Summary
이 연구의 목적은 transfemoral 간 대동맥 밸브 주입 (많이) 동안 실시간 x 선 (XR) fluoroscopy 사전 중재 CT 데이터의 이미지 퓨전 (경우)에 대 한 공동 등록을 개선 했다.
Abstract
충실도 높은 사전 중재 단층 혈관 (CTA)에서 파생 된 3 차원 해부학 모델의 융합 그리고 해 부 지도 촉진 하기 위하여 x-선 (XR) fluoroscopy 많이 프로시저 처럼 복잡 한 심장 개입에 대 한 거 대 한 관심의 와 뇌 보호. CTA와 XR의 공동 등록 추가 자가 비 / 대비 향상 된 콘-빔 계산 된 단층 촬영 (CBCT) 또는 두 개의 별도 aortograms를 기반으로 도입 되었습니다. 방사선 노출 및 대비 에이전트 (CA) 복용량의 관련된 증가 함께 환자에 대 한 잠재적 추가 위험을 소개 합니다. 여기, 우리는 수정된 공동 등록 접근 방식을 사용 하는 arteriograms의 iliofemoral 동맥, 대 퇴 펑크와 칼 집 소개 하는 동안 정기적으로 수행을 제안 합니다. 진행 절차 중 공동 등록의 즉시에 수정 모든 추가 조 없이 정확한 공동 등록, CA, XR 감소 복용량 및 절차 시간, 동시에 연산자 자신감과 절차를 개선 하는 동안 안전입니다.
Introduction
이미지 퓨전 (IF) 좋군요 데이터 집합 다른 시간-및 참조1의 단일 프레임에 다른 modalities에 관점에서 인수 하는 과정입니다. XR 개입 지도 대 한 가장 자주 사용된 이미징 양식 적임 이다. 비록, 시간적 및 공간적 고해상도 제공, XR 낮은 차원 (2 차원 투영) 있으며 해 부 세부 사항을 결여. 3D 기관 모양 모델 예: 높은-품질 사전 중재 CTA 데이터에서 라이브 fluoroscopy 이미지에 겹쳐 파생 관련 해부학 소프트-조직 구조에 의해 XR을 강화할 수 있습니다. IF에 대 한 필수 단계 다른 이미징 modalities의 공동 등록 이다.
일반적으로, XR fluoroscopy와 수술 전 3D 이미지 데이터 집합의 공동 등록 다음 기법2중 하나를 포함:를) 이미지 기반 3D-3D 등록 자가 비 / 대비 향상 된 CBCT와 수술 전 3D 데이터 집합의 데이터 집합3,,45,6또는 b) 직접 이미지 기반 2D-3D 등록, 30 ° 각도 간격7,8 의 최소 두 개의 angiographic 이미지에 사용 됩니다 공동 등록입니다.
상업적인 XR 시스템, 만약 수 퓨전 패키지의 최근 소개와 함께 다양 한 응용 프로그램에 대 한 더 쉽게 이용할 수. 그 시스템을 사용 하 여, 우리는 이전는 그것은 기술적으로 실현 가능한 안전 transfemoral 간 대동맥 밸브 주입 (많이)8을 지원 하기 위한 직접 이미지 기반 2D-3D 등록에 의하여 대동맥 루트 모델 오버레이 표시는. 없이 전체 CA 또는 XR 복용량, 입증 자체가 매우 귀중 한 많이 절차 동안 대뇌 보호 장치의 배포 중 특히 기존의 XR fluoroscopy 이미지에 3D 해 부 세부 정보를 추가 하 여 경우. 그러나, 공동 등록을 위해 사용 하는 aortograms의 추가 인수 추가 CA 및 XR 복용량 필요 합니다. 따라서, 정확한 경우의 필요 없이 어떤 추가 aortograms 제공 하는 최적화 된 워크플로 매우 바람직한 했다.
여기, 우리는 어떤 추가 CA를 요구 하지 않고 실시간 XR와 사전 중재 CTA의 향상 된 공동 등록 하는 방법을 제시 하거나 C 팔 CT IF에 대 한 검색 합니다. 많이 수행 대 퇴 액세스 설명 다른9,,1011. 짧게, 두 대 퇴 동맥 액세스: contralateral 펑크의 지도 한 다음 밸브 족;의 배치 하는 동안 arteriography 수 있도록 6F 칼 집 통해 피그 카 테 테 르의 위치 밸브 시스템 및 후속 풍선 valvuloplasty 및 장치 배치의 배치에 대 한 두 번째. (위에 대 분기) 펑크 높이의 지역화 및 액세스 관련 경우 커버 텐트의 위치 추정에 대 한 치료의 표준으로 서 우리의 기관에 적절 한 펑크의 angiographic 확인 수행 합병증12. 캡처 embolic 파편, 더블 필터 뇌 보호 시스템은 도입 대동맥 아치의 통과 전에 많이 배달 칼 집의 삽입 후 추가 장치.
대 퇴 동맥의 펑크 동안 일상적으로 수행 하는 arteriograms 사용 하 여 초기 공동 등록을 설정. Supraaortal 선박에 대동맥 루트 내 피그 카 테 터, 이중 필터 대뇌 embolic 보호 시스템의 위치를 사용 하 여 진행 과정 공동 등록의 즉시에 구체화 수행 이후에 고 aortograms 밸브 족, 개입 하는 동안 시간 언제 든 지 정확한 모델 오버레이 보장의 주입 하기 전에 수행.
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Protocol
연구 프로토콜은 1975 선언 헬싱키 기관의 윤리 위원회에 의해 선험적으로 승인에 반영으로 윤리 지침을 준수. 서 면된 동의 (과학 수사 대-Ulm, clinicaltrials.gov NCT02162069) 연구에 포함 된 모든 개별 참가자 로부터 얻은 것입니다.
1. CT 검사
- 심장 CT angiography 수행 회고전 ECG 게이팅와 70 mL 0.9% 생리 식 염 수의 내뿜는 bolus 뒤 iodinated 대조 미디어 4.0 mL/s 흐름 속도에 주입의 80 mL를 사용 하 여.
- Cranio-caudally 인수 매개 변수가 하 동맥에 대 퇴 동맥에서 확장 데이터: 512 × 512 픽셀, 1의 슬라이스 두께의 매트릭스 m m, 0.7 m m의 간격을 슬라이스.
- 반복적 재구성 알고리즘을 사용 하 여 R-R 간격의 30%에서 이미지를 재구성 합니다.
2. 이미지 세분화 모델 생성
- 외부 장치 또는 이미지 퓨전 소프트웨어 드래그 앤 드롭 데이터 집합 또는 응용 프로그램 내에서 환자 보기에 선택 된 환자에 대 한 데이터의 하위 집합에는 내부 보관 시스템에서 가져오기 CT 데이터입니다.
- 이미지 시리즈를 두 번 클릭 하 여 선택한 CT 볼륨의 자동 세그먼트를 시작 합니다.
참고: 심장 챔버 (왼쪽 및 오른쪽 심 실, 왼쪽 및 오른쪽 아 트리 움, 심근)와 큰 혈관 (복 부 대동맥, 베 나 정 맥 그리고 관상 부 비 동)의 분할 자동으로 시작 되 고 세분화 작업 단계에 표시 됩니다. - 이미지 분할 영역을 통해가 고 좌 심 실 그리고 대동맥의 올바르게 감지 하 고 필요한 경우 편집 단추를 사용 하 여 조직 창에서 자동 분할 편집을 확인.
- 추가 구조 수동 세분화를 수행 하려면 조직 창에서 추가 단추를 사용 합니다.
- 기존 편집 도구를 사용 하 여 구조 (염료 주입)를 작성 2D 뷰에서 구조 (끌어 가장자리)의 가장자리를 드래그 하거나 3D 뷰에서 구조 부품 자유형 잘라 제거.
- 왼쪽 및 오른쪽 관상 동맥, 대동맥 분 지 (바로 경 및 오른쪽 하 동맥, 좌 일반 경 동맥 및 왼쪽된 하 동맥 brachiocephalic 동맥), 왼쪽 및 오른쪽의 주요 간선의 수동 세분화를 수행 iliofemoral 동맥, 엉덩이 뼈, 엉덩이 관절에 설명 된 대로 단계 2.4-2.5 (그림 1).
참고: CT 볼륨의 품질에 따라 20 ~ 30 분이 걸릴 수 있습니다이.
3. 이미지 공동 등록 및 퓨전
- 환자 보기에는 오른쪽-클릭-컨텍스트 메뉴에서 해당 작업을 선택 하 여 현재 환자와 선택한 환자 XR 시스템에 병합 합니다.
참고: 지금 등록 및 라이브 작업 단계 활성화 하 고 사용 될 수 있다. - 라이브 작업 단계, 개입 (그림 중 최적의 환상 평면 투영의 촉진을 위한 대동맥 밸브 cusps에서 3 참조 마커를 태그 포인트 창에서 새로운 태그 추가 포인트 을 클릭 2).
- XR 실행을 취득 하 고 XR와 세그먼트 모델의 공동 등록을 등록 작업 단계로 이동 합니다.
참고: XR 실행 함께 인수 적어도 30 ° 각도 거리는 신뢰할 수 있는 등록을 위해 필요 합니다. - 에 적절 한 펑크의 angiographic 투영 복사 ~ 라오스 20-30 ° 방향 (또는 ~ 라오 20-30 ° 초기에 따라 측면 펑크) 참조 보기 1로 복사단추를 클릭 하 여 참조 보기 1에 .
- 복사 x 선 계획에 따라 취득에 ~ 버튼을 클릭 하 여 참조 보기 2에 A. femoralis 라고도 contralateral A. iliaca 라고도 에서 전환의 시각화 동안 AP 방향 복사 참조 보기 2.
- 상호 작용 도구 등록 팬, 등록 회전 (평면에서 회전), 등록 롤 (대 한 3D 회전)를 사용 하 여 수동으로 정렬 인수 XR 예측 ( 와 iliofemoral 동맥의 모델 그림 3A-B).
- Iliofemoral 지역에서 오버레이 중 추가 랜드마크로 서 엉덩이 뼈와 엉덩이 관절 XR 이미지에 표시를 사용 합니다.
참고: 이제는 모델 XR 시스템 형상에 연결 되 고 오버레이 자동으로 현재 XR 투영 방향, 배율, 환자 테이블 위치를 적응 되 고. - 거친 초기 공동 등록 단계 3.6에서에서 수행을 사용 하 여 일반적인 대 퇴 동맥의 찔린 칼 집 쪽 (그림 3C)에 가이드.
- 기록 장치 칼 집 대 퇴 동맥에의 한 angiographic 투영 ~ 라오 20-30 ° (또는 각각 ~ 라오스 20-30 °)으로 참조 보기 복사 단추를 클릭 하 고 iliofemoral 지역 (그림 3D)에서 이미지 공동 등록을 마무리.
참고: 환자는 CT 검사와 개입 하는 동안 다르게 배치, 등록 iliofemoral 구조에 따라 제공 합니다 다른 지역에만 한정 된 정확도를. 따라서, 흉부 지역에서 공동 등록의 수동 수정이 필요 합니다. - 추가 오버레이 다시 정렬에 대 한 이러한 데이터를 사용 하 여 오른쪽 방사형 통해 brachiocephalic 트렁크의 모든 catheterization 흉부 지역에는 iliofemoral에서 전환 하는 동안 "참조 보기"에 어떤 추가적인 인수 계획 복사 동맥입니다.
- 대동맥 아치에 피그 카 테 터를 삽입, 후 두 fluoroscopic 계획 없이 라오스 30-40 °와 라오 20-30 ° 방향에에서 CA 취득 하 고 참조 보기 1 참조 보기 2에서그들을 복사 합니다.
- 사용 상호 작용 흉부 지역 (그림 4A-B 에 등록을 수동으로 조정 하려면 등록 팬, 등록 회전 (평면에서 회전), 등록 롤 (3D 회전)에 대 한 도구 ).
- 순수 해부학 오버레이 (그림 4C)에 따라 추가 CA의 관리 없이 보호 장치의 배치 안내.
- 추가 수정에 대 한 인수 각 단계 3.12 XR 프로젝션 시간 언제 든 지 정확한 오버레이 보장 하는 개입의 전체 과정에 설명 된 대로 수동으로 오버레이 위치를 수정.
참고: 오버레이 조정 (그림 4D)에 대 한 랜드마크로 서 전달 시스템의 올바른 위치를 확인 하기 위한 일상적인 절차에 따라 취득 하는 aortograms를 사용 합니다.
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Representative Results
우리는 어떤 추가 aortograms에 대 한 필요 없이 전체 많이 절차 동안 라이브 XR 이미지에 환자 별 해부학 모델을 overlaying 수 있도록 많이 동안 이미지 퓨전에 대 한 소설 공동 등록 방식을 도입.
IF에서 여러 중재 단계 혜택: 칼 집 쪽 (그림 5A);에 대 퇴 분기점 위에 일반적인 대 퇴 동맥의 펑크의 (1) 지도 ((그림 5B); 해부학 오버레이에 전적으로 기반으로 하는 매우 고통 스러운 anatomies 에서도 대뇌 embolic 보호 장치 2) 정확한 배치 (3) 어떤 XR 노출 및 CA 관리 (그림 2), 뿐만 아니라 (그림 5C); 밸브 배포 전에 최적의 보기의 식별 없이 임의의 C 팔 angulation에서 모델의 시각화 (4) 매우 복잡 한 anatomies (그림 5D)에 밸브 족의 맞춤입니다.
13관련된 임상 연구 제안 된 경우 접근 CA 볼륨의 상당한 감소를 증명할 수 있는 [80 (50-95) (80-110) 100ml, p 대 = 0.010], 전체 절차 시간 [61 (53-67) 분, p 대 48 (41-58) = 0.002] 절차 XR 할 se [51 (42-55) 대 64 (49-81) Gy cm2, p = 0.032] 일치 제어 그룹에 비해.
그림 1 : 3D 모델의 CTA 기반 세그먼트 대동맥 아치 관상, 경와 하 동맥 (빨간색), 장 골 및 대 퇴 동맥 (녹색), 왼쪽 심 실 (보라색), 엉덩이 뼈 (노란색), 그리고 엉덩이 관절 (블루). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 최적의 환상 평면 투영의 촉진을 위한 대동맥 밸브 cusps에서 참조 마커 (파란색 점)의 수동 설정. A. 오블리크 보기. B. 직교 보기입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 : 3D 모델 및 iliofemoral 지역에서 XR 시스템 간의 등록. 라오어 20 °에에서 구멍이 비 장치 칼 집 대 퇴 동맥의 A. Arteriogram. 라오 4 ° 방향으로 장 골 동맥의 B. Arteriogram. C. 찔린 선박의 라오 4 °에서에서 배달 칼 집 선택 합니다. 디 라오 21 °에에서 배달 칼 집 선택 선박 내부 와이어 위치 확인. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : 흉부 지역에서 공동 등록의 수정. 오버레이 A. 라오스 32 °와 B 에 인수 피그 카 테 터의 삽입 후 복 부 대동맥의 두 참조 계획에 따라 다시 정렬 23 ° 라오입니다. 추가 상세 c 배치 후 할 수 있습니다. 대뇌 embolic 보호 장치 및 디 대동맥 환대의 angiographic 계획을 기반으로 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 : 성공적인 이미지 퓨전의 예. A. 대 퇴 찔린 합니다. B. 대뇌 embolic 보호 장치의 배치. C. 밸브 배포 (C 팔은 환상 평면에 수직으로 정렬 된 직선을 따라 정렬 대동맥 고리에서 3 개의 마커를 통해 볼 수 있습니다). D. 대동맥 고리에 배포 후 족 밸브. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
이 연구의 주요 초점은 임상 설립된 많이 워크플로 수정 하지 않고 면의 타당성을 조사 했다. 미리 중재 CTA 데이터와 XR fluoroscopy 공동 등록 금 표준 사용 전용된 aortograms8, 반면 우리 제안에 즉시 수정 있는 여러 대략적인 등록 사용 하 여 정확한 3D 모델 오버레이 제공 동안 개입의 전체 과정.
연속 수동 등록 상세 제어 실에서 중재 팀을 지원 하기 위해 추가 훈련 된 직원이 필요 합니다. 필요한 상세는 관련된 사용자 상호 작용에 영향을 임상적으로 설립된 중재 워크플로 tableside에 수행할 어렵다. 그러나, 비록 전용 두 인수를 기반으로 하는 공동 등록 aortograms는 tableside에 실현 하는 잠재적으로 쉽게 3D 오버레이 대 퇴 액세스 하는 동안 사용 가능 하지 않을 것 이며, 환자의 모든 움직임의 정확도 망치고 것 이라고는 등록입니다.
정적 로드맵, 심장 및 호흡기 모션을 고려 하지 않고 사용도 대 빵 꾸, embolic 보호 장치의 배치와 밸브 족의 초기 정렬에 대 한 유망 나타났다. 그러나, 심장 단계 호흡 모션 보정와 함께에서 동기화 된 해부학 모델 추가 대동맥 고리에서 동적인 변화를 고려 하 여 제안 된 방식의 유용성 증가 시킬 수 있습니다 사용 위치, 특히 동안 밸브 배포.
3D 모델 오버레이 향상 된 절차 상의 안전 및 효능14복잡 한 개입의 탐색을 개선 하기 위해 또 다른 증분 발전을 나타냅니다. 대비 향상 된 CBCT 통해 라이브 fluoroscopy 사전 중재 CT 데이터의 공동 등록 높은 XR 복용량 및15의 보고 성공6,도 불구 하 고 추가 CA에 대 한 인상 수 있습니다. 대신 네이티브 CBCT를 사용 하 여 대상 구조물의 빈약한 시정에 의해 제한 됩니다 등록에 어려움이 발생 하 고 고도로 훈련 된 연산자는 필요에 따라 간단6,16덜 워크플로 만들기. 비록 정확한 공동 등록 허용 공동 등록에 대 한 두 개의 추가 aortograms를 사용 하 여, CA도 XR 복용량 감소 달성된8수 있습니다. 제안 된 공동 등록 방식을 fluoroscopy 복용량, 대비 볼륨 및 주입 하는 동안 일반적인 워크플로 유지 하면서 전반적인 절차 시간의 상당한 감소를 생성 합니다. 또한, 그것은 이미 개입의 초기 단계에서 해당 모델을도 랑으로 대 퇴 동맥 펑크를 지원 합니다.
기술의 현재 제한 해 부 모델과 잠재적으로 오버레이 부정확을 일으키는 비 변형 경직 된 등록의 정적 성격에서 유래한 다. 특히, 사전 중재 이미징 및 개입 뿐만 아니라 얇은, 고통 스러운 구조는 쉽게 장치 조작 하는 동안 변형 사이 다른 환자 위치 해 부 모델 및 라이브 상황 사이 불일치가 발생할 수 있습니다.
제안 된 프로토콜 같은 간 개입의 거 대 한 다양성에 적용 됩니다. 이 절차의 증가 복잡성, 향상 된 지도 대 한 수요가 꾸준히 상승할 것 이다. Tricuspid 벨 브 뿐만 아니라 이미 임상적으로 심 방 또는 심 실 절제술 같은 설립 절차의 경 피 적인 치료 가능성이 같은 임상 루틴에 대 한 직전에 제안된 접근 으로부터 혜택을. 절차는 한 특정 시스템의 관점에서 설명 했다, 비록 비슷한 소프트웨어 솔루션은 사용할 수 접근 쉽게 다른 시스템에 양도 해야 합니다.
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Disclosures
대신 모든 저자, 상충으로 해석 될 수 있는 아무 관계는 해당 작가 상태.
Acknowledgments
저자는 Ulm 대학 센터 변환 이미징 MoMAN 위한 그것의 지원을 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Philips Allura FD10 | Philips Healthcare | x-ray system | |
| EP Navigator Release 5.2.10 | Philips Healthcare | image segmentation and fusion SW | |
| Iomeron 350 | Bracco Imaging Deutschland GmbH | x-ray contrast agent | |
| Sentinel double-filter cerebral protection system | Claret Medical, Inc. | double-filter cerebral protection system | |
| Matlab R2013 | MathWorks | statistical analysis |
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