Zeitaufgelöste, dynamische Computertomographie Angiographie zur Charakterisierung von Aortenendoleaks und Behandlungsanleitung mittels 2D-3D Fusion-Imaging

Zusammenfassung

Die dynamische Computertomographie-Angiographie (CTA) bietet einen zusätzlichen diagnostischen Wert bei der Charakterisierung von Aortenendoleaks. Dieses Protokoll beschreibt einen qualitativen und quantitativen Ansatz unter Verwendung der Zeit-Dämpfungskurvenanalyse zur Charakterisierung von Endoleaks. Die Technik der Integration der dynamischen CTA-Bildgebung mit der Fluoroskopie mittels 2D-3D-Bildfusion wird für eine bessere Bildführung während der Behandlung veranschaulicht.

Zusammenfassung

In den Vereinigten Staaten werden mehr als 80% aller abdominalen Aortenaneurysmen durch endovaskuläre Aortenaneurysmareparatur (EVAR) behandelt. Der endovaskuläre Ansatz garantiert gute frühe Ergebnisse, aber eine adäquate Follow-up-Bildgebung nach EVAR ist unerlässlich, um langfristig positive Ergebnisse aufrechtzuerhalten. Mögliche transplantatbedingte Komplikationen sind Transplantatmigration, Infektion, Fraktion und Endoleaks, wobei die letzte am häufigsten ist. Die am häufigsten verwendete Bildgebung nach EVAR ist die Computertomographie-Angiographie (CTA) und der Duplex-Ultraschall. Die dynamische, zeitaufgelöste Computertomographie-Angiographie (d-CTA) ist eine relativ neue Technik zur Charakterisierung der Endoleaks. Mehrere Scans werden während des Erwerbs nacheinander um das Endtransplantat herum durchgeführt, was eine gute Visualisierung der Kontrastpassage und der transplantatbedingten Komplikationen ermöglicht. Diese hohe diagnostische Genauigkeit von d-CTA kann durch Bildfusion in die Therapie implementiert werden und reduziert die zusätzliche Strahlen- und Kontrastmittelbelastung.

Dieses Protokoll beschreibt die technischen Aspekte dieser Modalität: Patientenauswahl, vorläufige Bildüberprüfung, d-CTA-Scanaufnahme, Bildverarbeitung, qualitative und quantitative Endoleak-Charakterisierung. Die Schritte zur Integration dynamischer CTA in die intraoperative Fluoroskopie mittels 2D-3D-Fusionsbildgebung zur Erleichterung einer gezielten Embolisation werden ebenfalls demonstriert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zeitaufgelöste, dynamische CTA eine ideale Modalität für die Endoleak-Charakterisierung mit zusätzlicher quantitativer Analyse ist. Es kann die Exposition gegenüber Strahlung und jodiertem Kontrastmaterial während der Endoleakbehandlung reduzieren, indem es Interventionen leitet.

Einleitung

Die endovaskuläre Aortenaneurysmareparatur (EVAR) hat überlegene frühe Mortalitätsergebnisse gezeigt als die offene Aortenreparatur1. Der Ansatz ist weniger invasiv, kann aber aufgrund von Endoleaks, Transplantatmigration und Frakturen zu höheren mittel- bis langfristigen Reinterventionsraten ^führen2. Daher ist eine bessere EVAR-Überwachung entscheidend, um mittel- bis langfristig gute Ergebnisse zu erzielen.

Aktuelle Richtlinien schlagen die routinemäßige Verwendung von Duplex-Ultraschall und triphasischem ^CTA3 vor. Die dynamische, zeitaufgelöste Computertomographie-Angiographie (d-CTA) ist eine relativ neue Modalität für die EVAR-Überwachung4. Während der d-CTA werden mehrere Scans in verschiedenen Zeitpunkten entlang der Zeitdämpfungskurve nach der Kontrastinjektion erfasst, daher der Begriff zeitaufgelöste Bildgebung. Dieser Ansatz hat eine bessere Genauigkeit bei der Charakterisierung von Endoleaks nach EVAR gezeigt als herkömmliches ^CTA5. Ein Vorteil der zeitaufgelösten Akquisition ist die Möglichkeit, die Änderungen der Hounsfield-Einheit in einer ausgewählten Region of Interest (ROI)⁶ quantitativ zu analysieren.

Der zusätzliche Vorteil der genauen Charakterisierung von Endoleaks mit d-CTA besteht darin, dass der Scan während Interventionen für die Bildfusion verwendet werden kann, wodurch der Bedarf an weiterer diagnostischer Angiographie möglicherweise minimiert wird. Die Bildfusion ist eine Methode, bei der zuvor aufgenommene Bilder auf Echtzeit-Fluoroskopiebilder überlagert werden, um endovaskuläre Verfahren zu leiten und anschließend den Kontrastmittelverbrauch und die Strahlenbelastung zu ^{reduzieren7,8}. Die Bildfusion im hybriden Operationssaal (OR) mit einem dynamischen 3D-CTA-Scan kann durch zwei Ansätze erreicht werden: (1) 3D-3D-Bildfusion: wobei 3D-d-CTA mit intraoperativ aufgenommenen kontrastfreien Kegelstrahl-CT-Bildern verschmolzen wird, (2) 2D-3D-Bildfusion, bei der 3D-d-CTA mit biplanaren (anteroposterioren und lateralen) fluoroskopischen Bildern verschmolzen wird. Es hat sich gezeigt, dass der 2D-3D-Bildfusionsansatz die Strahlung im Vergleich zur 3D-3D-Technik signifikant ^senkt9.

Dieses Protokoll beschreibt die technischen und praktischen Aspekte der dynamischen CTA-Bildgebung für die Endoleak-Charakterisierung und führt einen 2D-3D-Bildfusionsansatz mit d-CTA für die intraoperative Bildführung ein.

Protokoll

Dieses Protokoll folgt den ethischen Standards des nationalen Forschungsausschusses und der Helsinki-Erklärung von 1964. Dieses Protokoll ist vom Houston Methodist Research Institute genehmigt.

1. Patientenauswahl und vorherige Bildüberprüfung

HINWEIS: Die dynamische CTA-Bildgebung sollte als Follow-up-Bildgebungsmodalität bei Patienten mit zunehmender Aneurysmagröße und Endoleak nach Stent-Transplantat-Implantation, persistierendem Endoleak nach Eingriffen oder bei Patienten mit zunehmender Aneurysmasackgröße ohne nachweisbares Endoleak in Betracht gezogen werden. Wie bei der konventionellen CT-Bildgebung handelt es sich bei dieser Technik um eine jodierte Kontrastinjektion, die bei Patienten mit schwerem Nierenversagen relativ kontraindiziert sein kann.

1. Bevor Sie mit dem eigentlichen Scan beginnen, überprüfen Sie die vorherigen Bildgebungsstudien auf das Vorhandensein von Endoleak und Stent-Transplantat-Typ.
   HINWEIS: Dies kann Informationen liefern, um den Scanbereich und die zeitliche Verteilung während der Bildaufnahme zu bestimmen. Die am häufigsten verfügbare Bildgebung sind die herkömmlichen CTA-Scans mit Bi- (Nicht-Kontrast-Scan und arterieller Scan) oder Dreiphasigkeit (Nicht-Kontrast-Scan, arterieller Scan und verzögerter Scan).

2. d-CTA Bildaufnahme

1. Positionieren Sie den Patienten in Rückenlage auf dem CT-Scannertisch.
2. Erhalten Sie peripheren venösen Zugang.
   HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass der Zugang erfolgt, indem Sie die venöse Rückenblutung visualisieren.
3. Führen Sie eine Topogramm- und kontrastfreie CT-Bildaufnahme mit dem Sn-100-Zinnfilter (siehe Materialtabelle) durch, um die Strahlenbelastung zu reduzieren und die Auswahl des interessierenden Bereichs im d-CTA-Scan zu treffen.
   HINWEIS: Nach dem kontrastfreien Scan ist die Position des Endtransplantats sichtbar. Platzieren Sie die Region von Interesse direkt über dem Endtransplantat.
4. Führen Sie timing ^bolus6 durch, um die Kontrast-Ankunftszeit zu überprüfen, indem Sie eine Region von Interesse über dem Stenttransplantat in der Bauchaorta platzieren.
   1. Injektion von 10-20 ml des Kontrastes (siehe Materialtabelle) durch den peripheren venösen Zugang, gefolgt von 50 ml Kochsalzinjektion bei einer Durchflussrate von 3,5-4 ml/min. Erfassen Sie den Timing-Bolus-Scan.
      HINWEIS: Die Kontrastankunft wird vom CT-Scanner (siehe Materialtabelle) basierend auf der Hounsfield-Einheitenänderung innerhalb der Aorta6 aufgezeichnet.
5. Durch Auswahl des DynMulti4D-Menüpunkts im Pop-up "Zykluszeitfenster" planen Sie die Verteilung und die Anzahl der Scans basierend auf der Kontrastankunftszeit aus Timing-Bolus und den Erkenntnissen aus früheren Bildgebungsstudien.
   HINWEIS: Wenn der Verdacht auf Endoleak vom Typ I besteht, führen Sie weitere Scans in der frühen Phase der Kontrastverstärkungskurve durch, die durch den Timing-Bolus gegeben ist. Wenn der Verdacht auf Typ-II-Endoleak besteht, führen Sie in der späteren Phase weitere Scans durch.
   1. Für Typ I Endoleak fügen Sie mehr Scans während der früheren Phase der Zeit-Dämpfungskurve hinzu (Scannen Sie alle 1,5 s zu Beginn und dann alle 3-4 s).
   2. Für Typ-II-Endoleak, die später erscheinen, fügen Sie in der späteren Phase der Zeit-Dämpfungskurve weitere Scans hinzu.
   3. Wenn keine vorherigen bildgebenden Untersuchungen verfügbar sind, verteilen Sie die Scans gleichmäßig um den Peak der Zeit-Dämpfungskurve.
6. Optimieren Sie Bildgebungsparameter wie kV, Scanbereich usw., um die Strahlenbelastung zu reduzieren. Verwenden Sie die in Tabelle 1 gezeigten Einstellungen für die Erfassung eines dynamischen Scans mit dem in dieser Arbeit verwendeten CT-Scanner (siehe Materialtabelle).
7. Injizieren Sie den Kontrast für die d-CTA-Erfassung: 70-80 ml des Kontrastmaterials, gefolgt von 100 ml Kochsalzlösungsinjektionen bei einer Durchflussrate von 3,5-4 ml / min durch den peripheren Zugang.
8. Starten Sie die d-CTA-Bildaufnahme mit der Verzögerungszeit basierend auf dem in Schritt 2.4 beschriebenen Timing-Bolus. Atem anhalten ist während der Aufnahme nicht notwendig, da die Dauer der d-CTA-Bildaufnahme zwischen 30 und 40 s liegt.
9. Senden Sie aufgenommene, rekonstruierte Bilder an das Picture Archiving and Communication System (PACS) zur qualitativen und quantitativen Überprüfung zeitaufgelöster angiographischer Bilder. Wählen Sie dazu das Datenbild aus und führen Sie einen Mausklick auf die untere linke Seite der Software aus.

3. Dynamische CTA-Bildanalyse

1. Öffnen Sie die Software (siehe Tabelle der Materialien), um das Bild zu lesen. Suchen Sie nach dem Namen oder der Identifikationsnummer des Patienten, um die aufgenommenen Bilder zu finden. Wählen Sie die aufgenommenen d-CTA-Bilder aus und verarbeiten Sie sie mit dem dynamischen CT-Angio-Workflow .
   HINWEIS: Das Layout ist in Abbildung 1 dargestellt.
2. Minimieren Sie Atembewegungsartefakte zwischen d-CTA-Bildern, indem Sie das Menüelement Bewegungskorrektur "Körper ausrichten" der entsprechenden Software auswählen (Abbildung 1).
3. Qualitative Analyse: Überprüfen Sie die axialen Scheiben von CT-Bildern, wenn eine maximale Trübung der Aorta auftritt, um einen offensichtlichen Endoleak zu interpretieren.
   1. Analysieren Sie dann Scans im multiplanaren Rekonstruktionsmodus. Wenn Endoleak vermutet wird, konzentrieren Sie sich auf den Endoleak und verwenden Sie die in Abbildung 1 gezeigte Zeitskala, um zeitaufgelöste Bilder anzusehen und auf die Quelle von Endoleak zu schließen.
4. Quantitative Analyse: Klicken Sie auf die in Abbildung 1 dargestellte Funktion Zeitdämpfungskurve (TAC). Wählen Sie eine Region über dem Stent-Transplantat (_ROIaorta) und zeichnen Sie einen Kreis mit der TAC-Funktion, wählen Sie dann die Endoleak-Region (_ROIendoleak) aus und zeichnen Sie dort ebenfalls einen Kreis.
   HINWEIS: Zielschiffe können ausgewählt werden (ROItarget), um die Rolle des Schiffes für das Endoleak (Zu- oder Abfluss) zu bestimmen.
   1. Analysieren Sie die erfasste TAC (Abbildung 2), um die Endoleak-Eigenschaften zu bestimmen. Subtrahieren Sie die Zeit auf den Spitzenwert des Endoleaks von den Aorten-ROI-Kurven, um die Δ-Zeit bis zum Spitzenwert zu erhalten. Dieser Wert kann für die Endoleak-Analyse6 verwendet werden.
5. Nach qualitativer und quantitativer Analyse leiten Sie die Art und Quelle von Endoleak ab.
   HINWEIS: Typ-I-Endoleaks erscheinen als parallele Kontrastverstärkung neben dem Transplantat, in der Regel wegen der unzureichenden Dichtzone und haben eine kürzere Zeitdifferenz zwischen den Aorten- und Endoleakverstärkungskurven (Δ Zeit bis zum Spitzenwert) zwischen Aorten- und Endoleak-ROI. Typ-II-Endoleaks sind mit einem Zuflussgefäß mit retrograder Füllung durch Kollaterale verwandt und haben die Δ-Zeit bis zum Spitzenwert zwischen Aorten- und Endoleak-ROI verlängert. Erfahrungsgemäß wurde für Typ-I-Endoleaks kein Δ-Zeit-spitzer Wert von mehr als 4 s aufgezeichnet.

4. Anleitung zur intraoperativen Bildfusion

1. Positionieren Sie die Patientenlage auf dem Hybrid-Operationssaal (OP) -Tisch.
2. Laden Sie den ausgewählten dynamischen CTA-Scan, der die beste Sichtbarkeit des Endoleaks in der Hybrid-OP-Workstation aufweist. Kommentieren Sie kritische Landmarken auf dem Scan manuell: Nierenarterien ostia, innere Beckenarterien ostia, Endoleakhöhle, Lendenwirbelarterie(n) oder Arteria mesenterica inferior.
3. Wählen Sie die 2D-3D-Bildfusion in der Workstation und erfassen Sie ein anteroposteriores und ein schräges fluoroskopisches Bild des Patienten mit dem 2D-3D-Bildfusions-Workflow. Bewegen Sie dazu den C-Bogen mit dem Joystick auf dem Operationstisch in den gewünschten Winkel und treten Sie auf das CINE-Erfassungspedal.
4. Richten Sie das Stenttransplantat elektronisch mit Markern aus dem dynamischen 3D-CTA-Scan mit den fluoroskopischen Bildern durch automatisierte Bildregistrierung aus, gefolgt von manueller Verfeinerung, falls erforderlich (Abbildung 3) in der 3D-Nachbearbeitungs-Workstation (Ziehen Sie ein Bild für die manuelle Ausrichtung). Überprüfen und akzeptieren Sie die 2D-3D-Bildfusion und überlagern Sie die Marker aus d-CTA auf dem Echtzeit-2D-Fluoroskopbild (Abbildung 4).
5. Führen Sie die Endoleak-Embolisation mit den überlagerten Markern aus d-CTA als Anleitung durch.

Ergebnisse

Der dynamische Bildgebungsablauf bei zwei Patienten wird hier veranschaulicht.

Patient I
Ein 82-jähriger männlicher Patient mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung und Hypertonie hatte eine frühere infrarenale EVAR (2016). Im Jahr 2020 wurde der Patient von einem externen Krankenhaus für ein mögliches Typ-I- oder Typ-II-Endoleak auf Basis konventioneller CTA überwiesen. und eine zusätzliche Endoanhangsplatzierung im Jahr 2020 für Typ Ia Endoleak. Es wurde eine d...

Diskussion

Dynamisches, zeitaufgelöstes CTA ist ein zusätzliches Werkzeug im Aortenbildgebungsarmarium. Diese Technik kann Endoleaks nach EVAR genau diagnostizieren, einschließlich der Identifizierung von Zufluss- / Zielgefäßen4.

CT-Scanner der dritten Generation mit bidirektionaler Tischbewegungsfunktion können einen dynamischen Erfassungsmodus mit besserer zeitlicher Abtastung entlang der Zeitdämpfungskurve ^{bereitstellen6}. Um die höchste Genauigke...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Siemens Artis Pheno	Siemens Healthcare	https://www.siemens-healthineers.com/en-us/angio/artis-interventional-angiography-systems/artis-pheno	Other commercially available C-arm systems can provide image fusion too
SOMATOM Force CT-scanner	Siemens Healthcare	https://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/dual-source-ct/somatom-force	Any commercially available third generation CT-scanner can perform such dynamic imaging
Syngo.via	Siemens Healthcare	https://www.siemens-healthineers.com/en-us/medical-imaging-it/advanced-visualization-solutions/syngovia	Any DICOM file viewer with 4D processing capabilities can review the acquired time-resolved images, TAC are software dependent.
Visipaque (Iodixanol)	GE Healthcare	#00407222317	Contrast material