技術解説(GEヘルスケア・ジャパン)

2013年4月号

Cardiac Imagingにおけるモダリティ別技術の到達点

カテーテルアブレーションのための3Dロードマップ機能 Innova EP Vision

柴草 高一(Interventional Product Specialist)

昨今のカテーテルインターベンションにおける各種デバイスの進化,手技の複雑化に伴い,X線装置側に要求される技術も変化してきている。より正確な手技実現のために,ロードマップ画像の高画質化・多機能化はきわめて重要な位置づけになっており,3Dロードマップ機能も周知の技術として各社よりリリースされている。特に,手技が長時間にわたることがある不整脈治療のカテーテルアブレーションにおいては,より的確で効率的な治療を行うために,磁界と電界におけるハイブリッド・テクノロジーにより,心腔内に挿入した電極カテーテルの視覚化を実現化した3D mapping技術が進化しているが,一方では,X線画像による解剖学的情報に基づく支援機能の重要性も増してきている。そのために,conventional CTで撮影された心臓や肺静脈の3D画像,MR画像,さらには,rapid pacingを用いてX線血管撮影装置で取得されたコーンビーム3D画像等を,通常のX線透視画像にフュージョンすることにより,術者への解剖学的支援を行う3Dロードマップ機能も徐々に広まってきているが,いくつかの機能制約もあり,ルーチンの手技の中で活用できるものは少ない。
GE社製X線血管撮影装置「Innovaシリーズ」(図1)では,“Innova EP Vision”と呼ばれる,カテーテルアブレーション専用のアプリケーションをオプション装備している〔本アプリケーションの処理/表示は,画像処理ワークステーション(Advantage Workstation:AW)で行う〕。本機能は,3Dロードマップ機能の1つではあるが,“ルーチンで活用できる3Dロードマップ機能”をめざして開発されており,カテーテルアブレーションのための特別な追加機能を有している。以下に,その内容を述べてみたい。

図1 Innova IGS620の概観

図1 Innova IGS620の概観

 

■Innova EP Visionの基本的精度向上のために

3Dロードマップの場合,得られた3D画像をただ透視画像に重ねるだけでは機能しない。二次元の透視画像に投影するためには,特殊な再構成(parallel reconstruction)を行う必要がある。弊社の場合,一般的な3Dロードマップ機能である“Innova Vision”,そして,non-vascular interventionを支援するための“Innova TrackVision”と呼ばれる機能もオプション装備しているが,すべての3Dロードマップ画像においてより高い精度を追究するために,特殊な技術が施されている。
Innova EP Visionにおいても同様であり,その結果,X線血管撮影装置のすべての動き,すなわち,Cアーム回転,視野変更,FPD上下動,テーブル移動(左右頭尾方向および高さ変更)に,3Dロードマップ画像が高精度に自動追従する。脳血管内治療の分野で有名なNancy大学(University Hospital of Nancy, France)の論文によれば,おおむね0.5〜1.0mm程度の誤差範囲に収まっているという結果も発表されている。

■Innova EP VisionにおけるGE社独自の最新機能

一般的な3Dロードマップ画像は,ロードマップ画像自体は静止している。脳血管内治療においては,対象となる血管も静止しているために問題にはならない(一方では,3Dデータを取得した時点のカテーテル位置と,ロードマップ使用時のカテーテル位置が異なることに起因するズレが生じるため,実際の使用においては注意を必要とする)。
しかし,不整脈治療における3Dロードマップの場合,対象は心臓であるが故に,常に動いている。治療対象は動いているのに3Dロードマップ画像は静止していては,アブレーションカテーテル位置の狙いが定め難い。Innova EP Visionには,この問題の解決を試みるGE社独自の技術が反映されている。心臓の動きと呼吸性の動きに応じて,3Dロードマップ画像の位置をリアルタイムに補正し,結果として,アブレーションカテーテルが3Dロードマップ画像上に“ロックオン”される(“ロックオン”とは,ミサイル内蔵の目標追尾機構などが目標をセットし,射距離・方位角・高低角を自動的に追跡する状態のこと)。以下に2つの機能を解説する。

1.‌ECG gatingによる3Dロードマップ補正

まず,心臓の動きの補正であるが,一般的に心臓の3Dデータの取得を行う拡張末期における透視フレームのみを,ECG gatingにより選択的に表示することで,常にアブレーションカテーテルが3Dロードマップ画像上で目的位置にほぼ固定される。この場合,通常の透視画像はそのまま表示されており,ECG gatingにより選択された透視画像を伴う3Dロードマップ画像は別モニタに表示され,その双方を比較することができる。
しかし,いくら心臓の動きを補正したところで,呼吸性の体動補正を行わない限り,アブレーションカテーテルを心臓の目的位置に固定できず,理想的な補正とは言えないため,さらなる補正が必要となることは否めない。

2.‌Image Stabilizationによる3Dロードマップのための呼吸体動補正

呼吸により横隔膜が動くことで心臓の位置も変化するが,3Dロードマップにおいてこの体動の補正を試みる機能が,GE社独自の“Image Stabilization”である。カテーテルアブレーションの特性を利用し,透視画像においてX線の高吸収体である電極カテーテルを周波数分析することで,リアルタイムに動きを認識しトレースする(図2)。特に,coronary sinus内に留置したカテーテルは,横隔膜の動きと連動しており,そのカテーテルの動きの分だけ3Dロードマップ画像を移動させることで,呼吸体動の影響による3Dロードマップ画像の位置ズレを最小限にすることができる。
前述のECG gatingだけでもかなり良好な効果は得られるが,Image Stabilizationを併用することにより,さらに精度の高い補正が可能となる。この2つの技術をリアルタイムに組み合わせることではじめて,アブレーションカテーテルを3Dロードマップ画像上に“ロックオン”することが可能となり(図3),より安全で的確な手技に寄与できるものと確信している。

図2 Image Stabilization

図2 Image Stabilization
電極カテーテルの動きをリアルタイムに認識し,トレースすることができる。

 

図3 ‌ECG gatingとImage Stabilization

図3 ‌ECG gatingとImage Stabilization
この2つの機能を組み合わせることで,アブレーションカテーテルを3D画像上に“ロックオン”することが可能となる。

 

なお,Innova EP Visionは,前述の通り,心臓の拍動並びに呼吸性の体動補正が可能であることから,カテーテルアブレーション手技に限らず,TAVI(transcatheter aortic valve implantation:大動脈弁植え込み術)等の手技にも有用となる。諸外国ではすでに,TAVI専用のアプリケーション〔大動脈弁の位置を特定し,Perpendicular View(弁を真横から見る角度)を自動表示,かつ,Cアームをポジショニングできる機能〕を用いた3Dロードマップ“Innova HeartVision”が実臨床で使用されている。
今後もますます,カテーテルインターベンションは多様化・複雑化するものと思われる。装置メーカーとして,より的確で安全な手技に貢献するべく,インターベンション支援機能の充実化,さらなる被ばく低減,画像表示の高精細化等々,まだまだやるべきことはたくさんあり,その実現に向けて,鋭意邁進していきたい。

* 多目的X線撮影システム INNOVA Ⅱ 医療機器製造販売認証番号:219ACBZX00035000
* アドバンテージワークステーション 医療機器認証番号:20600BZY00483000

 

【問い合わせ先】Interventional & Surgeryセールス&マーケティング部 TEL 042-585-9370

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