Dual-source dual-energy CT: dose reduction after endovascular abdominal aortic aneurysm repair. La Radiologica Medica. 119 (12), 934-941 (2014).
  15. Apfaltrer, G., et al. Quantitative analysis of dynamic computed tomography angiography for the detection of endoleaks after abdominal aorta aneurysm endovascular repair: A feasibility study. PLoS One. 16 (1), 0245134(2021).
  16. Kinner, S., et al. Dynamic MR angiography in acute aortic dissection. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 42 (2), 505-514 (2015).
  17. Buls, N., et al. Improving the diagnosis of peripheral arterial disease in below-the-knee arteries by adding time-resolved CT scan series to conventional run-off CT angiography. First experience with a 256-slice CT scanner. European Journal of Radiology. 110, 136-141 (2019).
  18. Grossberg, J. A., Howard, B. M., Saindane, A. M. The use of contrast-enhanced, time-resolved magnetic resonance angiography in cerebrovascular pathology. Neurosurgical Focus. 47 (6), 3(2019).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Dynamic CT AngiographyAortic EndoleaksEndovascular Aneurysm Repair2D 3D Image FusionTime Attenuation CurveStent Graft ImagingQuantitative Endoleak AnalysisFluoroscopic Image FusionRadiation Dose ReductionContrast Material Reduction

Gerelateerde artikelen