Real-time 3D ultrasound for guidance of endovascular aortic repair
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 46056726
- Ansvarlig person
- Reidar Brekken
- Institusjon
- NTNU, ISB
- Prosjektkategori
- Postdoc-stipend 2013
- Helsekategori
- Cardiovascular
- Forskningsaktivitet
- 4. Detection and Diagnosis, 5. Treatment Developement
Rapporter
Gjennom dette prosjektet har vi utforsket nye teknologiske metoder som kan forbedre framtidig behandling av pasienter med aortasykdom. Spesielt har fokus vært rettet mot metoder som kan bidra til redusert bruk av røntgenstråling og kontrast. Redusert bruk av stråling vil være en fordel både for pasienter og helsepersonell; redusert kontrastbruk er spesielt nyttig for pasienter med nedsatt nyrefunksjon.
Ny teknologi som er utviklet og uttestet i forbindelse med dette prosjektet inkluderer en metode for registrering av sanntids 3D ultralyd til pre-operative CT data, senterlinjemetode for registrering av posisjonsdata fra elektromagnetisk posisjoneringssystem til pre-operative CT data, samt uttesting av et nytt styrbart kateter med utvidet mulighet for å styre tuppen i forbindelse med at man ønsker å gå ut i sidegrener av aorta. Alle disse delene har potensial til å bidra til redusert bruk av intraoperativ gjennomlysning og redusert operasjonstid. I tillegg kan pre-operative data og 3D informasjon gi mer nøyaktig navigasjon sammenlignet med todimensjonal gjennomlysning, spesielt ved mer avanserte stentgraft med sidegrener (grenede og fenestrerte).
Vi har også jobbet med bruk av ultralyd i oppfølgingen av pasienter som har fått satt inn stentgraft for å unngå ruptur av abdominalt aortaaneurisme. Disse pasientene må følges opp for å utelukke lekkasjer og andre komplikasjoner. Gjennom prosjektperioden har vi bidratt til at ultralyd nå er innført som standard undersøkelse for postoperativ oppfølging av EVAR pasienter ved St Olavs hospital. Bruk av ultralyd vil også her redusere røntgendose og bruk av røntgenkontrast.
Det er igangsatt nye studier for videreføring av denne aktiviteten (videreutvikling av styrbart kateter med elektromagnetisk posisjonering), blant annet gjennom forskerlinjeoppgaver, både igangsatt og under planlegging. Til sammen vil dette kunne gi bedre muligheter for å behandle aortasykdom med endovaskulære prosedyrer, spesielt også avanserte stentgraft, som regnes som mer skånsomt sammenlignet med åpen operasjon, med mindre inngrep, redusert blodtap og kortere sykehusopphold.
Prosjektet har bidratt til innføring av ultralyd som standardoppfølging av pasienter etter endovaskulær stentgraft behandling (EVAR). Ved å redusere antall CT undersøkelser vil pasientene få mindre stråling og mindre kontrastmiddel som potensielt er skadelig for nyrene for denne pasientgruppen. Det kan være potensiale for sparte kostnader ettersom ultralydutstyr er billigere enn CT. På lengre sikt kan resultatene og metodene som er utviklet i prosjektet bidra til mindre bruk av røntgenstråling også under EVAR prosedyren. Da vil også helsepersonell som er involvert i prosedyren bli mindre utsatt for stråling. Vi mener at metoder som er utforsket i dette prosjektet kan settes sammen i nye løsninger som kan gjøre pasientbehandlingen tryggere og mer effektiv og på sikt kanskje redusere kostnader på grunn av raskere behandling og mindre avhengighet av dyrt utstyr og store installasjoner. Med forbedret teknologi vil endovaskulær behandling kunne erstatte åpen kirurgi for et større antall pasienter.
Røntgengjennomlysning brukes vanligvis til veiledning av endovaskulær behandling av aortasykdom. I dette studiet jobber vi med å utvikle og prøve ut ultralydbaserte metoder for å veilede behandlingen, og dermed potensielt redusere bruk av røntgen og kontrastmidler.Endovaskulær behandling er et mer skånsomt alternativ til åpen operasjon, med mindre blodtap og kortere sykehusopphold. Det brukes vanligvis røntgenavbildning med kontrast for å veilede endovaskulær behandling. I dette studiet jobber vi med å utvikle ultralydbaserte metoder for veiledning, noe som vil kunne redusere bruken av røntgengjennomlysning, og ikke minst bruken av røntgenkontrastmidler som kan utgjør en stor belastning på nyrene for endel pasienter. Ved bruk av tredimensjonal (3D) sanntidsavbildning får man også dybdeinformasjon som kan være til hjelp under inngrepet, sammenlignet med todimensjonal gjennomlysning.
Hovedfokus i prosjektet har vært å utvikle løsninger for å kombinere informasjon fra sanntidsultralyd med preoperative CT bilder som gir en bedre totaloversikt over blodkarene. I dette prosjektet har vi utviklet en metode for automatisk sanntidsregistrering av 3D ultralyd til preoperative CT, som gjør at vi kan vise ultralyd og CT riktig i forhold til hverandre på samme skjerm. Denne metoden ble publisert i Ultrasound in Medicine and Biology i 2016, med evaluering i modellforsøk og på in-vivo data. Videre ble det i løpet av 2016 samlet inn data fra pasienter, som skal benyttes i videre evaluering av metoden i 2017.
Parallelt med dette har vi jobbet med metoder for å detektere instrumenter inne i blodåren ved hjelp av ultralyd for å kunne vise disse instrumentene i forhold til anatomien i en kombinert CT/ultralyd scene. Dette vil være fokus videre, både i modellforsøk og pasientstudie i løpet av våren 2017. Sammen med registreringsmetoden vil dette kunne gi en løsning for ultralydbasert navigasjon av endovaskulær behandling.
I tillegg har vi jobbet med bruk av ultralyd i oppfølgingen av pasienter som har fått satt inn stentgraft for å unngå ruptur av abdominale aorta aneurismer. Disse pasientene må følges opp for å utelukke lekkasjer og andre komplikasjoner. Bruk av ultralyd vil også her kunne redusere røntgendose og bruk av røntgenkontrast. Det er gjennomført pasientstudie fram til og med 2016, og vi jobber med rapportering av dette materialet.
Røntgengjennomlysning brukes vanligvis til veiledning av endovaskulær behandling av aortasykdom. I dette studiet ønsker vi å utvikle metoder for å bruke ultralyd for å veilede behandlingen, og dermed potensielt redusere bruk av røntgen og kontrastmidler.Endovaskulær behandling er et mer skånsomt alternativ til åpen operasjon, med mindre blodtap og kortere sykehusopphold. Det brukes vanligvis røntgenavbildning for å veilede endovaskulær behandling. I dette studiet jobber vi med å utvikle ultralydbaserte metoder for veiledning, noe som vil kunne redusere bruken av røntgengjennomlysning, og ikke minst bruken av røntgenkontrastmidler som kan utgjør en stor belastning på nyrene for endel pasienter. Ved bruk av tredimensjonal (3D) sanntidsavbildning er det mulig metoden vil være mer nøyaktig siden man får dybdeinformasjon, sammenlignet med todimensjonal gjennomlysning. Siden ultralydavbildningen er mer utsatt for støy, og for å kompensere for at man får avbildet et mindre område, blir en viktig del av metodeutviklingen å kombinere informasjon fra sanntidsultralyd med preoperative CT bilder som gir en bedre totaloversikt over karene. Vi har derfor utvikle en metode for automatisk sanntidsregistrering av 3D ultralyd til preoperativ CT, som vil gjøre at vi kan vise ultralyd og CT data riktig i forhold til hverandre på samme skjerm. Metoden er testet på simulerte data, i modellforsøk og på kliniske data, og vi er i ferd med å starte et pasientstudie for videre utprøvning. Det jobbes parallelt med å utvikle og teste ut metoder for å detektere instrumenter inne i blodåren ved hjelp av ultralyd for å kunne vise disse instrumentene i forhold til anatomien i en kombinert CT/ultralyd scene. Studiet startet opp i august 2013 og vil vare til august 2017.
Endovaskulær behandling av aortasykdom gjøres vanligvis ved hjelp av røntgen-gjennomlysning. I dette studiet ønsker vi å utvikle metoder for å bruke ultralyd for å veilede behandlingen, og dermed potensielt redusere bruk av røntgen og kontrastmidler.Endovaskulær behandling er et mer skånsomt alternativ til åpen operasjon, med mindre blodtap og kortere sykehusopphold. Det brukes vanligvis røntgenavbildning for å veilede endovaskulær behandling. I dette studiet jobber vi med å utvikle ultralydbaserte metoder for veiledning, noe som vil kunne redusere bruken av røntgengjennomlysning, og ikke minst bruken av røntgenkontrastmidler som kan utgjør en stor belastning på nyrene for endel pasienter. Ved bruk av tredimensjonal (3D) sanntidsavbildning er det videre mulig metoden vil være mer nøyaktig siden man får dybdeinformasjon, sammenlignet med todimensjonal gjennomlysning. Siden ultralydavbildningen er mer utsatt for støy, og for å kompensere for at man får avbildet et mindre område, blir en viktig del av metodeutviklingen å kombinere informasjon fra sanntidsultralyd med preoperative CT bilder som gir en bedre totaloversikt over karene. Vi er derfor i gang med å utvikle en metode for automatisk sanntidsregistrering av 3D ultralyd til preoperativ CT, som vil gjøre at vi kan vise ultralyd og CT data riktig i forhold til hverandre på samme skjerm. Metoden er testet på simulerte data, i modellforsøk og på kliniske data, og vil videreutvikles og testes i et pasientstudie. Videre vil det jobbes med å utvikle og teste ut metoder for å detektere instrumenter inne i blodåren ved hjelp av ultralyd for å kunne vise disse instrumentene i forhold til anatomien i en kombinert CT/ultralyd scene. Studiet startet opp i august 2013 og vil vare til august 2017.
Endovaskulær behandling av aortasykdom gjøres vanligvis ved hjelp av røntgen-gjennomlysning. I dette studiet ønsker vi å utvikle metoder for å bruke ultralyd for å veilede behandlingen, og dermed potensielt redusere bruk av røntgen og kontrastmidler.Endovaskulær behandling er et mer skånsomt alternativ til åpen operasjon, med mindre blodtap og kortere sykehusopphold. Det brukes vanligvis røntgenavbildning for å veilede endovaskulær behandling. I dette studiet jobber vi med å utvikle ultralydbaserte metoder for veiledning, noe som vil kunne redusere bruken av røntgengjennomlysning, og ikke minst bruken av røntgenkontrastmidler som kan utgjør en stor belastning på nyrene for endel pasienter. Ved bruk av tredimensjonal (3D) sanntidsavbildning er det videre mulig metoden vil være mer nøyaktig siden man får dybdeinformasjon, sammenlignet med todimensjonal gjennomlysning. Siden ultralydavbildningen er mer utsatt for støy, og for å kompensere for at man får avbildet et mindre område, blir en viktig del av metodeutviklingen å kombinere informasjon fra sanntidsultralyd med preoperative CT bilder som gir en bedre totaloversikt over karene. Vi er derfor i gang med å utvikle en metode for automatisk sanntidsregistrering av 3D ultralyd til preoperativ CT, som vil gjøre at vi kan vise ultralyd og CT data riktig i forhold til hverandre på samme skjerm. Metoden er testet på simulerte data og i modellforsøk, og vil videreutvikles og testes også på kliniske data. Videre vil det jobbes med å utvikle og teste ut metoder for å detektere instrumenter inne i blodåren ved hjelp av ultralyd for å kunne vise disse instrumentene i forhold til anatomien i en kombinert CT/ultralyd scene. Studiet startet opp i august 2013 og vil vare til august 2017.
Vitenskapelige artikler
Brekken R, Iversen DH, Tangen GA, Dahl T
Registration of Real-Time 3-D Ultrasound to Tomographic Images of the Abdominal Aorta.
Ultrasound Med Biol 2016 Aug;42(8):2026-32. Epub 2016 mai 5
PMID: 27156015
Smistad E, Brekken R, Lindseth F
A new tube detection filter for abdominal aortic aneurysms
Lecture Notes in Computer Science, 2014
Deltagere
- Reidar Brekken Prosjektleder
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU