Melhorou o registo de 3D CT angiografia com fluoroscopia de raio-x para fusão de imagem durante a implantação de válvula aórtica percutânea

Resumo

O objetivo deste estudo foi melhorar o registo co para fusão de imagem (IF) de pre-intervencionistas dados de CT com fluoroscopia de raio-x em tempo real (XR) durante a implantação de válvula aórtica percutânea transfemoral (TAVI).

Resumo

A fusão dos modelos anatômicos em 3D derivado de angiografia computadorizada pré-intervencionista alta fidelidade (CTA), e fluoroscopia de raio-x (XR) para facilitar a orientação anatômica é de enorme interesse para intervenções cardíacas complexas como TAVI procedimentos com proteção cerebral. Registo co de CTA e XR foi introduzido também com base no adicional intra-operatória non- / contraste aprimorado-feixe cônico computado tomografia computadorizada (CBCT) ou dois aortogramas separadas. Com o aumento da dose de radiação exposição e/ou contraste agente (CA) relacionado, é introduzido um potencial risco adicional para o paciente. Aqui, propomos um registo co modificados abordagem fazendo uso de arteriografias não mostraram das artérias iliofemoral, realizadas rotineiramente durante a punção femoral e a bainha de introdução. On-the-fly refinamento do registo co durante o procedimento em curso permite registo co preciso, sem qualquer adicional angiografia, reduzindo assim a CA, XR dose e procedimento o tempo, melhorando simultaneamente o procedimento e a confiança do operador segurança.

Introdução

Fusão de imagem (se) é o processo de sobreposição de conjuntos de dados adquiridos no tempo diferente - e pontos de vista sobre diferentes modalidades em um único quadro de referência¹. XR é a modalidade de imagem mais frequentemente usada para orientação de intervenção. Apesar de, fornecendo alta resolução temporal e espacial, XR tem baixa dimensionalidade (projeções 2D) e carece de detalhes anatômicos. Modelos de forma 3D órgão derivados por exemplo, alta qualidade pre-intervencionista CTA dados sobrepostos na imagem ao vivo de fluoroscopia podem aumentar XR por relevantes estruturas anatômicas do tecido mole. Etapa pré-requisito para se é o registo co das diferentes modalidades de imagem.

Normalmente, co registro de conjuntos de dados de imagem 3D pré-operatório com fluoroscopia XR envolve uma das seguintes técnicas²: um) baseada em imagem 3D-3D registro do conjunto de dados 3D pré-operatório com um intra-operatória CBCT non- / contraste aprimorado conjunto de dados^3,4,5,6, ou b) baseado em imagens 2D-3D registro direto, onde duas imagens angiográficas, com um mínimo de 30 ° espaçamento angular^7,8 são utilizadas para registo de co.

Com a recente introdução de pacotes de fusão em sistemas comerciais de XR, pode se ser feita mais prontamente disponível para uma ampla gama de aplicações. Usando esses sistemas, anteriormente mostramos que é tecnicamente viável e segura a sobreposição de um modelo de raiz aórtica por meio de registro com base em imagem direto 2D-3D para apoiar transfemoral percutânea da válvula aórtica (TAVI) de implantação⁸. Sem comprometer a dose total de CA ou XR, se provou-se altamente valioso durante procedimento TAVI adicionando detalhes anatômicos 3D para a imagem de fluoroscopia convencional de XR, especialmente durante a implantação do dispositivo de proteção cerebral. No entanto, a aquisição adicional das aortogramas usadas para o registo co necessária dose adicional de CA e XR. Portanto, um fluxo de trabalho otimizado, fornecendo precisos se sem a necessidade de qualquer adicionais aortogramas era altamente desejável.

Aqui, apresentamos uma abordagem melhor registo co de CTA pre-intervencionista com XR em tempo real, sem exigir qualquer CA adicional ou varreduras de CT do C-braço para se. O acesso femoral, que TAVI é executada como descrito em outro lugar^9,10,11. Brevemente, ambas as artérias femoral são acessadas: um para a orientação da punção contralateral, seguido pela colocação de um cateter pigtail através de uma bainha 6F para permitir a arteriografia durante a colocação da prótese de válvula; o segundo para a colocação do sistema de entrega de válvula e subsequentes balão Valvoplastia e dispositivo de posicionamento. Angiográfica confirmação de punção apropriada é realizada em nossa instituição como um padrão de cuidados para a estimativa da posição do stent coberto em caso de relacionados ao acesso e localização da punção altura (acima da bifurcação femoral) complicações¹². Para capturar fragmentos embólicos, um sistema de duplo-filtro de proteção cerebral é introduzido após a inserção da bainha TAVI entrega antes da passagem do arco aórtico com qualquer dispositivo adicional.

Nós usamos arteriografias não mostraram realizada rotineiramente durante a punção da artéria femoral para estabelecer o registo inicial de co. On-the-fly refinamento do registo co posteriormente é realizado durante o procedimento em curso, utilizando a posição do cateter pigtail dentro da raiz da aorta, o sistema de duplo-filtro de proteção embólico cerebral nos vasos supraaortal e o aortogramas realizada antes da implantação da prótese válvula, garantindo assim a sobreposição de modelo preciso em qualquer ponto do tempo durante a intervenção.

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Protocolo

O protocolo do estudo está em conformidade com as diretrizes éticas de 1975 declaração de Helsinque, como refletido em um priori aprovação pelo Comitê de ética da instituição. Obteve-se consentimento escrito de todos os participantes individuais incluídos no estudo (CSI-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069).

1. CT exame

1. Realizar angiografia cardíaca CT com retrospectiva de gating ECG com 80 mL de meio de contraste iodado injetado em uma taxa de fluxo de 4,0 mL/s seguido de lavagem em bolus de solução salina de 70 mL 0,9%.
2. Adquirir o cranio-caudal estendendo-se desde as artérias femoral para as artérias subclávias com os seguintes parâmetros de aquisição de dados: a matriz de 512 × 512 pixels, espessura da fatia de 1 fatia mm, espaçamento de 0,7 mm.
3. Reconstrua imagens em 30% do intervalo R-R usando o algoritmo de reconstrução iterativos.

2. imagem segmentação e geração do modelo

1. Dados de importação CT de um dispositivo externo ou um sistema de arquivamento interno ao software de fusão de imagem por arrastar e soltar o dataset ou subconjuntos de dados para o paciente selecionado para a exibição de pacientes dentro do aplicativo.
2. Começa a segmentação automática do volume CT selecionado clicando duas vezes na série de imagem.
   Nota: A segmentação das câmaras do coração (ventrículo direito e esquerdo, átrio esquerdo e direito, miocárdio) e grandes vasos (aorta abdominal, veia cava e seio coronário) é iniciada automaticamente e será exibida na etapa de trabalho de segmentação .
3. Passar as fatias de imagem e verificar se as bordas do ventrículo esquerdo e aorta são detectadas corretamente e se for necessário editar a segmentação automática na janela de tecido , usando o botão Editar .
4. Para executar manual segmentação de estruturas adicionais, use o botão Adicionar na janela de tecido .
5. Use ferramentas de edição existentes para preencher a estrutura (Injetar corante) e arraste as bordas da estrutura (Arraste a borda) em vistas 2D ou remover partes da estrutura com a forma livre corte na vista 3D.
6. Realizar segmentação manual dos principais troncos da coronárias esquerdas e direita, ramos artéria principal (artéria Braquiocefálica com direita e carótidas direita artérias subclávia, artéria carótida comum esquerda e artéria subclávia esquerda), esquerdos e direita iliofemoral artérias, ossos do quadril e articulações do quadril como descrito nos passos de 2.4-2.5 (Figura 1).
   Nota: Dependendo da qualidade do volume CT pode levar 20 a 30 min.

3. registo co e fusão de imagens

1. Na exibição de pacientes mescle o paciente selecionado com o paciente atual no sistema XR escolhendo a respectiva ação em right-click--menu de contexto.
   Nota: Agora as etapas de trabalho de registo e Live são ativas e podem ser usadas.
2. No Live trabalhar passo, clique em Adicionar nova tag ponto na janela de pontos de Tag para colocar três marcadores de referência às cúspides da valva aórtica, para facilitar a escolha da projeção ideal do avião anular durante a intervenção (Figura 2).
3. Vá para a etapa de trabalho do registro para adquirir o XR é executado e para executar o registro co dos modelos segmentados com XR.
   Nota: XR é executado adquirida pelo menos distância angular de 30° são requeridos para o registo fiável.
4. Copie a projeção angiográfica da punção apropriada em ~ orientação de 20-30° LAO (ou ~ Rodrigues 20-30° dependendo da inicial punção lateral) para a vista de referência 1 , clicando no botão cópia para referência vista 1.
5. Seguindo as projeções de raios-x de cópia adquirida em ~ orientação AP durante a visualização da transição do contralateral iliaca a. communis para o a. femoralis communis para a vista de referência 2 , clicando no botão Cópia para referência vista 2.
6. Use as ferramentas de interação Pan de registo, Registo girar (para rotação no plano), Rolo de registro (para rotação 3D) para alinhar manualmente o modelo das artérias iliofemoral com as projeções de XR adquiridas ( Figura 3A-B).
7. Use ossos do quadril e articulações do quadril visíveis nas imagens XR como Marcos adicionais durante o alinhamento da sobreposição na região iliofemoral.
   Nota: Agora o modelo está relacionado com a geometria do sistema XR, e a sobreposição automaticamente está sendo adaptada para a orientação de projeção atual XR, ampliação e posição da tabela paciente.
8. Orientar a punção da artéria femoral comum no lado da bainha (Figura 3) usando o registo co inicial grosseiro realizado na etapa 3.6.
9. Gravar uma projeção angiográfica da artéria femoral dispositivo bainha em ~ Rodrigues 20-30° (ou respectivamente ~ LAO 20-30°) por clicando no botão cópia para exibição de referência e finalizar o registro de imagem co na região iliofemoral (Figura 3D).
   Nota: Desde que o paciente é posicionado de forma diferente durante a tomografia computadorizada e a intervenção, registo com base nas estruturas iliofemoral fornece apenas uma precisão limitada em outras regiões. Assim, o refinamento manual do registo co na região torácica é necessário.
10. Para usar esses dados para mais um re-alinhamento de sobreposição, copiar qualquer projeções adicionais adquiridas para a exibição"referência" durante a transição do iliofemoral a região torácica, bem como qualquer cateterismo do tronco Braquiocefálica através do radial direito artéria.
11. Depois de colocar o cateter pigtail no arco aórtico, adquirir duas projeções fluoroscópica sem CA em LAO 30 - 40 ° e Rodrigues 20 - 30 orientação ° e copiá-los na vista de referência 1 e vista de referência 2.
12. Uso a interação ferramentas Pan de registo, Registo girar (para rotação no plano), Rolo de registro (para rotação 3D) para ajustar manualmente o registro na região torácica (Figura 4A-B ).
13. Orientar a colocação do dispositivo de proteção sem administração de CA adicional baseada-se na sobreposição anatómica (Figura 4).
14. Para ainda mais refinamento, corrigi manualmente a posição de sobreposição conforme descrito na etapa 3.12 em cada adquirida projeção de XR durante todo o curso da intervenção, assegurando sobreposição exata em qualquer ponto do tempo.
    Nota: Use aortogramas adquiridas de acordo com o procedimento de rotina para verificar a posição correcta do sistema de entrega como pontos de referência para o ajuste de sobreposição (Figura 4).

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Resultados

Introduzimos uma abordagem novela co registro para fusão de imagem durante a TAVI, que permite sobrepor o modelo anatômico do paciente específico para as imagens ao vivo de XR durante todo o procedimento sem a necessidade de qualquer adicionais aortogramas TAVI.

Várias etapas de intervenção vão beneficiar o se: (1) orientação da punção da artéria femoral comum acima da bifurcação femoral no lado da bainha (

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Discussão

O foco principal deste estudo foi investigar a viabilidade de se sem modificar o fluxo de trabalho TAVI clinicamente estabelecido. Enquanto o padrão ouro para o co registo dos dados CTA pre-intervencionistas e fluoroscopia XR usa dedicado aortogramas⁸, propomos usando registos múltiplos aproximados com requintes de on-the-fly para fornecer o modelo 3D preciso sobreposição durante todo o curso da intervenção.

O refinamento contínuo registro manual requer pessoal t...

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Materiais

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