간 대동맥 밸브 주입 하는 동안 이미지 퓨전에 대 한 x 선 Fluoroscopy와 3D CT 혈관의 등록 향상

요약

이 연구의 목적은 transfemoral 간 대동맥 밸브 주입 (많이) 동안 실시간 x 선 (XR) fluoroscopy 사전 중재 CT 데이터의 이미지 퓨전 (경우)에 대 한 공동 등록을 개선 했다.

초록

충실도 높은 사전 중재 단층 혈관 (CTA)에서 파생 된 3 차원 해부학 모델의 융합 그리고 해 부 지도 촉진 하기 위하여 x-선 (XR) fluoroscopy 많이 프로시저 처럼 복잡 한 심장 개입에 대 한 거 대 한 관심의 와 뇌 보호. CTA와 XR의 공동 등록 추가 자가 비 / 대비 향상 된 콘-빔 계산 된 단층 촬영 (CBCT) 또는 두 개의 별도 aortograms를 기반으로 도입 되었습니다. 방사선 노출 및 대비 에이전트 (CA) 복용량의 관련된 증가 함께 환자에 대 한 잠재적 추가 위험을 소개 합니다. 여기, 우리는 수정된 공동 등록 접근 방식을 사용 하는 arteriograms의 iliofemoral 동맥, 대 퇴 펑크와 칼 집 소개 하는 동안 정기적으로 수행을 제안 합니다. 진행 절차 중 공동 등록의 즉시에 수정 모든 추가 조 없이 정확한 공동 등록, CA, XR 감소 복용량 및 절차 시간, 동시에 연산자 자신감과 절차를 개선 하는 동안 안전입니다.

서문

이미지 퓨전 (IF) 좋군요 데이터 집합 다른 시간-및 참조¹의 단일 프레임에 다른 modalities에 관점에서 인수 하는 과정입니다. XR 개입 지도 대 한 가장 자주 사용된 이미징 양식 적임 이다. 비록, 시간적 및 공간적 고해상도 제공, XR 낮은 차원 (2 차원 투영) 있으며 해 부 세부 사항을 결여. 3D 기관 모양 모델 예: 높은-품질 사전 중재 CTA 데이터에서 라이브 fluoroscopy 이미지에 겹쳐 파생 관련 해부학 소프트-조직 구조에 의해 XR을 강화할 수 있습니다. IF에 대 한 필수 단계 다른 이미징 modalities의 공동 등록 이다.

일반적으로, XR fluoroscopy와 수술 전 3D 이미지 데이터 집합의 공동 등록 다음 기법²중 하나를 포함:를) 이미지 기반 3D-3D 등록 자가 비 / 대비 향상 된 CBCT와 수술 전 3D 데이터 집합의 데이터 집합^3,,45,6또는 b) 직접 이미지 기반 2D-3D 등록, 30 ° 각도 간격^7,8 의 최소 두 개의 angiographic 이미지에 사용 됩니다 공동 등록입니다.

상업적인 XR 시스템, 만약 수 퓨전 패키지의 최근 소개와 함께 다양 한 응용 프로그램에 대 한 더 쉽게 이용할 수. 그 시스템을 사용 하 여, 우리는 이전는 그것은 기술적으로 실현 가능한 안전 transfemoral 간 대동맥 밸브 주입 (많이)⁸을 지원 하기 위한 직접 이미지 기반 2D-3D 등록에 의하여 대동맥 루트 모델 오버레이 표시는. 없이 전체 CA 또는 XR 복용량, 입증 자체가 매우 귀중 한 많이 절차 동안 대뇌 보호 장치의 배포 중 특히 기존의 XR fluoroscopy 이미지에 3D 해 부 세부 정보를 추가 하 여 경우. 그러나, 공동 등록을 위해 사용 하는 aortograms의 추가 인수 추가 CA 및 XR 복용량 필요 합니다. 따라서, 정확한 경우의 필요 없이 어떤 추가 aortograms 제공 하는 최적화 된 워크플로 매우 바람직한 했다.

여기, 우리는 어떤 추가 CA를 요구 하지 않고 실시간 XR와 사전 중재 CTA의 향상 된 공동 등록 하는 방법을 제시 하거나 C 팔 CT IF에 대 한 검색 합니다. 많이 수행 대 퇴 액세스 설명 다른^9,,1011. 짧게, 두 대 퇴 동맥 액세스: contralateral 펑크의 지도 한 다음 밸브 족;의 배치 하는 동안 arteriography 수 있도록 6F 칼 집 통해 피그 카 테 테 르의 위치 밸브 시스템 및 후속 풍선 valvuloplasty 및 장치 배치의 배치에 대 한 두 번째. (위에 대 분기) 펑크 높이의 지역화 및 액세스 관련 경우 커버 텐트의 위치 추정에 대 한 치료의 표준으로 서 우리의 기관에 적절 한 펑크의 angiographic 확인 수행 합병증¹². 캡처 embolic 파편, 더블 필터 뇌 보호 시스템은 도입 대동맥 아치의 통과 전에 많이 배달 칼 집의 삽입 후 추가 장치.

대 퇴 동맥의 펑크 동안 일상적으로 수행 하는 arteriograms 사용 하 여 초기 공동 등록을 설정. Supraaortal 선박에 대동맥 루트 내 피그 카 테 터, 이중 필터 대뇌 embolic 보호 시스템의 위치를 사용 하 여 진행 과정 공동 등록의 즉시에 구체화 수행 이후에 고 aortograms 밸브 족, 개입 하는 동안 시간 언제 든 지 정확한 모델 오버레이 보장의 주입 하기 전에 수행.

프로토콜

연구 프로토콜은 1975 선언 헬싱키 기관의 윤리 위원회에 의해 선험적으로 승인에 반영으로 윤리 지침을 준수. 서 면된 동의 (과학 수사 대-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069) 연구에 포함 된 모든 개별 참가자 로부터 얻은 것입니다.

1. CT 검사

1. 심장 CT angiography 수행 회고전 ECG 게이팅와 70 mL 0.9% 생리 식 염 수의 내뿜는 bolus 뒤 iodinated 대조 미디어 4.0 mL/s 흐름 속도에 주입의 80 mL를 사용 하 여.
2. Cranio-caudally 인수 매개 변수가 하 동맥에 대 퇴 동맥에서 확장 데이터: 512 × 512 픽셀, 1의 슬라이스 두께의 매트릭스 m m, 0.7 m m의 간격을 슬라이스.
3. 반복적 재구성 알고리즘을 사용 하 여 R-R 간격의 30%에서 이미지를 재구성 합니다.

2. 이미지 세분화 모델 생성

1. 외부 장치 또는 이미지 퓨전 소프트웨어 드래그 앤 드롭 데이터 집합 또는 응용 프로그램 내에서 환자 보기에 선택 된 환자에 대 한 데이터의 하위 집합에는 내부 보관 시스템에서 가져오기 CT 데이터입니다.
2. 이미지 시리즈를 두 번 클릭 하 여 선택한 CT 볼륨의 자동 세그먼트를 시작 합니다.
   참고: 심장 챔버 (왼쪽 및 오른쪽 심 실, 왼쪽 및 오른쪽 아 트리 움, 심근)와 큰 혈관 (복 부 대동맥, 베 나 정 맥 그리고 관상 부 비 동)의 분할 자동으로 시작 되 고 세분화 작업 단계에 표시 됩니다.
3. 이미지 분할 영역을 통해가 고 좌 심 실 그리고 대동맥의 올바르게 감지 하 고 필요한 경우 편집 단추를 사용 하 여 조직 창에서 자동 분할 편집을 확인.
4. 추가 구조 수동 세분화를 수행 하려면 조직 창에서 추가 단추를 사용 합니다.
5. 기존 편집 도구를 사용 하 여 구조 (염료 주입)를 작성 2D 뷰에서 구조 (끌어 가장자리)의 가장자리를 드래그 하거나 3D 뷰에서 구조 부품 자유형 잘라 제거.
6. 왼쪽 및 오른쪽 관상 동맥, 대동맥 분 지 (바로 경 및 오른쪽 하 동맥, 좌 일반 경 동맥 및 왼쪽된 하 동맥 brachiocephalic 동맥), 왼쪽 및 오른쪽의 주요 간선의 수동 세분화를 수행 iliofemoral 동맥, 엉덩이 뼈, 엉덩이 관절에 설명 된 대로 단계 2.4-2.5 (그림 1).
   참고: CT 볼륨의 품질에 따라 20 ~ 30 분이 걸릴 수 있습니다이.

3. 이미지 공동 등록 및 퓨전

1. 환자 보기에는 오른쪽-클릭-컨텍스트 메뉴에서 해당 작업을 선택 하 여 현재 환자와 선택한 환자 XR 시스템에 병합 합니다.
   참고: 지금 등록 및 라이브 작업 단계 활성화 하 고 사용 될 수 있다.
2. 라이브 작업 단계, 개입 (그림 중 최적의 환상 평면 투영의 촉진을 위한 대동맥 밸브 cusps에서 3 참조 마커를 태그 포인트 창에서 새로운 태그 추가 포인트 을 클릭 2).
3. XR 실행을 취득 하 고 XR와 세그먼트 모델의 공동 등록을 등록 작업 단계로 이동 합니다.
   참고: XR 실행 함께 인수 적어도 30 ° 각도 거리는 신뢰할 수 있는 등록을 위해 필요 합니다.
4. 에 적절 한 펑크의 angiographic 투영 복사 ~ 라오스 20-30 ° 방향 (또는 ~ 라오 20-30 ° 초기에 따라 측면 펑크) 참조 보기 1로 복사단추를 클릭 하 여 참조 보기 1에 .
5. 복사 x 선 계획에 따라 취득에 ~ 버튼을 클릭 하 여 참조 보기 2에 A. femoralis 라고도 contralateral A. iliaca 라고도 에서 전환의 시각화 동안 AP 방향 복사 참조 보기 2.
6. 상호 작용 도구 등록 팬, 등록 회전 (평면에서 회전), 등록 롤 (대 한 3D 회전)를 사용 하 여 수동으로 정렬 인수 XR 예측 ( 와 iliofemoral 동맥의 모델 그림 3A-B).
7. Iliofemoral 지역에서 오버레이 중 추가 랜드마크로 서 엉덩이 뼈와 엉덩이 관절 XR 이미지에 표시를 사용 합니다.
   참고: 이제는 모델 XR 시스템 형상에 연결 되 고 오버레이 자동으로 현재 XR 투영 방향, 배율, 환자 테이블 위치를 적응 되 고.
8. 거친 초기 공동 등록 단계 3.6에서에서 수행을 사용 하 여 일반적인 대 퇴 동맥의 찔린 칼 집 쪽 (그림 3C)에 가이드.
9. 기록 장치 칼 집 대 퇴 동맥에의 한 angiographic 투영 ~ 라오 20-30 ° (또는 각각 ~ 라오스 20-30 °)으로 참조 보기 복사 단추를 클릭 하 고 iliofemoral 지역 (그림 3D)에서 이미지 공동 등록을 마무리.
   참고: 환자는 CT 검사와 개입 하는 동안 다르게 배치, 등록 iliofemoral 구조에 따라 제공 합니다 다른 지역에만 한정 된 정확도를. 따라서, 흉부 지역에서 공동 등록의 수동 수정이 필요 합니다.
10. 추가 오버레이 다시 정렬에 대 한 이러한 데이터를 사용 하 여 오른쪽 방사형 통해 brachiocephalic 트렁크의 모든 catheterization 흉부 지역에는 iliofemoral에서 전환 하는 동안 "참조 보기"에 어떤 추가적인 인수 계획 복사 동맥입니다.
11. 대동맥 아치에 피그 카 테 터를 삽입, 후 두 fluoroscopic 계획 없이 라오스 30-40 °와 라오 20-30 ° 방향에에서 CA 취득 하 고 참조 보기 1 참조 보기 2에서그들을 복사 합니다.
12. 사용 상호 작용 흉부 지역 (그림 4A-B 에 등록을 수동으로 조정 하려면 등록 팬, 등록 회전 (평면에서 회전), 등록 롤 (3D 회전)에 대 한 도구 ).
13. 순수 해부학 오버레이 (그림 4C)에 따라 추가 CA의 관리 없이 보호 장치의 배치 안내.
14. 추가 수정에 대 한 인수 각 단계 3.12 XR 프로젝션 시간 언제 든 지 정확한 오버레이 보장 하는 개입의 전체 과정에 설명 된 대로 수동으로 오버레이 위치를 수정.
    참고: 오버레이 조정 (그림 4D)에 대 한 랜드마크로 서 전달 시스템의 올바른 위치를 확인 하기 위한 일상적인 절차에 따라 취득 하는 aortograms를 사용 합니다.

결과

우리는 어떤 추가 aortograms에 대 한 필요 없이 전체 많이 절차 동안 라이브 XR 이미지에 환자 별 해부학 모델을 overlaying 수 있도록 많이 동안 이미지 퓨전에 대 한 소설 공동 등록 방식을 도입.

IF에서 여러 중재 단계 혜택: 칼 집 쪽 (그림 5A);에 대 퇴 분기점 위에 일반적인 대 퇴 동맥의 펑크의 (1) 지도 ((

토론

이 연구의 주요 초점은 임상 설립된 많이 워크플로 수정 하지 않고 면의 타당성을 조사 했다. 미리 중재 CTA 데이터와 XR fluoroscopy 공동 등록 금 표준 사용 전용된 aortograms⁸, 반면 우리 제안에 즉시 수정 있는 여러 대략적인 등록 사용 하 여 정확한 3D 모델 오버레이 제공 동안 개입의 전체 과정.

연속 수동 등록 상세 제어 실에서 중재 팀을 지원 하기 위해 추가 훈...

자료

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