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
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Die Autoren möchten Ulm University Center für Translational Imaging MoMAN für seine Unterstützung danken.

Das Studienprotokoll ist in Übereinstimmung mit den ethischen Richtlinien von 1975 Deklaration von Helsinki als apriorische Genehmigung durch die Ethik-Kommission des Instituts wider. Schriftliche Einwilligung wurden alle einzelnen Teilnehmer sind in der Studie (CSI-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069) entnommen.
1. CT-Untersuchung
<ol><li>Führen Sie kardiale CT-Angiographie mit retrospektiven ECG-gating mit 80 mL jodhaltigen Kontrastmittel injiziert mit einer Durchflussrate von 4...

<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. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+MDCT+and+fluoroscopy+using+C-arm+computed+tomography+to+guide+structural+cardiac+interventions+in+the+cardiac+catheterization+laboratory.">Integration of MDCT and fluoroscopy using C-arm computed tomography to guide structural cardiac interventions in the cardiac catheterization laboratory.</a> Catheterization and Cardiovascular Interventions. 85 (1), 139-147 (2015).</li><li>Movassaghi, B., Rasche, V., Grass, M., Viergever, M. A., Niessen, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+analysis+of+3-D+coronary+modeling+from+two+or+more+projection+images.">A quantitative analysis of 3-D coronary modeling from two or more projection images.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 23 (12), 1517-1531 (2004).</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=Image-guidance+for+transcatheter+aortic+valve+implantation+(TAVI)+and+cerebral+embolic+protection.">Image-guidance for transcatheter aortic valve implantation (TAVI) and cerebral embolic protection.</a> International Journal of Cardiology. 249, 90-95 (2017).</li><li>Ramlawi, B., Anaya-Ayala, J. E., Reardon, M. 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>

Der Schwerpunkt dieser Studie war, die Machbarkeit von IF zu untersuchen, ohne Änderung des klinisch etablierten TAVI-Workflows. Während der Goldstandard für die Co-Registrierung der Pre-interventionelle CTA Daten und XR Fluoroskopie engagierten Aortograms8verwendet, schlagen wir vor, mit ungefähren Mehrfachregistrierungen mit on-the-Fly Verfeinerungen zu genauen 3D-Modells overlay während des gesamten Studiums der Intervention.
Die ständige manuelle Registrierung...

Image Fusion (IF) ist der Prozess der Überlagerung von Datasets in verschiedenen Zeit- und Standpunkte zu verschiedenen Modalitäten in einem Singleframe-Referenz1erworben. XR ist die am häufigsten verwendeten bildgebenden Modalität für Intervention Anleitung. Obwohl hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung bietet, XR hat niedrige Dimensionalität (2D Projektionen) und anatomische Details fehlt. 3D Orgel Form Modelle abgeleitet z.B. qualitativ hochwertige Pre-interventionelle CTA-Daten überlagert das live Fluoroskopie-Bild können XR von relevanten anatomischen Weichgewebe Strukturen ergänzen. Erforderliche Schritt für IF ist die Co-Registrierung der verschiedenen bildgebenden Modalitäten.
Co-Registrierung der präoperativen 3D-Bild Datasets mit XR Fluoroskopie umfasst in der Regel, eine der folgenden Techniken2: ein) Image-basierte 3D-3D Registrierung des präoperativen 3D Datasets mit einer intraoperativen nicht- / Kontrast-enhanced DVT DataSet3,4,5,6, oder b) direkte Bild-basierte 2D-3D Registrierung wo zwei angiographischen Bilder mit einem Minimum von 30 ° Winkelabstand7,8 dienen Co-Registrierung.
Mit der Einführung von Fusion-Pakete auf kommerzielle XR Systeme, IF kann leichter zugänglich für ein breites Anwendungsspektrum. Nutzung dieser Systeme, haben wir bereits gezeigt, dass es technisch machbar und sicher eine Aortenwurzel Modell überlagert werden durch direkte Image-basierte 2D-3D-Anmeldung für transfemorale Transkatheter-Aortenklappe-Implantation (TAVI)8zu unterstützen. Ohne die Insgesamte CA oder XR Dosis, wenn sich während TAVI Verfahren sehr wertvoll bewährt, indem Sie das herkömmliche XR Fluoroskopie Bild, vor allem während der Bereitstellung der zerebralen Schutzvorrichtung 3D anatomischer Details hinzufügen. Jedoch erforderlichen die zusätzliche Anschaffung von der Aortograms verwendet für die Co-Registrierung zusätzlichen CA und XR-Dosis. Ein optimierter Workflow die Angabe genauer, wenn ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Aortograms war daher sehr wünschenswert.
Hier präsentieren wir ein Konzept zur verbesserten Co-Registrierung von Pre-interventionelle CTA mit Echtzeit-XR ohne jede zusätzliche CA oder C-Arm CT-scans für IF. An anderer Stelle beschrieben die femorale Zugang spielte TAVI als9,10,11. Kurz, sowohl Femoral Arterien zugegriffen werden: eine für die Führung der kontralateralen Punktion, gefolgt von Platzierung eines Pigtail-Katheters durch eine 6F Scheide erlauben Arteriography während der Platzierung der Ventil-Prothese; die zweite für die Platzierung der Ventil-Delivery-System und anschließende Ballon valvuloplastie und Gerät Platzierung. Angiographic Bestätigung der entsprechenden Punktion erfolgt in unserer Institution als Standard der Versorgung für die Lokalisierung der Punktion Höhe (oberhalb der femoralen Bifurkation) und Schätzung der Position des überdachten Stents bei Access-bezogene Komplikationen-12. Für die Aufnahme embolischen Schutt, ist ein Doppel-Filter zerebralen Schutzsystem nach Einsetzen der TAVI Lieferung Hülle vor der Durchfahrt der Aortenbogen mit jedem weiteren Gerät eingeführt.
Wir verwenden Arteriograms routinemäßig während der Punktion der Femoral Arterien durchgeführt, um die erste Co-Registrierung zu etablieren. On-the-Fly Verfeinerung der Co-Registrierung erfolgt anschließend während des laufenden Verfahrens mit der Position der Pigtail-Katheter in die Aortenwurzel, das Doppel-Filter-zerebrale embolischen Schutzsystem in der Supraaortal Schiffe und die Aortograms vor der Implantation der Prothese Ventil, wodurch genaues Modell Overlay zu jedem Zeitpunkt während des Eingriffs durchgeführt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:733px;" width="733">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Philips Allura FD10&#160;&#160;</td>
			<td style="width:149px;">Philips Healthcare</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:201px;">x-ray system</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:247px;">EP Navigator Release 5.2.10</td>
			<td style="width:149px;">Philips Healthcare</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:201px;">image segmentation and fusion SW</td>
		</tr>
		<tr height="39">
			<td height="39" style="height:39px;width:247px;">Iomeron 350</td>
			<td style="width:149px;">Bracco Imaging Deutschland GmbH</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>x-ray contrast agent</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:41px;width:247px;">Sentinel&#160; double-filter cerebral protection system</td>
			<td style="width:149px;">Claret Medical, Inc.</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:201px;">double-filter cerebral protection system&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:247px;">Matlab R2013</td>
			<td style="width:149px;">MathWorks</td>
			<td style="width:136px;"></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

Die Verschmelzung von anatomischen 3D-Modelle abgeleitet von High-Fidelity-Pre-interventionelle Computertomographie-Angiographie (CTA) und (XR) Röntgendurchleuchtung, anatomische Orientierung zu erleichtern ist von großem Interesse für komplexe kardiologische Eingriffe wie TAVI-Verfahren mit zerebralen Schutz. Co-Registrierung von CTA und XR ist entweder basierend auf zusätzliche intraoperative nicht- / Kontrast-enhanced Kegelstrahl berechnet Tomographie (DVT) oder zwei separate Aortograms eingeführt worden. Mit der damit verbundenen Zunahme der Strahlendosis ausgesetzt und/oder Kontrast Agent (CA) wird ein zusätzliches Risiko für den Patienten eingeführt. Hier schlagen wir eine modifizierte Co-Registrierung Ansatz zu nutzen Arteriograms der Iliofemoral Arterien, routinemäßig bei der femoralen Punktion und Scheide Einführung durchgeführt. On-the-Fly Verfeinerung der Co-Registrierung während des laufenden Verfahrens ermöglicht genaue Co-Registrierung ohne jede zusätzliche Angiogramme, wodurch es CA, XR Dosis und Verfahren Zeit, bei gleichzeitiger Verbesserung Betreiber Vertrauen und Verfahren Sicherheit.

Wir haben einen neuartigen Co-Registrierung-Ansatz für Bild Fusion während TAVI, wodurch überlagern das Patienten-spezifischen anatomische Modell auf die XR-Livebilder während des gesamten TAVI-Verfahrens ohne die Notwendigkeit für eine zusätzliche Aortograms eingeführt.
Interventionelle mehrstufig profitieren von der IF: (1) Führung der Punktion der gemeinsamen Femoral Arterie oberhalb der femoralen Bifurkation auf der ...

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

Registrierung von 3D CT-Angiographie mit Röntgen-Durchleuchtung für Image Fusion bei Transkatheter-Aortenklappe-Implantation verbessert

Das Ziel dieser Studie war, die Co-Registrierung für Bild Fusion (IF) von Pre-interventionelle CT-Daten mit Echtzeit-(XR) Röntgendurchleuchtung während der transfemorale Transkatheter-Aortenklappe-Implantation (TAVI) zu verbessern.

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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

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

Intrakranielle Implantation mit anschließender 3D In Vivo Bioluminescent Imaging von Murine Gliome

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 ...

Forschung

Medizin

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 ...

Full-root Aortic Valve Replacement by Stentless Aortic Xenografts in Patients with Small Aortic Roots

Vollwurzel Aortenklappenaustausch durch stentless Aortic Xenotransplantate bei Patienten mit kleinen Aortenwurzeln

In patients with small aortic roots who need an aortic valve replacement with biological valve substitutes, the implantation of the stented pericardial ...

Standardized Technique of Aortic Valve Re-implantation for Valve-sparing Aortic Root Replacement

Standardisierte Technik der Aortenklappe erneute Implantation für Ventil-sparing Aortic Root Ersatz

Despite the obvious advantages of the preservation of a normal aortic valve during aortic root replacement, the complexity of valve sparing procedures ...

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

Zweidimensionale Röntgen-Angiographie, feine Gefäßstruktur mit einem Silikon Injektion Gummimischung zu prüfen

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 ...

Cone Beam Intraoperative Computed Tomography-based Image Guidance for Minimally Invasive Transforaminal Interbody Fusion

Kegelstrahl Intraoperative Computertomographie-basierte Bildführung für minimalinvasive transforaminale Interbody-Fusion

Transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF) is commonly used for the treatment of spinal stenosis, degenerative disc disease, and spondylolisthesis. ...

A Whole Body Dosimetry Protocol for Peptide-Receptor Radionuclide Therapy (PRRT): 2D Planar Image and Hybrid 2D+3D SPECT/CT Image Methods

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Peptide-receptor-radionuclide-therapy (PPRT) is a targeted therapy that combines a short-range energy radionuclide with a substrate with high specificity ...

In Vivo Quantification of Hip Arthrokinematics during Dynamic Weight-bearing Activities using Dual Fluoroscopy

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Im lebenden Organismus Quantifizierung der Hüftarthrokinematik bei dynamischen tragenden Aktivitäten mittels Dual-Fluoroskopie

Several hip pathologies have been attributed to abnormal morphology with an underlying assumption of aberrant biomechanics. However, structure-function ...

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

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Zeitaufgelöste, dynamische Computertomographie Angiographie zur Charakterisierung von Aortenendoleaks und Behandlungsanleitung mittels 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 ...