Summary
正確な心臓内心エコー検査(ICE)は、左心房構造の推定において有意な精度を示しており、将来的で有望な心臓構造推定方法である。ここでは、ICEと高速解剖学的マッピング(FAM)カテーテルリモデリングによる左心房と肺静脈の3次元モデリングのプロトコルを提案します。
Abstract
心臓内心エコー検査 (ICE) は、肺静脈の分離手順中に心臓の解剖学的構造、特に左心房 (LA) の解剖学的構造と肺静脈構造を推定するための新しいツールです。ICEは、アブレーション手順中に3次元(3D)左心房構造モデルを確立するために広く使用されています。しかし、精密な3Dモデリング法でICEを使用することで、より正確な左心房3Dモデルと経中隔的アプローチを提供できるかどうかは不明です。この研究では、ICEと高速解剖学的マッピング(FAM)カテーテルリモデリングを使用して左心房と肺静脈をモデル化するプロトコルを提案します。オブザーバースコアリングを通じて、2つの方法を使用して生成されたモデルの精度を評価します。ICEベースの3Dリモデリングを受けた50人の患者と、肺静脈隔離手順に基づくFAM3Dリモデリングを受けた45人の患者が含まれていました。肺静脈前庭部リモデリングは、リモデリングによって得られた前庭部領域と左心房断層撮影血管造影(CTA)を比較することによって推定されます。ICE群とFAM群のモデリングのオブザーバースコアは、それぞれ3.40±0.81と3.02±0.72(P < 0.05)でした。ICEおよびFAMベースの方法で得られた肺静脈前庭部面積は、左心房CTで取得した面積と相関を示しました。しかし、Bland-Altman解析を用いた95%信頼区間バイアスは、FAM取得モデルよりもICE取得モデルの方が狭かった(それぞれ-238cm2〜323cm2対-363cm2〜386cm2)。したがって、精密ICEは左心房構造の推定精度が高く、将来の心臓構造推定の有望なアプローチとなっています。
Introduction
心房細動(AF)は、機械的リモデリング、電気生理学的リモデリング、構造リモデリングなど、一般的に心房リモデリングと関連しています1。構造改造は、アトリウムの解剖学的構造に劇的な影響を与えます。したがって、心房細動患者の左心房の解剖学的構造を評価することは、心房細動のアブレーション手順および左心房を対象とする手順に不可欠です。FAM 3Dモデリングでは、心臓内の磁気カテーテルを連続的に変位させることにより、固定磁場に対応する位置の空間的な位置変化に基づいて心臓の3Dモデリングを再構築します。対照的に、ICE 3Dモデリングは、ICEフェーズアレイカテーテルのヘッドエンドにセンサーを配置することにより、心臓腔内の2次元画像を3D電気解剖学的マッピングシステムに統合します。したがって、超音波セクターは、解剖学的関係とリアルタイムのカテーテル位置を示すための3Dモデリングを表しています。
私たちの臨床経験に基づいて、心臓内心エコー検査(ICE)は心房壁の境界を特定し、さらに3Dリモデリングを確立することができます。しかし、AFアブレーションや3Dリモデリング中のICEの使用は、心房や肺静脈の簡単なプロファイルを提供するだけです。もともと、ICEは心房中隔欠損症と卵円孔開存2のインターベンション閉鎖をガイドするために適用されました。ICEは心房中隔の位置と形状を明らかにすることができ、心房中隔穿刺を必要とするさまざまなインターベンション処置に使用されています3。これらには、心房細動の高周波カテーテルアブレーション、僧帽弁インターベンション療法などが含まれます。 ICEは、肺静脈の境界と心房壁を正確に識別して、より詳細な3Dモデルを確立できます3。この方法が、特に肺静脈前庭部と経中隔部位について、より正確な心房解剖学的評価をオペレーターに提供できるかどうかは不明です。この研究では、左心房CT画像と、従来の方法と正確なICE手順を使用して確立された3Dリモデリングを比較して、追加情報を決定しました。
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Protocol
この研究手順は、吉林大学中日連合病院のヒト研究倫理委員会の規則を厳守しています。心房細動の高周波焼灼術を受けた患者をCartoシステム(3Dマッピングシステム)で検索した。次に、PACSシステムを使用して、患者が手術前に左心房CT検査を受けたかどうかを判断し、選択した各患者が比較のために心房CT画像を残したことを確認しました。Soundstarは、この研究で使用されたICEカテーテルであり、Cartosoundモジュールは3Dマッピングシステムで使用できます。各患者は、ICE 3Dモデリングの前に書面によるインフォームドコンセントを提供しました。
1.スキャン前の準備
- 正確な心拍数、リズム、血圧、酸素飽和度などの患者情報を確認します。患者を仰臥位にして、両腕を両側に置き、太ももを少し外転させます。
- フェンタニル(200 μg/mL)による深い意識下鎮静を処置中のすべての患者に提供します。穿刺ポイントとして右の大腿静脈を選択し、2%リドカインで局所麻酔のために消毒および舗装します。
- ICEカテーテルのセットアップ:ICEカテーテルのテールラインを3Dマッピングシステムと超音波装置に接続します。3Dマッピングシステムでスタディインタフェースを開き、コネクテッドマシンでP500を選択します。
- ICEカテーテル(直径:10f、超音波モード:Bモード)を大腿静脈内に留置します。押し込みプロセス中は、超音波をリアルタイムで監視して、カテーテルが安全な場所にあることを確認します。
- アブレーションカテーテルを右心房に通して、右心房と冠状静脈洞モデルを作成します。冠状静脈洞電極をICEガイダンスと組み合わせて配置します。
- ICEカテーテルが右心房に入った後、左心房血栓を除外しながら、左心房の短軸と長軸を使用して、左心房と左心耳構造が3Dマッピングシステムの表示画面に表示されることを確認します。
- 心房中隔穿刺針を挿入した後、ICEガイダンスの下で最適な穿刺部位を決定します。次に、経中隔穿刺を行います。
- [ホーム]ビューを使用して、ICE が右のアトリウムに到達したことを確認します。次に、ソフトウェアは左側のPVセクションを表示します。右曲げをクリックして、下大静脈と心房中隔を示します。
- 穿刺針シースを4時の方向を指すように動かします。ICEを監視しながら針鞘を楕円形の窩に引っ込めると、「テントサイン」が見えます。
- ICEカテーテルを調整して、左のPVを「ウサギの耳のサイン」として明らかにします。ICEガイダンスの下で、針鞘を楕円形の窩の下端までゆっくりと引き出します。
- 穿刺針を時計回りに回転させて、楕円形の窩を突き破ります。次に、心房中隔穿刺針からヘパリン生理食塩水を注入します。
注:LAで塩水疱が観察され、心房中隔の穿刺が成功したことを示しています。
左心房と肺静脈の2. 3Dモデリング
注: ICE は、左心房モデルを 2 方向に構築します。
- ICEカテーテルを大腿静脈に押し込んだ後、下大静脈と上大静脈に通し、右心房に入ります。
- 超音波カテーテルを短軸の右心房の中央に押し込み、時計回りに回転させます。ここで、超音波ファンは右心房と右心室を描いた1時方向(ホームビュー)を向いています。
- テンションノブを締めて、ロックテンションチューニングを実現します。次に、ホームビューに切り替えて、前曲率(A)をクリックして、三尖弁輪を完全に表示します。ゲーティングトレーニングのために三尖弁輪に取り付け、エンドブレスフェーズモデリングを使用します。
- ホームビューから、左心房前壁に時計回りに回すと、左心房付属器が出現します。
- 左心房に時計回りに回し続けると、左の上下の肺静脈が現れ、「ウサギの耳の兆候」として表示されます。次に、時計回りと反時計回りに回して、前部と後部の静脈の境界を特定して、左肺静脈の画像を正確に収集します。
- 左心房に時計回りに回し続け、後壁を確立すると、その過程で食道が「複線サイン」として現れます。
- 時計回りに左心房を回すと、右下肺静脈が「3ワードサイン」として表示されます。次に、時計回りと反時計回りに回して、前部と後部の境界を特定して、右肺静脈の画像を正確にキャプチャします。
- 長軸でパ リントロペ(P) をクリックして、カテーテルの先端を冠状静脈洞の口と同じ高さにします。これは、左心房モデルを補完します。左曲げ /右曲げ(L / R) を調整して、左心房の長軸の前壁を観察します。この画像は、左心房の前壁を捉えたものです。
- 肺静脈口、左心耳、その他の重要な部位など、解剖学的に重要な位置を適宜マークします(ビデオ1)。
3. 肺静脈領域の画像取得と測定
- 左心房CT
- アイコンをダブルクリックして PACSシステム を開きます。 [高度なクエリ ]をクリックして、患者名と検査項目を入力します。[ OK ] をクリックして画像を検索します。
- [調整]をクリックして、画像をvue pacsシステム(画像アーカイブおよび通信システム)に転送します。
- 3D体積再構成画像をワークボックスに転送し、 画像のエクスポート をクリックして、左心房後部前部(PA)、左後部(LL)、および右側方(RL)位置の画像をフォルダー内に保存します。
- 前のプログラムに戻った後、左心房動脈位相増強シーケンスをワークボックスに転送し、 3Dで表示された画像をクリックします。
- 3D画像をダブルクリックし、ツールバーの 3D をクリックします。肋骨、脊椎、大動脈、およびその他の構造を除去し、左心房と肺静脈系を露出させる には、切除ツール を選択します。
- 肺静脈前庭を露出させます。ツールバーの [図 ]をクリックし、[面積]を選択して、肺静脈前庭の断 面積 を計算します。
- 氷
- 3D マッピング システムを開きます。次に、 Review Study をクリックし、患者の名前を入力します。最後に、[ 現在の患者の検索] を使用して画像を識別します。
- [ OK ]をクリックして、仕事用インターフェイスを開きます。
- Study > Continue Studyをクリックし、ModelとChannel Sequenceを選択します。
- [キャプチャ設定]をクリックし、[領域]を選択して、画像を「後部-前部」、「左外側」、「右外側」、「左前腹斜筋(LAO)」、「右前斜め(RAO)」に調整します。
- [画像]をクリックし、写真領域を選択し、[OK]をクリックして画像を保存します。
- [ マップ ]オプションをクリックし、[ マップの保存]を選択します。次に、ツールバーの 消しゴム を使用して、左右の肺静脈を取り除きます。
- 画像をクリックし、[面積測定]を選択して、肺静脈前庭の 面積 を測定します。
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Representative Results
2021年1月から2022年6月にかけて、当院で心房細動のラジオ波焼灼術を受けた患者さん114名を選定しました。患者は、左心房CTの3D体積再建画像なし(n = 11)、経中隔穿刺ICE画像なし(n = 4)、および左心房および肺静脈画像の不完全な再建(n = 4)に基づいて除外されました。最後に、ICE 3D モデリングの 50 人の患者と FAM 3D モデリングの 45 人の患者を対照群としてこの研究に含めました。
2人の専門の電気生理学者が、すべての3Dモデリング画像を解析しました。解剖学的吻合の程度を、カルトモデリングと左心房CT血管造影画像法で比較した。FAMモデリングと精緻化された超音波モデリングの3D画像(図1)を採点しました(0点:完全に一貫性がない、5点:完全に一致しています)。経中隔穿刺位置の適切性(図2)は、従来型および改良された超音波ガイド下法で採点されました(0点:完全に不適切、再穿刺が必要、5点:非常に適切)。従来の精緻な超音波モデリングを使用して収集された肺静脈前庭の最大断面積を、左心房CTによって得られた最大断面積と比較しました。モデリングオブザーバーのスコアは、ICE群で3.40±0.81、FAM群で3.02±0.72(P < 0.05)であった。経中隔穿刺部位を選択したオブザーバースコアは、ICE群で4.62±0.73、FAM群で4.29±0.97(P < 0.05)であった(図3)。ICEおよびFAMベースの方法を使用して取得した肺静脈前庭部領域は、左心房CTによって取得された領域と相関しています。しかし、95%信頼区間バイアスは、Bland-Altman分析を用いたFAM取得モデルよりもICE取得モデルの方が狭かった(それぞれ-238cm2〜323cm2対-363cm2〜386cm2)(図4)。
図1:左心房、肺静脈、経中隔穿刺の3Dモデリング画像。 (A-F) ICEと左心房CTの3Dモデリングの比較。 (G-L) FAMと左心房CTの3Dモデリングの比較。 (PA:後前方;LL:左外側;RL:右外側)。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図2:経中隔穿刺ポジショニングマップ。 (A-C)ICEガイド下隔中隔穿刺ポジショニングマップ。(D-F)FAMガイド付き経中隔穿刺ポジショニングマップ。(LAO:左前斜め;RAO:右前斜め;RL:右外側)。この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図3:経中隔穿刺部位の モデリングと選択のオブザーバースコア。 (A)ICE群とFAM群のモデリングのオブザーバースコアは、それぞれ3.40±0.81と3.02±0.72(P < 0.05)でした。(B)ICE群およびFAM群における経中隔穿刺部位の選択に関するオブザーバースコアは、それぞれ4.62 ± 0.73および4.29 ± 0.97(P < 0.05)であった。 この図の拡大版をご覧になるには、ここをクリックしてください。
図4:肺静脈面積を測定するための2つのモデリング方法の比較。 (A)ICEベースの方法と左心房CTを使用して取得した肺静脈前庭部領域の線形回帰分析。(B)FAMベースの方法と左心房CTによって得られた肺静脈前庭部領域の線形回帰分析。(C)左心房CTと比較したICE取得モデルのBland-Altmanプロット。95%信頼区間バイアスは-238cm2〜323cm2であった。(D)左心房CTと比較したFAM取得モデルのBland-Altmanプロット。95%信頼区間バイアスは-363cm2〜386cm2であった。(LPV:左肺静脈;RPV:右肺静脈 この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。
ビデオ1:重要な解剖学的位置をマーキングするための特定のプロセス。このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
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Discussion
心臓内心エコー検査(ICE)は、非接触の3次元再構成ツールです。適切なアブレーション面を決定し、肺静脈狭窄症の発生率を低下させます。さらに、ICEは、アブレーションカテーテルの遠位位置と解剖学的構造との相対的な関連性を評価することにより、カテーテルアブレーションの有効性を向上させます。これらの構造には、左心房と肺静脈、および肺静脈の直径と形態が含まれます。
ICEガイド下心房細動カテーテルアブレーションは、術中のX線照射を減らし、心房中隔穿刺時間を短縮し、早期合併症を検出し、従来の3Dモデリングによって導かれる心房細動アブレーションよりも深刻な結果を回避するためのタイムリーな治療を提供することができます。経食道心エコー検査(TEE)と比較して、ICEはより明白な画像治療により、左心耳血栓をより正確に識別します。したがって、ICEは、左心耳血栓4を決定する際にTEEを完全に置き換える可能性があります。手術中、ICEは左心房(LA)と肺静脈(PV)のリアルタイムの解剖学的構造を正確に特定できます5。ただし、ICEカテーテルが送られるときは、その位置を画像で観察する必要があります。さらに、血管への不必要な損傷を防ぐために、血管壁から適切な距離を維持する必要があります。ICEは、心房中隔穿刺の主観的スコア満足度を上昇させなかった。これは、心房中隔穿刺開業医の経験と関連しています。当院の外科医はより経験豊富であり、これらの実践は新しい外科医で探求されるべきです。
心房細動の安全で効果的な高周波焼灼術には、左心房の解剖学的構造を詳細に理解する必要があります。奥村6 らは、CTやMRIで構築した3Dモデリングは、CT画像取得から介入までの時間間隔における左心房室の状態の変化により、異なる心房のコンフォメーションを持つことを観察しました。CT画像の品質が低いと、特に心室画像では、より高い心拍数でさらに不正確になる可能性があります。ICEフェーズドアレイカテーテルは、解剖学的関係とリアルタイムのカテーテル位置をより直感的に表示することで、3D電気解剖学的マッピングシステム内に2次元画像を統合するのに役立ちます。さらに、左心房および肺静脈は、術前画像化なしで、またはインターバルチャネル7を介して得ることができる。これにより、臨床医はより正確、迅速、安全にマッピングすることができます。この方法の重要なステップは、心房中隔の正確な穿刺と超音波カテーテルの方向の適切な調整であり、肺静脈、左心耳などの左心房関連の構造を正確に表示します。本研究では、ICEとFAMのモデリング手法の画像を比較したところ、ICEファインモデリング(3.40±0.81)で得られたモデルは、FAMの3Dモデリング(3.02±0.72)よりも精緻化されていることが分かりました。ICEの欠点は、トレーニング要件を含み、その使用に習熟するには、典型的には、比較的長い学習曲線8、特にICEのファインモデリングプロセスにおける習熟度を伴う。特定の技術サポートが必要です。したがって、心房中隔穿刺を行う際には、経験豊富なオペレーターが推奨されます。ICEカテーテルが右心房にある場合、左心耳の発達が不十分です。ただし、ICEを冠状静脈洞に配置すると、左心耳を表示できます。解離や静脈穿孔のリスクがあり、ICEはIEEよりも高価です。
Haissasaguerre9らは、心房細動の頻繁なエピソードを引き起こすほとんどの早期心房収縮は、肺静脈に由来する傾向があることを観察しました。造影剤は、心房細動の従来の高周波焼灼術における肺静脈オリフィスの位置を決定するために必要です。直接LAイメージングにより、特に左肺静脈(LPV)の鮮明な視覚化が容易になりました。これにより、円周肺静脈隔離(CPVI)のためのアブレーションカテーテルの画像統合とナビゲーションが改善される可能性があります10。肺静脈前庭を分離すると、リアルタイムのイメージングと機能モニタリングにより、手術の安全性と精度が向上します。ICEは、肺静脈の数、直径、解剖学的変異、およびその他の特徴を決定することができます11。肺静脈前庭の面積を決定することにより、FAM画像とICE画像の両方で肺静脈の面積がCTAと関連していることを観察しました。線形回帰はP < 0.05を示唆し、95%信頼区間バイアスはFAM取得モデルよりもICE取得モデルの方が狭かった(それぞれ-238cm2〜323cm2対-363cm2〜386cm2)。ICEは、非接触モデリングにより、より正確で変動が少なくなります。接触中の圧力変化は、カテーテル接触モデリングにおいて心房変形を引き起こす可能性があり、接触ごとに異なる圧力があり、その差の原因が説明されています。ICEを用いた肺静脈の精密モデリングは、FAMモデリングよりもCTモデリングの精度が高く、アブレーションの位置、面積、程度をリアルタイムで観察し、肺静脈を完全に分離することができます。
現在、ICEはさまざまなカテーテルインターベンション手術で広く使用されています。ICEは、正確な心臓解剖学的画像を提供し、放射線被曝を低減し、全身麻酔の必要性を排除し3、患者の耐性を高めます。将来的には、3Dおよび4Dイメージング機能を含むICEのイメージング品質、解像度と画像の鮮明さの向上、カテーテルの直径の縮小、および段階的な価格の下落により、臨床現場での使用が広く増加するでしょう。
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Disclosures
著者は、宣言すべき利益相反を持っていません。
Acknowledgments
研究助成金を担当しているJohnson&JohnosonのコンサルタントであるJunming Yanに感謝します。この研究は、吉林省科学技術局(20220402076GH)から資金提供を受けました。
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).
