Summary
Noggrann intrakardiell ekokardiografi (ICE) visar betydande noggrannhet vid uppskattning av den vänstra förmaksstrukturen, en prospektiv och lovande metod för uppskattning av hjärtstrukturen. Här föreslår vi ett protokoll för tredimensionell modellering av vänster förmak och lungvener med ICE och fast anatomical mapping (FAM) kateterremodellering.
Abstract
Intrakardiell ekokardiografi (ICE) är ett nytt verktyg för att uppskatta hjärtats anatomi under lungvensisoleringsprocedurer, särskilt anatomin i vänster förmak (LA) och lungvensstrukturer. ICE används i stor utsträckning för att upprätta en tredimensionell (3D) strukturmodell för vänster förmak under ablationsprocedurer. Det är dock oklart om användning av ICE i en exakt 3D-modelleringsmetod kan ge en mer exakt 3D-modell för vänster förmak och det transseptala tillvägagångssättet. Denna studie föreslår ett protokoll för att modellera vänster förmak och lungvener med ICE och snabb anatomisk kartläggning (FAM) kateterremodellering. Den utvärderar noggrannheten hos de modeller som produceras med hjälp av de två metoderna genom observatörsbedömning. Vi inkluderade 50 patienter som genomgick ICE-baserad 3D-remodellering och 45 som genomgick FAM 3D-remodellering baserad på lungvensisoleringsprocedurer. Remodelleringen av lungvenantrum uppskattas genom att jämföra antrumarean som förvärvats genom remodellering och datortomografi (CTA) med vänster förmak. Observatörspoängen för modelleringen i ICE- och FAM-grupperna var 3,40 ± 0,81 respektive 3,02 ± 0,72 (P < 0,05). Lungvensantrumarean som erhölls med de ICE- och FAM-baserade metoderna visade en korrelation med den area som erhölls med vänster förmaks-CT. Den 95-procentiga konfidensintervallbiasen var dock smalare i ICE-förvärvade modeller än i FAM-förvärvade modeller (-238 cm 2 till 323 cm 2 Vs. -363 cm 2 till 386 cm 2, respektive) med hjälp av Bland-Altman-analys. Därför har exakt ICE hög noggrannhet när det gäller att uppskatta den vänstra förmaksstrukturen, vilket blir ett lovande tillvägagångssätt för framtida uppskattning av hjärtstrukturen.
Introduction
Förmaksflimmer (AF) är ofta förknippat med förmaksremodellering, inklusive mekanisk ombyggnad, elektrofysiologisk ombyggnad och strukturell ombyggnad1. Strukturell ombyggnad kommer att dramatiskt påverka atriets anatomi. Därför är det viktigt att bedöma den vänstra förmaksanatomin hos patienter med förmaksflimmer för förmaksflimmer och alla ingrepp som riktar sig mot vänster förmak. För FAM 3D-modellering rekonstrueras 3D-modelleringen av hjärtat baserat på den rumsliga positionsförändringen av dess position som motsvarar det fasta magnetfältet genom att kontinuerligt förskjuta magnetkatetern i hjärtat. ICE 3D-modellering integrerar däremot den tvådimensionella bilden i hjärthålan med det elektroanatomiska 3D-kartläggningssystemet genom att placera sensorn vid huvudänden av ICE-fasmatriskatetern. Således representerar ultraljudssektorn 3D-modellering för att demonstrera det anatomiska förhållandet och kateterpositionen i realtid.
Baserat på vår kliniska erfarenhet kan intrakardiell ekokardiografi (ICE) identifiera förmaksväggens gräns och ytterligare fastställa 3D-remodellen. Men de flesta ICE-användningar under AF-ablation eller 3D-remodellering ger bara en kort profil av förmaken eller lungvenerna. Ursprungligen användes ICE för att vägleda den interventionella stängningen av förmaksseptumdefekt och patentforamen ovale2. ICE kan klargöra förmaksseptalens läge och form och har använts för olika interventionella procedurer som kräver förmaksseptumpunktion3. Dessa inkluderar radiofrekvent kateterablation av förmaksflimmer, mitralisklaffinterventionell terapi, etc. ICE kan exakt identifiera lungvensgränser och förmaksväggar för att skapa en mer detaljerad 3D-modell3. Det är oklart om denna metod skulle kunna ge operatörerna en mer exakt bedömning av förmakens anatomi, särskilt för lungvenens antrum och transseptala platser. I den här studien jämförde vi CT-bilden från vänster förmak och 3D-remodellen som etablerats med traditionella metoder och exakta ICE-procedurer för att fastställa ytterligare information.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Denna forskningsprocedur följde noga reglerna för etikkommittén för mänsklig forskning vid China-Japan Union Hospital vid Jilin University. Patienter som genomgick radiofrekvensablation av förmaksflimmer söktes på Carto-systemet (3D-kartläggningssystem). Sedan användes PACS-systemet för att avgöra om patienten genomgick CT-undersökning av vänster förmak före operationen för att säkerställa att varje utvald patient hade lämnat förmaks-CT-bilder för jämförelse. Soundstar är den ICE-kateter som användes i denna studie, och en Cartosound-modul finns tillgänglig i 3D-kartläggningssystemet. Varje patient gav skriftligt informerat samtycke före ICE 3D-modellering.
1. Förberedelse före skanning
- Kontrollera patientinformation, t.ex. korrekt hjärtfrekvens, rytm, blodtryck och syremättnad. Låt patienten ligga på rygg med armarna på båda sidor och låren lätt bortförda.
- Ge djup medveten sedering med fentanyl (200 μg/ml) till alla patienter under hela proceduren. Välj rätt lårbensven som punkteringspunkt, som desinficeras och beläggs för lokalbedövning med 2 % lidokain.
- Ställ in ICE-katetern: Anslut ICE-kateterns svanslinje till 3D-kartläggningssystemet och en ultraljudsmaskin. Öppna studiegränssnittet i 3D-kartläggningssystemet och välj P500 i Anslutna maskiner.
- Placera ICE-katetern (diameter: 10f; ultraljudsläge: B-läge) inuti lårbensvenen. Under krystningsprocessen, övervaka ultraljudet i realtid för att säkerställa att katetern är i ett säkert utrymme.
- För ablationskatetern till höger förmak för att utveckla höger förmak och koronar sinusmodell. Placera sinuselektroden i koronar genom att kombinera den med ICE-vägledning.
- När ICE-katetern har kommit in i höger förmak ska du se till att vänster förmak och vänster förmaksbihang visas på 3D-kartläggningssystemets skärm med hjälp av de korta och långa axlarna på vänster förmak samtidigt som vänster förmakstrommb utesluts.
- Bestäm det optimala punkteringsstället under ICE-vägledning efter att ha satt in förmaksseptumpunktionsnålen. Utför sedan transseptal punktion.
- Använd hemvyn för att bekräfta att ICE nådde rätt atrium. Sedan visar programvaran den vänstra PV-sektionen. Klicka på Högerböj för att visa den nedre hålvenen och förmaksskiljeväggen.
- Flytta punkteringsnålshylsan så att den pekar i riktning mot klockan fyra. Dra tillbaka nålhylsan till den ovala fossan medan du övervakar ICE, och "tältskylten" är synlig.
- Justera ICE-katetern för att avslöja den vänstra PV:n som ett "kaninörontecken". Under ICE-vägledning, dra långsamt ut nålhylsan till den nedre kanten av den ovala fossan.
- Vrid punkteringsnålen medurs för att bryta igenom den ovala fossan. Injicera sedan heparinkoksaltlösning genom förmaksseptumpunktionsnålen.
OBS: Saltblåsor observerades i LA, vilket tyder på framgångsrik punktering av förmaksskiljeväggen.
2. 3D modellering av vänster förmak och lungven
OBS: ICE konstruerar den vänstra atriummodellen i två riktningar.
- Efter att ha tryckt in ICE-katetern i lårbensvenen, för den genom den nedre och övre hålvenen och in i höger förmak.
- Skjut ultraljudskatetern till mitten av höger förmak på den korta axeln och vrid medurs. Nu pekar ultraljudsfläkten mot klockan ett (hemvy) riktning som visar höger förmak och höger kammare.
- Dra åt spänningsratten för att uppnå låsningsspänningsinställning. Vänd dig sedan till hemvyn och klicka på Antekrökning (A) för att visa trikuspidalringen helt. Fäst på trikuspidalringen för gatingträning och använd fasmodellering i slutet av andetaget.
- Från hemvyn , vrid medurs till den vänstra förmakens främre vägg, vilket leder till utseendet på det vänstra förmaksbihanget.
- Fortsätt medurs vrid till vänster förmak, vilket leder till utseendet på de vänstra övre och nedre lungvenerna, som visas som ett "kaninörontecken". Vrid den sedan medurs och moturs för att exakt samla in bilden av de vänstra lungvenerna genom att identifiera de främre och bakre venusgränserna.
- Fortsätt att vrida medurs till vänster förmak och etablera den bakre väggen, och i processen visas matstrupen som "dubbelspårsskylten".
- Vrid dig till vänster förmak medurs för att observera den högra nedre lungvenen, som visas som ett "3-ordstecken". Vrid den sedan medurs och moturs för att exakt fånga bilden av de högra lungvenerna genom att identifiera de främre och bakre gränserna.
- På den långa axeln klickar du på Palintrope (P) för att göra kateterns spets i samma höjd som sinusmunnen i hjärtat. Detta kompletterar modellen med vänster förmak. Justera vänster böj/ höger böj (L/R) för att observera den främre väggen på den långa axeln på vänster atrium. Den här bilden visar den främre väggen i vänster förmak.
- Markera de viktiga anatomiska platserna, inklusive lungvensostia, vänster förmaksbihang och andra vitala platser i enlighet med detta (Video 1).
3. Bildtagning och mätning av lungvensområdet
- CT i vänster förmak
- Öppna PACS-systemet genom att dubbelklicka på ikonen. Klicka på Avancerad fråga för att ange patientens namn och inspektionsobjekt. Klicka på OK för att hitta bilden.
- Klicka på Tune för att överföra bilden till vue pacs-systemet (bildarkiverings- och kommunikationssystem).
- Överför 3D-volymrekonstruktionsbilden till arbetsrutan och klicka på Exportera bild för att spara vänster förmaksbild posterior anterior (PA), vänster senare (LL) och höger lateral (RL) positionsbilder i mappen.
- Efter att ha återgått till föregående program, överför den vänstra förmaksartärfasförstärkningssekvensen till arbetsrutan och klicka på bilden som visas som 3D.
- Dubbelklicka på 3D-bilden och klicka sedan på 3D i verktygsfältet. Välj resektionsverktyget för att ta bort revbenen, ryggraden, aortan och andra strukturer för att exponera vänster förmak och lungvenssystem.
- Exponera lungvenens vestibul. Klicka på Figur i verktygsfältet och välj Area för att beräkna tvärsnittsarean för lungvenens vestibul.
- IS
- Öppna 3D-mappningssystemet. Klicka sedan på Granska studie och ange namnet på patienten. Använd slutligen Sök efter aktuell patient för att identifiera bilden.
- Klicka på OK för att öppna arbetsgränssnittet.
- Klicka på Studera > Fortsätt studera och välj modell - och kanalsekvenser .
- Klicka på Fångstinställningar, välj sedan Region och justera bilden till "Bakre anterior", "Vänster lateral", "Höger lateral", "Vänster främre sned (LAO)" och "Höger främre sned (RAO)."
- Klicka på Bild, välj fotoområdet och klicka på OK för att spara bilden.
- Klicka på alternativet Karta och välj Spara karta. Använd sedan Eraser i verktygsfältet för att ta bort vänster och höger lungvener.
- Klicka på bilden, välj Areamätning och mät arean av lungvenens vestibul.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Från januari 2021 till juni 2022 valde vi ut 114 patienter som genomgick radiofrekvensablation av förmaksflimmer på vårt sjukhus. Patienterna exkluderades baserat på följande kriterier: ingen 3D-volymrekonstruktionsbild av vänster förmaks-CT (n = 11), ingen transseptal punktions-ICE-bild (n = 4) och ofullständig rekonstruktion av vänster förmak och lungvensbilder (n = 4). Slutligen inkluderades 50 patienter med ICE 3D-modellering och 45 med FAM 3D-modellering som kontrollgrupp i denna studie.
Två professionella elektrofysiologer analyserade alla 3D-modelleringsbilder. Vi jämförde graden av anatomisk anastomos mellan Carto-modellering och datortomografi med vänster förmaksröntgen. 3D-bilderna av FAM-modellering och förfinad ultraljudsmodellering (Figur 1) poängsattes (0 poäng: helt inkonsekvent; 5 poäng: helt konsekvent). Lämpligheten för transseptal punktionsposition (Figur 2) poängsattes för konventionella och förfinade ultraljudsstyrda metoder (0 poäng: helt olämpliga, kräver ompunktering; 5 poäng: Mycket lämpliga). Den maximala tvärsnittsarean av lungvenens vestibul som samlats in med hjälp av konventionell och förfinad ultraljudsmodellering jämfördes med den maximala tvärsnittsarean som erhölls med vänster förmaks-CT. Modelleringsobservatörspoängen var 3,40 ± 0,81 och 3,02 ± 0,72 (P < 0,05) i ICE- respektive FAM-grupperna. Observatörspoängen för val av transseptala punktionsställen var 4,62 ± 0,73 och 4,29 ± 0,97 (P < 0,05) i ICE- respektive FAM-grupperna (figur 3). Området för lungvenantrum som förvärvats med de ICE- och FAM-baserade metoderna korrelerar med det område som förvärvats med vänster förmaks-CT. Den 95-procentiga konfidensintervallbiasen var dock smalare i ICE-förvärvade modeller än i FAM-förvärvade modeller med Bland-Altman-analys (-238 cm 2 till 323 cm 2 Vs. -363 cm 2 till 386 cm 2 respektive) (Figur 4).
Figur 1: 3D-modelleringsbilder av vänster förmak, lungvenen och transseptal punktion. (A-F) Jämförelse av 3D-modellering av ICE och vänster förmaks-CT. (G-L) Jämförelse av 3D-modellering av FAM och vänster förmaks-CT. (PA: Posterior-anterior; LL: Vänster sida; RL: Höger sida). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Positioneringskartor för transseptal punktion. (A-C) De ICE-styrda positioneringskartorna för transseptal punktion. (D-F) De FAM-styrda positioneringskartorna för transseptal punktion. (LAO: Vänster främre sned; RAO: Höger främre sned; RL: Höger sida). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Observatörspoängen för modellering och val av transseptala punkteringsställen. (A) Observatörspoängen för modellering i ICE- och FAM-grupperna var 3,40 ± 0,81 respektive 3,02 ± 0,72 (P < 0,05). (B) Observatörspoängen för val av transseptala punktionsställen i ICE- och FAM-grupperna var 4,62 ± 0,73 respektive 4,29 ± 0,97 (P < 0,05). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Jämförelse av de två modelleringsmetoderna för mätning av lungvensarean. (A) Linjär regressionsanalys av lungvenens antrumområde förvärvat med hjälp av den ICE-baserade metoden och vänster förmaks-CT; B) Linjär regressionsanalys av lungvenens antrumarea erhållen med FAM-baserad metod och CT i vänster förmak. (C) Bland-Altman-diagram av de ICE-förvärvade modellerna jämfört med vänster förmaks-CT. Förskjutningen på 95 % konfidensintervall var -238 cm 2 till 323 cm2; (D) Bland-Altman-diagram över de FAM-förvärvade modellerna jämfört med vänster förmaks-CT. Den 95-procentiga konfidensintervallbiasen var -363 cm 2 till 386 cm2. (LPV: Vänster lungven; RPV: Höger lungven Klicka här för att se en större version av denna figur.
Video 1: Specifik process för markering av viktiga anatomiska platser. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Intrakardiell ekokardiografi (ICE) är ett beröringsfritt tredimensionellt rekonstruktionsverktyg. Det bestämmer lämpligt ablationsplan och minskar incidensen av lungvensstenos. Dessutom förbättrar ICE effektiviteten av kateterablation genom att bedöma den distala positionen för ablationskatetern och dess relativa koppling till de anatomiska strukturerna. Dessa strukturer inkluderar vänster förmak och lungven samt lungvenens diameter och morfologi.
Isstyrt förmaksflimmer, kateterablation kan minska intraoperativ röntgenbestrålning, minska förmaksseptumpunktionstiden, upptäcka tidiga komplikationer och ge snabb behandling för att undvika allvarliga konsekvenser än förmaksflimmerablation som styrs av traditionell 3D-modellering. Jämfört med transesofageal ekokardiografi (TEE) identifierar ICE trombos i vänster förmaksbihang mer exakt med mer uppenbar bildbehandling. Således kan ICE helt ersätta TEE vid bestämning av trombos4 i vänster förmaksbihang. Under ingreppet kan ICE noggrant identifiera den anatomiska strukturen i realtid för vänster förmak (LA) och lungvener (PV)5. När ICE-katetern skickas bör dock dess position observeras genom bilddiagnostik. Dessutom bör ett lämpligt avstånd hållas från kärlväggen för att förhindra onödig skada på blodkärlen. ICE höjde inte den subjektiva poängtillfredsställelsen för förmaksseptumpunktionen. Detta är förknippat med erfarenheten hos förmaksseptumpunktionsutövare. Våra kirurger är mer erfarna, och dessa metoder bör undersökas hos nya kirurger.
En detaljerad förståelse av vänster förmaks anatomi är nödvändig för säker och effektiv radiofrekvent ablation av förmaksflimmer. Okumura6 et al. observerade att 3D-modelleringen som konstruerats med CT eller MRI har olika kammarkonformationer på grund av förändringar i tillståndet i vänster förmakskammare under tidsintervallet mellan CT-bildtagning och intervention. Dålig CT-bildkvalitet kan ytterligare öka felaktigheten vid högre hjärtfrekvens, särskilt vid ventrikelavbildning. ICE-katetern hjälper till att integrera den tvådimensionella bilden i det elektroanatomiska 3D-kartläggningssystemet, med en mer intuitiv visning av det anatomiska förhållandet och kateterns position i realtid. Dessutom kan vänster förmak och lungven erhållas utan preoperativ avbildning eller genom intervallkanal7. Detta hjälper kliniker att kartlägga mer exakt, snabbt och säkert. De väsentliga stegen i denna metod är noggrann punktion av förmaksskiljeväggen och lämplig justering av ultraljudskateterns riktning för att exakt visa de vänstra förmaksrelaterade strukturerna såsom lungvener, vänster förmaksbihang, etc. Denna studie jämförde bilderna av ICE- och FAM-modelleringsmetoder, och vi observerade att modellen som erhölls med ICE-finmodellering (3,40 ± 0,81) var mer förfinad än FAM 3D-modellering (3,02 ± 0,72). Nackdelarna med ICE inkluderar utbildningskrav, och att bli skicklig i dess användning innebär vanligtvis en relativt lång inlärningskurva8, särskilt kunskaper i ICE-finmodelleringsprocessen. Det bör finnas särskilt tekniskt stöd. Därför rekommenderas erfarna operatörer när de utför förmaksseptumpunktionen. Det vänstra förmaksbihanget är dåligt utvecklat när ICE-katetern sitter i höger förmak. Det vänstra förmaksbihanget kan dock visas när ICE placeras i sinus kranskärl. Det finns risk för dissektion och venös perforering, och ICE är dyrare än IEE.
Haissasaguerre9 et al. observerade att de flesta för tidiga förmakssammandragningar som orsakar frekventa episoder av förmaksflimmer tenderar att härröra från lungvenen. Kontrastmedel krävs för att bestämma placeringen av lungvensöppningen vid traditionell radiofrekvent ablation av förmaksflimmer. Direkt LA-avbildning underlättade tydlig visualisering, särskilt av vänster lungvener (LPV). Detta skulle kunna möjliggöra bättre bildintegration och navigering av ablationskatetern för perifer lungvensisolering (CPVI)10. När lungvenens vestibul är isolerad bidrar realtidsavbildning och funktionsövervakning till att förbättra säkerheten och noggrannheten vid operationen. ICE kan bestämma antalet lungvener, diameter, anatomisk variation och andra egenskaper11. Vi observerade att området för lungvenen var associerat med CTA i både FAM- och ICE-bilder genom att bestämma arean för lungvenens vestibul. Den linjära regressionen föreslog P < 0,05, och 95 % konfidensintervallbias var smalare i ICE-förvärvade modeller än i FAM-förvärvade modeller (-238 cm 2 till 323 cm 2 jämfört med -363 cm 2 till 386 cm 2). ICE är mer exakt och mindre variabelt på grund av beröringsfri modellering. Tryckförändringen vid kontakt kan orsaka förmaksdeformation vid kateterkontaktmodellering, med olika tryck för varje kontakt, vilket beskriver källan till skillnaden. Finmodellering av lungvener med ICE kan leda till CT-modelleringsnoggrannhet, observera plats, area och grad av ablation i realtid, än vid FAM-modellering och uppnå fullständig lungvensisolering.
För närvarande används ICE i stor utsträckning vid olika kateterinterventionella operationer. ICE ger exakta bilder av hjärtats anatomi, minskar strålningsexponeringen, tar bort behovet av generell anestesi3 och förbättrar patientens tolerans. I framtiden, med bildkvaliteten hos ICE, inklusive 3D- och 4D-bildfunktioner, förbättrad upplösning och bildskärpa, krympande kateterdiameter och gradvis prisnedgång, kommer den att öka användningen i klinisk praxis i stor utsträckning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inga intressekonflikter att redovisa.
Acknowledgments
Vi tackar Junming Yan, konsult på Johnson & Johnoson, som ansvarar för forskningsanslag. Detta arbete finansierades av Jilin Provincial Department of Science and Technology (20220402076GH).
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 |
References
- Xu, Y., Sharma, D., Li, G., Liu, Y. Atrial remodeling: new pathophysiological mechanism of atrial fibrillation. Medical Hypotheses. 80 (1), 53-56 (2013).
- George, J. C., Varghese, V., Mogtader, A. Intracardiac echocardiography: evolving use in interventional cardiology. Journal of Ultrasound in Medicine. 33 (3), 387-395 (2014).
- Jingquan, Z., et al. Intracardiac echocardiography Chinese expert consensus. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 9, 1012731 (2022).
- Anter, E., et al. Comparison of intracardiac echocardiography and transesophageal echocardiography for imaging of the right and left atrial appendages. Heart Rhythm. 11 (11), 1890-1897 (2014).
- Rossillo, A., et al. Novel ICE-guided registration strategy for integration of electroanatomical mapping with three-dimensional CT/MR images to guide catheter ablation of atrial fibrillation. Journal of Cardiovascular Electrophysiology. 20 (4), 374-378 (2009).
- Okumura, Y., et al. Three-dimensional ultrasound for image-guided mapping and intervention: methods, quantitative validation, and clinical feasibility of a novel multimodality image mapping system. Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 1 (2), 110-119 (2008).
- Liu, C. F. The evolving utility of intracardiac echocardiography in cardiac procedures. Journal of Atrial Fibrillation. 6 (6), 1055 (2014).
- Bartel, T., Edris, A., Velik-Salchner, C., Müller, S. Intracardiac echocardiography for guidance of transcatheter aortic valve implantation under monitored sedation: a solution to a dilemma. European Heart Journal. Cardiovascular Imaging. 17 (1), 1-8 (2016).
- Haissaguerre, M., et al. Spontaneous initiation of atrial fibrillation by ectopic beats originating in the pulmonary veins. New England Journal of Medicine. 339 (10), 659-666 (1998).
- Kaseno, K., et al. The impact of the CartoSound® image directly acquired from the left atrium for integration in atrial fibrillation ablation. Journal of Interventional Cardiac Electrophysiology. 53, 301-308 (2018).
- Enriquez, A., et al. Use of intracardiac echocardiography in interventional cardiology: working with the anatomy rather than fighting it. Circulation. 137 (21), 2278-2294 (2018).
