Summary
动态计算机断层扫描血管造影 (CTA) 成像为表征主动脉内节提供了额外的诊断价值。该协议描述了一种定性和定量方法,使用时间衰减曲线分析来表征内漏。图示了使用2D-3D图像融合将动态CTA成像与荧光透视相结合的技术,以便在治疗过程中提供更好的图像指导。
Abstract
在美国,超过 80% 的腹主动脉瘤通过血管内主动脉瘤修复术 (EVAR) 进行治疗。血管内入路需要良好的早期结果,但 EVAR 后进行充分的随访影像学检查对于维持长期阳性结局至关重要。潜在的移植物相关并发症包括移植物迁移、感染、分数和内漏,最后一个是最常见的。EVAR后最常用的成像是计算机断层扫描血管造影(CTA)和双功超声。动态、时间分辨计算机断层扫描血管造影 (d-CTA) 是一种表征内漏的合理新技术。在采集过程中,在内移植物周围依次进行多次扫描,从而可以很好地可视化造影剂通道和移植物相关并发症。d-CTA的这种高诊断准确性 可以通过图像融合 实施到治疗中,并减少额外的辐射和造影剂暴露。
该协议描述了该模式的技术方面:患者选择,初步图像审查,d-CTA扫描采集,图像处理,定性和定量油内节表征。还演示了使用2D-3D融合成像将动态CTA整合到术中透视中以促进靶向栓塞的步骤。总之,时间分辨的动态CTA是具有额外定量分析的内油脂表征的理想方式。它可以通过指导干预措施来减少内油治疗期间的辐射和碘化造影剂暴露。
Introduction
血管内主动脉瘤修复术 (EVAR) 的早期死亡率结果优于开放性主动脉修复术1。该方法的侵入性较小,但由于内漏、移植物迁移、骨折,可能导致更高的中长期再干预率2。因此,更好的EVAR监测对于实现良好的中长期结果至关重要。
目前的指南建议常规使用双功超声和三相CTA3。动态、时间分辨计算机断层扫描血管造影 (d-CTA) 是一种用于 EVAR 监测的相对较新的模式4。在d-CTA期间,在造影剂注射后沿着时间衰减曲线的不同时间点进行多次扫描,因此称为时间分辨成像。与传统的CTA5相比,这种方法在表征EVAR后的内漏方面显示出更好的准确性。时间分辨采集的一个优点是能够定量分析所选感兴趣区域 (ROI) 中的 Hounsfield 单位变化 6。
使用d-CTA准确表征内漏的另一个好处是,扫描可用于干预期间的图像融合,从而可能最大限度地减少对进一步诊断性血管造影的需求。图像融合是一种将先前采集的图像叠加到实时荧光透视图像上的方法,以指导血管内手术并随后减少造影剂消耗和辐射暴露7,8。使用3D动态CTA扫描的混合手术室(OR)中的图像融合可以通过两种方法实现:(1)3D-3D图像融合:其中3D d-CTA与术中获取的非对比度锥形束CT图像融合,(2)2D-3D图像融合,其中3D d-CTA与双平面(前后和侧)透视图像融合。2D-3D图像融合方法已被证明与3D-3D技术相比,可显着降低辐射9。
该协议描述了用于内漏表征的动态CTA成像的技术和实践方面,并引入了2D-3D图像融合方法和d-CTA用于术中图像指导。
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Protocol
该协议遵循国家研究委员会的道德标准和1964年的赫尔辛基宣言。该协议由休斯顿卫理公会研究所批准。
1. 患者选择和先前的图像审查
注意:对于植入支架植入后动脉瘤大小和内渗、干预后持续性内漏的患者,或动脉瘤囊大小增加且无明显内渗的患者,应考虑动态 CTA 成像作为随访影像学检查。与传统的 CT 成像一样,该技术涉及碘化造影剂注射,这在严重肾功能衰竭患者中可能是相对禁忌的。
- 在开始实际扫描之前,回顾先前的影像学检查,以确定是否存在内漏和支架移植物类型。
注:这可以提供信息,以确定图像采集期间的扫描范围和时间分布。最常用的影像学检查是传统的 CTA 扫描,包括双相(非造影扫描和动脉扫描)或三相(非造影扫描、动脉扫描和延迟扫描)。
2. d-CTA图像采集
- 将患者置于CT扫描仪台上的仰卧位。
- 获得外周静脉通路。
注意:通过可视化静脉性背部出血来确保获得通路。 - 使用Sn-100 Tin滤光片(见材料表)执行拓扑图和非对比度CT图像采集,以减少辐射暴露,并在d-CTA扫描中选择感兴趣的区域。
注:非造影剂扫描后,内移植物的位置将可见。将感兴趣区域放在内移植物的正上方。 - 执行定时推注6 ,通过将感兴趣的区域放置在腹主动脉支架移植物上方来检查造影剂到达时间。
- 通过外周静脉通路注射10-20 mL造影剂(见 材料表),然后以3.5-4 mL / min的流速注射50 mL盐水。获取定时推注扫描。
注:造影剂到达由CT扫描仪(见 材料表)根据主动脉内的豪恩斯菲尔德单元变化记录6。
- 通过外周静脉通路注射10-20 mL造影剂(见 材料表),然后以3.5-4 mL / min的流速注射50 mL盐水。获取定时推注扫描。
- 通过在弹出的"周期时间窗口"中选择DynMulti4D菜单点,根据计时推注的对比度到达时间和先前成像研究的结果,计划分布和扫描次数。
注意:如果怀疑 I 型内漏,请在定时推注给出的对比增强曲线的早期阶段进行更多扫描。如果怀疑 II 型内漏,请在后期进行更多扫描。- 对于 I 型内漏,在时间衰减曲线的早期阶段包括更多扫描(在开始时每 1.5 秒扫描一次,然后每 3-4 秒扫描一次)。
- 对于较晚出现的 II 型内漏,请在时间衰减曲线的后期阶段进行更多扫描。
- 如果既往影像学检查不可用,则将扫描均匀分布在时间衰减曲线的峰值周围。
- 优化成像参数,包括kV、扫描范围等,以减少辐射暴露。使用 表1 中所示的设置,使用本工作中使用的CT扫描仪(参见 材料表)获取动态扫描。
- 注射造影剂以进行d-CTA采集:70-80 mL造影剂,然后以3.5-4 mL / min的流速通过外周通道注射100 mL盐水。
- 使用基于计时推注描述的延迟时间启动d-CTA图像采集步骤2.4。采集过程中不需要屏气,因为d-CTA图像采集的持续时间范围为30-40秒。
- 将采集的重建图像发送到图片存档和通信系统(PACS),以便对时间分辨血管造影图像进行定性和定量审查。为此,请选择数据图像,然后在软件的左下角执行鼠标单击。
3. 动态CTA图像分析
- 打开软件(请参阅 材料表)以读取图像。搜索患者的姓名或身份证号码以查找获取的图像。选择采集的 d-CTA 图像,并使用 CT 动态血管造影 工作流程进行处理。
注意:布局如图 1 所示。 - 通过选择专用软件的 "对齐身体 "运动校正菜单项,最大限度地减少d-CTA图像之间的呼吸运动伪影(图1)。
- 定性分析:当主动脉出现最大混浊时,检查CT图像的轴向切片,以解释任何明显的内漏。
- 然后在多平面重建模式下分析扫描;如果怀疑内漏,则将焦点放在内漏上,并使用 图1 所示的时间刻度观察时间分辨图像并推断内漏的来源。
- 定量分析:单击图 1 中所示的时间衰减曲线 (TAC) 函数。选择支架移植物(ROIaorta)上方的区域并使用TAC功能绘制一个圆圈,然后选择内节(ROIendoleak)区域并在那里绘制一个圆圈。
注意:可以选择目标血管(ROItarget)以确定血管对内漏的作用(流入或流出)。- 分析获得的TAC(图2)以确定内漏特征。从主动脉ROI曲线中减去到内节峰值的时间,得到Δ到峰值的时间。此值可用于油内膜分析6。
- 经过定性和定量分析,推断内油的类型和来源。
注意:I 型内节膜在移植物旁边显示为平行造影增强,通常是因为密封区不足,并且主动脉和内节内节增效曲线(Δ 时间 峰值)之间的主动脉和内节内节增高曲线之间的时间差较短。II 型内节管与通过侧支逆行填充的流入血管有关,并且在主动脉和内节内侧 ROI 之间具有较长的 Δ 至峰值时间。根据经验,I型油膜的Δ时间峰值没有记录到高于4 s。
4. 术中影像融合引导
- 将患者仰卧位放在混合手术室 (OR) 台上。
- 加载所选的动态 CTA 扫描,该扫描在混合 OR 工作站中具有最佳的 endoleak 可见性。手动注释扫描中的关键标志物:肾动脉口、髂内动脉口、内唇腔、腰动脉或肠系膜下动脉。
- 在工作站中选择 2D-3D 图像融合,并使用 2D-3D 图像融合工作流程获取患者的前后和斜透视图像。为此,请使用操作台上的操纵杆将 C 形臂移动到所需角度,然后踩下 CINE 采集踏板。
- 使用自动图像配准以电子方式将支架移植物与3D动态CTA扫描中的标记物与透视图像对齐,然后在必要时在3D后处理工作站中手动细化(图3)(拖动一张图像进行手动对齐)。检查并接受 2D-3D图像融合 ,并将来自d-CTA的标记 叠加 在实时2D透视图像上(图4)。
- 使用来自 d-CTA 的叠加标记物作为指导,执行内oleak 栓塞。
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Representative Results
此处说明了两名患者的动态成像工作流程。
患者 I
1例82岁男性慢性阻塞性肺疾病和高血压患者既往肾下EVAR(2016年)。2020年,患者从外部医院转诊,根据常规CTA,可能出现I型或II型内漏。并在2020年为Ia型内切胶管进行辅助性内切器放置。进行动态CTA诊断为Ia型内漏,患者接受近端区气球加接受内切,以获得更多的移植物密封区。干预后,进行动态控制CTA,使用85 mL碘化造影剂在21秒扫描时间内用90 kV采集12次扫描。定性分析显示, 图5所示为持续型Ia内节。定量TAC分析显示,ROIaorta 的峰值为12.2 s,ROIendoleak 的峰值时间为15.4 s,达到峰值的时间为3.2 s(图6)。患者接受了开窗EVAR;该过程是在程序中使用2D-3D图像融合完成的。
患者二
1例62岁男性患者,有肥胖、脑卒中、肾功能不全(肌酐:2.02 mg/dL)、高血压、高脂血症、冠状动脉疾病等病史。患者于2018年在一家外部医院接受了肾下EVAR。他被转介到我们的机构,可能是常规CTA的II型内漏。使用70 mL碘化造影剂在100 kV下采集52 s下的12次扫描,进行动态CTA。从双侧L3腰动脉中检测到II型内节膜囊肿大,如流入血管, 如图7所示。时间衰减曲线分析显示,在L3椎骨水平上,ROIAorta 的峰值时间为7.2 s,ROIendoleak 为24.6 s(图8)。在囊的下部选择了额外的 ROI ,表明从双侧腰动脉水平到延迟时间向动到峰值( ROIendoleak2 = 30 . 8 s )。内节的Δ时间峰值为17.3 s。患者在手术过程中以2D-3D图像融合作为指导,接受了动脉瘤囊的经动脉线圈栓塞术。
提供这两种情况是为了说明协议部分中描述的技术。接受 d-CTA 成像的患者具有潜在的内漏(患者选择)。先前的图像检查是为了个性化单个扫描,例如对于具有较高体重指数(BMI)的患者,kV高于平均水平,对于可能的II型内节性(患者II)的采集时间更长,对于可能具有I型内漏的患者,则更短。适当的kV选择对于确保足够的图像质量至关重要;过低的kV可能导致图像欠佳(图9A)。扫描的时间是根据协议的步骤2.4进行的;这是一个必不可少的部分,因为后来启动的采集会导致时序误差,并可能影响定性分析(图9B)。使用动态血管造影预设在专用软件中完成图像分析(图1 和 图2)。对图像进行了定性和定量分析(图5-图8)。术中影像融合术用于指导干预。混合OR工作站将透视图像与d-CTA图像对齐(图4),如协议的步骤4所述。
图1:使用CT动态血管图方案打开动态CTA扫描(A,B,C)矢状面,轴向和冠状平面重建对齐在一起。(D, E)开窗EVAR后重建的患者图像。右侧的蓝色箭头显示用于审阅的动态扫描。左侧的绿色箭头显示运动校正功能(对齐主体)。此步骤是查看图像时的初始步骤。左侧的白色箭头显示总扫描的时间线,可以手动更改或使用"监视"功能连续播放。TAC 曲线的投资回报率可使用"TAC"功能(黄色箭头)进行选择。请点击此处查看此图的放大版本。
图 2:对腰动脉 II 型内漏患者进行 TAC 分析的示例作为流入(A) 选定的 ROI(支架移植物 (ROIAorta) 上方的黄色,动脉瘤囊内绿色,其中内漏可见(ROIendoleak))。(B) 此图显示了面板 A 中所选投资回报率生成的时间衰减曲线,记录了主动脉和内漏曲线在达到峰值 Hounsfield 单位时的时差(Δ 至峰值的时间 - 标有白色)请单击此处查看此图的放大版本。
图 3:混合手术室中工作站的布局,用于将双平面透视图像与 3D 动态扫描(2D-3D 图像融合)对齐。 黄色箭头突出显示主动脉内的电线,蓝色箭头显示支架移植物的下部。右侧面板是手动修改自动对准:透视和d-CTA成像的可视化,不同的图像选择,对准的精细修改,接受对准。可以使用右侧面板上的蓝色框进行其他测量和注释。 请点击此处查看此图的放大版本。
图4:线圈栓塞期间实时荧光图像上叠加标记的图像。 患者先前有一个烟囱-EVAR和随后的Ia沟内节, 通过 线圈栓塞治疗。黄色箭头突出显示线圈。紫色是已展开的线圈内标记的内节空腔。绿色圆圈表示植入的支架移植物的开窗,水平绿色和蓝色线是内节旁边排水沟的入口,橙色标记烟囱移植物的顶部。 请点击此处查看此图的放大版本。
图 5:基于常规 CTA 成像的 82 岁男性患者在可能具有 I 型或 II 型内漏的 EVAR 后转诊的影像。 顺序成像的轴向和矢状面扫描显示在扫描的高亮时间点(左上角以秒为单位表示时间点)。黄色虚线标记轴向图像的级别。黄色箭头显示了动脉瘤囊上方支架移植物前缘的对比度增强,显示Ia型内漏。 请点击此处查看此图的放大版本。
图6:患者时间衰减曲线分析如图 5所示。 选定的ROI显示在(A)和(C)轴向扫描中(移植物顶部的主动脉ROI,橙色和油底ROI在移植物外的对比度增强水平)。(B) 是与所选投资回报率相对应的 TAC。白色框突出显示每个区域的峰值时间:ROI3=主动脉 和ROI2=endoleak)。Δ 达到峰值的时间的边界以白色虚线显示。两条线之间的时间间隔是Δ达到峰值的时间,即3.2 s。峰值之间的短差对应于I型内节。 请点击此处查看此图的放大版本。
图 7:一名 62 岁男性患者(疑似 II 型内漏)的顺序成像、重建轴面和矢状平面图像。 扫描的每个时间点都显示在单独的面板中(时间点显示在左上角)。第一个矢状图像上的黄色虚线显示了轴向图像的水平。动态性 CTA 显示囊增大,双侧腰动脉在 L3 椎骨水平处出现 II 型内漏(蓝色箭头)。Endoleak用黄色箭头突出显示。时间分辨的矢状面图像显示动脉瘤囊内从 L3 腰椎水平向动。 请点击此处查看此图的放大版本。
图 8:II 型内节性静脉的时间衰减曲线(A) 黄色圆圈显示主动脉增强曲线的 ROI,绿色表示 L3 椎骨水平处内漏增强曲线的 ROI,橙色表示 L4 椎骨水平的 ROI。 ( B ) 对曲线的相应分析显示,内漏的Δ时间达到峰值( 17 . 3 s ),绿色区域的延迟峰值延迟,表明向动。这证实了II型内漏的存在。请点击此处查看此图的放大版本。
图 9:此图像显示了动态 CTA 图像采集的缺陷。 (A) 对 BMI 为 37.4 的患者在 70 kV 下进行扫描。高BMI值需要更高的辐射暴露才能获得可接受的图像。(B) 动态 CTA 的时序误差。该扫描是后来触发的,并且当采集开始时,主动脉曲线已经处于峰值增强点。时间衰减曲线显示支架移植物上方0.2 s处的峰值时间(相应的ROYAORTA 以 C所示)。在这些情况下,TAC也可用于计算Δ到峰值的时间。 请点击此处查看此图的放大版本。
协议 | DynMulti4D |
卷总数 | 11-13 次扫描 |
- 2-4 次扫描 @ 每 1.5 秒 | |
- 每 3 秒扫描 4 次 | |
- 每 4.5 秒扫描 2-4 次 | |
管电压 | 70-100 千伏 |
管电流 | 150毫安 |
旋转时间 | 0.25 秒 |
扫描持续时间 | 36±10 秒 |
切片厚度 | 0.7-1 毫米 |
对比材料体积 | 70-90 毫升 |
流量 | 3.5-4 毫升/秒 |
盐水冲洗 | 90-100 毫升 |
扫描范围(z 轴) | 23-33 厘米 |
投 | 1 |
重建参数 | ADMIRE-3, Bv36 内核 |
剂量长度产品 | 593(患者 I)和 445 患者 (II) mGy*cm |
表1:定制d-CTA内油协议的参数。 *患者I和II的体重指数分别为26.1和21.4 m2 /kg。
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Discussion
动态、时间分辨的CTA是主动脉成像武器库中的一种附加工具。该技术可以在EVAR后准确诊断内漏,包括识别流入/目标血管4。
具有双向工作台移动功能的第三代 CT 扫描仪可提供动态采集模式,沿时间衰减曲线提供更好的时间采样6。为了在方案中实现最高精度,个性化图像采集至关重要:根据患者要求(高BMI - 更高的kV,用扫描覆盖整个内移植物,根据可疑的内漏分布扫描)审查先前存在的成像集扫描参数,并将采集时间定为覆盖主动脉和内节增强曲线(不良定时扫描如图 9B所示)).本研究使用含320毫克碘/mL的碘化造影剂。虽然可以使用这种d-CTA方案使用其他碘浓度较低的造影剂,但可能需要增加造影剂注射速率或体积才能在感兴趣的主动脉区域达到至少~500 HU。
较低的kV成像需要自费,特别是在BMI较高的患者中,如图 9A所示。使用基于模型的统计方法的高级图像重建技术可能有助于在较低辐射剂量下提高图像质量,特别是在d-CTA成像期间。
错误地扫描可能会沿时间衰减曲线歪曲定量数据(图9B)。虽然这种动态成像技术可以在大多数第三代CT扫描仪中实现,但学习曲线与图像采集,重建和后处理时间分辨数据集相关联。
常规采用这种动态、时间分辨CT成像技术的明显障碍涉及辐射和造影剂暴露。虽然注射的造影剂量相当于三相CT成像,但可以通过降低kV,选择相关扫描范围和利用先进的迭代重建技术来减轻额外的辐射暴露。最近的研究表明,与传统的三相CTA相比,动态CTA可以在没有额外辐射暴露的情况下进行5,10,11,12。在EVAR监测中尽量减少患者的辐射暴露被证明是一个不可忽视的重要因素13。这与进一步的CTA扫描优化有关,以减少扫描次数和随后的辐射暴露,而不会降低诊断准确性14。扫描范围是另一个关键方面,在使用d-CTA时可能是一个限制;根据我们的经验,33厘米是覆盖的最大长度。Koike等人使用他们不同的扫描仪和较小的扫描范围,发表了他们克服这一限制的方法,并取得了有希望的结果11。
之前的一项研究比较了常规和动态CTA的准确性及其对内漏治疗期间数字减影血管造影数量的影响5。动态CTA已显示出比传统三相CTA5更好的内漏诊断能力。根据最近的论文,EVAR后的传统CTA监测可能会误诊II型内漏,并且多次失败的治疗尝试应引起对不同类型的内漏的怀疑10。使用来自 d-CTA 的定量和定性图像分析可能有助于克服使用传统技术诊断此类误诊/隐匿性内漏的局限性15。
图像后处理涉及查看时间分辨的动态CTA图像和2D-3D图像融合,通常需要约5-10分钟。图像融合过程中的不准确可能源于以下因素:d-CTA支架移植物与透视检查的不完全对齐,患者在干预期间的运动,主动脉与坚硬的电线/装置变形。需要进一步自动化图像融合技术和工作流程,以实现更好的无接缝术中图像引导。
根据我们的经验,d-CTA成像也被证明可以在油内节治疗期间提供额外的图像融合指导6。这种动态时间分辨成像也有助于未来其他动态疾病过程的成像,例如主动脉夹层、外周动脉疾病、动静脉畸形或壁内血肿16,17,18。
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Disclosures
ABL获得位于宾夕法尼亚州马尔文的西门子医疗解决方案美国公司的研究支持。PC是位于宾夕法尼亚州莫尔文的西门子医疗解决方案美国公司的高级科学家。Marton Berczeli得到了塞梅尔威斯大学奖学金的支持:"Kiegészítő Kutatási Kiválósági Ösztöndíj" EFOP-3.6.3- VEKOP-16-2017-00009。
Acknowledgments
作者希望感谢Danielle Jones(西门子医疗临床教育专家)和休斯顿卫理公会DeBakey心脏和血管中心的整个CT技术专家团队,以支持成像方案。
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Siemens Artis Pheno | Siemens Healthcare | https://www.siemens-healthineers.com/en-us/angio/artis-interventional-angiography-systems/artis-pheno | Other commercially available C-arm systems can provide image fusion too |
SOMATOM Force CT-scanner | Siemens Healthcare | https://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/dual-source-ct/somatom-force | Any commercially available third generation CT-scanner can perform such dynamic imaging |
Syngo.via | Siemens Healthcare | https://www.siemens-healthineers.com/en-us/medical-imaging-it/advanced-visualization-solutions/syngovia | Any DICOM file viewer with 4D processing capabilities can review the acquired time-resolved images, TAC are software dependent. |
Visipaque (Iodixanol) | GE Healthcare | #00407222317 | Contrast material |
References
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