Name: four-dimensional computed tomography-guided valve sizing for transcatheter pulmonary valve replacement
Uploaded: 2022-01-20T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement at JoVE.com

Xiaolin Sun e Yimeng Hao contribuíram igualmente para este manuscrito e compartilham a primeira autoria. A apreciação sincera é estendida a todos que contribuíram para este trabalho, tanto membros passados quanto presentes. Este trabalho foi apoiado por subvenções do Ministério Federal alemão para Assuntos Econômicos e Energia, EXIST - Transfer of Research (03EFIBE103). Xiaolin Sun e Yimeng Hao são apoiados pelo Conselho de Bolsas da China (Xiaolin Sun-CSC: 201908080063, Yimeng Hao-CSC: 202008450028).

Todos os dados da Tomografia Cardíaca foram obtidos a partir de ensaios pré-clínicos da GrOwnValve com a aprovação do comitê jurídico e ético do Escritório Regional de Saúde e Assuntos Sociais de Berlim (LAGeSo). Todos os animais receberam cuidados humanos em conformidade com as diretrizes das Sociedades Europeias e Alemãs de Ciência Animal Laboratorial (FELASA, GV-SOLAS). Neste estudo, foi escolhido o Pré-CT da ovelha J para ilustrar os procedimentos.
1. Realizar tomografia...

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	<li>Baumgartner, H., 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=2020+ESC+Guidelines+for+the+management+of+adult+congenital+heart+disease:+The+Task+Force+for+the+management+of+adult+congenital+heart+disease+of+the+European+Society+of+Cardiology+(ESC).+Endorsed+by:+Association+for+European+Paediatric+and+Congenital+Cardiology+(AEPC),+International+Society+for+Adult+Congenital+Heart+Disease.">2020 ESC Guidelines for the management of adult congenital heart disease: The Task Force for the management of adult congenital heart disease of the European Society of Cardiology (ESC). Endorsed by: Association for European Paediatric and Congenital Cardiology (AEPC), International Society for Adult Congenital Heart Disease.</a> European Heart Journal. 42 (6), 563-645 (2021).</li><li>Gales, J., Krasuski, R. A., Fleming, G. 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B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+Motion+Correction+for+Helical+CT+Scan+With+an+Ordinary+Pitch.">Cardiac Motion Correction for Helical CT Scan With an Ordinary Pitch.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (7), 1587-1596 (2018).</li></ol>

Até o momento, este é o primeiro estudo a ilustrar uma medição específica do paciente da morfologia e parâmetros dinâmicos do RVOT-PA com um modelo cardíaco endireitado gerado a partir de uma sequência de tomografia 4D, que pode ser aplicada para prever o tamanho ideal da válvula para TPVR. Esta metodologia foi ilustrada utilizando imagens pré-CT de ovelhas J para obter as deformações dinâmicas, volumes ventriculares direito, função ventricular direita e magnitude da mudança de RVOT/PA do RVOT para o tro...

A disfunção do trato de saída ventricular direita (RVOT) e anormalidades da válvula pulmonar são duas das consequências mais frequentes de doença cardíaca congênita grave, por exemplo, pacientes com tetralogia reparada de Fallot (TOF), certos tipos de ventrículo direito de saída dupla (DORV) e transposição das grandes artérias1,2,3 . A maioria desses pacientes enfrenta múltiplas operações ao longo de suas vidas e, juntamente com o avanço da idade, os riscos de complexidade e comorbidades aumentam. Esses pacientes podem se beneficiar da substituição da válvula pulmonar transcateter (TPVR) como um tratamento minimamente invasivo4. Até o momento, houve um crescimento constante no número de pacientes submetidos ao TPVR e vários milhares desses procedimentos foram realizados em todo o mundo. Comparado com a tradicional cirurgia de coração aberto, O TPVR requer uma medição anatômica mais precisa do xenoenxerto ou homoenerto do ventrículo direito (RV) para a artéria pulmonar (PA), bem como o reparo da estenose pulmonar e RVOT via patch transannular, por angiografia de tomografia computadorizada (CTA) antes da intervenção e para garantir que os pacientes estejam livres de fratura de stent e vazamento paravalvular (PVL)5, 6.
Um estudo prospectivo e multicêntrico demonstrou que um algoritmo de dimensionamento anular ct multidetetorial desempenhou um papel importante na seleção do tamanho adequado da válvula, o que poderia diminuir o grau de regurgitação paravalvular7. Nos últimos anos, a análise quantitativa tem sido cada vez mais aplicada na medicina clínica. A análise quantitativa tem um enorme potencial para permitir a interpretação objetiva e correta da imagem clínica e verificar se os pacientes estão livres de fratura de stent e vazamento paravalvular, o que pode melhorar a terapia específica do paciente e a avaliação da resposta ao tratamento. Na prática clínica anterior, era viável reconstruir a imagem de tomografia computadorizada a partir de três planos (sagital, coronal e axial) com tomografia bidimensional (2D) para obter um modelo de visualização8. O eletrocardiograma aprimorado (ECG) tornou-se mais importante na avaliação da morfologia e função 3D do RVOT/PA, bem como na identificação de pacientes com local adequado de implantação de RVOT capaz de manter a estabilidade do TPVR durante todo o ciclo cardíaco9,10.
No entanto, nas configurações clínicas e pré-clínicas padrão contemporâneas, os dados adquiridos de tomografia 4D são geralmente traduzidos em planos 3D para quantificação manual e avaliação visual que não podem mostrar informações dinâmicas 3D/4D11. Além disso, mesmo com informações 3D, as medidas obtidas a partir da reconstrução multiplanar (MPR) possuem diversas limitações, como má qualidade de visualização e falta de deformação dinâmica devido às diferentes direções do fluxo sanguíneo no coração direito12. As medidas são demoradas para serem coletadas e propensas a erros, pois o alinhamento e a secção 2D podem ser imprecisos, resultando em má interpretação e distensibilidade. Atualmente, não há consenso sobre qual medida do RVOT-PA poderia fornecer informações precisas sobre as indicações e o dimensionamento da válvula para TPVR em pacientes com doença disfuncional de RVOT e/ou válvula pulmonar.
Neste estudo, o método de medição do RVOT-PA utilizando um modelo cardíaco direito endireitado através de uma sequência de tomografia cardíaca 4D é fornecido para determinar a melhor forma de caracterizar as deformações 3D de RVOT-PA durante todo o ciclo cardíaco. A imagem de correlação espátula-temporal foi completada por incluir a dimensão temporal e, portanto, foi capaz de medir variações na magnitude do RVOT-PA. Além disso, a deformação dos modelos endireitados poderia impactar positivamente o dimensionamento da válvula TPVR e o planejamento processual.

<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

As medidas do ventrículo direito (RV) e da artéria pulmonar (PA), para a seleção do tamanho ideal da prótese para substituição da válvula pulmonar transcateter (TPVR), variam consideravelmente. A tomografia computadorizada tridimensional (3D) para previsão do tamanho do dispositivo é insuficiente para avaliar o deslocamento do trato de saída ventricular direito (RVOT) e pa, o que poderia aumentar o risco de extravio de stent e vazamento paravalvular. O objetivo deste estudo é fornecer um modelo dinâmico para visualizar e quantificar a anatomia do RVOT ao PA durante todo o ciclo cardíaco por reconstrução de tomografia cardíaca quadridimensional (4D) para obter uma avaliação quantitativa precisa do tamanho da válvula necessária. Neste estudo piloto, foi escolhida a tomografia cardíaca da ovelha J para ilustrar os procedimentos. A tomografia cardíaca 3D foi importada em software de reconstrução 3D para construir uma sequência 4D que foi dividida em onze quadros ao longo do ciclo cardíaco para visualizar a deformação do coração. Diâmetro, área transversal e circunferência de cinco planos de imagem no PA principal, junção sinotubular, sinuso, plano basal da válvula pulmonar (BPV) e RVOT foram medidos em cada quadro em modelos endireitados em 4D antes da implantação da válvula para prever o tamanho da válvula. Enquanto isso, mudanças dinâmicas no volume do RV também foram medidas para avaliar a fração de ejeção ventricular direita (RVEF). Foram obtidas medidas 3D no final da diástola para comparação com as medições 4D. Em ovinos J, as medidas de tomografia 4D do modelo endireitado resultaram na mesma escolha do tamanho da válvula para TPVR (30 mm) como medições 3D. O RVEF de ovelhas J do pré-CT foi de 62,1 %. Em contraste com o 3D CT, o modelo de reconstrução 4D endireitado não só possibilitou uma previsão precisa para a seleção do tamanho da válvula para TPVR, mas também proporcionou uma realidade virtual ideal, apresentando assim um método promissor para tpvr e a inovação de dispositivos TPVR.

Em ovelhas J, os modelos 4D de coração e coração direito foram gerados com sucesso a partir da sequência de tomografia cardíaca 4D que mostrou a deformação durante todo o ciclo cardíaco. Para melhor visualização, toda a deformação do coração pulsante e coração direito é exibida em todas as direções na Figura 3 - Figura 4 e no Vídeo 1 - Vídeo 2.
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Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

Este estudo avaliou uma nova metodologia com um modelo endireitado gerado a partir da sequência de tomografia computadorizada cardíaca quadridimensional para obter as medidas desejadas para o dimensionamento da válvula na aplicação da substituição da válvula pulmonar transcateter.

Dimensionamento da válvula guiada por tomografia computadorizada quadridimensional para substituição da válvula pulmonar transcateter

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

Este estudo fornece um modelo endireitado gerado a partir da tomografia cardíaca 4D para obter as alterações desejadas para o nosso dimensionamento na aplicação da substituição da válvula pulmonar transcateter. É um modelo 4D endireitado que permite o dimensionamento da válvula para TPV, e fornece uma realidade virtual ideal apresentando um método promissor para inovações de TPV e dispositivos. Este método também pode permitir o dimensionamento real da válvula para plantações de válvulas transcateter árticas, com uma ideia de realidade virtual, bem como para inovações de dispositivos.Comece selecionando a renderização de volume no menu suspenso dos módulos. Em seguida, selecione a sequência 4D no menu suspenso de volume. Selecione CT cardiac três no menu suspenso predefinido para exibir o coração 4D.Ajuste o cursor abaixo do menu suspenso predefinido para mostrar apenas o coração. Clique no navegador sequencial no menu suspenso do módulo para selecionar e exibir a sequência 4D. Arraste o coração 4D para a cena 3D para observar o coração de várias direções.Selecione as funções de ROI de habilitação e exibição nas opções de cultura abaixo da barra de turno para cortar o volume 4D do coração pulsante, para observar melhor as estruturas do coração. Selecione o editor de segmento no menu suspenso do módulo. Em seguida, clique no efeito tesoura com o preenchimento interno da operação para cortar um quadro.Clique no efeito de volume da máscara e aplique-o para vincular a segmentação ao coração 4D como um volume mascarado. Selecione o efeito tesoura com a operação interna para remover os ossos e outras áreas inesperadas. Selecione o efeito ilhas, com a maior operação insular para remover pequenas áreas.Escolha o efeito de apagamento com a escova de esfera de um a 3% para remover os tecidos no arco aórtico com anexos à artéria pulmonar principal, e o tecido entre a aorta ascendente e a veia cava superior. Após cada etapa aplique o efeito de volume da máscara para mascarar o volume 4D e continue removendo as áreas até que o modelo cardíaco direito seja mostrado na cena 3D. Clique no navegador de sequência e vá para o próximo quadro.Use o efeito tesoura com a opção apagar dentro para cortar qualquer área na cena 3D. Aplique o mesmo método ao resto dos quadros até que toda a sequência 4D tenha sido segmentada. Clique no botão do navegador de sequência para exibir o volume 4D do coração direito.Selecione o modo de editor de segmento na barra de ferramentas. Adicione duas segmentações para cada quadro de 10% da sequência 4D e nomeie-as de acordo. Selecione a ferramenta de efeito de tinta no módulo de editor do segmento com faixa de intensidade editável.O que depende das imagens da tomografia para pintar o coração direito com a sequência superior de veia cava, átrio direito, ventrículo direito e artéria pulmonar. Clique em outra segmentação. Use a ferramenta de pintura para pintar outras áreas para traçar os limites do coração certo em geral.Selecione o efeito cultivo a partir de sementes. Selecione inicializar e aplicar para aplicar o efeito. Clique no botão 3D mostrado no módulo de editor do segmento para exibir o modelo 3D do quadro contemporâneo.Como demonstrado anteriormente, remova ou melhore o modelo 3D de acordo com as imagens da TC nas três direções, seguidas pela remoção dos ramos esquerdo e direito da artéria pulmonar na bifurcação. O modelo 3D coração direito mostrará a cena 3D em cada quadro. Empresto as segmentações na árvore de dados como backup.Diga as segmentações. Por exemplo, 10% segmentação original e segmentação de 10% para modelo endireitado. Selecione a linha central exata no menu suspenso do módulo.Selecione segmentação no menu suspenso da superfície na seção de entrada do módulo de linha central do extrato. Clique em criar novas marcações fiduciais no menu suspenso dos pontos finais. Clique no local de um botão de ponto de marcação para adicionar pontos finais no plano superior da veia cava superior, e no plano final da artéria pulmonar principal.Selecione criar um novo modelo como um modelo Centerline e criar novas marcações curva como uma curva central na árvore do menu de saídas. Clique em se candidatar para mostrar o modelo de coração direito do Centro. Clique no módulo de dados e clique com o botão direito do mouse na curva Centerline para editar suas propriedades.Clique no ícone dos olhos para exibir os pontos de controle. E na seção de resample, defina o número de pontos resamplodos para 40 para diminuir a carga do computador. Selecione reformat planar curvo no menu suspenso do módulo.Mude o cursor após resolução de curva e corte de resolução para 0,8 milímetros. Ajuste o tamanho da fatia para 130 a 140 milímetros. Crie um novo volume à medida que a saída endireita o volume.Clique em solicitar o volume endireitado. Selecione a renderização de volume no menu suspenso do módulo para mostrar o volume endireitado. Selecione o volume endireitado no menu suspenso de volume e clique no ícone dos olhos.Selecione CT cardíaco três como a predefinição. Mova o cursor de mudança para mostrar o volume do coração direito endireitado na cena 3D. Coluna o volume endireitado na árvore de dados em nome do volume endireitado para segmentação.E clique com o botão direito do mouse para segmentar o volume endireitado. Selecione o efeito limiar no módulo de editor do segmento para colorir o coração direito endireitado desejado. E clique em solicitar a aplicação da operação.Selecione o efeito de volume da máscara para mascarar o volume endireitado, escolhendo o volume endireitado para segmentação. Volume como volume de entrada e volume de saída. E clique em solicitar a aplicação da operação.Clique em aplicar as configurações para remover ossos, áreas inesperadas e pequenas e tecidos, para manter apenas a segmentação cardíaca direita endireitada. Em seguida, verifique o volume do coração direito endireitado e o modelo 3D da segmentação cardíaca direita endireitada na cena 3D. Depois de obter a renderização do volume do coração direito endireitado e segmentações endireitadas para os outros quadros, salve-os na respectiva pasta.Adicione os cinco planos descritos no manuscrito nos modelos endireitados em cada quadro, segurando a tecla shift no teclado e usando a cruz ou função na barra de ferramentas dos cinco planos. Clique no módulo criar e colocar na barra de ferramentas para selecionar o efeito plano. Selecione o efeito de linha para medir os perímetros.Selecione o efeito curva fechada para obter as circunferências e áreas transversais. E copie os dados para construir o conjunto de dados. Para realizar medições de volume ventricular direito no modelo endireitado, consulte a segmentação endireitada em cada quadro obtido a partir da sequência 4D e rotule a segmentação de acordo com o quadro correspondente para medição de volume.Selecione o módulo de estatísticas do segmento no menu suspenso do módulo. Selecione segmentação e escala de volume no menu de entradas e, posteriormente, segmentação de X por cento para medição de volume. Selecione criar nova tabela como tabela de saída e clique em aplicar as operações para obter a tabela de volume.O vídeo mostra modelos 4D de coração e coração direito gerados a partir da sequência de tomografia cardíaca 4D, que mostrou a difamação durante todo o ciclo cardíaco. Toda a difamação do coração pulsante e coração direito é exibida em todas as direções. A figura mostra modelos de coração direito endireitados, obtidos seguindo o volume da máscara em cada 10% da segmentação, para ilustrar as deformações do coração direito em um modelo endireitado no navio J pré CT. As alterações na área transversal, perímetro e circunferência foram obtidas em diferentes fases do ciclo cardíaco para gerar os diagramas de tendência, conforme mostrado na figura um.Para este método, é crucial para você mascarar o volume e centralizar para as segmentações, construir modelos endireitados e executar as medições NPR nos cinco planos selecionados. Esse método é fundamental para que os pesquisadores analisem as TIC cardíacas, mais visualizadas para tratamentos de hardware intervencionista e desenvolvimento de dispositivos médicos após o desenvolvimento.

Research

JoVE Journal

Medicine

Computed Tomography-guided Time-domain Diffuse Fluorescence Tomography in Small Animals for Localization of Cancer Biomarkers

Tomografia Computadorizada guiada por tomografia difusa no domínio do tempo de fluorescência em pequenos animais para localização de biomarcadores de câncer

Small animal fluorescence molecular imaging (FMI) can be a powerful tool for preclinical drug discovery and development studies1. However, light ...

Medicina

Transplantation of Pulmonary Valve Using a Mouse Model of Heterotopic Heart Transplantation

O transplante de válvula pulmonar Usando um modelo do rato de Heterotópica Transplante de Coração

Tissue engineered heart valves, especially decellularized valves, are starting to gain momentum in clinical use of reconstructive surgery with mixed ...

Using Micro-computed Tomography for the Assessment of Tumor Development and Follow-up of Response to Treatment in a Mouse Model of Lung Cancer

Usando tomografia Micro-computadas para a avaliação do desenvolvimento do tumor e Acompanhamento da resposta ao tratamento em um modelo do rato do cancro do pulmão

Lung cancer is the most lethal cancer in the world. Intensive research is ongoing worldwide to identify new therapies for lung cancer. Several mouse ...

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

Substituição da valva aórtica de raiz completa por Xenotransplantes aórticos sem stent em pacientes com pequenas raízes aórticas

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

Substituição de raiz de técnica padronizada de re-implantação de válvula aórtica para válvula conservadora da aorta

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

Technique and Patient Selection Criteria of Right Anterior Mini-Thoracotomy for Minimal Access Aortic Valve Replacement

Técnica e critérios de seleção dos pacientes do Anterior direita mini toracotomia para substituição da valva aórtica de acesso mínimo

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

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

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

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Um modelo de punção de folheto de válvula mitral transapical guiada por imagem de sobrecarga de volume controlada da regurgitação mitral no rato

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