Name: improved registration of 3d ct angiography with x-ray fluoroscopy for image fusion during transcatheter aortic valve implantation
Uploaded: 2018-06-03T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
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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。

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
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>2. 画像の領域分割, モデル生成
<ol><li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>3. 画像の共同登録と融合
<ol><li>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。</li>
	<li>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)。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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)。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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).</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>

<ol>
	<li>S&#225;nchez, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Navigational+Guidance+and+Ablation+Planning+Tools+for+Interventional+Radiology.">Navigational Guidance and Ablation Planning Tools for Interventional Radiology.</a> Current Problems in Diagnostic Radiology. 32 (2), 225-233 (2017).</li><li>Schwein, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+three-dimensional+magnetic+resonance+angiography-fluoroscopy+image+fusion+technique+in+guiding+complex+endovascular+aortic+procedures+in+patients+with+renal+insufficiency.">Feasibility of three-dimensional magnetic resonance angiography-fluoroscopy image fusion technique in guiding complex endovascular aortic procedures in patients with renal insufficiency.</a> Journal of Vascular Surgery. 65 (5), 1440-1452 (2017).</li><li>Ierardi, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fusion+of+CT+Angiography+or+MR+Angiography+with+Unenhanced+CBCT+and+Fluoroscopy+Guidance+in+Endovascular+Treatments+of+Aorto-Iliac+Steno-Occlusion:+Technical+Note+on+a+Preliminary+Experience.">Fusion of CT Angiography or MR Angiography with Unenhanced CBCT and Fluoroscopy Guidance in Endovascular Treatments of Aorto-Iliac Steno-Occlusion: Technical Note on a Preliminary Experience.</a> CardioVascular and Interventional Radiology. 39 (1), 111-116 (2015).</li><li>Sailer, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CTA+with+Fluoroscopy+Image+Fusion+Guidance+in+Endovascular+Complex+Aortic+Aneurysm+Repair.">CTA with Fluoroscopy Image Fusion Guidance in Endovascular Complex Aortic Aneurysm Repair.</a> European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 47 (4), 349-356 (2014).</li><li>McNally, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+Dimensional+Fusion+CT+Decreases+Radiation+Exposure,+Procedure+Time+and+Contrast+Use+during+Fenestrated+Endovascular+Aortic+Repair.">Three Dimensional Fusion CT Decreases Radiation Exposure, Procedure Time and Contrast Use during Fenestrated Endovascular Aortic Repair.</a> Journal of Vascular Surgery. 61 (2), 309-316 (2015).</li><li>Krishnaswamy, A., Tuzcu, E. M., Kapadia, S. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcatheter+Aortic+Valve+Replacement+(TAVR):+Access+Planning+and+Strategies.">Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR): Access Planning and Strategies.</a> Methodist DeBakey Cardiovascular Journal. 8 (2), 22-25 (2012).</li><li>W&#246;hrle, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfemoral+Aortic+Valve+Implantation+with+the+New+Edwards+Sapien+3+Valve+for+Treatment+of+Severe+Aortic+Stenosis-Impact+of+Valve+Size+in+a+Single+Center+Experience.">Transfemoral Aortic Valve Implantation with the New Edwards Sapien 3 Valve for Treatment of Severe Aortic Stenosis-Impact of Valve Size in a Single Center Experience.</a> PLOS ONE. 11 (3), e0151247 (2016).</li><li>Seeger, J., Gonska, B., Otto, M., Rottbauer, W., W&#246;hrle, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+Embolic+Protection+During+Transcatheter+Aortic+Valve+Replacement+Significantly+Reduces+Death+and+Stroke+Compared+With+Unprotected+Procedures.">Cerebral Embolic Protection During Transcatheter Aortic Valve Replacement Significantly Reduces Death and Stroke Compared With Unprotected Procedures.</a> JACC: Cardiovascular Interventions. 10 (22), 2297-2303 (2017).</li><li>Seeger, J., Gonska, B., Rodewald, C., Rottbauer, W., W&#246;hrle, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+suture+mediated+femoral+access+site+closure+with+the+Prostar+XL+compared+to+the+ProGlide+system+on+outcome+in+transfemoral+aortic+valve+implantation.">Impact of suture mediated femoral access site closure with the Prostar XL compared to the ProGlide system on outcome in transfemoral aortic valve implantation.</a> International Journal of Cardiology. 223, 564-567 (2016).</li><li>Vernikouskaya, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient-specific+registration+of+3D+CT+angiography+(CTA)+with+X-ray+fluoroscopy+for+image+fusion+during+transcatheter+aortic+valve+implantation+(TAVI)+increases+performance+of+the+procedure.">Patient-specific registration of 3D CT angiography (CTA) with X-ray fluoroscopy for image fusion during transcatheter aortic valve implantation (TAVI) increases performance of the procedure.</a> Clinical Research in Cardiology. , (2018).</li><li>Eng, M. H., Kim, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluoroscopy+and+CT+fusion+overlay-greater+than+the+sum+of+their+parts.">Fluoroscopy and CT fusion overlay-greater than the sum of their parts.</a> Catheterization and Cardiovascular Interventions. 85 (1), 148-149 (2015).</li><li>John, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=System+to+guide+transcatheter+aortic+valve+implantations+based+on+interventional+C-arm+CT+imaging.">System to guide transcatheter aortic valve implantations based on interventional C-arm CT imaging.</a> Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 13 (Pt 1), 375-382 (2010).</li><li>Lu, Y., Sun, Y., Liao, R., Ong, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pre-operative+CT+and+non-contrast-enhanced+C-arm+CT+registration+framework+for+trans-catheter+aortic+valve+implantation.">A pre-operative CT and non-contrast-enhanced C-arm CT registration framework for trans-catheter aortic valve implantation.</a> Computerized Medical Imaging and Graphics. 38 (8), 683-695 (2014).</li></ol>

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。

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。

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。

<table><tbody><tr><td>Philips Allura FD10&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>Philips Healthcare</td><td></td><td>x-ray system</td></tr><tr><td>EP Navigator Release 5.2.10</td><td>Philips Healthcare</td><td></td><td>image segmentation and fusion SW</td></tr><tr><td>Iomeron 350</td><td>Bracco Imaging Deutschland GmbH</td><td></td><td>x-ray contrast agent</td></tr><tr><td>Sentinel&amp;nbsp; double-filter cerebral protection system</td><td>Claret Medical, Inc.</td><td></td><td>double-filter cerebral protection system&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Matlab R2013</td><td>MathWorks</td><td></td><td>statistical analysis</td></tr></tbody></table>

improved registration of 3d ct angiography with x-ray fluoroscopy for image fusion during transcatheter aortic valve implantation

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。

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。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57858/57858fig1.jpg"> 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。<a href="/files/ftp_upload/57858/57858fig1large.jpg" target="_blank">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</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57858/57858fig2.jpg"> 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。<a href="/files/ftp_upload/57858/57858fig2large.jpg" target="_blank">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</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57858/57858fig3.jpg"> 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。<a href="/files/ftp_upload/57858/57858fig3large.jpg" target="_blank">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</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57858/57858fig4.jpg"> 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。<a href="/files/ftp_upload/57858/57858fig4large.jpg" target="_blank">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</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57858/57858fig5.jpg"> 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。<a href="/files/ftp_upload/57858/57858fig5large.jpg" target="_blank">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</a>。

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Improved Registration of 3D CT Angiography with X-ray Fluoroscopy for Image Fusion During Transcatheter Aortic Valve Implantation

経カテーテル大動脈弁留置中画像融合 3次元 CT 血管造影 x 線透視との登録を改善

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。

The fusion of 3D anatomical models derived from high-fidelity pre-interventional computed tomography angiography (CTA), and x-ray (XR) fluoroscopy to ...

improved-registration-3d-ct-angiography-with-x-ray-fluoroscopy-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

10.3K ビュー.  Ulm University Medical Center. 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。

ビデオ: Improved Registration of 3D CT Angiography with X-ray Fluoroscopy for Image Fusion During Transcatheter Aortic Valve Implantation

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

The mouse glioma 261 (GL261) is recognized as an in vivo model system that recapitulates many of the features of human glioblastoma multiforme (GBM). The cell line was originally induced by intracranial injection of 3-methyl-cholantrene into a C57BL/6 syngeneic mouse strain 1; therefore, immunologically competent C57BL/6 mice can be used. While we use GL261, the following protocol can be used for the implantation and monitoring of any intracranial mouse tumor model. GL261 cells were engineered to stably express firefly luciferase (GL261-luc). We also created the brighter GL261-luc2 cell line by stable transfection of the luc2 gene expressed from the CMV promoter. C57BL/6-cBrd/cBrd/Cr mice (albino variant of C57BL/6) from the National Cancer Institute, Frederick, MD were used to eliminate the light attenuation caused by black skin and fur. With the use of albino C57BL/6 mice; in vivo imaging using the IVIS Spectrum in vivo imaging system is possible from the day of implantation (Caliper Life Sciences, Hopkinton, MA). The GL261-luc and GL261-luc2 cell lines showed the same in vivo behavior as the parental GL261 cells. Some of the shared histological features present in human GBMs and this mouse model include: tumor necrosis, pseudopalisades, neovascularization, invasion, hypercellularity, and inflammation 1.
Prior to implantation animals were anesthetized by an intraperitoneal injection of ketamine (50 mg/kg), xylazine (5 mg/kg) and buprenorphine (0.05 mg/kg), placed in a stereotactic apparatus and an incision was made with a scalpel over the cranial midline. A burrhole was made 0.1mm posterior to the bregma and 2.3mm to the right of the midline. A needle was inserted to a depth of 3mm and withdrawn 0.4mm to a depth of 2.6mm. Two &mu;l of GL261-luc or GL261-luc2 cells (107 cells/ml) were infused over the course of 3 minutes. The burrhole was closed with bonewax and the incision was sutured.
Following stereotactic implantation the bioluminescent cells are detectable from the day of implantation and the tumor can be analyzed using the 3D image reconstruction feature of the IVIS Spectrum instrument. Animals receive a subcutaneous injection of 150&mu;g luciferin /kg body weight 20 min prior to imaging. Tumor burden is quantified using mean tumor bioluminescence over time. Tumor-bearing mice were observed daily to assess morbidity and were euthanized when one or more of the following symptoms are present: lethargy, failure to ambulate, hunched posture, failure to groom, anorexia resulting in &gt;10% loss of weight. Tumors were evident in all of the animals on necropsy.

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

Intracranial implantation of GL261 cells into C57BL/6 mice produces malignant gliomas that recapitulate many of the hallmarks of human glioblastoma multiforme. We used GL261 cells stably expressing luciferase to allow us to use in vivo imaging to follow tumor progression. The surgery and 3D in vivo imaging are demonstrated.

その後の3Dと頭蓋内注入インビボでの</emマウス神経膠腫の>生物発光イメージング

The mouse glioma 261 (GL261) is recognized as an in vivo model system that recapitulates many of the features of human glioblastoma multiforme (GBM). The ...

医学

Dual-phase Cone-beam Computed Tomography to See, Reach, and Treat Hepatocellular Carcinoma during Drug-eluting Beads Transarterial Chemo-embolization

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 dimensional&#160;(3D) diagnostic imaging in the interventional suite and can enhance minimally-invasive therapy beyond the limitations of 2D angiography alone. The role of CBCT has been recognized in transarterial chemo-embolization (TACE) treatment of hepatocellular carcinoma (HCC). The recent introduction of a CBCT technique: dual-phase CBCT (DP-CBCT) improves intra-arterial HCC treatment with drug-eluting beads (DEB-TACE). DP-CBCT can be used to localize liver tumors with the diagnostic accuracy of multi-phasic multidetector computed tomography (M-MDCT) and contrast enhanced magnetic resonance imaging (CE-MRI) (See the tumor), to guide intra-arterially guidewire and microcatheter to the desired location for selective therapy (Reach the tumor), and to evaluate treatment success during the procedure (Treat the tumor). The purpose of this manuscript is to illustrate how DP-CBCT is used in DEB-TACE to see, reach, and treat HCC.

Dual-phase cone-beam computed tomography (DP-CBCT) is a useful intraprocedural imaging technique for transarterial chemo-embolization treatment with drug-eluting beads of hepatocellular carcinoma. DP-CBCT has been used to perform three major steps in oncologic interventional radiology: tumor localization (see), navigation and intraprocedural catheter guidance (reach), and intraprocedural evaluation of treatment success (treat).

デュアルフェーズコーンビームコンピュータ断層撮影法は、参照達し、薬剤溶出ビーズ塞栓化学及血塞栓中に肝細胞癌の治療に

The advent of cone-beam computed tomography (CBCT) in the angiography suite has been revolutionary in interventional radiology. CBCT offers 3 ...

Two-Dimensional X-Ray Angiography to Examine Fine Vascular Structure Using a Silicone Rubber Injection Compound

Angiography is an essential tool for the study of vascular structures in various research fields. The aim of this study is to introduce a simple angiographic method for examining the fine vascular structure of unfixed, fresh tissue using a silicone rubber injection compound and soft tissue X-ray system. This study is especially focused on flap territories used in reconstructive surgery. This study employs angiography with a silicone rubber injection compound in various experimental conditions using Sprague-Dawley rats. First, 15 mL of MV compound and 15 mL of diluent is mixed. Then, 1.5 mL of the curing agent is prepared, and a 24G catheter is cannulated in the common carotid artery of the rat. A three-way stopcock is then connected to a catheter, and the radiopaque agent, after being mixed with the prepared curing agent, is injected immediately without spillage. Finally, as the agent solidifies, the specimen is harvested, and an angiographic image is obtained using a soft tissue X-ray system. This method indicates that high-quality angiography showing fine vascular structures can be easily and simply obtained within in a short period of time.

This study presents a simple two-dimensional angiographic method to examine fine vascular structures using a silicone rubber injection compound and soft tissue X-ray system.

シリコーン ゴム射出化合物を用いた微細血管構造を調べるための二次元 x 線血管造影

Angiography is an essential tool for the study of vascular structures in various research fields. The aim of this study is to introduce a simple ...

Three-Dimensional Printing of a Complex Aortic Anomaly

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal symptoms. These anomalies may be associated with other congenital heart diseases. It is hard to identify the accurate anatomic vessel location from two-dimensional imaging data, such as computed tomography. As an additive manufacturing method, three-dimensional (3-D) printing can covert the acquired imaging data into 3-D physical models. This protocol describes the procedure for modeling the volumetric DICOM imaging into 3-D data and printing it as an anatomically realistic 3-D model. Using this model, surgeons can identify the vessel location of complex aortic anomalies, which is helpful for pre-operative planning and intra-operative guidance.

Here, we present a protocol to use three dimensional printed models for pre-operative planning and intra-operative reorganization of complicated vascular locations when handling a congenital aortic anomaly.

複雑な大動脈の異常の三次元印刷

Complex congenital aortic anomalies include diverse types of malformations that may be clinically asymptomatic or present with respiratory or esophageal ...

Development and Evaluation of 3D-Printed Cardiovascular Phantoms for Interventional Planning and Training

Catheter-based interventions are standard treatment options for cardiovascular pathologies. Therefore, patient-specific models could help training physicians&#39; wire-skills as well as improving planning of interventional procedures. The aim of this study was to develop a manufacturing process of patient-specific 3D-printed models for cardiovascular interventions.
To create a 3D-printed elastic phantom, different 3D-printing materials were compared to porcine biological tissues (i.e., aortic tissue) in terms of mechanical characteristics. A fitting material was selected based on comparative tensile tests and specific material thicknesses were defined. Anonymized contrast-enhanced CT-datasets were collected retrospectively. Patient-specific volumetric models were extracted from these datasets and subsequently 3D-printed. A pulsatile flow loop was constructed to simulate the intraluminal blood flow during interventions. Models&#39; suitability for clinical imaging was assessed by x-ray imaging, CT, 4D-MRI and (Doppler) ultrasonography. Contrast medium was used to enhance visibility in x-ray-based imaging. Different catheterization techniques were applied to evaluate the 3D-printed phantoms in physicians&#39; training as well as for pre-interventional therapy planning.
Printed models showed a high printing resolution (~30 &#181;m) and mechanical properties of the chosen material were comparable to physiological biomechanics. Physical and digital models showed high anatomical accuracy when compared to the underlying radiological dataset. Printed models were suitable for ultrasonic imaging as well as standard x-rays. Doppler ultrasonography and 4D-MRI displayed flow patterns and landmark characteristics (i.e., turbulence, wall shear stress) matching native data. In a catheter-based laboratory setting, patient-specific phantoms were easy to catheterize. Therapy planning and training of interventional procedures on challenging anatomies (e.g., congenital heart disease (CHD)) was possible.
Flexible patient-specific cardiovascular phantoms were 3D-printed, and the application of common clinical imaging techniques was possible. This new process is ideal as a training tool for catheter-based (electrophysiological) interventions and can be used in patient-specific therapy planning.

Here we present development of a mock circulation setup for multimodal therapy evaluation, pre-interventional planning, and physician-training on cardiovascular anatomies. With the application of patient-specific tomographic scans, this setup is ideal for therapeutic approaches, training, and education in individualized medicine.

介入計画と訓練のための3Dプリント心血管ファントムの開発と評価

Catheter-based interventions are standard treatment options for cardiovascular pathologies. Therefore, patient-specific models could help training ...

Time-Resolved, Dynamic Computed Tomography Angiography for Characterization of Aortic Endoleaks and Treatment Guidance via 2D-3D Fusion-Imaging

In the United States, more than 80% of all abdominal aortic aneurysms are treated by endovascular aortic aneurysm repair (EVAR). The endovascular approach warrants good early results, but adequate follow-up imaging after EVAR is imperative to maintain long-term positive outcomes. Potential graft-related complications are graft migration, infection, fraction, and endoleaks, with the last one being the most common. The most frequently used imaging after EVAR is computed tomography angiography (CTA) and duplex ultrasound. Dynamic, time-resolved computed tomography angiography (d-CTA) is a reasonably new technique to characterize the endoleaks. Multiple scans are done sequentially around the endograft during acquisition that grants good visualization of the contrast passage and graft-related complications. This high diagnostic accuracy of d-CTA can be implemented into therapy via image fusion and reduce additional radiation and contrast material exposure.
This protocol describes the technical aspects of this modality: patient selection, preliminary image review, d-CTA scan acquisition, image processing, qualitative and quantitative endoleak characterization. The steps of integrating dynamic CTA into intra-operative fluoroscopy using 2D-3D fusion-imaging to facilitate targeted embolization are also demonstrated. In conclusion, time-resolved, dynamic CTA is an ideal modality for endoleak characterization with additional quantitative analysis. It can reduce radiation and iodinated contrast material exposure during endoleak treatment by guiding interventions.

Time-Resolved, Dynamic Computed Tomography Angiography for Characterization of Aortic Endoleaks and Treatment Guidance via 2D-3D Fusion-Imaging

Dynamic computed tomography angiography (CTA) imaging provides additional diagnostic value in characterizing aortic endoleaks. This protocol describes a qualitative and quantitative approach using time-attenuation curve analysis to characterize endoleaks. The technique of integrating dynamic CTA imaging with fluoroscopy using 2D-3D image fusion is illustrated for better image guidance during treatment.

大動脈内漏れの特性評価と2D-3D融合イメージング による 治療ガイダンスのための時間分解、動的コンピュータ断層撮影血管造影

In the United States, more than 80% of all abdominal aortic aneurysms are treated by endovascular aortic aneurysm repair (EVAR). The endovascular approach ...

Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

The measurements of the right ventricle (RV) and pulmonary artery (PA), for selecting the optimal prosthesis size for transcatheter pulmonary valve replacement (TPVR), vary considerably. Three-dimensional (3D) computed tomography (CT) imaging for device size prediction is insufficient to assess the displacement of the right ventricular outflow tract (RVOT) and PA, which could increase the risk of stent misplacement and paravalvular leak. The aim of this study is to provide a dynamic model to visualize and quantify the anatomy of the RVOT to PA over the entire cardiac cycle by four-dimensional (4D) cardiac CT reconstruction to obtain an accurate quantitative evaluation of the required valve size. In this pilot study, cardiac CT from sheep J was chosen to illustrate the procedures. 3D cardiac CT was imported into 3D reconstruction software to build a 4D sequence which was divided into eleven frames over the cardiac cycle to visualize the deformation of the heart. Diameter, cross-sectional area, and circumference of five imaging planes at the main PA, sinotubular junction, sinus, basal plane of the pulmonary valve (BPV), and RVOT were measured at each frame in 4D straightened models prior to valve implantation to predict the valve size. Meanwhile, dynamic changes in the RV volume were also measured to evaluate right ventricular ejection fraction (RVEF). 3D measurements at the end of the diastole were obtained for comparison with the 4D measurements. In sheep J, 4D CT measurements from the straightened model resulted in the same choice of valve size for TPVR (30 mm) as 3D measurements. The RVEF of sheep J from pre-CT was 62.1 %. In contrast with 3D CT, the straightened 4D reconstruction model not only enabled accurate prediction for valve size selection for TPVR but also provided an ideal virtual reality, thus presenting a promising method for TPVR and the innovation of TPVR devices.

This study assessed a new methodology with a straightened model generated from the four-dimensional cardiac computed tomography sequence to obtain the desired measurements for valve sizing in the application of transcatheter pulmonary valve replacement.

経カテーテル肺弁交換のための4次元コンピュータ断層撮影ガイド付きバルブサイジング

The measurements of the right ventricle (RV) and pulmonary artery (PA), for selecting the optimal prosthesis size for transcatheter pulmonary valve ...

Intravascular Lithotripsy-Assisted Transfemoral Transcatheter Aortic Valve Implantation

During the last decade, transcatheter aortic valve implantation (TAVI) has evolved as a well-established therapy for aging patients suffering from symptomatic severe aortic valve stenosis. This is also reflected in the recently updated international guidelines on managing patients with valvular heart disease. A transfemoral&#160;(TF) TAVI&#160;approach has proven superior to alternative access strategies. With the introduction of intravascular lithotripsy (IVL), patients with calcified iliofemoral vascular disease and borderline intraluminal diameters have also become candidates for percutaneous TF-TAVI. Moreover, IVL reduces the risk of major vascular complications by modifying the superficial and deep vascular calcium, thereby changing the vessel compliance and controlling luminal expansion. In this way, IVL has shown to safely facilitate TF delivery of TAVI devices in patients with calcified peripheral artery disease. The present article aims to provide a detailed step-by-step description on how to perform IVL-assisted TF-TAVI safely and efficiently. Furthermore, a literature review on the outcomes obtained with this technology is included, along with a concise discussion on this unique TAVI approach.

Transcatheter aortic valve implantation (TAVI) has been shown to generate the best clinical outcomes when performed by the percutaneous transfemoral approach. Intravascular lithotripsy (IVL) can facilitate a transfemoral process in patients with calcified iliofemoral vascular disease and borderline intraluminal diameters. The present protocol describes IVL-assisted transfemoral TAVI.

During the last decade, transcatheter aortic valve implantation (TAVI) has evolved as a well-established therapy for aging patients suffering from ...

Reduction of Radiation Exposure during Endovascular Treatment of Peripheral Arterial Disease Combining Fiber Optic RealShape Technology and Intravascular Ultrasound

Vascular surgeons and interventional radiologists face chronic exposure to low-dose radiation during endovascular procedures, which may impact their health in the long term due to their stochastic effects. The presented case shows the feasibility and efficacy of combining Fiber Optic RealShape (FORS) technology and intravascular ultrasound (IVUS) to reduce operator exposure during the endovascular treatment of obstructive peripheral arterial disease (PAD). 
FORS technology enables real-time, three-dimensional visualization of the full shape of guidewires and catheters, embedded with optical fibers that use laser light instead of fluoroscopy. Hereby, radiation exposure is reduced, and spatial perception is improved while navigating during endovascular procedures. IVUS has the capacity to optimally define vessel dimensions. Combining FORS and IVUS in a patient with iliac in-stent restenosis, as shown in this case report, enables passage of the stenosis and pre- and post-percutaneous transluminal angioplasty (PTA) plaque assessment (diameter improvement and morphology), with a minimum dose of radiation and zero contrast agent. The aim of this article is to describe the method of combining FORS and IVUS stepwise, to show the potential of merging both techniques in view of reducing radiation exposure and improving navigation tasks and treatment success during the endovascular procedure for the treatment of PAD.

Described here is a stepwise method of combining Fiber Optic RealShape technology and intravascular ultrasound to show the potential of merging both techniques, in view of the reduction of radiation exposure and improvement of navigation tasks and treatment success during an endovascular procedure for the treatment of peripheral arterial disease.

光ファイバーリアルシェイプ技術と血管内超音波を組み合わせた末梢動脈疾患の血管内治療における放射線被ばくの低減

Vascular surgeons and interventional radiologists face chronic exposure to low-dose radiation during endovascular procedures, which may impact their ...

リモートAR支援手術のための最適化された3D再構成とモーションマッピング

Automatic Surgery in Transcatheter Aortic Valve Replacement Using Augmented Reality

Augmented Reality (AR) is in high demand in medical applications. The aim of the paper is to provide automatic surgery using AR for the Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR). TAVR is the alternate medical procedure for open-heart surgery. TAVR replaces the injured valve with the new one using a catheter. In the existing model, remote guidance is given, while the surgery is not automated based on AR. In this article, we deployed a spatially aligned camera that is connected to a motor for the automation of image capture in the surgical environment. The camera tracks the 2D high-resolution image of the patient's heart along with the catheter testbed. These captured images are uploaded using the mobile app to a remote surgeon who is a cardiology expert. This image is utilized for the 3D reconstruction from 2D image tracking. This is viewed in a HoloLens like an emulator in a laptop. The surgeon can remotely inspect the 3D reconstructed images with additional transformation features such as rotation and scaling. These transformation features are enabled through hand gestures. The surgeon's guidance is transmitted to the surgical environment to automate the process in real-time scenarios. The catheter testbed in the surgical field is controlled by the hand gesture guidance of the remote surgeon. The developed prototype model demonstrates the effectiveness of remote surgical guidance through AR.

著者スポットライト:拡張現実とロボティクスによる遠隔手術の革命による精度とアクセシビリティの向上

This article presents the design and implementation of an automatic surgery module based on augmented reality (AR)- based 3D reconstruction. The system enables remote surgery by allowing surgeons to inspect reconstructed features and replicate surgical hand movements as if they were performing the surgery in close proximity.

拡張現実(AR)を用いた経カテーテル的大動脈弁置換術における自動手術

Augmented Reality (AR) is in high demand in medical applications. The aim of the paper is to provide automatic surgery using AR for the Transcatheter ...

経カテーテル大動脈弁留置中画像融合 3次元 CT 血管造影 x 線透視との登録を改善

要約

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その後の3Dと頭蓋内注入インビボでの生物発光イメージング

デュアルフェーズコーンビームコンピュータ断層撮影法は、参照達し、薬剤溶出ビーズ塞栓化学及血塞栓中に肝細胞癌の治療に

シリコーンゴム射出化合物を用いた微細血管構造を調べるための二次元 x 線血管造影

複雑な大動脈の異常の三次元印刷

介入計画と訓練のための3Dプリント心血管ファントムの開発と評価

大動脈内漏れの特性評価と2D-3D融合イメージングによる治療ガイダンスのための時間分解、動的コンピュータ断層撮影血管造影

経カテーテル肺弁交換のための4次元コンピュータ断層撮影ガイド付きバルブサイジング

Intravascular Lithotripsy-Assisted Transfemoral Transcatheter Aortic Valve Implantation

光ファイバーリアルシェイプ技術と血管内超音波を組み合わせた末梢動脈疾患の血管内治療における放射線被ばくの低減

拡張現実(AR)を用いた経カテーテル的大動脈弁置換術における自動手術

経カテーテル大動脈弁留置中画像融合 3次元 CT 血管造影 x 線透視との登録を改善

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その後の3Dと頭蓋内注入インビボでの生物発光イメージング

デュアルフェーズコーンビームコンピュータ断層撮影法は、参照達し、薬剤溶出ビーズ塞栓化学及血塞栓中に肝細胞癌の治療に

シリコーン ゴム射出化合物を用いた微細血管構造を調べるための二次元 x 線血管造影

複雑な大動脈の異常の三次元印刷

介入計画と訓練のための3Dプリント心血管ファントムの開発と評価

大動脈内漏れの特性評価と2D-3D融合イメージング による 治療ガイダンスのための時間分解、動的コンピュータ断層撮影血管造影

経カテーテル肺弁交換のための4次元コンピュータ断層撮影ガイド付きバルブサイジング

Intravascular Lithotripsy-Assisted Transfemoral Transcatheter Aortic Valve Implantation

光ファイバーリアルシェイプ技術と血管内超音波を組み合わせた末梢動脈疾患の血管内治療における放射線被ばくの低減

拡張現実(AR)を用いた経カテーテル的大動脈弁置換術における自動手術

シリコーンゴム射出化合物を用いた微細血管構造を調べるための二次元 x 線血管造影

大動脈内漏れの特性評価と2D-3D融合イメージングによる治療ガイダンスのための時間分解、動的コンピュータ断層撮影血管造影