Summary
本研究の目的は、大腿経カテーテル大動脈弁留置術 (TAVI) 中 (XR) リアルタイム x 線透視と事前介入の CT データの画像融合 (IF) の共同登録を改善するためにだった。
Abstract
3 D 解剖学的モデルの融合は、忠実度の高い事前介入断層造影 (CTA) から派生した、解剖学的指導を容易にする (XR) x 線透視は TAVI 手順のような複雑な心臓介入のための巨大な関心脳の保護。CTA は、XR の共同登録は追加術中非/造影コーンビーム計算された断層レントゲン写真撮影 (CBCT) または 2 つの独立した aortograms に基づいてどちらか導入されています。関連の露出および/またはコントラストのエージェント (CA) 線量の増加に伴い、患者のための潜在的な追加のリスクを導入します。ここでは、腸骨動脈、大腿穿刺と鞘の導入の間に定期的に実行の胸痛の変更された共同登録アプローチ活用を提案します。進行中のプロシージャの間に共同登録の場で絞り込み可能任意追加造影せず正確な重ねあわせ、CA、XR を減らす線量と手続き時間、オペレーター自信とプロシージャを同時に向上させながら安全性。
Introduction
画像の融合 (IF) は、異なる時間 - と参考1の単一フレームに異なるモダリティの視点で取得したデータセットをスーパーイン ポーズのプロセスです。XR は介入について最も頻繁に使用されるイメージ投射様相です。にもかかわらず、高時間・空間分解能を提供し、XR は低次元 (投影) には、解剖学的詳細を欠いています。高品質事前介入 CTA のデータ ライブ透視画像上にスーパーイン ポーズなどから派生した臓器の三次元形状モデルは関連する解剖学的軟部組織構造によって XR を強化できます。場合の必須の手順は、異なる画像モダリティの共同登録です。
通常、XR 透視の術前 3 D イメージ データセットの共同登録は2次の手法のいずれかを含む:) 3 D データセットに術前術中非造影/CBCT の画像ベースの 3 D 3 D 登録データセット、または3,4,5,6b) に 30 ° 角度間隔7,8の最小値 2 つの血管造影画像が使われる、2d/3d のイメージ ベースのダイレクト登録共同登録。
融合商業 XR システム、場合することができますパッケージの最近の導入をより容易にアプリケーションの広い範囲で利用可能に。これらのシステムを使用して、我々 は以前それが技術的に可能で安全大腿経カテーテル大動脈弁留置術 (TAVI)8をサポートするための直接イメージ ベース 2 D 3 D 登録による大動脈のルート モデルをオーバーレイすること示されています。脳保護デバイスの展開中、特に従来の XR 透視画像に 3 D 解剖学的詳細を追加することによって TAVI プロシージャ中で非常に貴重な証明した自体場合全体的な CA または XR 投与量を損なわずも。ただし、共同登録用 aortograms の追加取得は、追加の CA と XR 線量必要。したがって、任意の追加の aortograms を必要とせず場合正確を提供する最適化されたワークフローは非常に望ましかった。
ここでは、追加の任意の CA を必要とせずリアルタイム XR と事前介入の CTA の改良された共同登録へのアプローチを提案するまたは C アーム CT スキャン場合します。TAVI が演じられる大腿アクセス記載事項9,10,11のすべて。簡単に言えば、両方の大腿動脈は、: 対側の穿刺の指導のため 1 つは続いて; 人工弁の配置時に動脈造影を許可する 6F シースを介してピグテールのカテーテルの配置バルブ配信システムおよびその後バルーン弁形成術とデバイスの配置の配置を 2 番目の。(上大腿骨分岐) 穿刺の高さの局在とアクセス関連の場合屋根付きステントの位置の推定のためのケアの標準として当施設における適切な穿刺血管の確認を実行します。合併症12。塞栓の破片をキャプチャするため大動脈弓の通過前に TAVI 配信シースを挿入した後ダブル フィルター脳保護システムを導入、さらにデバイスに。
我々 は初期の共同登録を確立するのに胸痛大腿動脈穿刺中に日常的に実行を使用します。共同登録の場で洗練された supraaortal 血管大動脈内ピグテール カテーテル, ダブル フィルター脳塞栓保護システムの位置を使用して進行中の手順中に実行後、aortograms は、介入の中に任意の時点での正確なモデルのオーバーレイを確保、人工弁の移植前に実行されます。
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Protocol
研究プロトコルは 1975 ヘルシンキ宣言として事前承認機関の倫理委員会の倫理規定です。(CSI ウルム、clinicaltrials.gov NCT02162069) の研究に含まれているすべての個々 の参加者から書面によるインフォームド コンセントを得た。
1. CT 検査
- 心臓 CT の血管造影を行った 70 mL 0.9% 食塩水のフラッシュ ボーラス回顧心電図ゲーティング後 4.0 mL/秒の流量で注入された各種ヨード造影剤の 80 mL を使用して。
- アクイジション ・ パラメーターは次の鎖骨下動脈に大腿動脈から頭蓋尾拡張データを取得: 1 のスライス厚、512 × 512 ピクセルのマトリックスは、mm、0.7 mm の間隔をスライスします。
- 反復再構成アルゴリズムを用いた心電図 R-R 間隔の 30% でイメージを再構築します。
2. 画像の領域分割, モデル生成
- 外部デバイスまたはイメージ融合ソフトウェア ドラッグ アンド ドロップ データセットまたは患者に選択された患者のデータのサブセットに内部アーカイブ システムからインポート CT データは、アプリケーション内で表示します。
- 一連のイメージをダブルクリックして CT、選択したボリュームの自動抽出を開始します。
注: 心腔 (左と右心室、左と右のアトリウム、心筋) と大血管 (腹部大動脈、下大静脈と冠静脈洞) の分割が自動的に開始、分割作業ステップに表示されます。 - イメージ スライスを通過し、大動脈と左心室のエッジと正しく検出され、必要に応じて編集を編集] ボタンを使用して組織の] ウィンドウで自動分割を確認します。
- 追加構造の手動分割を実行するには、組織の] ウィンドウで[追加] ボタンを使用します。
- 既存の編集ツールを使用して、構造 (注入色素) を埋めると 2 D ビューで構造 (ドラッグしてエッジ) の端をドラッグまたは 3 D ビューで自由形状カットの構造部品を削除します。
- 左と右の冠状動脈、大動脈分岐 (右頸動脈と右鎖骨下動脈、左総頚動脈、左鎖骨下動脈と腕頭動脈)、左と右の主要なトランクの手動分割を実行します。腸骨大腿動脈、腰の骨、股関節 2.4 〜 2.5 (図 1) の手順で説明するよう。
注: CT のボリュームの品質に応じて 20 〜 30 分をかかることがありますこの。
3. 画像の共同登録と融合
- 患者ビューでは XR システム、右クリック ・ コンテキスト ・ メニューでそれぞれの行動を選択することで選択した現在の患者症例をマージします。
注: 今登録とライブの作業手順はアクティブと、使用することができます。 - ライブステップ動作、大動脈弁尖環状平面の介入 (図中の最適な投影法を選択を容易にするために 3 つの参照のマーカーを配置するタグ ポイント] ウィンドウにタグを追加新しいポイントをクリックしてください2)。
- XR の実行を取得し、XR でセグメント化されたモデルの共同登録を行う登録作業手順に進みます。
注: XR で実行されますを買収 30 ° 角距離、信頼性の高い登録に必要。 - 適切な穿刺での血管造影の投影をコピー 〜 ラオス 20-30 ° 方向 (または ~ ラオ 20-30 ° 初期によって穿刺側)参照ビュー 1 にコピーボタンをクリックして参照ビュー 1に。
- 次の x 線投影コピーを取得 〜 ボタンをクリックして参照ビュー 2に対側A. iliaca 透過からA. 反射透過への遷移の可視化中に AP 方向参照ビュー 2 にコピー。
- 相互作用ツール登録パン、登録回転(平面の回転)、(3 D 回転) 用の登録をロールバックを使用して取得した XR 突起 (と腸骨大腿動脈のモデルを手動で合わせる図 3 aB)。
- 腸骨領域のオーバーレイの配置の間に追加のランドマークとして腰の骨や股関節の XR の画像に表示されているを使用します。
注: 今モデル XR システム ジオメトリにリンクされて、オーバーレイは自動的に現在の XR 投影方向、拡大、および患者のテーブルの位置に適応されています。 - 鞘側 (図 3) 粗初期共同登録手順 3.6 を使用して総大腿動脈穿刺をガイドします。
- デバイス鞘大腿動脈の血管造影の投影を記録 〜 ラオ 20-30 ° (またはそれぞれ 〜 ラオス 20-30 °) で参照ビューをコピー ] ボタンをクリックと、腸骨大腿地域 (図 3 D) イメージの共同登録を完成します。
注: 患者は CT スキャンとの介入の間に違う場所に配置、ので腸骨構造に基づく登録は他の地域で限られた正確さを提供します。したがって、呼吸器領域における共同登録マニュアルの絞り込みが必要です。 - さらにオーバーレイの再配置のため、これらのデータを使用するには、右ラジアルを介して腕頭動脈の任意のカテーテル検査と同様に胸部に腸骨静脈系からの移行中に「参照ビュー」に任意の追加取得した予測をコピー動脈。
- 大動脈弓のピグテール カテーテルを配置した後ラオス 30 - 40 ° とラオ 20 - 30 ° 方向でなく 2 つの透視投影を取得し、ビュー参照 1 、参照ビュー 2のコピーします。
- 使用の相互作用ツール登録パン、登録回転(平面の回転)、(3 D 回転) の登録をロールバックを胸部 (図 4 a・ Bの登録を手動で調整するには).
- 純粋な解剖学的オーバーレイ (図 4) に基づく追加の CA の管理なしに保護デバイスの配置をご案内します。
- 絞り込むには、任意の時点での正確なオーバーレイを確保する介入の全体のコースの間に取得した各ステップ 3.12 XR 投影で説明されているように手動で、オーバーレイの位置を修正します。
注: は、オーバーレイの調整 (図 4) のランドマークとして配信システムの正しい位置を確認するための所定の手続きに従って取得した aortograms を使用します。
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Representative Results
TAVI TAVI プロシージャ全体では任意の追加の aortograms を必要とせずに XR の画像をライブに患者固有の解剖学的モデルをオーバーレイすることができます中に画像融合の新しい共同登録アプローチを紹介しました。
IF からお越しの介入のいくつかの手順: (図 5 a); 鞘側大腿骨の分岐上総大腿動脈穿刺の (1) 指導(解剖学的オーバーレイ (図 5 b); にもっぱら基づいて非常に蛇行の解剖でも脳塞栓保護装置の 2) 正確な配置(3) 任意 XR 露出と CA 管理 (図 2)、としてバルブ配置 (図 5); する前に最適なビューを識別することがなく任意の C アーム角度でモデルの可視化(4) 非常に複雑な構造 (図 5) でも人工弁の配置です。
13関連の臨床研究の場合提案は CA 量の大幅な削減を証明できる [ p 100ml (80-110) 対 80 (50-95) =0.010]、全体的な処理時間 [48 (41-58) 対 61 (53-67) 分、 p = 0.002] XR の手順を行うとse [51 (42-55) 対 64 (49-81) Gy cm2、 p = 0.032] マッチした対照群との比較。
図 1: 冠、頸動脈と鎖骨下動脈 (赤)、腸骨大腿動脈 (緑) と CTA ベースのセグメント化された大動脈弓の 3 D モデル左心室 (紫)、腰の骨 (黄色)、股関節 (青) です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2: 環状平面の最適投影の選択を容易にするため大動脈弁尖で参照のマーカー (青い点) を手動で設定します。A.斜視。B.直交ビュー。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3: 3 D モデルと腸骨領域で XR システム登録します。A.ラオス 20 ° でパンクしたデバイス以外鞘大腿動脈造影。B.ラオ 4 ° 方向で腸骨動脈造影。C.ラオ 4 ° で配信シース用に選択された容器の穴を開けます。+ラオ 21 ° で配信シース用に選択された容器内ワイヤー位置の確認。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4: 胸部の共同登録の洗練します。オーバーレイは、ラオス 32 ° とBで取得したA.ピグテール カテーテル挿入後腹部大動脈の 2 つの参照予測に基づいて再整列ラオ 23 °。C.の配置後さらに改良を行うことができます。脳塞栓保護装置およびD大動脈弁置換の幹部造影におけるプロジェクションに基づいています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5: 成功画像融合の例。A.大腿穿刺。B.脳塞栓保護装置の配置。C.バルブ配置 (C アームは環状平面に垂直に位置合わせ、直線に沿う大動脈弁輪に設定 3 つのマーカーで見られる)。D.人工弁置換術後大動脈弁置換での展開後。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
本研究の主な焦点は、臨床的に確立された TAVI ワークフローを変更することがなく場合の可能性を検討した.その場で改良と正確な 3 D モデルのオーバーレイを提供する複数の近似登録を用いて提案する共同登録事前介入の CTA データおよび XR 透視のためのゴールド スタンダードは、専用 aortograms8を使用しているに対し全体の介入の中に。
継続的な手動登録洗練されたコントロール ルームから血管内治療チームを支援するために追加の訓練を受けたスタッフが必要です。必要な改良は、関連ユーザー相互作用臨床的に確立されたインターベンショナル ワークフローに影響を与えるので、テーブルのそばで実行が困難です。しかし、にもかかわらず、2 つの専用の獲得に基づく共同登録を aortograms は、テーブルのそばで実現するために容易になる可能性、3 D のオーバーレイは大腿骨のアクセス中に使用できなくなります、患者の動きの精度を台無し、登録。
静的なロードマップは、心臓や呼吸の動きを考慮していないの使用も登場した大腿穿刺、塞栓保護装置の配置、人工弁置換術後の初期配置のために有望。ただし、呼吸動き補償との組み合わせで同期の解剖学的モデルは、大動脈弁輪のダイナミックな変化のための会計で提案手法の有用性を高める可能性がありますさらに心臓の段階の使用位置、特にバルブの段階。
3 D モデルのオーバーレイは、複雑な介入につながる手続き型安全性の向上と有効性14のナビゲーションを改善するために別の増分の進歩を表します。ライブ透視造影 CBCT による事前介入 CT データの共同登録は XR の高用量との報告された成功6,15にもかかわらず、追加の CA についての懸念を高める可能性があります。代わりにネイティブ CBCT を使用する対象となる構造の悪い可視性によって制限され、登録の難しさを引き起こすし、熟練オペレーターが必要、以下の簡単な6,16ワークフローを作るします。にもかかわらず、2 つの追加 aortograms を使用すると、正確な共同登録許可共同登録、CA も XR の線量の低減は達成8をできませんでした。共同登録を提案アプローチは、透視線量やコントラスト量注入中に通常のワークフローを維持しながら全体的な手順時間の大幅な削減を生成します。さらに、それはすでに介入の初期段階で、それぞれのモデルをスーパーイン ポーズによって大腿動脈穿刺をサポートします。
技術の現在の制限は解剖学的モデルとオーバーレイの不正確さを引き起こす可能性があります非変形の剛体レジストレーションの静的な性質に起因します。特に、前インターベンション イメージングと、介入と同様間デバイス操作の間に容易に変形する薄く、蛇行の構造の異なる患者のポジショニングと解剖学的モデルとライブの状況が一致しない場合があります。
提案プロトコルはよう巨大な様々 な経カテーテル的介入に適用されます。これらの手順の複雑さと改善指導のための要求は着実に します。すでに臨床的に心房または心室のアブレーションのような確立の手順と同様に、三尖弁の経皮的治療の可能性が高いような臨床ルーチンの危機に瀕している手順推奨アプローチの恩恵します。にもかかわらず、プロシージャは、1 つの特定のシステムについて説明しています、同様のソフトウェア ソリューションが利用可能な限り、アプローチが他のシステムに簡単に譲渡することする必要があります。
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Disclosures
に代わってすべての著者は、利害の対立として解釈される可能性が関係がない対応する作者の状態。
Acknowledgments
著者は、そのサポートのためのトランスレーショナル イメージング moman が付いてウルム大学センターを感謝したいです。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Philips Allura FD10 | Philips Healthcare | x-ray system | |
| EP Navigator Release 5.2.10 | Philips Healthcare | image segmentation and fusion SW | |
| Iomeron 350 | Bracco Imaging Deutschland GmbH | x-ray contrast agent | |
| Sentinel double-filter cerebral protection system | Claret Medical, Inc. | double-filter cerebral protection system | |
| Matlab R2013 | MathWorks | statistical analysis |
References
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