Name: four-dimensional computed tomography-guided valve sizing for transcatheter pulmonary valve replacement
Uploaded: 2022-01-20T14:30:00
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Xiaolin Sun e Yimeng Hao hanno contribuito ugualmente a questo manoscritto e condividono la prima paternità. Un sincero apprezzamento si estende a tutti coloro che hanno contribuito a questo lavoro, sia i membri passati che quelli presenti. Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni del Ministero federale tedesco per gli affari economici e l'energia, EXIST - Transfer of Research (03EFIBE103). Xiaolin Sun e Yimeng Hao sono supportati dal China Scholarship Council (Xiaolin Sun- CSC: 201908080063, Yimeng Hao-CSC: 202008450028).

Tutti i dati TC cardiaci sono stati ottenuti da studi preclinici GrOwnValve con l'approvazione del comitato legale ed etico dell'Ufficio regionale per la salute e gli affari sociali, Berlino (LAGeSo). Tutti gli animali hanno ricevuto cure umane in conformità con le linee guida delle Società europee e tedesche di scienza degli animali da laboratorio (FELASA, GV-SOLAS). In questo studio, la Pre-CT delle pecore J è stata scelta per illustrare le procedure.
1. Eseguire la TC cardiaca 3D n...

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Ad oggi, questo è il primo studio a illustrare una misurazione specifica per il paziente della morfologia e dei parametri dinamici di RVOT-PA con un modello cardiaco raddrizzato generato da una sequenza TC 4D, che può essere applicato per prevedere la dimensione ottimale della valvola per TPVR. Questa metodologia è stata illustrata utilizzando l'imaging pre-TC J di pecora per ottenere le deformazioni dinamiche, i volumi ventricolari destri, la funzione ventricolare destra e l'entità del cambiamento RVOT / PA dal RVOT...

La disfunzione del tratto di efflusso ventricolare destro (RVOT) e le anomalie della valvola polmonare sono due delle conseguenze più frequenti della cardiopatia congenita grave, ad esempio pazienti con tetralogia riparata di Fallot (TOF), alcuni tipi di ventricolo destro a doppia uscita (DORV) e trasposizione delle grandi arterie1,2,3 . La maggior parte di questi pazienti affronta più operazioni per tutta la vita e, insieme all'avanzare dell'età, aumentano i rischi di complessità e comorbilità. Questi pazienti possono trarre beneficio dalla sostituzione transcatetere della valvola polmonare (TPVR) come trattamento minimamente invasivo4. Ad oggi, c'è stata una crescita costante del numero di pazienti sottoposti a TPVR e diverse migliaia di queste procedure sono state eseguite in tutto il mondo. Rispetto alla tradizionale chirurgia a cuore aperto, la TPVR richiede una misurazione anatomica più accurata dello xenotrapianto o dell'omoinnesto dal ventricolo destro (RV) all'arteria polmonare (PA), nonché la riparazione della stenosi polmonare e RVOT tramite cerotto transannulare, mediante angiografia tomografica computerizzata (CTA) prima dell'intervento e per garantire che i pazienti siano esenti da frattura dello stent e perdita paravalvolare (PVL)5, 6.
Uno studio prospettico multicentrico ha dimostrato che un algoritmo di dimensionamento anulare CT multirivelatore ha svolto un ruolo importante nella selezione della dimensione della valvola appropriata, che potrebbe ridurre il grado di rigurgito paravalvolare7. Negli ultimi anni, l'analisi quantitativa è stata sempre più applicata in medicina clinica. L'analisi quantitativa ha un enorme potenziale per consentire un'interpretazione obiettiva e corretta dell'imaging clinico e per verificare che i pazienti siano privi di fratture dello stent e perdite paravalvolari, che possono migliorare la terapia specifica del paziente e la valutazione della risposta al trattamento. Nella precedente pratica clinica, era possibile ricostruire l'imaging TC da tre piani (sagittale, coronale e assiale) con TC bidimensionale (2D) per ottenere un modello di visualizzazione8. La TC con elettrocardiogramma con contrasto migliorato (ECG) è diventata più importante nella valutazione della morfologia e della funzione di RVOT/PA 3D, nonché nell'identificazione di pazienti con un sito di impianto RVOT adatto in grado di mantenere la stabilità del TPVR durante tutto il ciclo cardiaco9,10.
Tuttavia, nelle impostazioni cliniche e precliniche standard contemporanee, i dati TC 4D acquisiti vengono solitamente tradotti in piani 3D per la quantificazione manuale e la valutazione visiva che non possono mostrare informazioni dinamiche 3D / 4D11. Inoltre, anche con informazioni 3D, le misurazioni ottenute dalla ricostruzione multiplanare (MPR) presentano varie limitazioni, come la scarsa qualità della visualizzazione e la mancanza di deformazione dinamica dovuta alle diverse direzioni del flusso sanguigno nel cuore destro12. Le misurazioni richiedono molto tempo per la raccolta e sono soggette a errori, poiché l'allineamento e il sezionamento 2D possono essere imprecisi, con conseguente interpretazione errata e distensibilità. Attualmente, non esiste consenso su quale misurazione di RVOT-PA possa fornire in modo affidabile informazioni accurate sulle indicazioni e sul dimensionamento valvolare per TPVR in pazienti con RVOT disfunzionale e/o malattia della valvola polmonare.
In questo studio, viene fornito il metodo per misurare RVOT-PA utilizzando un modello di cuore destro raddrizzato tramite una sequenza TC cardiaca 4D per determinare il modo migliore per caratterizzare le deformazioni 3D di RVOT-PA durante tutto il ciclo cardiaco. L'imaging di correlazione spazio-temporale è stato completato includendo la dimensione temporale e, quindi, è stato in grado di misurare le variazioni della magnitudine RVOT-PA. Inoltre, la deformazione dei modelli raddrizzati potrebbe avere un impatto positivo sul dimensionamento della valvola TPVR e sulla pianificazione procedurale.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Adobe Illustrator</td>
			<td>Adobe</td>
			<td>Adobe Illustrator 2021</td>
			<td>Graphics software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butorphanol</td>
			<td>Richter Pharma AG</td>
			<td>Vnr531943</td>
			<td>0.4mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fentanyl</td>
			<td>Janssen-Cilag Pharma GmbH</td>
			<td>DE/H/1047/001-002</td>
			<td>0.01mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycopyrroniumbromid</td>
			<td>Accord Healthcare B.V</td>
			<td>PZN11649123</td>
			<td>0.011mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism</td>
			<td>GraphPad Software Inc.</td>
			<td>Version 9.0</td>
			<td>Versatile statistics software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imeron 400 MCT</td>
			<td>Bracco Imaging</td>
			<td>PZN00229978</td>
			<td>2.0&#8211;2.5 ml/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Actavis Group PTC EHF</td>
			<td>ART.-Nr. 799-762</td>
			<td>2&#8211;5 mg/kg/h</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Midazolam</td>
			<td>Hameln pharma plus GMBH</td>
			<td>MIDAZ50100</td>
			<td>0.4mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multislice Somatom Definition Flash</td>
			<td>Siemens AG</td>
			<td>A91CT-01892-03C2-7600</td>
			<td>Cardiac CT Scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG</td>
			<td>PZN 11164495</td>
			<td>20mg/ml, 1&#8211;2.5 mg/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG</td>
			<td>PZN 11164443</td>
			<td>10mg/ml, 2.5&#8211;8.0 mg/kg/h</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safety IV Catheter with Injection port</td>
			<td>B. Braun Melsungen AG</td>
			<td>LOT: 20D03G8346</td>
			<td>18 G Catheter with Injection port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Slicer</td>
			<td>Slicer</td>
			<td>Slicer 4.13.0-2021-08-13</td>
			<td>Software: 3D Slicer image computing platform</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

four-dimensional computed tomography-guided valve sizing for transcatheter pulmonary valve replacement

Le misurazioni del ventricolo destro (RV) e dell'arteria polmonare (PA), per la selezione della dimensione ottimale della protesi per la sostituzione della valvola polmonare transcatetere (TPVR), variano considerevolmente. L'imaging tridimensionale (3D) della tomografia computerizzata (CT) per la previsione delle dimensioni del dispositivo è insufficiente per valutare lo spostamento del tratto di deflusso ventricolare destro (RVOT) e PA, che potrebbe aumentare il rischio di spostamento dello stent e perdita paravalvolare. Lo scopo di questo studio è quello di fornire un modello dinamico per visualizzare e quantificare l'anatomia del RVOT in PA durante l'intero ciclo cardiaco mediante ricostruzione TC cardiaca quadridimensionale (4D) per ottenere un'accurata valutazione quantitativa della dimensione della valvola richiesta. In questo studio pilota, la TC cardiaca delle pecore J è stata scelta per illustrare le procedure. La TC cardiaca 3D è stata importata nel software di ricostruzione 3D per costruire una sequenza 4D che è stata divisa in undici fotogrammi durante il ciclo cardiaco per visualizzare la deformazione del cuore. Il diametro, l'area della sezione trasversale e la circonferenza di cinque piani di imaging presso il PA principale, la giunzione sinotubulare, il seno, il piano basale della valvola polmonare (BPV) e rVOT sono stati misurati in ciascun fotogramma in modelli raddrizzati 4D prima dell'impianto della valvola per prevedere le dimensioni della valvola. Nel frattempo, sono stati misurati anche i cambiamenti dinamici nel volume del camper per valutare la frazione di eiezione ventricolare destra (RVEF). Le misurazioni 3D alla fine della diastole sono state ottenute per il confronto con le misurazioni 4D. Nelle pecore J, le misurazioni TC 4D del modello raddrizzato hanno portato alla stessa scelta delle dimensioni della valvola per TPVR (30 mm) delle misurazioni 3D. Il RVEF degli ovini J da pre-CT era del 62,1 %. A differenza del CT 3D, il modello di ricostruzione 4D raddrizzato non solo ha consentito una previsione accurata per la selezione delle dimensioni della valvola per TPVR, ma ha anche fornito una realtà virtuale ideale, presentando così un metodo promettente per TPVR e l'innovazione dei dispositivi TPVR.

Nella pecora J, i modelli 4D total heart e right heart sono stati generati con successo dalla sequenza TC cardiaca 4D che ha mostrato la deformazione durante l'intero ciclo cardiaco. Per una migliore visualizzazione, l'intera deformazione del cuore pulsante e del cuore destro è esposta in ogni direzione in Figura 3 - Figura 4 e nel Video 1 - Video 2.
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Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

Questo studio ha valutato una nuova metodologia con un modello raddrizzato generato dalla sequenza di tomografia computerizzata cardiaca quadridimensionale per ottenere le misurazioni desiderate per il dimensionamento della valvola nell'applicazione della sostituzione della valvola polmonare transcatetere.

Dimensionamento della valvola guidata da tomografia computerizzata quadridimensionale per la sostituzione della valvola polmonare transcatetere

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

Questo studio fornisce un modello raddrizzato generato dalla TC cardiaca 4D per ottenere le modifiche desiderate per il nostro dimensionamento nell'applicazione della sostituzione della valvola polmonare transcatetere. È un modello 4D raddrizzato che consente il dimensionamento delle valvole per TPV e fornisce una realtà virtuale ideale che presenta un metodo promettente per TPV e innovazioni dei dispositivi. Questo metodo può anche consentire il dimensionamento effettivo delle valvole per le piantagioni di valvole artiche transcateteriche, con un'idea di realtà virtuale e per le innovazioni dei dispositivi.Inizia selezionando il rendering del volume nel menu a discesa dei moduli. Quindi selezionare la sequenza 4D nel menu a discesa del volume. Selezionare CT cardiac three nel menu a discesa preimpostato per visualizzare il cuore 4D.Regola il cursore sotto il menu a discesa preimpostato per mostrare solo il cuore. Fare clic sul browser della sequenza nel menu a discesa del modulo per selezionare e visualizzare la sequenza 4D. Trascina il cuore 4D nella scena 3D per osservare il cuore da varie direzioni.Seleziona le funzioni di abilitazione e visualizzazione del ROI nelle opzioni di ritaglio sotto la barra di spostamento per ritagliare il volume 4D del cuore pulsante, per osservare meglio le strutture del cuore. Seleziona l'editor di segmenti nel menu a discesa del modulo. Quindi fare clic sull'effetto forbici con l'operazione di riempimento all'interno per tagliare un fotogramma.Fare clic sull'effetto volume maschera e applicarlo per collegare la segmentazione al cuore 4D come volume mascherato. Selezionare l'effetto forbici con l'operazione di cancellazione all'interno per rimuovere le ossa e altre aree impreviste. Seleziona l'effetto isole, con l'operazione mantieni l'isola più grande per rimuovere piccole aree.Scegli l'effetto di cancellazione con il pennello da uno a 3% per rimuovere i tessuti all'arco aortico con attacchi all'arteria polmonare principale e il tessuto tra l'aorta ascendente e la vena cava superiore. Dopo ogni passaggio, applicare l'effetto volume maschera per mascherare il volume 4D e continuare a rimuovere le aree fino a visualizzare il modello del cuore destro nella scena 3D. Fare clic sul browser della sequenza e passare al fotogramma successivo.Usa l'effetto forbici con l'opzione Cancella all'interno per tagliare qualsiasi area nella scena 3D. Applicate lo stesso metodo al resto dei fotogrammi fino a quando l'intera sequenza 4D non è stata segmentata. Fare clic sul pulsante del browser della sequenza per visualizzare il volume 4D del cuore destro.Selezionare la modalità editor di segmenti nella barra degli strumenti. Aggiungi due segmentazioni per ogni fotogramma del 10% della sequenza 4D e assegna loro un nome di conseguenza. Selezionate lo strumento effetto pennello nel modulo editor segmenti con intervallo di intensità modificabile.Che dipende dalle immagini TC per dipingere il cuore destro con la sequenza vena cava superiore, atrio destro, ventricolo destro e arteria polmonare. Clicca su altra segmentazione. Usa lo strumento di pittura per dipingere altre aree per tracciare i confini del cuore destro in generale.Seleziona l'effetto cresci dai semi. Selezionare inizializza e applica per applicare l'effetto. Fare clic sul pulsante 3D mostrato nel modulo editor di segmenti per visualizzare il modello 3D della cornice contemporanea.Come dimostrato in precedenza, rimuovere o migliorare il modello 3D in base alle immagini TC nelle tre direzioni, seguito dalla rimozione dei rami sinistro e destro dell'arteria polmonare alla biforcazione. Il modello 3D del cuore destro mostrerà quindi la scena 3D in ogni fotogramma. Presta le segmentazioni nell'albero dei dati come backup.Assegna un nome alle segmentazioni. Ad esempio, 10% segmentazione originale e 10% segmentazione per modello raddrizzato. Selezionare la linea centrale esatta nel menu a discesa del modulo.Selezionate segmentazione nel menu a discesa Superficie (Surface) nella sezione di input del modulo Centerline di estrazione. Fare clic su Crea nuovi markup fiduciali nel menu a discesa endpoint. Fare clic sul pulsante Posiziona un punto di markup per aggiungere punti finali sul piano superiore della vena cava superiore e sul piano finale dell'arteria polmonare principale.Selezionate Crea un nuovo modello come modello Di asse di mezzeria e create una nuova curva di markup come curva di mezzeria nell'albero del menu Output. Fare clic su Applica per visualizzare il modello del cuore destro dell'asse di mezzeria. Fare clic sul modulo dati, quindi fare clic con il pulsante destro del mouse sulla curva Centerline per modificarne le proprietà.Fare clic sull'icona dell'occhio per visualizzare i punti di controllo. E nella sezione ricampiona, imposta il numero di punti ricampionati su 40 per ridurre il carico del computer. Selezionate la riformattazione planare curva nel menu a discesa del modulo.Spostate il cursore dopo la risoluzione della curva e la risoluzione della sezione a 0,8 millimetri. Impostare la dimensione della fetta su 130-140 millimetri. Create un nuovo volume come volume raddrizzato in uscita.Clicca su applica per ottenere il volume raddrizzato. Selezionare il rendering del volume nel menu a discesa del modulo per visualizzare il volume raddrizzato. Seleziona il volume raddrizzato nel menu a discesa del volume e fai clic sull'icona dell'occhio.Selezionare TC cardiaca tre come preset. Spostare il cursore di spostamento per visualizzare il volume del cuore destro raddrizzato nella scena 3D. Colonna il volume raddrizzato nell'albero dei dati nel nome del volume raddrizzato per la segmentazione.E fai clic con il pulsante destro del mouse per segmentare il volume raddrizzato. Selezionare l'effetto soglia nel modulo editor di segmenti per colorare il cuore destro raddrizzato desiderato. E fare clic su Applica per applicare l'operazione.Selezionate l'effetto volume maschera per mascherare il volume raddrizzato scegliendo il volume raddrizzato per la segmentazione. Volume come volume di ingresso e volume di uscita. E fare clic su Applica per applicare l'operazione.Fare clic su Applica per applicare le impostazioni per rimuovere ossa, aree inaspettate e piccole e tessuti, per mantenere solo la segmentazione del cuore destro raddrizzata. Quindi controllare il volume del cuore destro raddrizzato e il modello 3D della segmentazione del cuore destro raddrizzata nella scena 3D. Dopo aver ottenuto il rendering del volume cardiaco destro raddrizzato e le segmentazioni raddrizzate per gli altri fotogrammi, salvarli nella rispettiva cartella.Aggiungi i cinque piani descritti nel manoscritto nei modelli raddrizzati in ogni fotogramma tenendo premuto il tasto Maiusc sulla tastiera e usando il mirino o la funzione nella barra degli strumenti dei cinque piani. Fare clic sul modulo Crea e posiziona nella barra degli strumenti per selezionare l'effetto piano. Selezionate l'effetto linea per misurare i perimetri.Selezionate l'effetto curva chiusa per ottenere le circonferenze e le aree della sezione trasversale. E copia i dati per creare il set di dati. Per eseguire misurazioni del volume ventricolare destro nel modello raddrizzato, colonnare la segmentazione raddrizzata in ogni fotogramma ottenuto dalla sequenza 4D ed etichettare la segmentazione in base al fotogramma corrispondente per la misurazione del volume.Selezionare il modulo statistiche dei segmenti nel menu a discesa del modulo. Selezionare la segmentazione e la scala del volume nel menu degli ingressi e successivamente la segmentazione X percento per la misurazione del volume. Selezionare Crea nuova tabella come tabella di output e fare clic su Applica per applicare le operazioni per ottenere la tabella dei volumi.Il video mostra modelli 4D di cuore totale e cuore destro generati dalla sequenza TC cardiaca 4D, che ha mostrato la diffamazione durante l'intero ciclo cardiaco. L'intera diffamazione del cuore che batte e del cuore destro è esibita in ogni direzione. La figura mostra modelli di cuore destro raddrizzati, ottenuti seguendo il volume della maschera in ogni 10% della segmentazione, per illustrare le deformazioni del cuore destro in un modello raddrizzato in nave J pre CT. I cambiamenti nell'area della sezione trasversale, nel perimetro e nella circonferenza sono stati ottenuti in diverse fasi del ciclo cardiaco per generare i diagrammi di tendenza come mostrato in figura uno.Per questo metodo, è fondamentale mascherare il volume e centralizzato alle segmentazioni, costruire modelli raddrizzati ed eseguire le misurazioni NPR sui cinque piani selezionati. Questo metodo è fondamentale per i ricercatori per analizzare le TIC cardiache, più visualizzate per i trattamenti hardware interventistici e lo sviluppo di dispositivi medici dopo lo sviluppo.

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Aortic valve stenosis has become the most prevalent valvular heart disease in developed countries, and is due to the aging of these populations. The ...

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

Registrazione di angiografia di 3D CT con radioscopia dei raggi x è migliorato per la fusione di immagine durante l'impianto transcatetere della valvola aortica

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

An Image Guided Transapical Mitral Valve Leaflet Puncture Model of Controlled Volume Overload from Mitral Regurgitation in the Rat

Un'immagine guidata Transtral Valve Opuscolo Puntura Modello di Puntura del Sovraccarico di Volume Controllato da Rigurgitazione Mitrale nel Ratto

Mitral regurgitation (MR) is a widely prevalent heart valve lesion, which causes cardiac remodeling and leads to congestive heart failure. Though the ...