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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Improved Registration of 3D CT Angiography with X-ray Fluoroscopy for Image Fusion During Transcatheter Aortic Valve Implantation at JoVE.com

Författarna vill tacka de Ulm University Center för translationell Imaging MoMAN för dess stöd.

Studieprotokollet är i överensstämmelse med de etiska riktlinjerna för 1975 Helsingforsdeklarationen som återspeglas i förhand godkännande av institutets etiska kommittén. Skriftligt informerat samtycke erhölls från alla enskilda deltagare i studien (CSI-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069).
1. CT undersökning
<ol><li>Utföra hjärt CT angiografi med retrospektiv ECG-gating med 80 mL joderade kontrastmedel injiceras med en flödeshastighet av 4,0 mL/s följt av en spolnin...

<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>

Tyngdpunkten i denna studie var att undersöka genomförbarheten av om utan att ändra kliniskt etablerade TAVI arbetsflödet. Medan den gyllene standarden för samtidig registrering av pre interventionell CTA data och XR fluoroskopi använder dedikerade aortograms8, föreslår vi att använda flera ungefärliga registreringar med on-the-fly finesser för att ge exakt 3D modell överlägg under hela kursen av interventionen.
Kontinuerlig manuell registrering förfining ...

Bild fusion (om) är processen att överlagras datamängder som förvärvats vid olika tid- och synpunkter på olika modaliteter i en singel-bildruta referens1. XR är vanligaste bildgivande modalitet för intervention vägledning. Även om, som ger hög temporal och spatial upplösning, XR har låg dimensionalitet (2D prognoser) och saknar anatomiska Detaljer. 3D orgel form modeller härrör från t.ex. hög kvalitet före interventionell CTA data överlagras på levande fluoroskopi bilden kan utöka XR av relevanta anatomiska mjukvävnad strukturer. Nödvändigt steg för IF är samtidig registrering av de olika avbildningsmetoder.
Samtidig registrering av preoperativa 3D bild datamängder med XR fluoroskopi innebär normalt, en av de följande tekniker2: en) image-baserad 3D-3D registrering av preoperativa 3D datamängden med en intraoperativ icke- / kontrastförstärkt CBCT datamängd3,4,5,6, eller b) bild-baserade 2D-3D direktregistrering, där två angiografiska bilder med ett minimum av 30 ° kantiga avstånd7,8 används för samtidig registrering.
Med den nyligen införandet fusion paket på kommersiella XR system, IF kan göras mer tillgänglig för ett brett spektrum av applikationer. Med dessa system, har vi tidigare visat att det är tekniskt möjligt och säkert att överlagra en aortaroten modell med hjälp av direct image-baserad 2D-3D registrering för att stödja transfemoral transcatheter aortaklaffen implantation (TAVI)8. Utan att kompromissa med den övergripande CA eller XR dosen, om visat sig mycket värdefulla under TAVI förfarandet genom att lägga till 3D anatomiska Detaljer till konventionell XR fluoroskopi bilden, särskilt under distribution av cerebral skydd enheten. Ytterligare förvärv av den aortograms som används för samtidig registrering krävs dock ytterligare CA och XR dos. Ett optimerat arbetsflöde ger korrekt om utan behov av någon ytterligare aortograms var därför önskvärt.
Här presenterar vi en strategi för förbättrad samtidig registrering av pre interventionell CTA med realtid XR utan att kräva någon ytterligare CA eller C-arm CT File för IF. Lårbenshals tillgång TAVI utförs som beskrivs på andra ställen9,10,11. Kort, båda femoral artärer nås: en för vägledningen av den kontralaterala punkteringen, följt av placeringen av en tofsar kateter via en 6F slida att tillåta arteriografi under placering av ventilen protesen; andra för ventil leveranssystem och efterföljande ballong valvuloplasty och enheten placering placering. Angiografiska bekräftelse av lämpliga punktering utförs i vår institution som standard för lokalisering av punktering höjd (över femorala bifurkation) och uppskattning av placera av den täckta stenten vid åtkomst-relaterade komplikationer12. För att fånga emboliska skräp, införs en dubbel-filter cerebral skyddssystem efter insättning av TAVI leverans slidan före passage av aortabågen med någon ytterligare enhet.
Vi använder arteriograms utförs rutinmässigt under punkteringen av femoral artärerna för att upprätta den första Co registreringen. On-the-fly förfining av samtidig registrering utförs därefter under det pågående förfarandet med positionen för tofsar katetern inom aortaroten, dubbel-filter cerebral emboli skyddssystemet i supraaortal fartyg och aortograms utförs före implantation av ventilen protesen, vilket garanterar exakt modell overlay vid någon tidpunkt under interventionen.

<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

Fusion av 3D anatomiska modeller som härrör från HiFi-pre interventionell datortomografi angiografi (CTA) och röntgen (XR) fluoroskopi att underlätta anatomisk vägledning är av stort intresse för komplexa hjärt interventioner som TAVI förfaranden med cerebral skydd. Samtidig registrering av CTA och XR har införts antingen baserat på ytterligare Intraoperativa icke- / kontrast-förbättrade kon-beam beräknas tomografi (CBCT) eller två separata aortograms. Med en tillhörande ökning av stråldosen exponering eller kontrast agent (CA) införs en ytterligare risk för patienten. Här föreslår vi en modifierad samtidig registrering strategi utnyttjar arteriograms i iliofemoral artärer, rutinmässigt utförs under femoral punktering och slida introduktion. On-the-fly förfining av samtidig registrering under det pågående förfarandet möjliggör korrekt samtidig registrering utan någon ytterligare angiograms, vilket minskar CA, XR dosen och förfarandet tid, samtidigt samtidigt förbättra operatören förtroende och förfarande säkerhet.

Vi introducerade en roman samtidig registrering strategi för bild fusion under TAVI, vilket gör att överliggande patientspecifika anatomiska modellen på live XR-bilder under hela TAVI förfarandet utan att behöva någon ytterligare aortograms.
Flera interventionell steg kommer att dra nytta av om: (1) vägledning av punkteringen av gemensamma femoralartären ovan femorala bifurkation på skidan sida (fi...

Watch this Scientific Journal Video about Improved Registration of 3D CT Angiography with X-ray Fluoroscopy for Image Fusion During Transcatheter Aortic Valve Implantation at JoVE.com

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

Förbättrad registrering av 3D CT angiografi med röntgen fluoroskopi för Image Fusion under Transcatheter aortaklaffen Implantation

Syftet med denna studie var att förbättra samtidig registrering för bild fusion (om) av pre interventionell CT-data med realtid röntgen (XR) fluoroskopi under transfemoral transcatheter aortaklaffen implantation (TAVI).

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

Intrakraniell Implantation med efterföljande 3D In Vivo Bioluminescent Imaging av murina Gliom

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 ...

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

Full-rot Aortic Valve Replacement av stentless Aortic Xenografts hos patienter med små Aortic rötter

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

Standardiserad teknik av aortaklaffen förnyad implantation för ventil-sparing Aortic Root ersättare

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

Tvådimensionell X-Ray angiografi att undersöka fina vaskulär struktur med en silikon gummi injektion förening

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

Cone beam intraoperativ datortomografi-baserad bild vägledning för minimalt invasiv transforaminal 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

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

En hel kropp Dosimetri Protokoll för peptid-receptor radionuklid terapi (PRRT): 2D Planar Bild och Hybrid 2D + 3D SPECT / CT bildmetoder

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

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

In Vivo Kvantifiering av höftartrokinematics under dynamiska viktbärande aktiviteter med dubbla fluoroskopi

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

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

Tidsupplöst, dynamisk datortomografi Angiografi för karakterisering av aorta endoleaks och behandlingsvägledning 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 ...