経カテーテル肺弁交換のための4次元コンピュータ断層撮影ガイド付きバルブサイジング
Summary
この研究は、経カテーテル肺弁置換術の適用における弁サイジングのための所望の測定値を得るために、4次元心臓コンピュータ断層撮影シーケンスから生成された矯正モデルを用いて新しい方法論を評価した。
Abstract
右心室(RV)および肺動脈(PA)の測定は、経カテーテル肺弁置換術(TPVR)に最適な補綴物サイズを選択するため、かなり異なる。デバイスサイズ予測のための3次元(3D)コンピュータ断層撮影(CT)イメージングは、右心室流出管(RVOT)およびPAの変位を評価するには不十分であり、ステントの置き忘れおよび傍弁漏れのリスクを高める可能性がある。この研究の目的は、4次元(4D)心臓CT再構成によって心周期全体にわたるRVOTからPAの解剖学的構造を視覚化および定量化し、必要な弁サイズの正確な定量的評価を得る動的モデルを提供することである。このパイロット研究では、手順を説明するためにヒツジJからの心臓CTが選択された。3D心臓CTを3D再構成ソフトウェアにインポートし、心臓周期にわたって11フレームに分割して心臓の変形を視覚化する4Dシーケンスを構築しました。メインPA、洞管接合部、洞、肺弁の基底面(BPV)、およびRVOTにおける5つの画像化平面の直径、断面積、および円周を、弁移植前に4D矯正モデルで各フレームで測定し、弁サイズを予測した。一方、RV体積の動的変化も測定し、右心室駆出率(RVEF)を評価した。拡張期末期の3D測定値は、4D測定値と比較するために得られた。ヒツジJでは、まっすぐにされたモデルからの4D CT測定の結果、TPVR(30mm)のバルブサイズは3D測定と同じ選択になりました。CT前からのヒツジJのRVEFは62.1%であった。3D CTとは対照的に、直線化された4D再構成モデルは、TPVRのバルブサイズ選択の正確な予測を可能にしただけでなく、理想的なバーチャルリアリティを提供し、TPVRの有望な方法とTPVRデバイスの革新を提示しました。
Introduction
右心室流出路(RVOT)の機能不全および肺弁の異常は、重度の先天性心疾患の最も頻繁な結果の2つであり、例えば、ファロット(TOF)の修復された四部作、ある種の二重出口右心室(DORV)、および大動脈の転位を有する患者1,2,3.これらの患者の大部分は、生涯を通じて複数の手術に直面し、年齢が進むにつれて、複雑さと併存疾患のリスクが高まります。これらの患者は、低侵襲治療として経カテーテル肺弁置換術(TPVR)の恩恵を受ける可能性があります4。今日まで、TPVRを受ける患者の数は着実に増加しており、これらの処置の数千人が世界中で行われてきた。従来の開心手術と比較して、TPVRは、介入前にコンピュータ断層撮影血管造影(CTA)によって、右心室(RV)から肺動脈(PA)への異種移植片またはホモグラフトのより正確な解剖学的測定、ならびに経環状パッチによる肺およびRVOT狭窄の修復を必要とし、患者がステント骨折および傍弁漏出(PVL)から自由であることを保証する5、6.
前向きの多施設研究では、マルチディテクタCT環状サイジングアルゴリズムが適切なバルブサイズを選択する上で重要な役割を果たし、傍弁逆流の程度を低下させる可能性があることが実証されました7。近年、定量分析は臨床医学への応用がますます進んでいます。定量分析は、臨床画像の客観的かつ正確な解釈を可能にし、患者がステント骨折および傍弁漏出がないことを確認するための大きな可能性を秘めており、患者固有の治療および治療応答評価を高めることができる。これまでの臨床では、3つの平面(矢状、冠状、軸状)から2次元(2D)CTでCT画像を再構築し、可視化モデルを得ることが可能でした8。コントラスト増強心電図(ECG)ゲートCTは、RVOT/PA 3Dの形態および機能の評価、ならびに心臓周期を通してTPVR安定性を維持できる適切なRVOT移植部位を有する患者の同定においてより重要になっている9,10。
しかし、現代の標準的な臨床および前臨床環境では、取得した4D CTデータは通常、3D / 4D動的情報を表示できない手動定量化および視覚的評価のために3D平面に変換されます11。さらに、3D情報を用いても、多平面再構成(MPR)から得られる測定値には、可視化の質の悪さや、右心臓の血流の方向が異なることによる動的変形の欠如など、さまざまな制限があります12。測定値は収集に時間がかかり、2Dアライメントとセクショニングが不正確になり、誤解や拡張性につながる可能性があるため、間違いを犯しがちです。現在、RVOT-PAの測定が、機能不全のRVOTおよび/または肺弁疾患を有する患者におけるTPVRの適応症および弁サイジングに関する正確な情報を確実に提供できるかについてのコンセンサスはない。
この研究では、心臓周期全体にわたるRVOT-PAの3D変形を特徴付ける最善の方法を決定するために、4D心臓CTシーケンス を介して まっすぐにされた右心モデルを使用してRVOT-PAを測定する方法が提供される。時空間相関イメージングは、時間的次元を含めることによって完成し、したがって、RVOT-PAの大きさの変動を測定することができた。さらに、直線化されたモデルの変形は、TPVRバルブのサイジングと手順計画にプラスの影響を与える可能性があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
現在までに、これは、TPVRの最適なバルブサイズを予測するために適用できる4D CTシーケンスから生成された矯正心臓モデルを用いて、RVOT-PAの形態および力学パラメータの患者特異的測定を説明する最初の研究である。この方法論は、ヒツジJ Pre-CT画像を用いて、心周期の10%再構成ごとにRVOTから肺幹へのRVOT/PA変化の動的変形、右心室容積、右心室機能、およびRVOT/PA変化の大きさを5つの平面で…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Xiaolin SunとYimeng Haoは、この原稿に等しく貢献し、最初の著者を共有しています。この業に貢献したすべての人々,すなわち過去と現在の会員に心からの感謝の意を表します。この研究は、ドイツ連邦経済エネルギー省(EXISTS – 研究移転)(03EFIBE103)からの助成金によって支援されました。Xiaolin SunとYimeng Haoは、China Scholarship Council(Xiaolin Sun-CSC:201908080063、Yimeng Hao-CSC:202008450028)の支援を受けています。
Materials
| Adobe Illustrator | Adobe | Adobe Illustrator 2021 | Graphics software |
| Butorphanol | Richter Pharma AG | Vnr531943 | 0.4mg/kg |
| Fentanyl | Janssen-Cilag Pharma GmbH | DE/H/1047/001-002 | 0.01mg/kg |
| Glycopyrroniumbromid | Accord Healthcare B.V | PZN11649123 | 0.011mg/kg |
| GraphPad Prism | GraphPad Software Inc. | Version 9.0 | Versatile statistics software |
| Imeron 400 MCT | Bracco Imaging | PZN00229978 | 2.0–2.5 ml/kg |
| Ketamine | Actavis Group PTC EHF | ART.-Nr. 799-762 | 2–5 mg/kg/h |
| Midazolam | Hameln pharma plus GMBH | MIDAZ50100 | 0.4mg/kg |
| Multislice Somatom Definition Flash | Siemens AG | A91CT-01892-03C2-7600 | Cardiac CT Scanner |
| Propofol | B. Braun Melsungen AG | PZN 11164495 | 20mg/ml, 1–2.5 mg/kg |
| Propofol | B. Braun Melsungen AG | PZN 11164443 | 10mg/ml, 2.5–8.0 mg/kg/h |
| Safety IV Catheter with Injection port | B. Braun Melsungen AG | LOT: 20D03G8346 | 18 G Catheter with Injection port |
| 3D Slicer | Slicer | Slicer 4.13.0-2021-08-13 | Software: 3D Slicer image computing platform |
Referências
- Baumgartner, H., et al. 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. European Heart Journal. 42 (6), 563-645 (2021).
- Gales, J., Krasuski, R. A., Fleming, G. A. Transcatheter Valve Replacement for Right-sided Valve Disease in Congenital Heart Patients. Progress in Cardiovascular Diseases. 61 (3-4), 347-359 (2018).
- Goldstein, B. H., et al. Adverse Events, Radiation Exposure, and Reinterventions Following Transcatheter Pulmonary Valve Replacement. Journal of the American College of Cardiology. 75 (4), 363-376 (2020).
- Ansari, M. M., et al. Percutaneous Pulmonary Valve Implantation: Present Status and Evolving Future. Journal of the American College of Cardiology. 66 (20), 2246-2255 (2015).
- Nordmeyer, J., et al. Acute and midterm outcomes of the post-approval MELODY Registry: a multicentre registry of transcatheter pulmonary valve implantation. European Heart Journal. 40 (27), 2255-2264 (2019).
- Shahanavaz, S., et al. Intentional Fracture of Bioprosthetic Valve Frames in Patients Undergoing Valve-in-Valve Transcatheter Pulmonary Valve Replacement. Circulation. Cardiovascular Interventions. 11 (8), 006453 (2018).
- Binder, R. K., et al. The impact of integration of a multidetector computed tomography annulus area sizing algorithm on outcomes of transcatheter aortic valve replacement: a prospective, multicenter, controlled trial. Journal of the American College of Cardiology. 62 (5), 431-438 (2013).
- Curran, L., et al. Computed tomography guided sizing for transcatheter pulmonary valve replacement. International Journal of Cardiology. Heart & Vasculature. 29, 100523 (2020).
- Kidoh, M., et al. Vectors through a cross-sectional image (VCI): A visualization method for four-dimensional motion analysis for cardiac computed tomography. Journal of Cardiovascular Computed Tomography. 11 (6), 468-473 (2017).
- Schievano, S., et al. Four-dimensional computed tomography: a method of assessing right ventricular outflow tract and pulmonary artery deformations throughout the cardiac cycle. European Radiology. 21 (1), 36-45 (2011).
- Lantz, J., et al. Intracardiac Flow at 4D CT: Comparison with 4D Flow MRI. Radiology. 289 (1), 51-58 (2018).
- Kobayashi, K., et al. Quantitative analysis of regional endocardial geometry dynamics from 4D cardiac CT images: endocardial tracking based on the iterative closest point with an integrated scale estimation. Physics in Medicine and Biology. 64 (5), 055009 (2019).
- Grbic, S., et al. Complete valvular heart apparatus model from 4D cardiac CT. Medical Image Analysis. 16 (5), 1003-1014 (2012).
- Hamdan, A., et al. Deformation dynamics and mechanical properties of the aortic annulus by 4-dimensional computed tomography: insights into the functional anatomy of the aortic valve complex and implications for transcatheter aortic valve therapy. Journal of the American College of Cardiology. 59 (2), 119-127 (2012).
- Kim, S., Chang, Y., Ra, J. B. Cardiac Motion Correction for Helical CT Scan With an Ordinary Pitch. IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (7), 1587-1596 (2018).
