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 y Yimeng Hao contribuyeron por igual a este manuscrito y comparten la primera autoría. Se extiende un sincero agradecimiento a todos los que contribuyeron a este trabajo, tanto a los miembros pasados como a los presentes. Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Energía, EXIST - Transferencia de Investigación (03EFIBE103). Xiaolin Sun y Yimeng Hao cuentan con el apoyo del Consejo de Becas de China (Xiaolin Sun- CSC: 201908080063, Yimeng Hao-CSC: 202008450028).

Todos los datos de TC cardíaca se obtuvieron de los ensayos preclínicos de GrOwnValve con la aprobación del comité legal y ético de la Oficina Regional de Salud y Asuntos Sociales, Berlín (LAGeSo). Todos los animales recibieron atención humanitaria de conformidad con las directrices de las Sociedades Europea y Alemana de Ciencia de Animales de Laboratorio (FELASA, GV-SOLAS). En este estudio, se eligió el Pre-CT de oveja j para ilustrar los procedimientos.
1. Realizar TC cardíaca...

<ol>
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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>

Hasta la fecha, este es el primer estudio que ilustra una medición específica del paciente de la morfología y los parámetros dinámicos de RVOT-PA con un modelo cardíaco enderezado generado a partir de una secuencia de TC 4D, que se puede aplicar para predecir el tamaño óptimo de la válvula para TPVR. Esta metodología se ilustró utilizando imágenes pre-TC de oveja J para obtener las deformaciones dinámicas, los volúmenes ventriculares derechos, la función ventricular derecha y la magnitud del cambio RVOT/PA...

La disfunción del tracto de salida del ventrículo derecho (RVOT) y las anomalías de la válvula pulmonar son dos de las consecuencias más frecuentes de la cardiopatía congénita grave, por ejemplo, pacientes con tetralogía de Fallot reparada (TOF), ciertos tipos de ventrículo derecho de doble salida (DORV) y transposición de las grandes arterias1,2,3 . La mayoría de estos pacientes se enfrentan a múltiples operaciones a lo largo de su vida y, junto con la edad avanzada, aumentan los riesgos de complejidad y comorbilidades. Estos pacientes pueden beneficiarse del reemplazo transcatéter de la válvula pulmonar (TPVR) como tratamiento mínimamente invasivo4. Hasta la fecha, ha habido un crecimiento constante en el número de pacientes sometidos a TPVR y varios miles de estos procedimientos se han realizado en todo el mundo. En comparación con la cirugía tradicional a corazón abierto, la TPVR requiere una medición anatómica más precisa del xenoinjerto u homoinjerto desde el ventrículo derecho (RV) hasta la arteria pulmonar (AP), así como la reparación de la estenosis pulmonar y RVOT mediante parche transanular, mediante angiografía por tomografía computarizada (CTA) antes de la intervención y para garantizar que los pacientes estén libres de fractura de stent y fuga paravalvular (PVL)5, 6.
Un estudio prospectivo multicéntrico demostró que un algoritmo de dimensionamiento anular por TC multidetector jugó un papel importante en la selección del tamaño de válvula adecuado, lo que podría disminuir el grado de regurgitación paravalvular7. En los últimos años, el análisis cuantitativo se ha aplicado cada vez más en la medicina clínica. El análisis cuantitativo tiene un enorme potencial para permitir una interpretación objetiva y correcta de las imágenes clínicas y para verificar que los pacientes estén libres de fractura de stent y fuga paravalvular, lo que puede mejorar la terapia específica del paciente y la evaluación de la respuesta al tratamiento. En la práctica clínica previa, fue factible reconstruir la tc a partir de tres planos (sagital, coronal y axial) con TC bidimensional (2D) para obtener un modelo de visualización8. La TC con electrocardiograma (ECG) con contraste mejorado se ha vuelto más importante en la evaluación de la morfología y función rvot/PA 3D, así como en la identificación de pacientes con un sitio de implantación RVOT adecuado que sea capaz de mantener la estabilidad de TPVR durante todo el ciclo cardíaco9,10.
Sin embargo, en los entornos clínicos y preclínicos estándar contemporáneos, los datos adquiridos de TC 4D generalmente se traducen en planos 3D para la cuantificación manual y la evaluación visual que no pueden mostrar información dinámica 3D/ 4D11. Además, incluso con información 3D, las mediciones obtenidas de la reconstrucción multiplanar (MPR) tienen diversas limitaciones, como la mala calidad de la visualización y la falta de deformación dinámica debido a las diferentes direcciones del flujo sanguíneo en el corazón derecho12. Las mediciones requieren mucho tiempo para recopilarse y son propensas a errores, ya que la alineación y la sección 2D pueden ser imprecisas, lo que resulta en una mala interpretación y distensibilidad. Actualmente, no hay consenso sobre qué medición de RVOT-PA podría proporcionar información precisa de manera confiable sobre las indicaciones y el tamaño de la válvula para TPVR en pacientes con RVOT disfuncional y / o enfermedad de la válvula pulmonar.
En este estudio, se proporciona el método para medir RVOT-PA utilizando un modelo de corazón derecho enderezado a través de una secuencia de TC cardíaca 4D para determinar la mejor manera de caracterizar las deformaciones 3D de RVOT-PA a lo largo del ciclo cardíaco. La imagen de correlación espacio-temporal se completó incluyendo la dimensión temporal y, por lo tanto, pudieron medir las variaciones en la magnitud RVOT-PA. Además, la deformación de los modelos enderezados podría tener un impacto positivo en el tamaño de la válvula TPVR y la planificación del procedimiento.

<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

Las mediciones del ventrículo derecho (RV) y la arteria pulmonar (AP), para seleccionar el tamaño óptimo de la prótesis para el reemplazo de la válvula pulmonar transcatéter (TPVR), varían considerablemente. Las imágenes de tomografía computarizada (TC) tridimensionales (3D) para la predicción del tamaño del dispositivo son insuficientes para evaluar el desplazamiento del tracto de salida del ventrículo derecho (RVOT) y la AF, lo que podría aumentar el riesgo de extravío del stent y fuga paravalvular. El objetivo de este estudio es proporcionar un modelo dinámico para visualizar y cuantificar la anatomía del RVOT a PA durante todo el ciclo cardíaco mediante la reconstrucción de TC cardíaca de cuatro dimensiones (4D) para obtener una evaluación cuantitativa precisa del tamaño de la válvula requerido. En este estudio piloto, se eligió la TC cardíaca de ovejas J para ilustrar los procedimientos. La TC cardíaca 3D se importó al software de reconstrucción 3D para construir una secuencia 4D que se dividió en once cuadros a lo largo del ciclo cardíaco para visualizar la deformación del corazón. El diámetro, el área de sección transversal y la circunferencia de cinco planos de imagen en la AP principal, la unión sinotubular, el seno, el plano basal de la válvula pulmonar (BPV) y la RVOT se midieron en cada marco en modelos enderezados en 4D antes de la implantación de la válvula para predecir el tamaño de la válvula. Mientras tanto, también se midieron los cambios dinámicos en el volumen de RV para evaluar la fracción de eyección del ventrículo derecho (FEVR). Se obtuvieron mediciones 3D al final de la diástole para su comparación con las mediciones 4D. En ovejas J, las mediciones de TC 4D del modelo enderezado dieron como resultado la misma elección del tamaño de la válvula para TPVR (30 mm) que las mediciones 3D. El FEVR de oveja j de pre-TC fue del 62,1 %. En contraste con 3D CT, el modelo de reconstrucción 4D enderezado no solo permitió una predicción precisa para la selección del tamaño de la válvula para TPVR, sino que también proporcionó una realidad virtual ideal, presentando así un método prometedor para TPVR y la innovación de dispositivos TPVR.

En ovejas J, los modelos 4D de corazón total y corazón derecho se generaron con éxito a partir de la secuencia de TC cardíaca 4D que mostró la deformación a lo largo de todo el ciclo cardíaco. Para una mejor visualización, toda la deformación del corazón que late y el corazón derecho se exhibe en todas las direcciones en la Figura 3 - Figura 4 y en el Video 1 - Video 2.</stron...

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Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

Este estudio evaluó una nueva metodología con un modelo enderezado generado a partir de la secuencia de tomografía computarizada cardíaca de cuatro dimensiones para obtener las mediciones deseadas para el dimensionamiento de la válvula en la aplicación del reemplazo de la válvula pulmonar transcatéter.

Dimensionamiento de la válvula guiada por tomografía computarizada de cuatro dimensiones para el reemplazo de la válvula pulmonar transcatéter

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

Este estudio proporciona un modelo enderezado generado a partir de la TC cardíaca 4D para obtener las modificaciones deseadas para nuestro dimensionamiento en la aplicación del reemplazo de válvula pulmonar transcatéter. Es un modelo 4D enderezado que permite el dimensionamiento de la válvula para TPV, y proporciona una realidad virtual ideal que presenta un método prometedor para TPV e innovaciones de dispositivos. Este método también puede permitir el dimensionamiento real de válvulas para plantaciones de válvulas árticas transcatéter, con una idea de realidad virtual, así como para innovaciones de dispositivos.Comience seleccionando la representación de volúmenes en el menú desplegable de módulos. A continuación, seleccione la secuencia 4D en el menú desplegable de volumen. Seleccione TC cardíaca tres en el menú desplegable preestablecido para mostrar el corazón 4D.Ajuste el cursor debajo del menú desplegable preestablecido para mostrar solo el corazón. Haga clic en el navegador de secuencias en el menú desplegable del módulo para seleccionar y mostrar la secuencia 4D. Arrastre el corazón 4D a la escena 3D para observar el corazón desde varias direcciones.Seleccione las funciones de activación y visualización de ROI en las opciones de recorte debajo de la barra de cambios para recortar el volumen 4D del corazón que late, para observar mejor las estructuras del corazón. Seleccione el editor de segmentos en el menú desplegable del módulo. A continuación, haga clic en el efecto tijeras con la operación de relleno interior para cortar un fotograma.Haga clic en el efecto de volumen de máscara y aplíquelo para vincular la segmentación al corazón 4D como un volumen enmascarado. Seleccione el efecto tijeras con la operación de borrado interior para eliminar los huesos y otras áreas inesperadas. Seleccione el efecto islas, con la operación mantener la isla más grande para eliminar áreas pequeñas.Elija el efecto de borrado con el cepillo de esfera de uno a 3% para eliminar los tejidos en el arco aórtico con uniones a la arteria pulmonar principal y el tejido entre la aorta ascendente y la vena cava superior. Después de cada paso, aplique el efecto de volumen de máscara para enmascarar el volumen 4D y continúe eliminando las áreas hasta que se muestre el modelo de corazón derecho en la escena 3D. Haga clic en el navegador de secuencia y vaya al siguiente fotograma.Utilice el efecto de tijeras con la opción borrar dentro para cortar cualquier área de la escena 3D. Aplique el mismo método al resto de fotogramas hasta que se haya segmentado toda la secuencia 4D. Haga clic en el botón del navegador de secuencia para mostrar el volumen 4D del corazón derecho.Seleccione el modo de editor de segmentos en la barra de herramientas. Agregue dos segmentaciones para cada fotograma 10% de la secuencia 4D y asígneles el nombre correspondiente. Seleccione la herramienta de efecto de pintura en el módulo editor de segmentos con rango de intensidad editable.Lo que depende de las imágenes de TC para pintar el corazón derecho con la secuencia vena cava superior, aurícula derecha, ventrículo derecho y arteria pulmonar. Haga clic en otra segmentación. Use la herramienta de pintura para pintar otras áreas para trazar los límites del corazón derecho en general.Seleccione el efecto de cultivo a partir de semillas. Seleccione inicializar y aplicar para aplicar el efecto. Haga clic en el botón 3D mostrado en el módulo editor de segmentos para mostrar el modelo 3D del marco contemporáneo.Como se demostró anteriormente, elimine o mejore el modelo 3D de acuerdo con las imágenes de TC en las tres direcciones, seguido de la eliminación de las ramas izquierda y derecha de la arteria pulmonar en la bifurcación. El modelo 3D del corazón derecho mostrará la escena 3D en cada fotograma. Preste las segmentaciones en el árbol de datos como una copia de seguridad.Asigne un nombre a las segmentaciones. Por ejemplo, 10% de segmentación original y 10% de segmentación para el modelo enderezado. Seleccione la línea central exacta en el menú desplegable del módulo.Seleccione la segmentación en el menú desplegable de superficie en la sección de entrada del módulo Centerline de extracción. Haga clic en crear nuevas marcas fiducial en el menú desplegable de puntos finales. Haga clic en el botón colocar un punto de marcado para agregar puntos finales en el plano superior de la vena cava superior y el plano final de la arteria pulmonar principal.Seleccione crear un nuevo modelo como modelo de línea central y cree una nueva curva de marcados como una curva de línea central en el árbol del menú de salidas. Haga clic en aplicar para mostrar el modelo de corazón derecho Centerline. Haga clic en el módulo de datos, luego haga clic derecho en la curva de línea central para editar sus propiedades.Haga clic en el icono del ojo para mostrar los puntos de control. Y en la sección de remuestreo, establezca el número de puntos remuestreados en 40 para reducir la carga de la computadora. Seleccione el cambio de formato plano curvo en el menú desplegable del módulo.Desplace el cursor después de la resolución de la curva y la resolución del corte a 0,8 milímetros. Establezca el tamaño de la rebanada en 130 a 140 milímetros. Cree un nuevo volumen como volumen enderezado de salida.Haga clic en aplicar para obtener el volumen enderezado. Seleccione la representación de volumen en el menú desplegable del módulo para mostrar el volumen enderezado. Seleccione el volumen enderezado en el menú desplegable de volumen y haga clic en el icono del ojo.Seleccione TC cardíaca tres como preestablecido. Mueva el cursor de desplazamiento para mostrar el volumen del corazón derecho enderezado en la escena 3D. Escriba el volumen enderezado en el árbol de datos en el nombre del volumen enderezado para la segmentación.Y haga clic derecho para segmentar el volumen enderezado. Seleccione el efecto umbral en el módulo editor de segmentos para colorear el corazón derecho enderezado deseado. Y haga clic en aplicar para aplicar la operación.Seleccione el efecto de volumen de máscara para enmascarar el volumen enderezado eligiendo el volumen enderezado para la segmentación. Volumen como volumen de entrada y volumen de salida. Y haga clic en aplicar para aplicar la operación.Haga clic en aplicar para aplicar la configuración para eliminar huesos, áreas inesperadas y pequeñas, y tejido, para mantener la segmentación del corazón derecho enderezada solamente. Luego verifique el volumen del corazón derecho enderezado y el modelo 3D de la segmentación del corazón derecho enderezado en la escena 3D. Después de obtener la representación del volumen del corazón derecho enderezada y las segmentaciones enderezadas para los otros fotogramas, guárdelos en la carpeta respectiva.Agregue los cinco planos descritos en el manuscrito a los modelos alisados en cada fotograma manteniendo presionada la tecla Mayús en el teclado y usando la cruz o función en la barra de herramientas de los cinco planos. Haga clic en el módulo crear y colocar en la barra de herramientas para seleccionar el efecto plano. Seleccione el efecto de línea para medir los perímetros.Seleccione el efecto de curva cerrada para obtener las circunferencias y las áreas de sección transversal. Y copie los datos para crear el conjunto de datos. Para realizar mediciones de volumen ventricular derecho en el modelo enderezado, coloque en columna la segmentación enderezada en cada fotograma obtenido de la secuencia 4D y etiquete la segmentación de acuerdo con el marco correspondiente para la medición de volumen.Seleccione el módulo de estadísticas de segmento en el menú desplegable del módulo. Seleccione segmentación y escala de volumen en el menú de entradas y, posteriormente, segmentación X por ciento para la medición de volumen. Seleccione crear nueva tabla como tabla de salida y haga clic en aplicar para aplicar las operaciones para obtener la tabla de volumen.El video muestra modelos 4D de corazón total y corazón derecho generados a partir de la secuencia de TC cardíaca 4D, que mostró la difamación a lo largo de todo el ciclo cardíaco. Toda la difamación del corazón latiendo y del corazón derecho se exhibe en todas las direcciones. La figura muestra modelos de corazón derecho enderezados, obtenidos siguiendo el volumen de la máscara en cada 10% de la segmentación, para ilustrar las deformaciones del corazón derecho en un modelo enderezado en la nave J pre CT. Los cambios en el área de la sección transversal, el perímetro y la circunferencia se obtuvieron en diferentes fases del ciclo cardíaco para generar los diagramas de tendencia como se muestra en la figura uno.Para este método, es crucial enmascarar el volumen y centralizar las segmentaciones, construir modelos enderezados y realizar las mediciones de NPR en los cinco planos seleccionados. Este método fundamental es la forma en que los investigadores analizan las TIC cardíacas, más visualizadas para los tratamientos de hardware intervencionista, y el desarrollo de dispositivos médicos después de su desarrollo.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Guiada por tomografía computarizada dominio del tiempo de fluorescencia difusa tomografía en pequeños animales para la localización de biomarcadores de cáncer

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Investigación

Medicina

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

El trasplante de la válvula pulmonar Utilizando un modelo de ratón de heterotópico trasplante cardiaco

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

El uso de la tomografía computarizada-Micro para la evaluación del desarrollo del tumor y Seguimiento de la respuesta al tratamiento en un modelo de ratón de cáncer de pulmón

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

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