Nieuwe drie-dimensionele fluoroscopietoepassingen ter ondersteuning van radiofrequentie katheter-ablatie van voorkameraritmieën

De mogelijkheid om patiënten met bepaalde hartritmestoornissen te genezen door middel van radiofrequentie katheter-ablatie onder fluoroscopische beeldvorming betekende een belangrijke vooruitgang binnen de cardiale elektrofysiologie einde jaren tachtig. Wanneer katheter-ablatie later ook werd toegepast als behandeling voor meer complexe ritmestoornissen, schoot fluoroscopische beeldvorming vaak tekort om de ablatiekatheter op zeer gerichte wijze naar specifieke anatomische plaatsen te sturen die fluoroscopisch niet zichtbaar waren. Deze beperking gaf aanleiding tot de ontwikkeling van driedimensionele (3D) niet-fluoroscopische mappingsystemen, die de mogelijkheid boden om de 3D positie van katheters weer te geven zonder nood aan X-stralen, en daarbij tevens toelieten een 3D elektro-anatomische weergave van de hartkamers op te bouwen. De anatomische informatie die door dergelijke systemen wordt geboden is echter beperkt tot punten die afgetast kunnen worden met een katheter, en is daardoor slechts een ruwe weerspiegeling van de werkelijke onderliggende anatomie. De nood aan specifieke hardware en vaak ook speciale katheters met ingebouwde sensoren maken 3D mappingsystemen bovendien duur in gebruik. Gebaseerd op deze tekortkomingen stelde dit doctoraatsonderzoek zich tot doel een nieuwe toepassing te ontwikkelen voor fluoroscopische beeldvorming bij ablatieprocedures, waarbij gedetailleerde anatomische informatie, afkomstig van 3D beeldvormingsmodaliteiten, tijdens de procedure wordt gecombineerd met fluoroscopie om katheternavigatie en ablatie te optimaliseren. Deze vorm van 3D-geïntegreerde fluoroscopie dient 3D elektro-anatomische mapping en accurate katheternavigatie mogelijk te maken zonder de nood aan specifieke hardware of katheters.Eerst ontwikkelden we een methode voor 3D-geïntegreerde fluoroscopie gericht op elektro-anatomische mapping met conventionele katheters, tijdens ablatieprocedures in het rechter atrium. Hiervoor werden cardiale MRI beelden opgenomen met daarvoor geoptimaliseerde sequenties, en nadien gereconstrueerd tot gedetailleerde 3D anatomische modellen door manuele aflijning in verschillende beeldvlakken. De resulterende 3D modellen werden vervolgens geïntegreerd met fluoroscopische beelden in twee vlakken, met behulp van specifiek daarvoor ontwikkelde software voor beeldcalibratie en -registratie. Deze nieuwe aanpak maakte het mogelijk om de elektrische activatie van het rechter atrium voor te stellen binnen een zeer gedetailleerde anatomische context, zonder dat hiervoor specifieke katheters of hardware nodig waren.In een tweede fase ontwikkelden we een nieuwe methode voor 3D-fluoroscopie integratie voor het linker atrium, ter ondersteuning van voorkamerfibrillatie ablatieprocedures. Bij deze toepassing werden CT-gebaseerde 3D modellen van het linker atrium geïntegreerd met fluoroscopiebeelden door middel van een visuele en een punt-gebaseerde registratiemethode. Hierbij werden de nauwkeurigheid van integratie, evenals de invloed van de gekozen methodes voor registratie en CT-acquisitie, geëvalueerd bij 60 patiënten. De nauwkeurigheid van integratie werd hoofdzakelijk bepaald door de gekozen registratiemethode, waarbij de punt-gebaseerde aanpak duidelijk betere resultaten opleverde dan de visuele registratiemethode. Bij 30 van de 60 patiënten werd 3D-fluoroscopie integratie tijdens de procedure gebruikt ter ondersteuning van katheternavigatie, en resulteerde hierbij in een significante verkorting van de nodige fluoroscopietijd, en een trend naar kortere proceduretijd. Het gebruik van 3D-geïntegreerde fluoroscopie werd als zeer nuttig ervaren door de operator. Het gebruik van CT zonder ECG-gating voor preprocedurele beeldvorming zorgde voor een belangrijke vermindering in stralingsbelasting voor de patiënt. Deze studie toonde aan dat 3D-geïntegreerde fluoroscopie in twee vlakken kan gebruikt worden als een veilige en nauwkeurige methode ter ondersteuning van voorkamerfibrillatie ablatie procedures. Vervolgens ontwikkelden we een nieuwe methode voor 3D rotationele angiografie tijdens ablatieprocedures in linker en rechter atrium. Hierbij wordt 3D beeldvorming mogelijk tijdens de procedure, op basis van één enkele C-arm rotatie rond de patiënt. Contraststof werd rechtstreeks in de atria geïnjecteerd tijdens adenosine-geïnduceerde ventriculaire asystolie of tijdens snelle ventriculaire pacing. Dit resulteerde, door een beperking van bewegingsartefacten en verbeterde contrastvulling van de atria, in hoogkwalitatieve 3D modellen van zowel linker als rechter atrium. Deze nieuwe manier van beeldvorming tijdens de procedure maakte voor het eerst een volledig automatische en bovendien zeer nauwkeurige 3D-fluoroscopie integratie mogelijk. Als een statische registratiemethode gebruikt wordt bij de integratie van 3D anatomische modellen met fluoroscopie, resulteren ademhalingsbewegingen van de patiënt tijdens de procedure cyclisch in fouten in de ogenschijnlijke positie van katheters ten opzichte van de geïntegreerde cardiale anatomie. Om de grootte van deze ademhalingsgebonden registratiefout te meten, evalueerden we de anatomie van het linker atrium en pulmonaalvenen met CT-beelden opgenomen tijdens inspiratie en expiratie bij 16 patiënten. Deze studie toonde een gemiddelde positieverandering van een tweetal centimeter ter hoogte van de pulmonaalvene ostia tussen in- en expiratie. In vergelijking met deze grote absolute beweging waren relatieve veranderingen in de linker atriale geometrie (deformaties) beperkt in de regio van de pulmonaalvene ostia en het posterieure linker atrium. Het vastgestelde bewegingspatroon wordt momenteel gebruikt om een toepassing te ontwikkelen voor correctie van ademhalingsgebonden registratiefouten tijdens linker atriale ablatie procedures.De nood aan ioniserende stralen om de positie van katheters te bepalen is de belangrijkste beperking van 3D-geïntegreerde fluoroscopie in vergelijking met 3D mappingtechnologie. Om de ernst van dit probleem in te schatten, werd de effectieve stralingsdosis en het geassocieerde kankerrisico berekend bij 85 patiënten die voorkamerfibrillatie ablatie ondergingen onder geleide van fluoroscopie in twee vlakken (aan 3 beelden./seconde). Deze studie toonde aan dat voor deze complexe ingrepen de body-mass index (BMI) een belangrijkere determinant was van de stralingsdosis voor patiënt dan de totale fluoroscopieduur, met effectieve dosissen van 15.2±7.8 mSv, 26.7±11.6 mSv en 39.0±15.2 mSv voor patiënten met respectievelijk een normaal gewicht, overgewicht en obesitas. Maatregels om de stralingsdosis te beperken zijn dan ook zeker van groot belang bij patiënten met obesitas. Bij fluoroscopische beeldvorming zijn maximale beperking van fluoroscopietijd en het gebruik van gepulste fluoroscopie primordiaal. In conclusie ontwikkelden we een methode voor integratie van gedetailleerde 3D anatomische modellen gebaseerd op MRI, CT of 3D rotationele angiografie met fluoroscopische beeldvorming in twee vlakken. Deze aanpak resulteert in de mogelijkheid tot elektro-anatomische mapping en 3D katheternavigatie tijdens ablatieprocedures in linker en rechter atrium, zonder de nood aan specifieke hardware of katheters. De stralingsbelasting voor de patiënt kan gereduceerd worden tot een aanvaardbaar niveau mits gebruik van gepulste fluoroscopie en aangepaste pre-procedurele beeldvorming, maar blijft een beperking, meer bepaald bij obese patiënten.

Fetched live from OpenAlex and de-inverted. Abstracts are not stored in this database: the inverted indexes are 8.6 GB of the frame’s 9.3 GB of text, and the host has 13 GB free.