Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

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. The possibility to cure patients from various forms of cardiac arrhythmias with radiofrequency catheter ablation (RFCA) procedures under fluoroscopic guidance was one of the major therapeutic advances in the young history of clinical cardiac electrophysiology. When RFCA was used for the treatment of more complex arrhythmias in the late 1990s, conventional fluoroscopic guidance was often experienced as insufficient to guarantee precise catheter navigation to specific anatomical ablation targets. The limitations of fluoroscopy encouraged the rapid development of different three-dimensional (3D) non-fluoroscopic mapping systems, providing the ability to localize one or more catheters in 3D space without the need for fluoroscopy, and to create 3D electro-anatomical maps by continuously recording the location of a roving mapping catheter. The anatomical information provided by these systems is however limited to points within reach of the roving catheter, and is therefore a rough and operator-dependent reflection of the underlying anatomy. Moreover, the need for a dedicated system and often special catheters makes the use of these non-fluoroscopic mapping systems expensive. Inspired by these limitations, the main objective of this doctoral work was the development of a new fluoroscopic imaging application to support cardiac ablation procedures, by combining detailed anatomical information available from 3D imaging modalities with fluoroscopic projection images to improve catheter navigation, mapping and ablation. This method, named 3D-augmented fluoroscopy, should allow for electroanatomic mapping and precise 3D catheter navigation without the need for dedicated hardware or catheters. First, we developed an approach for 3D-augmented fluoroscopy to allow electro-anatomical mapping with regular catheters during right atrial ablation procedures. Cardiac MRI images were acquired using balanced steady-state free precession sequences and reconstructed to detailed 3D models, after contouring of endocardial cavities in different imaging planes. 3D models were then merged with biplane fluoroscopic images using methods for image calibration and registration implemented in a custom software application. This new approach allowed accurate activation visualization in a highly detailed 3D anatomical environment without the need for a specialized non-fluoroscopic mapping system. Secondly, we developed new methods for real-time biplane integration of three-dimensional left atrial models with fluoroscopic images to assist catheter ablation of atrial fibrillation. CT-based 3D models were integrated in the fluoroscopic framework using visual matching and landmark-based registration approaches. Integration accuracy was quantitatively assessed in 60 patients according to the used registration approach and different CT-acquisition parameters. Integration accuracy was primarily determined by the used registration strategy, being significantly more accurate for the landmark-based registration. In 30 of the 60 patients, the integrated 3D model was used for real-time 3D-augmented fluoroscopic catheter navigation and resulted in a significant reduction of fluoroscopy time and a trend towards shorter procedure duration. The use of 3D augmented fluoroscopy was gauged as extremely helpful by the operator. The systematic use of non-gated cardiac CT resulted in an important reduction in total effective patient radiation dose due to CT and fluoroscopy. This study showed that biplane 3D-augmented fluoroscopy can be used as a safe and accurate standalone method to guide atrial fibrillation ablation procedures. Subsequently, we developed a new approach for 3D rotational angiography during left and right atrial ablation procedures, to allow per-procedural 3D imaging of the atria based on a single C-arm rotation. Diluted contrast agent was directly injected in the cardiac chamber of interest, during adenosine-induced ventricular asystole or rapid ventricular pacing to reduce cardiac motion artifacts and enhance contrast opacification. This approach resulted in high quality 3D datasets of both left and right atrium, and for the first time provided the possibility for fully automatic and highly accurate 3D-fluoroscopy integration based on per-procedural imaging. If a static registration approach is used for integration of 3D anatomical models with real-time fluoroscopic imaging, respiratory movements of the heart will result in cyclic errors in the apparent relation between catheters and cardiac anatomy. To assess the degree of this respiration-induced registration error, absolute and relative changes in left atrial and pulmonary venous anatomy during respiration were evaluated on cardiac CT images obtained during both inspiration and expiration in 16 patients. This study showed a mean change in position of pulmonary ostia between in- and expiration of approximately 2 cm, predominantly in the inferior direction. In comparison to this large observed absolute motion, the displacements due to relative changes in geometry were rather small in the area of the pulmonary vein ostia and posterior left atrium. The observed motion pattern is currently being used to develop methods for respiratory motion correction during left atrial ablation procedures guided by 3D-augmented fluoroscopy. The need for ionizing radiation to determine catheter position is the most important limitation of 3D-augmented fluoroscopy compared to 3D mapping technology. To assess the extent of this problem, the effective radiation dose and lifetime attributable cancer risk were calculated from dose-area product measurements in 85 patients undergoing atrial fibrillation ablation guided by biplane low-frequency pulsed fluoroscopy (3 frames/sec). This study showed that for these complex ablation procedures, body-mass index was a more important determinant of patient radiation dose than total fluoroscopy time, with effective radiation doses of 15.2±7.8 mSv, 26.7±11.6 mSv and 39.0±15.2 mSv for normal, overweight and obese patients respectively. Therefore, obesity needs to be considered in the risk/benefit ratio of atrial fibrillation ablation and should prompt for further measures to reduce radiation exposure. If fluoroscopic guidance is used, minimizing fluoroscopy time as much as possible and use of pulsed fluoroscopy are mandatory. In summary, we developed an approach for integration of detailed 3D anatomical models, based on cardiac MRI, CT or 3D rotational angiography, with biplane fluoroscopic imaging to provide electro-anatomical mapping and/or real-time 3D catheter navigation during ablation procedures in the left and right atrium without the need for dedicated hardware or catheters. The radiation dose for the patient can be reduced to acceptable levels if low-framerate pulsed fluoroscopy is combined with pre-procedural imaging using MRI or ungated cardiac CT, but remains a limitation especially in obese patients. Hartritmestoornissen ontstaan door afwijkingen bij de vorming of het voortgeleiden van de elektrische impuls in het hart. Dit kan leiden tot te trage of te snelle hartritmes, die symptomen veroorzaken bij de patiënt en in sommige gevallen levensgevaarlijk kunnen zijn. Waar trage hartritmes tegenwoordig eenvoudig kunnen behandeld worden d.m.v. pacemakers, is de behandeling van te snelle hartritmes vaak complexer. Dergelijke ritmestoornissen kunnen ontstaan wanneer een omschreven regio in het hart aan een te hoge frequentie begint te vuren (focale aritmieën) of doordat de elektrische activatie in één of meer eindeloze lussen begint rond te cirkelen (reentry). Medicamenteuze behandeling is vaak inefficiënt en leidt bovendien frequent tot nevenwerkingen. Kathetertechnieken laten vandaag toe de oorsprong of het circuit van aritmieën precies te lokaliseren (mapping), om vervolgens het aritmogene hartspierweefsel te vernietigen (ablatie) zodat de ritmestoornis voorkomen wordt. Een succesvolle ablatie vereist daarom een correcte anatomische lokalisatie van het aritmogene hartspierweefsel. Klassiek gebeuren deze interventionele elektrofysiologische procedures onder beeldvorming met fluoroscopie, met behulp van röntgenstralen die een beeld vormen van patiënt en katheters in één of twee vlakken. Dit laat toe om de positie van katheters tijdens de procedure nauwkeurig in beeld te brengen maar heeft tevens een aantal beperkingen. De anatomische informatie die men bekomt d.m.v. fluoroscopie is beperkt tot een vaag hartsilhouet en laat niet toe katheters gericht te sturen naar specifieke anatomische targets. Zelfs wanneer contraststoffen gebruikt worden om de hartkamers/bloedvaten beter in beeld te brengen (angiografie), worden slechts projectiebeelden bekomen waarbij verschillende structuren op elkaar projecteren. Daarnaast gaat fluoroscopische beeldvorming gepaard met bestraling van patiënt en operator. Dit speelt vooral een rol bij complexe ablatieprocedures met een lange fluoroscopieduur. Mede gezien deze beperkingen werden recent nieuwe commerciële ablatiesystemen ontwikkeld die toelaten de driedimensionele (3D) positie van katheters weer te geven zonder gebruik te maken van fluoroscopische beeldvorming. Door met deze katheters de hartkamers “af te tasten” kan bovendien de 3D geometrie van de hartkamers in kaart gebracht worden, waarbij tijdsinformatie van ritmestoornissen in kleur op de 3D geometrie kan worden weergegeven. De 3D geometrie die men bekomt door het aftasten van de hartkamers blijft echter ruw en is beperkt tot punten die bereikbaar zijn met katheters. Bovendien zijn deze 3D ablatiesystemen duur, niet overal beschikbaar, en is er een hoge additionele kost per procedure wegens de nood aan specifieke katheters en/of lokatiepads. Gebaseerd op deze tekortkomingen werd tijdens dit doctoraatsonderzoek een nieuwe toepassing ontwikkeld voor fluoroscopische beeldvorming bij ablatieprocedures, waarbij gedetailleerde anatomische informatie, afkomstig van 3D beeldvormingsmodaliteiten, tijdens de procedure gecombineerd wordt met fluoroscopie om katheternavigatie en ablatie te optimaliseren. Deze vorm van 3D-geïntegreerde fluoroscopie laat toe om de 3D positie van katheters weer te geven zonder de nood aan specifieke hardware of katheters, en om de elektrische informatie van ritmestoornissen af te beelden binnen de context van gedetailleerde 3D anatomische modellen. In samenwerking met het departement Elektrotechniek (ESAT, Ir. Stijn De Buck en Prof. F. Maes) werd dit concept in een eerste fase uitgewerkt voor de behandeling van complexe ritmestoornissen in de rechter voorkamer. Tijdens een tweede fase werd het concept van 3D-fluoroscopie integratie succesvol toegepast bij ablatieprocedures ter behandeling van voorkamerfibrillatie. Deze

Academic collection --- 616.1 --- Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- Theses

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Blood physiology. Circulatory physiology --- bloedsomloop --- 612.1 --- 616.1 --- #WPLT:dd.prof.J.Vendrig --- 600.52 --- Circulatiestelsel --- Bloedsomloop --- D986438.jpg --- Blood. Cardiovascular, circulatory system --- Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- 612.1 Blood. Cardiovascular, circulatory system

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Heart Diseases --- Cardiovascular Diseases --- 616.1 --- Cardiology --- Heart --- -Cardiopulmonary system --- Cardiovascular system --- Chest --- Internal medicine --- diagnosis. --- therapy. --- Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- Diseases --- -diagnosis. --- Cardiac diseases --- Heart diseases --- diagnosis --- therapy

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

atherosclerose (aderverkalking) --- trombosen --- cardiologie (hartziekten) --- vaatziekten (bloedvatenziekten) --- diabetes insipidus --- hypertensie --- roken --- cerebrovasculaire aandoeningen (beroerte) --- hartfalen --- 605.12 --- (zie ook: vaatziekten) --- 616.1 --- 616.1 Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- 616.1 Pathology of the circulatory system, blood vessels. Cardiovascular complaints --- Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- Pathology of the circulatory system, blood vessels. Cardiovascular complaints --- Pathology of the circulatory system

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Sports Medicine --- Athletic Injuries --- Heart Diseases --- Death, Sudden, Cardiac --- Heart --- Athletes --- Cardiac arrest --- complications --- diagnosis --- etiology --- prevention and control --- Diseases --- Abnormalities --- 616.1 --- -Cardiac arrest --- -Heart --- -Cardiopulmonary system --- Cardiovascular system --- Chest --- Arrest, Cardiac --- Cardiopulmonary arrest --- Heart arrest --- Sudden cardiac death --- Heart failure --- Sports persons --- Sportspeople --- Sportspersons --- Sports personnel --- Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- -Pathologie van het cardiovasculair systeem. Bloedvaten. Cardiovasculaire aandoeningen --- Cardiac arrest. --- Sports Medicine. --- Diseases. --- etiology. --- prevention & control. --- complications. --- diagnosis. --- Abnormalities. --- Cardiac diseases --- Heart diseases --- Cardiology --- Heart defects --- Abnormities and deformities --- Heart Diseases - complications --- Heart Diseases - diagnosis --- Death, Sudden, Cardiac - etiology --- Death, Sudden, Cardiac - prevention and control --- Heart - Diseases --- Athletes - Diseases --- Heart - Abnormalities