Method Article

Dynamiczna angiografia tomografii komputerowej z rozdzielczością czasową do charakterystyki przecieków wewnątrzaortalnych i wskazówek dotyczących leczenia za pomocą obrazowania fuzyjnego 2D-3D

DOI:

10.3791/62958

⸱

December 9th, 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 This Article

Summary

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

Obrazowanie angiografii dynamicznej tomografii komputerowej (CTA) dostarcza dodatkowej wartości diagnostycznej w charakterystyce przecieków wewnątrzspadowych aorty. Protokół ten opisuje podejście jakościowe i ilościowe wykorzystujące analizę krzywej tłumienia w czasie w celu scharakteryzowania przecieków. Przedstawiono technikę integracji dynamicznego obrazowania CTA z fluoroskopią z wykorzystaniem fuzji obrazów 2D-3D w celu lepszego prowadzenia obrazu podczas leczenia.

Abstract

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

W Stanach Zjednoczonych ponad 80% wszystkich tętniaków aorty brzusznej jest leczonych metodą wewnątrznaczyniowej naprawy tętniaka aorty (EVAR). Podejście wewnątrznaczyniowe gwarantuje dobre wczesne wyniki, ale odpowiednie obrazowanie kontrolne po EVAR jest niezbędne do utrzymania długoterminowych pozytywnych wyników. Potencjalne powikłania związane z przeszczepem to migracja przeszczepu, infekcja, frakcja i wycieki śródkrwi, przy czym ta ostatnia jest najczęstsza. Najczęściej stosowanym obrazowaniem po EVAR jest angiografia tomografii komputerowej (CTA) oraz ultrasonografia dupleksowa. Dynamiczna, czasowo-rozdzielcza angiografia tomografii komputerowej (d-CTA) jest stosunkowo nową techniką charakteryzowania przecieków wewnętrznych. Podczas akwizycji wykonuje się sekwencyjnie wiele skanów wokół endoprzeszczepu, co zapewnia dobrą wizualizację pasażu kontrastowego i powikłań związanych z przeszczepem. Ta wysoka dokładność diagnostyczna d-CTA może zostać wdrożona do terapii poprzez fuzję obrazu i zmniejszenie dodatkowej ekspozycji na promieniowanie i materiał kontrastowy.

Ten protokół opisuje techniczne aspekty tej modalności: selekcja pacjentów, wstępny przegląd obrazu, akwizycja skanu d-CTA, przetwarzanie obrazu, jakościowa i ilościowa charakterystyka przecieku wewnętrznego. Przedstawiono również etapy integracji dynamicznego CTA z śródoperacyjną fluoroskopią przy użyciu obrazowania fuzyjnego 2D-3D w celu ułatwienia celowanej embolizacji. Podsumowując, dynamiczne CTA z rozdzielczością czasową jest idealną metodą charakterystyki przecieku z dodatkową analizą ilościową. Może zmniejszyć narażenie na promieniowanie i jodowany materiał kontrastowy podczas leczenia przecieku śródkrwistego poprzez prowadzenie interwencji.

Introduction

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

Wewnątrznaczyniowa naprawa tętniaka aorty (EVAR) wykazała lepsze wyniki wczesnej śmiertelności niż otwarta naprawa aorty1. Podejście to jest mniej inwazyjne, ale może skutkować wyższymi wskaźnikami reinterwencji w średnim i długim okresie z powodu przecieków wewnętrznych, migracji przeszczepu, złamań2. W związku z tym lepszy nadzór EVAR ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia dobrych wyników średnio- i długoterminowych.

Obecne wytyczne sugerują rutynowe stosowanie dupleksowego ultrasonografu i trójfazowego CTA3. Dynamiczna, czasowo-rozdzielcza angiografia tomografii komputerowej (d-CTA) jest stosunkowo nową metodą stosowaną w nadzorze EVAR4. Podczas d-CTA po wstrzyknięciu kontrastu wykonuje się wiele skanów w różnych punktach czasowych wzdłuż krzywej tłumienia czasu, stąd termin obrazowanie czasowo-rozdzielcze. Podejście to wykazało większą dokładność w charakterystyce przecieków wewnętrznych po EVAR niż konwencjonalne CTA5. Zaletą akwizycji czasowej jest możliwość ilościowej analizy zmian jednostek Hounsfielda w wybranym regionie zainteresowania (ROI)6.

Dodatkową korzyścią z dokładnego charakteryzowania przecieków za pomocą d-CTA jest to, że skan może być wykorzystany do fuzji obrazu podczas interwencji, potencjalnie minimalizując potrzebę dalszej angiografii diagnostycznej. Fuzja obrazów to metoda, w której wcześniej uzyskane obrazy są nakładane na obrazy fluoroskopowe w czasie rzeczywistym w celu kierowania procedurami wewnątrznaczyniowymi, a następnie zmniejszania zużycia środka kontrastowego i ekspozycji na promieniowanie7,8. Fuzję obrazu na hybrydowej sali operacyjnej (OR) za pomocą dynamicznego skanu CTA 3D można osiągnąć za pomocą dwóch podejść: (1) fuzja obrazu 3D-3D: gdzie 3D d-CTA jest łączona ze śródoperacyjnie uzyskanymi obrazami CT wiązki stożkowej bez kontrastu, (2) fuzja obrazu 2D-3D, gdzie 3D d-CTA jest łączona z dwupłaszczyznowymi (przednio-tylnymi i bocznymi) obrazami fluoroskopowymi. Wykazano, że podejście do fuzji obrazów 2D-3D znacznie obniża promieniowanie w porównaniu z techniką 3D-3D9.

Ten protokół opisuje techniczne i praktyczne aspekty dynamicznego obrazowania CTA do charakterystyki przecieku i wprowadza podejście do fuzji obrazów 2D-3D z d-CTA do śródoperacyjnego prowadzenia obrazu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Ten protokół jest zgodny ze standardami etycznymi krajowego komitetu badawczego oraz z Deklaracją Helsińską z 1964 roku. Protokół ten został zatwierdzony przez Houston Methodist Research Institute.

1. Wybór pacjenta i wcześniejszy przegląd obrazu

UWAGA: Dynamiczne obrazowanie CTA powinno być rozważane jako metoda obrazowania uzupełniającego u pacjentów z rosnącym rozmiarem tętniaka i przeciekiem po implantacji stentgraftu, uporczywym przeciekiem wewnętrznym po interwencjach lub u pacjentów z rosnącym rozmiarem worka tętniaków bez widocznego przecieku wewnętrznego. Podobnie jak konwencjonalne obrazowanie CT, technika ta obejmuje wstrzyknięcie kontrastu jodem, który może być stosunkowo przeciwwskazany u pacjentów z ciężką niewydolnością nerek.

  1. Przed rozpoczęciem właściwego skanowania należy zapoznać się z wcześniejszymi badaniami obrazowymi pod kątem obecności przecieku śródskórnego i typu stentgraftu.
    UWAGA: Może to dostarczyć informacji potrzebnych do podjęcia decyzji o zakresie skanowania i rozkładzie czasowym podczas akwizycji obrazu. Najczęściej dostępnym obrazowaniem jest konwencjonalna tomografia komputerowa z dwufazowym (skan bez kontrastu i skan tętnicy) lub trójfazowy (skan bez kontrastu, skan tętniczy i skan opóźniony).

2. d-CTA Akwizycja obrazu

  1. Ułóż pacjenta w pozycji leżącej na stole tomografu komputerowego.
  2. Uzyskaj obwodowy dostęp żylny.
    UWAGA: Upewnij się, że dostęp jest uzyskiwany poprzez wizualizację krwawienia z żyły wstecznej.
  3. Wykonaj topogram i akwizycję obrazu CT bez kontrastu przy użyciu filtra cynowego Sn-100 (patrz Tabela materiałów), aby zmniejszyć narażenie na promieniowanie i wybrać obszar zainteresowania w skanowaniu d-CTA.
    UWAGA: Po skanowaniu bez kontrastu będzie widoczna lokalizacja endograftu. Umieść obszar zainteresowania tuż nad endoprzeszczepem.
  4. Wykonaj bolus6, aby sprawdzić czas nadejścia kontrastu, umieszczając obszar zainteresowania nad przeszczepem stentu w aorcie brzusznej.
    1. Wstrzyknąć 10-20 ml kontrastu (patrz tabela materiałów) przez obwodowy dostęp żylny, a następnie 50 ml wstrzyknięcia soli fizjologicznej przy szybkości przepływu 3,5-4 ml/min. Uzyskaj skanowanie bolusa czasowego.
      UWAGA: Nadejście kontrastu jest rejestrowane przez tomograf komputerowy (patrz Tabela materiałów) na podstawie zmiany jednostki Hounsfielda wewnątrz aorty6.
  5. Wybierając punkt menu DynMulti4D w wyskakującym oknie "Czas cyklu", zaplanuj rozkład i liczbę skanów na podstawie czasu nadejścia kontrastu z bolusa czasowego oraz wyników wcześniejszych badań obrazowych.
    UWAGA: W przypadku podejrzenia przecieku wewnętrznego typu I należy wykonać więcej skanów we wczesnej fazie krzywej wzmocnienia kontrastu, która jest podawana przez bolus czasowy. Jeśli podejrzewa się przeciek typu II, wykonaj więcej skanów w późniejszej fazie.
    1. W przypadku przecieku wewnętrznego typu I należy wykonać więcej skanów we wcześniejszej fazie krzywej tłumienia w czasie (skanowanie co 1,5 s na początku, a następnie co 3-4 s).
    2. W przypadku przecieku wewnętrznego typu II, który pojawia się później, należy wykonać więcej skanów w późniejszej fazie krzywej tłumienia w czasie.
    3. Jeśli nie są dostępne żadne wcześniejsze badania obrazowe, należy rozmieścić skany równomiernie wokół szczytu krzywej tłumienia w czasie.
  6. Zoptymalizuj parametry obrazowania, w tym kV, zakres skanowania itp., aby zmniejszyć narażenie na promieniowanie. Użyj ustawień pokazanych w Tabeli 1 w celu uzyskania dynamicznego skanu za pomocą tomografu komputerowego (patrz Tabela materiałów) użytego w tej pracy.
  7. Wstrzyknąć kontrast w celu akwizycji d-CTA: 70-80 ml materiału kontrastowego, a następnie 100 ml iniekcji soli fizjologicznej przy szybkości przepływu 3,5-4 ml / min przez dostęp obwodowy.
  8. Rozpocznij akwizycję obrazu d-CTA, korzystając z czasu opóźnienia opartego na bolusie czasowym opisanym w kroku 2.4. Wstrzymanie oddechu nie jest konieczne podczas akwizycji, biorąc pod uwagę, że czas akwizycji obrazu d-CTA waha się od 30-40 s.
  9. Wyślij pozyskane, zrekonstruowane obrazy do systemu archiwizacji i komunikacji obrazów (PACS) w celu jakościowego i ilościowego przeglądu obrazów angiograficznych z rozdzielczością czasową. Aby to zrobić, wybierz obraz danych i kliknij myszą w lewym dolnym rogu oprogramowania.

3. Dynamiczna analiza obrazu CTA

  1. Otwórz oprogramowanie (patrz Spis materiałów), aby odczytać obraz. Wyszukaj imię i nazwisko pacjenta lub numer identyfikacyjny, aby znaleźć uzyskane obrazy. Wybierz pozyskane obrazy d-CTA i przetwórz je za pomocą przepływu pracy dynamicznego angio CT.
    UWAGA: Układ jest pokazany w Rysunek 1.
  2. Zminimalizuj artefakty ruchu oddechowego między obrazami d-CTA, wybierając pozycję menu korekcji ruchu Align Body w dedykowanym oprogramowaniu (Rysunek 1).
  3. Analiza jakościowa: Sprawdź osiowe wycinki obrazów TK, gdy występuje maksymalne zmętnienie aorty, aby zinterpretować ewentualny oczywisty przeciek wewnętrzny.
    1. Następnie przeanalizuj skany w trybie rekonstrukcji wielopłaszczyznowej; jeśli podejrzewasz przeciek wewnętrzny, skup się na przecieku i użyj skali czasowej pokazanej w Rysunek 1, aby obejrzeć obrazy z rozdzielczością czasową i wywnioskować źródło przecieku.
  4. Analiza ilościowa: Kliknij na funkcję krzywej tłumienia w czasie (TAC) pokazaną na rysunku Rysunek 1. Wybierz obszar powyżej stentgraftu (aorty ROI) i narysuj okrąg za pomocą funkcji TAC, a następnie wybierz obszar przecieku (ROIendoleak) i również narysuj tam okrąg.
    UWAGA: Można wybrać naczynia docelowe (ROItarget), aby określić rolę naczynia w przecieku wewnętrznym (dopływ lub odpływ).
    1. Przeanalizuj nabyty TAC (Rysunek 2), aby określić charakterystykę przecieku. Odejmij czas do wartości szczytowej przecieku od krzywych ROI aorty, aby uzyskać Δ czas do wartości szczytowej. Wartość ta może być użyta do analizy przecieku wewnętrznego6.
  5. Po analizie jakościowej i ilościowej określ rodzaj i źródło wycieku wewnętrznego.
    UWAGA: Przecieki wewnątrzprzeciekowe typu I pojawiają się jako równoległe wzmocnienie kontrastu obok przeszczepu, zwykle z powodu nieodpowiedniej strefy uszczelnienia i mają krótszą różnicę czasu między krzywymi wzmocnienia aorty i przecieku wewnętrznego (Δ czas do wartości szczytowej) między ROI aorty a przeciekiem. Nieszczelności typu II są związane z naczyniem dopływowym z wstecznym wypełnieniem przez zabezpieczenie i mają wydłużony czas Δ do wartości szczytowej między ROI aorty a przeciekiem. Na podstawie doświadczenia stwierdzono, że czas Δ do osiągnięcia wartości szczytowej nie był wyższy niż 4 s w przypadku przecieków wewnętrznych typu I.

4. Wskazówki dotyczące śródoperacyjnej fuzji obrazów

  1. Ułóż pacjenta na wznak na stole hybrydowej sali operacyjnej (OR).
  2. Załaduj wybrane dynamiczne skanowanie CTA, które zapewnia najlepszą widoczność przecieku na hybrydowej stacji operacyjnej. Ręcznie opisz krytyczne punkty orientacyjne na skanie: ujście tętnic nerkowych, ujście tętnic biodrowych wewnętrznych, jama przeciekowa, tętnica lędźwiowa (tętnice) lędźwiowa lub tętnica krezkowa dolna.
  3. Wybierz fuzję obrazu 2D-3D na stacji roboczej i uzyskaj przednio-tylny i skośny obraz fluoroskopowy pacjenta za pomocą przepływu pracy fuzji obrazów 2D-3D. W tym celu przesuń ramię C pod wymaganym kątem (kątami) za pomocą joysticka na stole operacyjnym i naciśnij pedał akwizycji CINE.
  4. Elektronicznie wyrównaj stentgraft z markerami z dynamicznego skanu CTA 3D z obrazami fluoroskopowymi za pomocą automatycznej rejestracji obrazu, a następnie w razie potrzeby ręcznie udoskonal (Rysunek 3) na stacji roboczej do przetwarzania końcowego 3D (przeciągnij jeden obraz w celu ręcznego wyrównania). Sprawdź i zaakceptuj fuzję obrazów 2D-3D i nałóż markery z d-CTA na obraz fluoroskopowy 2D w czasie rzeczywistym (Rysunek 4).
  5. Wykonaj embolizację przecieku, używając nałożonych markerów z d-CTA jako wskazówek.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Dynamiczny przebieg obrazowania u dwóch pacjentów jest zilustrowany tutaj.

Pacjent I
82-letni pacjent z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc i nadciśnieniem tętniczym miał wcześniejszy podnerkowy EVAR (2016). W 2020 roku pacjent został skierowany z zewnętrznego szpitala na ewentualny przeciek wewnętrzny typu I lub typu II w oparciu o konwencjonalne CTA. oraz dodatkowe założenie endokotwy w 2020 r. dla przecieku typu Ia. Wykonano dynamiczne CTA, które zdiagnozowało przeciek ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Dynamiczne, czasowo-rozdzielcze CTA jest dodatkowym narzędziem w arsenału obrazowania aorty. Technika ta pozwala na dokładne zdiagnozowanie przecieków wewnętrznych po EVAR, w tym identyfikację naczyń dopływowych/docelowych4.

Tomografy komputerowe trzeciej generacji z możliwością dwukierunkowego ruchu stołu mogą zapewnić dynamiczny tryb akwizycji z lepszym próbkowaniem czasowym wzdłuż krzywej tłumienia w czasie6. Aby osiągnąć najwyższą dokładność ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

ABL otrzymuje wsparcie badawcze od Siemens Medical Solutions USA Inc., Malvern, PA. PC jest starszym pracownikiem naukowym w Siemens Medical Solutions USA Inc., Malvern, PA. Marton Berczeli jest wspierany przez stypendium Uniwersytetu Semmelweisa: "Kiegészítő Kutatási Kiválósági Ösztöndíj" EFOP-3.6.3- VEKOP-16-2017-00009.

Acknowledgements

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

Autorzy chcieliby podziękować Danielle Jones (specjalistce ds. edukacji klinicznej, Siemens Healthineers) oraz całemu zespołowi technologów tomografii komputerowej w Houston Methodist DeBakey Heart and vascular center za wsparcie protokołów obrazowania.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Siemens Artis PhenoSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/en-us/angio/artis-interventional-angiography-systems/artis-phenoInne dostępne na rynku systemy z ramieniem C również mogą zapewnić fuzję obrazów
CT SOMATOM ForceSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/dual-source-ct/somatom-forceKażdy dostępny na rynku tomograf komputerowy trzeciej generacji może wykonywać takie dynamiczne obrazowanie
Syngo.viaSiemens Healthcarehttps://www.siemens-healthineers.com/en-us/medical-imaging-it/advanced-visualization-solutions/syngoviaKażda przeglądarka plików DICOM z możliwością przetwarzania 4D może przeglądać uzyskane obrazy w rozdzielczości czasowej, TAC są zależne od oprogramowania.
Visipaque (Iodixanol)GE Healthcare#00407222317Materiał kontrastowy

References

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

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

Related Articles