Способ интраоперационной визуализации и контроля позиции электрода при имплантации электрода в проводящую систему сердца Российский патент 2023 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к интервенционной хирургической аритмологии, и может быть использовано при имплантации эндокардиального электрода в область проводящей системы сердца для визуализации структур сердца, том числе межжелудочковой перегородки, на предоперационном и интраоперационном этапах, а также для интраоперационного контроля положения электрода относительно межжелудочковой перегородки.

Известен способ позиционирования электрода под флюороскопическим и электрофизиологическим контролями. Флюороскопический контроль заключается в оценке положения электрода в стандартных рентгенологических проекциях: АР, LAO 30°, RAO30° [Mond HQ Hillock RJ, Stevenson IH, McGavigan AD. The right ventricular outflow tract: the road to septal pacing. Pacing Clin. Electrophysiol 2007;30:482-491].

Недостаток способа заключается в том, что изображение на ангиографе плоскостное, получаемое в виде проекции объемной фигуры на плоскость под различными углами. Ситуация усугубляется тем, что межжелудочковая перегородка не контрастна, - в результате может создаться мнимая уверенность в корректности расположения электрода, но фактически электрод может быть имплантирован в парасептальной области или на свободной стенке, как правило передней, правого желудочка.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении точности имплантации эндокардиального электрода в область проводящей системы сердца за счет возможности визуализировать структуры сегментированного сердца на предоперационном и интраоперационном этапах, что позволяет подобрать оптимальную конфигурацию системы доставки, интраоперационно осуществлять контроль положения электрода относительно межжелудочковой перегородки, снизить количество интраоперационных осложнений, перфорацию стенок правого желудочка, уменьшить продолжительность операции, снизить поглощенную дозу оператора.

Заявленный технический результат достигается в способе интраоперационной визуализации и контроля позиции электрода при имплантации электрода в проводящую систему сердца, включающем выполнение на предоперационном этапе МСКТ сердца с контрастированием камер сердца с достижением средней плотности контрастирования левых камер, превышающей плотность контрастирования правых камер не менее чем на 80НЕ, и разницы плотности миокарда и полости правого желудочка не менее 20НЕ, загрузку полученных данных МСКТ в ангиографический комплекс, создание сегментированной трехмерной модели сердца, совмещение объема модели сердца с объемом пациента интраоперационно, формирование маски трехмерной модели сердца на фоне изображений, получаемых с ангиографического комплекса, и интраоперационный контроль положения имплантированного электрода посредством выполнения процедуры повторного совмещения объема пациента с имплантированным электродом с объемом, полученным по данным МСКТ на предоперационном этапе.

Выполнение на предоперационном этапе МСКТ сердца с контрастированием камер сердца с достижением средней плотности контрастирования левых камер, превышающей плотность контрастирования правых камер не менее чем на 80НU, и разницы плотности миокарда и полости правого желудочка не менее 20НU, позволяет визуализировать структуры сердца - в частности межжелудочковую перегородку. При меньшем градиенте контрастирования камер сердца невозможно выполнить сегментацию трехмерной модели сердца на ангиографическом комплексе, а при меньшем градиенте между плотностью миокарда и плотностью законтрастированнной полости правого желудочка - четко дифференцировать правожелудочковую поверхность МЖП. Загрузка полученных данных МСКТ в ангиографический комплекс позволяет выполнить реконструкцию и сегментацию трехмерной модели сердца. Интраоперационное совмещение объема трехмерной модели сердца с изображением объема пациента, полученным с ангиографического комплекса, формирование маски трехмерной модели сердца, позволяет интраоперационно визуализировать структуры сердца, выбрать оптимальные проекции для позиционирования электрода, позиционировать электрод относительно границ МЖП, подобрать оптимальную конфигурацию системы доставки электрода и, тем самым, увеличить точность имплантации в целевую область, оценить относительную глубину пенетрации межжелудочковой перегородки электродом. Повторное совмещение объема пациента с имплантированным электродом с объемом, полученным по данным МСКТ на предоперационном этапе, позволяет точно оценить глубину пенетрации межжелудочковой перегородки электродом, а также положение электрода относительно МЖП.

На фигурах представлено:

Фиг. 1 - компьютерная томограмма с целевым контрастированием камер сердца;

Фиг. 2 - трехмерная модель сегментированного сердца (правые и левые камеры выделены разными цветами), оптимальная позиция для имплантации электрода в межжелудочковую перегородку;

Фиг. 3 - выделенные границы межжелудочковой перегородки со стороны правого и левого желудочков;

Фиг. 4 - интраоперационно совмещенные объемы предоперационной МСКТ с объемом пациента, полученным интраоперационно с ангиографа при ротационной томографии

Фиг. 5 - интраоперационная визуализация интегрированной реконструкции сердца в виде маски перед имплантацией элетрода;

Фиг. 6 - интраоперационный контроль положения электрода посредством совмещенния объема предоперационной МСКТ с объемом пациента, полученным интраоперационно с ангиографа после имплантации электрода при ротационной томографии

Обозначения, указанные на фигурах: 1 - правое предсердие; 2 - правый желудочек; 3 - межжелудочковая перегородка; 4 - левый желудочек; 5 - левое предсерди; 6 - правожелудочковая поверхность межжелудочковой перегородки; 7 - левожелудочковая поверхность межжелудочковой перегородки; 8 - маска трехмерной модели сердца; 9 - имплантируемый электрод.

Способ осуществляют, например, следующим образом.

На первом этапе выполняют МСКТ сердца с контрастированием. При выполнении МСКТ учитывают положение пациента, а также особенности контрастирования камер сердца. Для выполнения сегментации сердца (Фиг. 1) на правые 1, 2 и левые 4, 5 камеры добиваются контрастирования камер сердца, при котором средняя плотность контрастирования левых камер будет превышать плотность контрастирования правых камер не менее чем на 80НU; разница в плотности миокарда и полости ПЖ должна быть не менее 20НU. При меньшем градиенте контрастирования камер сердца невозможно выполнить сегментацию трехмерной модели сердца на ангиографическом комплексе, а при меньшем градиенте между плотностью миокарда и плотностью законтрастированнной полости правого желудочка - четко дифференцировать правожелудочковую поверхность МЖП 3. В связи с необходимостью выполнения процедуры совмещения объема, полученного при МСКТ с объемом пациента, находящегося на операционном столе ангиографического комплекса, требуется, чтобы положение пациента при выполнении МСКТ наиболее точно соответствовало положению пациента на операционном столе во время проведения имплантации электродов. Для выполнения этого условия при проведении МСКТ и при определении положения пациента на операционном столе необходимо отцентрировать пациента на трех уровнях: уровень головы, уровень плечевых суставов, уровень тазобедренных суставов. Кроме того, высота подголовного валика при проведении МСКТ и при выполнении имплантации должна быть одинаковой.

Второй этап - создание трехмерной модели сердца. Для реконструкции трехмерной модели сердца загружают данные МСКТ в ангиографический комплекс, выполняют реконструкцию и сегментацию трехмерной модели сердца. При изменении параметров кривых гистограммы фильтров рентгенологической плотности, благодаря градиенту плотностей полостей ПЖ 2 и ЛЖ 4, добиваются частичной сегментации на правые и левые камеры сердца (Фиг. 2б). Изменяя яркость кривой на гистограмме плотности, изменяют яркость окрашивания соответствующих камер сердца реконструкции вплоть до их исчезновения (Фиг. 2а). По завершении настройки сохраняют текущие настройки фильтров (preset). Используя программные модули ангиографа, выделяют границы объектов объемной фигуры - выделяют правожеледочковую 6 и левожелудочковую 7 поверхности МЖП (Фиг. 3). Это позволяет лучше позиционировать электрод относительно границ МЖП. По завершении настройки изменения сохраняют.Сохранение изменений объема МСКТ в качестве «закладок» позволяет интраоперационно не удалять изображение тканей, затрудняющих визуализацию, тем самым уменьшить временные затраты.

Третий этап - интраоперационный. После позиционирования пациента на операционном столе необходимо провести процедуру совмещения объемов: совмещение объема пациента с объемом, полученным при МСКТ. Для этой цели выполняют на ангиографическом комплексе ротационную ангиографию с последующей реконструкцией объема. Методика выполнения - в соответствии с инструкцией пользователя. При выполнении ротационной томографии центрирование оси ротации выполняют относительно позвоночного столба. Первичное совмещение проводят по костным структурам - позвоночный столб, ребра, более точное совмещение получают при ориентировании по мягким структурам - тень сердца, дуга аорты (Фиг. 4). После завершения процедуры совмещения переходят к работе только с реконструированным объемом по данным МСКТ.

Во время оперативного вмешательства позиционирование системы доставки электрода относительно переднее-заднего размера перегородки осуществляют в прямой АР 0 и правой косой проекциях RAO 30. Для контроля положения электрода используют вывод границ правожелудочковой 6 и левожелудочковой 7 поверхностей МЖП (Фиг. 3), при его использовании на фоне флюороскопии появляются границы МЖП, ранее обозначенные по данным МСКТ, и инструмент, отображающий маску объемной реконструкции на фоне флюороскопии (Фиг. 5). Учитывая наличие трехмерной модели, определяют наиболее удобную проекцию, в которой видны правожелудочковая и левожелудочковая поверхности межжелудочковой перегородки. При вращении трехмерной модели в интерфейсе системы отражаются параметры отклонения дуги ангиографа, необходимые для выведения проекции выбранного положения трехмерной модели в пространстве. После определения оптимальной позиции электрода относительно передне-заднего размера перегородки, приступают к имплантации электрода в МЖП. Для этого переходят в заранее определенную по трехмерной модели сердца проекцию, в которой видны правожелудочковая 6 и левожелудочковая 7 поверхности МЖП (Фиг. 5). Учитывая наличие маски трехмерной модели сердца, идентифицируют левожелудочковый край межжелудочковой перегородки - за него нельзя выводить электрод при имплантации, чтобы не допустить перфорации МЖП и выход электрода в полость ЛЖ.

После имплантации на ангиографическом комплексе выполняют повторную ротационную томографию с последующим совмещением полученного объема с данными предоперационной МСКТ. Выполнив совмещение с предоперационной МСКТ, получают финальный совмещенный объем, на котором с высокой точностью определяют позицию имплантированного электрода относительно структур сердца, выполняют, при необходимости, измерения (Фиг. 6). Убедившись в корректности позиции имплантированного электрода, приступают к подключению электрода к ЭКС и другим этапам операции.

Способ подтверждается следующим примером.

Пациентка Г., 72 лет поступила в плановом порядке для имплантации двухкамерного электрокардиостимулятора с диагнозом: Синдром слабости синусового узла. Синусовая брадикардия. Транзиторная СА-блокада. Пароксизмальная предсердная тахикардия. МЭС (-).

Предоперационно выполнено МСКТ сердца с контрастированием. При выполнении МСКТ положение тела пациента было отцентрировано на 3 уровнях: уровень головы, плечевого пояса и тазового пояса. При выполнении МСКТ положение верхних конечностей - вдоль тела. Получена томограмма со следующими степенями контростирования: средняя плотность полости ПЖ 152 НU, средняя плотность контрастирования ЛЖ составила 309 НU, разница между плотностями миокарда и законтрастированной полости ПЖ составила более 20НU. Поглощенная доза облучения составила 20 мЗв.

В день операции данные МСКТ загружены в ангиограф, выполнена частичная сегментация сердца на правые и левые камеры, выделена левожелудочковая и правожелудочковая поверхности МЖП. Положение тела пациента было отцентрировано на операционном столе на трех уровнях, аналогично, как при выполнении МСКТ. Высота подголовного валика не отличалась от таковой при выполнении МСКТ. Далее на ангиографическом комплексе выполнена низкодозовая ротационная ангиография. Получен объем пациента, произведена процедура совмещения объема пациента с объемом, полученным по данным МСКТ. Начата операция. К моменту заведения электродов в камеры сердца завершена оптимизация совмещения по мягким тканям, удалены на объемной реконструкции изображения структур, затрудняющих визуализацию МЖП (костные структуры, легкие, диафрагма), определена наиболее удачная проекция для имплантации электрода в МЖП - LAO 40 cranial 20. При активации специализированного инструмента, исходя из инструкции производителя, получен вывод маски реконструкции сердца на фоне изображения, получаемого с ангиографа.

Во время оперативного вмешательства позиционирование системы доставки электрода относительно переднее-заднего размера перегородки осуществляли в прямой АР 0 и правой косой проекциях RAO 30. Для контроля положения электрода использовали инструменты, позволяющие осуществить вывод границ МЖП и маску трехмерной реконструкции сердца на изображение, получаемое с ангиографа. После позиционирования относительно передне-заднего размера МЖП, перешли в заранее определенную проекцию LAO 40 cranial 20 и имплантировали электрод в межжелудочковую перегородку, используя инструмент, позволяющий осуществить вывод границ МЖП и маску трехмерной реконструкции сердца на изображение, получаемое с ангиографа.

По данным интраоперационной визуализации электрод позиционирован на границе базальной и средней трети МЖП. Дистальный конец электрода находится в толще МЖП, не достигает эндокарда ЛЖ около 3 мм (учитывая исходные значения толщины МЖП). Выполнили повторную ротационную ангиографию с реконструкцией объема и последующим совмещением с объемом предоперационной МСКТ. Констатировали позицию электрода в МЖП, отсутствие выхода электрода в полость ЛЖ. По результатам измерений на совмещенном объеме дистальный конец электрода находится на расстоянии 2,65 мм от эндокарда ЛЖ, место вхождения электрода в МЖП со стороны ПЖ находится на расстоянии 215 мм от ТК.

Продолжительность операции 120 мин. Время флюороскопии 6 мин.

По данным послеоперационной Эхо-КГ дистальный конец электрода находится на расстоянии 2,85 мм от эндокарда ЛЖ, место вхождения электрода в МЖП 215 мм, таким образом погрешность при использовании трехмерной интраоперационной навигации составила по данным Эхо-КГ составила менее 1 мм.

По данным послеоперационной МСКТ дистальный конец электрода расположен на расстоянии 3 мм от эндокарда ЛЖ, место вхождения в МЖП 22 мм от ТК. Таким образом, погрешность трехмерной интраоперационной визуализации составила менее 1 мм.

По заявленному способу выполнено 10 имплантаций электродов с использованием интраоперационной визуализации, которая заключается в интеграции трехмерной модели сердца по данным МСКТ в ангиограф с последующим созданием маски, контролем позиции имплантированного электрода. Всем пациентам подтверждена имплантация электродов в проводящую систему сердца с использованием ЭКГ, в межжелудочковую перегородку (ЭХО-КГ, МСКТ). Средняя продолжительность операции - 93±22,5 мин, время флюороскопии среднее - 5,4±4,1 мин. Осложнений, в т.ч. перфорации МЖП, зарегистрировано не было. В контрольной группе (12 пациентов) средняя продолжительность операции - 110,4±30,5 мин, время флюороскопии среднее - 15,7±11,6 мин., 2 (16,7%) случая перфорации МЖП, 1 (8,3%) случай имплантации в область апикальной части МЖП с захватом свободной стенки правого желудочка, 1(8,3%) случай гемоперикарда в раннем послеоперационном периоде.

Использование заявленного способа позволяет визуализировать структуры сердца на предоперационном и интраоперационном этапах, позиционировать электрод относительно границ МЖП подобрать оптимальную конфигурацию системы доставки, осуществлять контроль положения электрода относительно межжелудочковой перегородки, что также позволяет снизить количество интраоперационных осложнений (перфорация стенок правого желудочка), уменьшить продолжительность операции, снизить поглощенную дозу оператора.

Изобретение относится к медицине, а именно к интервенционной хирургической аритмологии, и может быть использовано для интраоперационной визуализации и контроля позиции электрода при имплантации электрода в проводящую систему сердца. На предоперационном этапе проводят мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) сердца с контрастированием камер сердца с достижением средней плотности контрастирования левых камер, превышающей плотность контрастирования правых камер не менее чем на 80НU, и разницы плотности миокарда и полости правого желудочка не менее 20НU. Загружают данные МСКТ в ангиографический комплекс и создают сегментированную трехмерную модель сердца. Совмещают объемное изображение сердца, полученное по данным МСКТ на предоперационном этапе, с объёмным изображением сердца, полученным интраоперационно с ангиографического комплекса при выполнении ротационной ангиографии, по костным структурам - позвоночный столб, ребра, и мягким структурам - тень сердца, дуга аорты. Формируют маску трёхмерной модели сердца на фоне изображений, получаемых с ангиографического комплекса. Осуществляют интраоперационный контроль положения имплантированного электрода путем выполнения повторного совмещения объёмного изображения сердца с имплантированным электродом с ангиографического комплекса при выполнении повторной ротационной ангиографии с объёмным изображением сердца, полученным по данным МСКТ на предоперационном этапе. Способ обеспечивает контроль положения электрода относительно межжелудочковой перегородки за счет заявленной методики визуализации. 6 ил., 1 пр.

Способ интраоперационной визуализации и контроля позиции электрода при имплантации электрода в проводящую систему сердца, включающий выполнение на предоперационном этапе мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ) сердца с контрастированием камер сердца с достижением средней плотности контрастирования левых камер, превышающей плотность контрастирования правых камер не менее чем на 80НU, и разницы плотности миокарда и полости правого желудочка не менее 20НU, загрузку полученных данных МСКТ в ангиографический комплекс, создание сегментированной трехмерной модели сердца, совмещение объемного изображения сердца, полученного по данным МСКТ на предоперационном этапе, с объёмным изображением сердца, полученным интраоперационно с ангиографического комплекса при выполнении ротационной ангиографии, по костным структурам – позвоночный столб, ребра, и мягким структурам – тень сердца, дуга аорты, формирование маски трёхмерной модели сердца на фоне изображений, получаемых с ангиографического комплекса, и интраоперационный контроль положения имплантированного электрода путем выполнения повторного совмещения объёмного изображения сердца с имплантированным электродом, полученного с ангиографического комплекса при выполнении повторной ротационной ангиографии, с объёмным изображением сердца, полученным по данным МСКТ на предоперационном этапе.