Mejor registro de 3D CT angiografía con rayos x fluoroscopia para fusión de imágenes durante la implantación de válvula aórtica transcatéter

Resumen

El objetivo de este estudio fue mejorar el co-registro para fusión de imágenes (IF) de datos de la TC previa intervención con fluoroscopia de rayos x en tiempo real (XR) durante la implantación de válvula aórtica transfemoral transcatéter (TAVI).

Resumen

La fusión de modelos anatómicos 3D deriva de angiografía de alta fidelidad previa intervención de la tomografía computada (CTA), y fluoroscopia de rayos x (XR) para facilitar la orientación anatómica es de enorme interés para las intervenciones cardiacas complejas como procedimientos TAVI con protección cerebral. Co-registro de CTA y XR se ha introducido ya sea basado en adicional intraoperatoria o nula contraste haz cónico computado tomography (CBCT) o dos aortograms separados. Con el relacionados con aumento de dosis de radiación exposición o contraste agente (CA), se introduce un riesgo adicional para el paciente. Aquí, proponemos un co-registro modificado enfoque aprovechando los arteriogramas de las arterias iliofemoral, realizadas de manera rutinaria durante la punción femoral y la introducción de la vaina. Refinamiento de on-the-fly del registro Co durante el procedimiento en curso permite registro co exacta sin cualquier angiogramas adicionales, reduciendo así el CA, XR dosis y procedimiento el tiempo, mejorando al mismo tiempo procedimiento y confianza del operador seguridad.

Introducción

Fusión de imágenes (IF) es el proceso de superposición de conjuntos de datos adquiridos en los diferentes tiempo y puntos de vista en diferentes modalidades en un solo marco de referencia¹. XR es la modalidad de imagen más utilizada para la orientación de la intervención. Aunque proporcionar alta resolución temporal y espacial, XR baja dimensionalidad (proyecciones 2D) y carece de detalles anatómicos. Modelos de forma 3D de órganos derivados de por ejemplo alta calidad pre-intervención CTA datos superpuestos en la imagen de fluoroscopia vivo pueden aumentar XR por las estructuras anatómicas del tejido blando. Condición IF es el co-registro de las diferentes modalidades de imagen.

Co-registro de conjuntos de datos de imagen 3D preoperatoria con fluoroscopia XR implica típicamente, uno de los siguientes técnicas²: un) registro de 3D-3D basado en la imagen del conjunto de datos 3D preoperatoria con un Cone o nula contraste intraoperatorio conjunto^3,4,5,6, o b) basado en imágenes 2D-3D registro directo, donde dos imágenes angiográficas con un mínimo de 30 ° espaciamiento angular^7,8 se utilizan para co-registro.

Con la reciente introducción de paquetes de fusión en sistemas comerciales de XR, puede IF más fácilmente disponibles para una amplia gama de aplicaciones. Uso de los sistemas, previamente hemos demostrado que es técnicamente factible y segura a la superposición de un modelo de la raíz aórtica mediante registro de 2D-3D basado en imágenes directo para apoyar transfemoral percutáneo de la válvula aórtica (TAVI) de la implantación⁸. Sin comprometer la dosis total de CA o XR, si probó altamente valiosa durante procedimiento TAVI añadiendo detalles anatómicos 3D a la imagen de fluoroscopia convencional XR, especialmente durante la implementación del dispositivo de protección cerebral. Sin embargo, la adquisición adicional de aortograms utilizado para el registro Co requiere dosis adicional CA y XR. Por lo tanto, un flujo de trabajo optimizado que precisa sin la necesidad de cualquier aortograms adicional era altamente deseable.

Aquí, presentamos un enfoque mejorado co-registro de pre intervención CTA con XR en tiempo real sin necesidad de cualquier CA adicional o exploraciones de CT de brazo en C pues si. El acceso femoral que Tavi se realiza como describe en otra parte^9,10,11. Brevemente, se accede a ambas arterias femorales: uno para la dirección de la punción contralateral, seguida por la colocación de un catéter pigtail a través de una vaina de 6F para permitir que la arteriografía durante la colocación de la prótesis de la válvula; la segunda colocación de la válvula sistema y posterior del globo valvuloplasty y dispositivo de colocación. Confirmación angiográfica de la puntura apropiada se realiza en nuestra institución como un estándar de cuidado para la estimación de la posición del stent cubierto en caso de acceso y localización de la altura de la punción (por encima de la bifurcación femoral) complicaciones¹². Para la captura de residuos embólicos, se introduce un sistema de doble filtro de protección cerebral después de la inserción de la vaina TAVI antes el paso del arco aórtico con cualquier otro dispositivo.

Utilizamos arteriogramas realizados rutinariamente durante la punción de las arterias femorales para establecer el registro Co inicial. Refinamiento de on-the-fly del registro Co se realiza posteriormente durante el procedimiento en curso en la posición del catéter pigtail dentro de la raíz aórtica, el sistema de doble filtro de protección embólica cerebral de los vasos supraaortal y el aortograms realizadas antes de la implantación de la prótesis de la válvula, asegurando así la superposición del modelo exacto en cualquier momento durante la intervención.

Protocolo

El protocolo de estudio está en conformidad con las normas éticas de la declaración de 1975 de Helsinki como se refleja en la aprobación a priori por el Comité de ética de la institución. Se obtuvo consentimiento informado de todos los participantes incluidos en el estudio (CSI-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069).

1. examinación del CT

1. Realizar angiografía cardiaca de CT con sincronización retrospectiva de ECG utilizando 80 mL de medio de contraste yodado inyectado con un caudal de 4.0 mL/s seguido por un lavado bolo de solución salina al de 0.9% 70 mL.
2. Craneo-caudal que se extiende desde las arterias femorales a las arterias subclavias con los siguientes parámetros de adquisición de datos: la matriz de 512 × 512 pixels, grosor de corte de 1 mm, corte separación de 0,7 mm.
3. Reconstrucción de imágenes en el 30% del intervalo R-R con algoritmo de reconstrucción iterativa.

2. segmentación y generación del modelo

1. Datos de la TC de la importación de un dispositivo externo o un sistema de archivo interno en software de fusión de imágenes mediante arrastrar y colocar el conjunto de datos o subconjuntos de datos para el paciente seleccionado en la vista de pacientes dentro de la aplicación.
2. Iniciar segmentación automática del volumen CT seleccionado haciendo doble clic en la imagen de la serie.
   Nota: Segmentación de las cámaras del corazón (ventrículo derecho e izquierdo, atrio izquierdo y derecho, miocardio) y los grandes vasos (aorta abdominal, vena cava y del seno coronario) se inicia automáticamente y se mostrará en el paso de trabajo de segmentación .
3. Pasar las rodajas de la imagen y verificar que los bordes de la aorta y el ventrículo izquierdo se detectan correctamente y si es necesario modificar la segmentación automática en la ventana de tejido utilizando el botón Editar .
4. Para realizar la segmentación manual de estructuras adicionales, utilice el botón Agregar de la ventana de tejido .
5. Utilice herramientas de edición para rellenar la estructura (Inyectar tinte) y arrastre los bordes de la estructura (Borde de arrastre) en las vistas 2D o quitar partes de la estructura con el corte de forma libre en la vista 3D.
6. Realizar segmentación manual de los troncos principales de las arterias coronarias izquierdas y derecha, ramas de la arteria principal (arteria braquiocéfala con arterias subclavia derecha y carótidas, arteria carótida común izquierda y la arteria subclavia izquierda), a la izquierda y derecha arterias iliofemorales, huesos de la cadera y articulaciones de la cadera como se describe en pasos de 2.4-2.5 (figura 1).
   Nota: Dependiendo de la calidad del volumen CT esto puede tomar 20 a 30 min.

3. co-registro y la fusión de la imagen

1. En la vista de pacientes incorporarse al paciente seleccionado con el paciente actual en el sistema XR eligiendo la acción respectiva en la derecha-clic-menú contextual.
   Nota: Ahora los pasos de trabajo registro y Live son activos y pueden ser utilizados.
2. En el vivo paso, haga clic en Añadir etiqueta nueva punto en la ventana puntos de etiqueta para colocar tres marcadores de referencia en cúspides de la válvula aórtica para facilitar la elección de la óptima Proyección del plano anular durante la intervención (figura 2).
3. Ir al paso de trabajo de registro para adquirir los funcionamientos XR y realizar la inscripción conjunta de los modelos segmentados con XR.
   Nota: XR ejecuta adquirida con menos distancia angular 30° se requiere para el registro confiable.
4. Copiar la proyección angiográfica de la puntura apropiada en ~ orientación de 20-30 º LAO (o ~ RAO 20-30 º dependiendo de la inicial punción lateral) en la vista de referencia 1 haciendo clic en el botón copiar a la vista de referencia 1.
5. Siguiendo las proyecciones de rayos x de la copia adquirida en ~ orientación AP durante la visualización de la transición de la contralateral a. iliaca communis communis femoralis de la a. en la vista de referencia 2 haciendo clic en el botón Copia a la vista de referencia 2.
6. Utilizar las herramientas de interacción Pan registro, Registro rotar (para rotación en el plano), Rodillo de registro (para rotación 3D) para alinear manualmente el modelo de las arterias iliofemoral con las proyecciones de XR adquiridas ( Figura 3A-B).
7. Uso de huesos de la cadera y articulaciones de la cadera visibles en las imágenes de la XR como puntos de referencia adicionales durante la alineación de la superposición en la región iliofemoral.
   Nota: Ahora el modelo está ligado a la geometría del sistema XR, y la plantilla se adapta automáticamente a la orientación actual de proyección de XR, ampliación y posición de la tabla pacientes.
8. Guía de la punción de la arteria femoral común en el lado de la vaina (figura 3) utilizando el grueso inicial co-registro en paso 3.6.
9. Grabar una proyección angiográfica de la arteria dispositivo vaina femoral en ~ RAO 20-30° (o respectivamente ~ LAO 20-30°) mediante clic en el botón copia para referencia ver y finalizar el registro de la imagen en la región iliofemoral (figura 3D).
   Nota: Puesto que el paciente es colocado diferentemente durante la exploración del CT y la intervención, registro basado en las estructuras iliofemoral proporciona sólo limitada exactitud en otras regiones. Por lo tanto, se requiere refinamiento manual del registro Co en la región torácica.
10. Para utilizar estos datos para otras sobreimpresión reajuste, copie cualquier proyecciones adicionales adquiridas a la "vista de referencia" durante la transición desde el iliofemoral en la región torácica, así como cualquier cateterización del tronco braquiocefálico vía radial derecha arteria.
11. Después de colocar el catéter de pigtail en el arco aórtico, adquirir dos proyecciones fluoroscópicas sin CA en LAO 30 - 40 ° y 20 de RAO - orientación de 30 º y copiarlos en las vistas de referencia 1 y referencia 2.
12. Uso la interacción herramientas Bandeja de registro, Registro rotar (para rotación en el plano), Rodillo de registro (para rotación 3D) para ajustar manualmente el registro en la región torácica (Figura 4A-B ).
13. Guía de la colocación del dispositivo de protección sin la administración de CA adicional puramente basado en la superposición anatómica (figura 4).
14. Para mayor refinamiento, manualmente el recubrimiento posición correcta como se describe en paso 3.12 cada uno adquirió proyección de XR durante todo el curso de la intervención, garantizando superposición exacta en cualquier momento.
    Nota: Utilice aortograms adquirido según el procedimiento habitual para verificar la posición correcta del sistema como puntos de referencia para el ajuste de superposición (figura 4).

Resultados

Presentamos un enfoque novedoso co-registro para fusión de imágenes durante el TAVI, que permite superponer el modelo anatómico específico para cada paciente en las imágenes en vivo XR durante todo el procedimiento TAVI sin necesidad de cualquier aortograms adicional.

Varias medidas intervencionistas se beneficiarán desde el si: (1) dirección de la punción de la arteria femoral común por encima de la bifurcación femora...

Discusión

El objetivo principal de este estudio fue investigar la viabilidad de IF sin modificar el flujo de trabajo clínico establecido de TAVI. Mientras que el estándar de oro para el co-registro de los pre-intervención datos CTA y fluoroscopia XR utiliza dedicado aortograms⁸, proponemos utilizando múltiples registros aproximados con mejoras sobre la marcha para proporcionar recubrimiento modelo 3D exacto durante todo el curso de la intervención.

El refinamiento continuo d...

Materiales

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