Tredimensionel modellering af venstre atrium og lungevener med en præcis intrakardial ekkokardiografi tilgang

Summary

Nøjagtig intrakardial ekkokardiografi (ICE) viser signifikant nøjagtighed ved estimering af venstre atriestruktur, en potentiel og lovende metode til estimering af hjertestruktur. Her foreslår vi en protokol til tredimensionel modellering af venstre atrium og lungevener med ICE og hurtig anatomisk kortlægning (FAM) kateter remodeling.

Abstract

Intrakardial ekkokardiografi (ICE) er et nyt værktøj til estimering af hjerteanatomi under lungeveneisoleringsprocedurer, især venstre atrium (LA) anatomi og lungevenestrukturer. ICE bruges i vid udstrækning til at etablere en tredimensionel (3D) venstre atriel strukturmodel under ablationsprocedurer. Det er imidlertid uklart, om brug af ICE i en præcis 3D-modelleringsmetode kan give en mere nøjagtig venstre atriel 3D-model og den transseptale tilgang. Denne undersøgelse foreslår en protokol til modellering af venstre atrium og lungevener med ICE og hurtig anatomisk kortlægning (FAM) kateter remodeling. Det evaluerer nøjagtigheden af de modeller, der produceres ved hjælp af de to metoder gennem observatørscoring. Vi inkluderede 50 patienter, der gennemgik ICE-baseret 3D-remodellering, og 45, der gennemgik FAM 3D-remodellering baseret på lungeveneisoleringsprocedurer. Den pulmonale vene antrum remodeling estimeres ved at sammenligne antrum område erhvervet ved remodeling og venstre atriel computertomografi angiografi (CTA). Observatørscorerne for modelleringen i ICE- og FAM-grupperne var henholdsvis 3,40 ± 0,81 og 3,02 ± 0,72 (P < 0,05). Det lungeveneantrumområde opnået ved hjælp af ICE- og FAM-baserede metoder viste en sammenhæng med det område, der blev erhvervet af venstre atrium CT. Imidlertid var 95% konfidensintervalbias snævrere i ICE-erhvervede modeller end i FAM-erhvervede modeller (henholdsvis -238 cm 2 til 323 cm 2 Vs. -363 cm 2 til 386 cm ²) ved hjælp af Bland-Altman-analyse. Derfor besidder præcis ICE høj nøjagtighed ved estimering af den venstre atriale struktur, hvilket bliver en lovende tilgang til fremtidig estimering af hjertestrukturen.

Introduction

Atrieflimren (AF) er almindeligvis forbundet med atriel remodeling, herunder mekanisk remodeling, elektrofysiologisk remodellering og strukturel remodeling¹. Strukturel ombygning vil dramatisk påvirke atriumets anatomi. Derfor er vurdering af venstre atriale anatomi hos AF-patienter afgørende for AF-ablationsprocedurer og enhver procedure rettet mod venstre atrium. Til FAM 3D-modellering rekonstrueres 3D-modelleringen af hjertet baseret på den rumlige positionsændring af dets position svarende til det faste magnetfelt ved kontinuerligt at forskyde det magnetiske kateter i hjertet. I modsætning hertil integrerer ICE 3D-modellering det todimensionelle billede i hjertehulen med 3D-elektroanatomisk kortlægningssystem ved at placere sensoren i hovedenden af ICE-fasearray-kateteret. Således repræsenterer ultralydssektoren 3D-modellering for at demonstrere det anatomiske forhold og kateterposition i realtid.

Baseret på vores kliniske erfaring kan intrakardial ekkokardiografi (ICE) identificere atrievægsgrænsen og yderligere etablere 3D-ombygningen. Imidlertid giver det meste ICE-brug under AF-ablation eller 3D-ombygning kun en kort profil af atrierne eller lungevenerne. Oprindeligt blev ICE anvendt til at vejlede den interventionelle lukning af atriel septumdefekt og patent foramen ovale². ICE kan klarlægge placeringen og formen af atrieseptalen og er blevet brugt til forskellige interventionelle procedurer, der kræver atriel septal punktering³. Disse omfatter radiofrekvenskateterablation af atrieflimren, mitralventilinterventionel terapi osv. ICE kan præcist identificere lungevenegrænser og atrievægge for at etablere en mere detaljeret 3D-model³. Det er uklart, om denne metode kan give operatørerne en mere præcis vurdering af atriens anatomi, især for lungeveneantrum og transseptale steder. I denne undersøgelse sammenlignede vi CT-billedet i venstre atrium og 3D-ombygningen, der blev etableret ved hjælp af traditionelle metoder og præcise ICE-procedurer for at bestemme yderligere oplysninger.

Protocol

Denne forskningsprocedure overholdt nøje reglerne for human forskningsetisk komité på China-Japan Union Hospital of Jilin University. Patienter, der gennemgik radiofrekvensablation af atrieflimren, blev søgt på Carto-systemet (3D-kortlægningssystem). Derefter blev PACS-systemet brugt til at bestemme, om patienten gennemgik venstre atriel CT-undersøgelse før operationen for at fastslå, at hver udvalgt patient havde forladt atriale CT-billeder til sammenligning. Soundstar er det ICE-kateter, der anvendes i denne undersøgelse, og et Cartosound-modul er tilgængeligt i 3D-kortlægningssystemet. Hver patient gav skriftligt informeret samtykke før ICE 3D-modellering.

1. Forberedelse før scanning

1. Kontroller patientoplysninger, såsom nøjagtig puls, rytme, blodtryk og iltmætning. Lad patienten ligge liggende med armene på begge sider og lårene lidt bortført.
2. Giv dyb bevidst sedation med fentanyl (200 μg/ml) til alle patienter under hele proceduren. Vælg den rigtige lårbensvene som punkteringspunkt, som desinficeres og brolægges til lokalbedøvelse med 2% lidokain.
3. Opsæt ICE-kateteret: Tilslut ICE-kateterhalelinjen med 3D-kortlægningssystemet og en ultralydsmaskine. Åbn grænsefladen Undersøgelse i 3D-kortlægningssystemet, og vælg P500 i Tilsluttede maskiner.
4. Placer ICE-kateteret (diameter: 10f; ultralydstilstand: B-tilstand) inde i lårbensvenen. Under skubbeprocessen skal du overvåge ultralydet i realtid for at sikre, at kateteret er i et sikkert rum.
5. Før ablationskateteret til højre atrium for at udvikle den rigtige atrium- og koronar sinusmodel. Placer koronar sinuselektroden ved at kombinere den med ICE-vejledning.
6. Når ICE-kateteret er kommet ind i højre atrium, skal du sikre dig, at venstre atrie- og venstre atriale vedhængsstruktur vises på 3D-kortlægningssystemets skærm ved hjælp af de korte og lange akser i venstre atrium, mens venstre atriale trombose udelukkes.
7. Bestem det optimale punkteringssted under ICE-vejledning efter indsættelse af atrieseptal punkteringsnål. Udfør derefter transseptal punktering.
   1. Brug visningen Hjem til at bekræfte, at ICE nåede det højre atrium. Derefter viser softwaren den venstre PV-sektion. Klik på Højre bøjning for at demonstrere den ringere vena cava og atriale septum.
   2. Flyt punkteringsnålskeden for at pege i klokken fire-retningen. Træk nåleskeden tilbage til den ovale fossa, mens du overvåger ICE, og "teltskiltet" er synligt.
   3. Juster ICE-kateteret for at afsløre venstre PV som et "kaninøretegn". Under ICE-vejledning trækkes nåleskeden langsomt tilbage til den nederste kant af den ovale fossa.
   4. Drej punkteringsnålen med uret for at bryde igennem den ovale fossa. Injicer derefter heparinsaltvand gennem atrieseptumpunkteringsnålen.
      BEMÆRK: Saltblærer blev observeret i LA, hvilket indikerer vellykket punktering af atrieseptumet.

2. 3D modellering af venstre atrium og lungevene

BEMÆRK: ICE konstruerer venstre atriummodel i to retninger.

1. Efter at have skubbet ICE-kateteret ind i lårbenet, skal du føre det gennem den ringere og overlegne vena cava og komme ind i højre atrium.
2. Skub ultralydskateteret til midten af højre atrium på den korte akse og drej med uret. Nu peger ultralydsventilatoren mod klokken et (Home view) retning, der skildrer højre atrium og højre ventrikel.
3. Stram spændingsknappen for at opnå låsespændingsindstilling. Gå derefter til visningen Hjem , og klik på Antecurvature (A) for at få vist tricuspid annulus fuldt ud. Fastgør til tricuspid annulus til gating-træning, og brug modellering af slutåndingsfasen.
4. Fra visningen Hjem skal du dreje med uret til venstre atriale forreste væg, hvilket fører til udseendet af det venstre atriale vedhæng.
5. Fortsæt med uret drej til venstre atrium, hvilket fører til udseendet af venstre øvre og nedre lungevener, vist som et "kaninøretegn". Drej det derefter med uret og mod uret for præcist at samle billedet af de venstre lungevener ved at identificere de forreste og bageste venusgrænser.
6. Fortsæt med at dreje med uret til venstre atrium, etablere den bageste væg, og i processen fremstår spiserøret som "dobbeltsporsskiltet".
7. Drej til venstre atrium langs urets retning for at observere den højre nedre lungevene, vist som et "3-ords tegn". Drej det derefter med uret og mod uret for præcist at fange billedet af de højre lungevener ved at identificere de forreste og bageste grænser.
8. På den lange akse skal du klikke på Palintrope (P) for at gøre spidsen af kateteret i samme højde som koronar sinusmunding. Dette supplerer venstre atriummodel. Juster venstre bøjning / højre bøjning (L / R) for at observere frontvæggen af den lange akse i venstre atrium. Dette billede fanger den forreste væg i venstre atrium.
9. Marker de vigtige anatomiske placeringer, herunder lungeveneostia, venstre atriale vedhæng og andre vitale steder i overensstemmelse hermed (video 1).

3. Billedoptagelse og måling af lungeveneområdet

1. Venstre atriel CT
   1. Åbn PACS-systemet ved at dobbeltklikke på ikonet. Klik på Avanceret forespørgsel for at indtaste patientens navn og inspektionselement. Klik på OK for at finde billedet.
   2. Klik på Tune for at overføre billedet til vue pacs-systemet (billedarkiverings- og kommunikationssystem).
   3. Overfør 3D-volumenrekonstruktionsbilledet til arbejdsboksen, og klik på Eksporter billede for at gemme de venstre atriale bageste (PA), venstre senere (LL) og højre laterale (RL) positionsbilleder i mappen.
   4. Når du er vendt tilbage til det forrige program, skal du overføre den venstre atriale arterielle faseforbedringssekvens til arbejdsboksen og klikke på billedet, der vises som 3D.
   5. Dobbeltklik på 3D-billedet, og klik derefter på 3D i værktøjslinjen. Vælg resektionsværktøjet for at fjerne ribben, rygsøjle, aorta og andre strukturer for at udsætte venstre atrium og lungevenesystem.
   6. Udsæt lungevenen vestibule. Klik på Figur i værktøjslinjen, og vælg Område for at beregne tværsnitsarealet af lungevenevestibulen.
2. IS
   1. Åbn 3D-kortlægningssystemet. Klik derefter på Review Study og indtast patientens navn. Endelig skal du bruge Søg efter aktuel patient til at identificere billedet.
   2. Klik på OK for at åbne arbejdsgrænsefladen.
   3. Klik på Undersøg > Fortsæt studiet , og vælg model - og kanalsekvenserne .
   4. Klik på Optagelsesindstillinger, vælg derefter Region , og juster billedet til "Bagerste anterior", "Venstre lateral", "Højre lateral", "Venstre anterior skrå (LAO)" og "Højre forreste skrå (RAO)."
   5. Klik på Billede, vælg fotoområdet, og klik på OK for at gemme billedet.
   6. Klik på indstillingen Kort , og vælg Gem kort. Brug derefter viskelæder i værktøjslinjen til at fjerne venstre og højre lungevener.
   7. Klik på billedet, vælg Arealmåling og mål arealet af lungevenen vestibule.

Representative Results

Fra januar 2021 til juni 2022 udvalgte vi 114 patienter, der gennemgik radiofrekvensablation af atrieflimren på vores hospital. Patienterne blev ekskluderet ud fra følgende kriterier: intet 3D-volumenrekonstruktionsbillede af venstre atriel CT (n = 11), intet transseptalt punkterings-ICE-billede (n = 4) og ufuldstændig rekonstruktion af venstre atrium og lungevenebilleder (n = 4). Endelig blev 50 patienter med ICE 3D-modellering og 45 med FAM 3D-modellering som kontrolgruppe inkluderet i denne undersøgelse.

To professionelle elektrofysiologer analyserede alle 3D-modelleringsbillederne. Vi sammenlignede graden af anatomisk anastomose mellem Carto-modellering og venstre atriel computertomografi angiografi billeddannelse. 3D-billederne af FAM-modellering og raffineret ultralydsmodellering (figur 1) blev scoret (0 point: helt inkonsekvent; 5 point: helt konsistent). Den transseptale punkteringsposition hensigtsmæssighed (figur 2) blev scoret for konventionelle og raffinerede ultralydstyrede metoder (0 point: helt upassende, kræver genpunktering; 5 point: Meget passende). Det maksimale tværsnitsareal af lungevenevestibulen samlet ved hjælp af konventionel og raffineret ultralydmodellering blev sammenlignet med det maksimale tværsnitsareal opnået ved venstre atriel CT. Modelleringsobservatørscorerne var 3,40 ± 0,81 og 3,02 ± 0,72 (P < 0,05) i henholdsvis ICE- og FAM-grupperne. Observatørscorerne for udvælgelse af transseptale punkteringssteder var 4,62 ± 0,73 og 4,29 ± 0,97 (P < 0,05) i henholdsvis ICE- og FAM-grupperne (figur 3). Det lungeveneantrumområde, der er erhvervet ved hjælp af ICE- og FAM-baserede metoder, korrelerer med det område, der er erhvervet af venstre atriel CT. Imidlertid var 95% konfidensintervalbias snævrere i ICE-erhvervede modeller end i FAM-erhvervede modeller ved hjælp af Bland-Altman-analyse (henholdsvis -238 cm 2 til 323 cm 2 Vs. -363 cm 2 til 386 cm ²)(Figur 4).

Figur 1: 3D-modelleringsbilleder af venstre atrium, lungevene og transseptal punktering. (A-F) Sammenligning af 3D-modellering af ICE og venstre atriel CT. (G-L) Sammenligning af 3D-modellering af FAM og venstre atriel CT. (PA: Bageste-anterior; LL: Venstre lateral; RL: Højre sideværts). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 2: De transseptale punkteringspositioneringskort. (A-C) De ICE-styrede transseptale punkteringspositioneringskort; (D-F) De FAM-guidede transseptale punkteringspositioneringskort. (LAO: Venstre forreste skrå; RAO: Højre forreste skrå; RL: Højre sideværts). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 3: Observatørscorerne for modellering og valg af transseptale punkteringssteder. (A) Observatørscorerne for modellering i ICE- og FAM-grupperne var henholdsvis 3,40 ± 0,81 og 3,02 ± 0,72 (P < 0,05); (B) Observatørscorerne for udvælgelse af transseptale punkteringssteder i ICE- og FAM-grupperne var henholdsvis 4,62 ± 0,73 og 4,29 ± 0,97 (P < 0,05). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 4: Sammenligning af de to modelleringsmetoder til måling af lungeveneområdet. A) Lineær regressionsanalyse af lungeveneantrumområdet erhvervet ved hjælp af ICE-baseret metode og venstre atriel CT; (B) Lineær regressionsanalyse af lungeveneantrumområdet opnået ved den FAM-baserede metode og venstre atriel CT; (C) Bland-Altman-plots af de ICE-erhvervede modeller sammenlignet med venstre atriale CT. 95% konfidensintervalbias var -238 cm 2 til 323 cm²; (D) Bland-Altman-plots af de FAM-erhvervede modeller sammenlignet med venstre atriel CT. 95% konfidensintervalbias var -363 cm 2 til 386 cm². (LPV: Venstre lungevene; RPV: Højre lungevene Klik her for at se en større version af denne figur.

Video 1: Specifik proces til markering af vigtige anatomiske placeringer. Klik her for at downloade denne fil.

Discussion

Intrakardial ekkokardiografi (ICE) er et ikke-kontakt tredimensionelt rekonstruktionsværktøj. Det bestemmer det passende ablationsplan og reducerer forekomsten af lungevenestenose. Desuden forbedrer ICE effektiviteten af kateterablation ved at vurdere ablationskateterets distale position og dets relative tilknytning til de anatomiske strukturer. Disse strukturer omfatter venstre atrium og lungevene og diameteren og morfologien af lungevenen.

ICE-guidet atrieflimrenkateterablation kan reducere intraoperativ røntgenbestråling, reducere atrieseptal punkteringstid, opdage tidlige komplikationer og give rettidig behandling for at undgå alvorlige konsekvenser end atrieflimrensablation styret af traditionel 3D-modellering. Sammenlignet med transesophageal ekkokardiografi (TEE) identificerer ICE venstre atriel appendage trombose mere præcist med mere tydelig billeddannelsesbehandling. Således kan ICE helt erstatte TEE ved bestemmelse af venstre atriale appendage trombose⁴. Under proceduren kan ICE nøjagtigt identificere den anatomiske struktur i realtid af venstre atrium (LA) og lungevener (PV'er)⁵. Men når ICE-kateteret sendes, skal dets position observeres gennem billeddannelse. Derudover bør der opretholdes en passende afstand fra vaskulærvæggen for at forhindre unødig skade på blodkarrene. ICE hævede ikke den subjektive score tilfredshed med atriel septal punktering. Dette er forbundet med erfaringerne fra atriale septal punkteringsudøvere. Vores kirurger er mere erfarne, og denne praksis bør udforskes hos nye kirurger.

En detaljeret forståelse af venstre atriumanatomi er nødvendig for sikker og effektiv radiofrekvensablation af atrieflimren. Okumura⁶ et al. observerede, at 3D-modelleringen konstrueret af CT eller MR besidder forskellige kammerkonformationer på grund af ændringer i venstre atriumkammertilstand i tidsintervallet mellem CT-billedoptagelse og intervention. Dårlig CT-billedkvalitet kan yderligere øge unøjagtigheden ved højere hjertefrekvenser, især i ventrikulær billeddannelse. ICE-fasekateteret hjælper med at integrere det todimensionelle billede i det elektroanatomiske kortlægningssystem i 3D med en mere intuitiv visning af det anatomiske forhold og kateterposition i realtid. Desuden kan venstre atrium og lungevene opnås uden præoperativ billeddannelse eller gennem intervalkanalen⁷. Dette hjælper klinikere med at kortlægge mere præcist, hurtigt og sikkert. De væsentlige trin i denne metode er nøjagtig punktering af atrieseptum og passende justering af ultralydskateterretningen for nøjagtigt at vise de venstre atriumrelaterede strukturer såsom lungevener, venstre atriale vedhæng osv. Denne undersøgelse sammenlignede billederne af ICE- og FAM-modelleringsmetoder, og vi observerede, at modellen opnået ved hjælp af ICE-finmodellering (3,40 ± 0,81) var mere raffineret end FAM 3D-modellering (3,02 ± 0,72). Ulemperne ved ICE inkluderer træningskrav, og at blive dygtig til dets anvendelse involverer typisk en relativt lang indlæringskurve⁸, især færdigheder i ICE-finmodelleringsprocessen. Der bør ydes særlig teknisk bistand. Således anbefales erfarne operatører, når de udfører atriel septal punktering. Det venstre atriale vedhæng er dårligt udviklet, når ICE-kateteret er placeret i højre atrium. Imidlertid kan det venstre atriale vedhæng vises, når ICE placeres i koronar sinus. Der er risiko for dissektion og venøs perforering, og ICE er dyrere end IEE.

Haissasaguerre⁹ et al. observerede, at de fleste for tidlige atrielle sammentrækninger, der forårsager hyppige episoder af atrieflimren, har tendens til at stamme fra lungevenen. Kontrastmidler er nødvendige for at bestemme placeringen af lungeveneåbningen i traditionel radiofrekvensablation af atrieflimren. Direkte LA-billeddannelse lettede klar visualisering, især af venstre lungevener (LPV'er). Dette kunne muliggøre bedre billedintegration og navigation af ablationskateteret til periferentiel lungeveneisolering (CPVI)¹⁰. Når lungevenevestibulen er isoleret, hjælper billeddannelse i realtid og funktionel overvågning med at forbedre sikkerheden og nøjagtigheden af operationen. ICE kan bestemme antallet af lungevener, diameter, anatomisk variation og andre funktioner¹¹. Vi observerede, at området af lungevenen var forbundet med CTA i både FAM- og ICE-billeder ved at bestemme arealet af lungevenevestibulen. Den lineære regression foreslog P < 0,05, og 95% konfidensintervalbias var smallere i ICE-erhvervede modeller end i FAM-erhvervede modeller (henholdsvis -238cm 2 til 323cm 2 Vs. -363cm 2 til 386cm ²). ICE er mere præcis og mindre variabel på grund af ikke-kontaktmodellering. Trykændringen under kontakt kan forårsage atriel deformation i kateterkontaktmodellering med forskellige tryk for hver kontakt, der beskriver kilden til forskellen. Fin modellering af lungevener ved hjælp af ICE kan føre til CT-modelleringsnøjagtighed, observere placering, område og grad af ablation i realtid end i FAM-modellering og opnå fuldstændig lungeveneisolering.

På nuværende tidspunkt anvendes ICE i vid udstrækning i forskellige kateterinterventionelle operationer. ICE giver nøjagtige hjerteanatomibilleder, reducerer strålingseksponering, fjerner behovet for generel anæstesi³ og forbedrer patientens tolerance. I fremtiden, med billedkvaliteten af ICE, herunder 3D- og 4D-billeddannelsesfunktioner, forbedring af opløsningen og billedklarheden, krympende kateterdiameter og gradvist prisfald, vil det i vid udstrækning øge brugen i klinisk praksis.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
CARTO V6	Johnson&Johnson	6.0.80.45
CARTO V7	Johnson&Johnson	7.1.80.33
PACS system	Philips(China) Investment Co.,Ltd	N/A
Soundstar	Johnson&Johnson	N/A