Postêpy w Kardiologii Interwencyjnej 2008; 4, 2 (12)
64
AAddrreess ddoo kkoorreessppoonnddeennccjjii//CCoorrrreessppoonnddiinngg aauutthhoorr:: dr n. med. Pawe³ Tyczyñski, Klinika Choroby Wieñcowej, ul. Alpejska 42, 04-628 Warszawa, e-mail: medykpol@wp.pl
Praca wp³ynê³a 31.05. 2008, przyjêta do druku 5.06.2008.
Nawigacja magnetyczna w przezskórnych interwencjach wieñcowych.
Technologia i zastosowanie
Magnetic navigation in percutaneous coronary interventions. Technology and application
Pawe³ Tyczyñski, Cezary Kêpka
Klinika Choroby Wieñcowej, Instytut Kardiologii, Warszawa
Post Kardiol Interw 2008; 4, 2 (12): 64-67
S
S³³oowwaa kklluucczzoowwee:: nawigacja magnetyczna, przezskórne zabiegi wieñcowe, prowadniki K
Keeyy wwoorrddss:: magnetic navigation, percutaneous coronary interventions, guidewires
Nowe metody w diagnostyce i terapii/Novel methods in diagnostics and therapy
W Wssttêêpp
Obecnie skutecznoœæ angiograficzna przezskórnych interwencji wieñcowych (PCI) wynosi 88–95% [1, 2].
Zmiany znajduj¹ce siê za krêtym odcinkiem naczynia, w rozwidleniach, przewlek³e niedro¿noœci czy mieszcz¹ce siê w pocz¹tkowych odcinkach têtnic wieñcowych, do któ- rych konieczne jest dojœcie przez pomosty, s¹ szczególnie trudne technicznie.
Sterowanie prowadnikiem mo¿e byæ ma³o precyzyj- ne, a zagiêcie prowadnika pod k¹tem >90° jest dodat- kowym utrudnieniem z uwagi na tendencjê do jego wy- padania. Sk³oni³o to producentów sprzêtu do tworzenia urz¹dzeñ wspomagaj¹cych manewrowalnoœæ instrumen- tarium naczyniowym w trakcie PCI – przede wszystkim sys- temu nawigacji magnetycznej (NM).
Zastosowanie NM, poza popraw¹ sterowalnoœci pro- wadnika, mo¿e pomóc w ograniczeniu jego ruchów w na- czyniu, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia œciany.
Pierwsze pionierskie prace dotycz¹ce zastosowania pola magnetycznego w nawigacji instrumentarium me- dycznym przeprowadzono na uniwersytecie Virginia (Stany Zjednoczone). Z kolei pierwsze u¿ycie kliniczne NM mia³o miejsce podczas kaniulacji serca noworod- ka z wrodzon¹ wad¹ w 1991 r. [3]. Obecnie jedyny do- stêpny komercyjnie system NM to NIOBE® (Stereota- xis, Inc., St. Louis, MO). Zosta³ on zaaprobowany przez FDA (Food and Drug Administration) do zabiegów
w elektrofizjologii i neuroradiologii (2000 r.) oraz do PCI (2003 r.). Mo¿liwoœci i ograniczenia systemu by³y prezentowane w Postêpach w Kardiologii Interwen- cyjnej w roku 2006. Do tej pory NM zosta³a zainstalo- wana w oko³o 100 oœrodkach na œwiecie.
OOppiiss ssyysstteem muu nnaaw wiiggaaccjjii m maaggnneettyycczznneejj
System NM sk³ada siê zasadniczo z czterech czêœci (ryc. 1.) [4, 5]:
• klasycznego angiografu z p³askim, cyfrowym panelem (AXIOM Artis dTC; Siemens AG, Malvern, PA) – najczê- œciej jest u¿ywane pojedyncze ramiê C, aczkolwiek ist- nieje mo¿liwoœæ zastosowania angiografu dwup³aszczy- znowego; gdy magnesy znajduj¹ siê w pozycji roboczej, ograniczaj¹ jednak ruchomoœæ systemu do oko³o 30°
RAO i LAO (Niobe I) oraz do 45° w nowszej wersji (Niobe II);
• dwóch ruchomych magnesów znajduj¹cych siê po obu stronach sto³u zabiegowego, które mog¹ siê poruszaæ w wielu p³aszczyznach; pole magnetyczne generowa- ne wokó³ serca wynosi 0,08 T (1/20 pola generowa- nego przez klasyczny rezonans magnetyczny) i ma pro- mieñ 15 cm, co przy odpowiednim u³o¿eniu pacjenta pozwala na objêcie obszaru serca;
• odpowiedniego oprogramowania (Navigant®), integru- j¹cego pozosta³e elementy – dziêki programowi CardiOp® (Paieon Inc, New York, NY) mo¿liwa jest trój- wymiarowa rekonstrukcja drzewa naczyniowego w cza-
Postêpy w Kardiologii Interwencyjnej 2008; 4, 2 (12) 65
Tyczyñski P., Kêpka C. Nawigacja magnetyczna
sie rzeczywistym z dwóch pobranych projekcji angiogra- ficznych; program ten u³atwia nie tylko nawigacjê koñ- cówk¹ prowadnika, lecz tak¿e dok³adne pomiary na- czyñ bez ich skrócenia, jak ma to miejsce w angiografii (ryc. 2. i 3.);
• panelu umo¿liwiaj¹cego sterowanie za pomoc¹ ekranu dotykowego lub joysticka. Dziêki temu operator mo¿e bezpoœrednio kierowaæ koñcówk¹ prowadnika lub cew- nika w strukturach serca (w tym w têtnicach wieñcowych).
Nawigacja mo¿e siê odbywaæ na podstawie wektora pola magnetycznego lub na podstawie wybranego ce- lu. W pierwszym przypadku operator wprowadza na wir- tualnej mapie têtnic kierunek wektora, jaki chce uzyskaæ.
W drugim konieczne jest wybranie punktu, do którego zamierza siê dotrzeæ. System oblicza wówczas wektor niezbêdny do dotarcia do danego punktu. W obu me- todach magnesy dostosowuj¹ swoj¹ orientacjê prze- strzenn¹, tak aby uzyskaæ zamierzony wektor pola ma- gnetycznego. Pos³uguj¹c siê konsol¹, mo¿na dowolnie ustawiæ wektor pola magnetycznego (ryc. 4.). Dodatko- w¹ zalet¹ jest to, ¿e konsola znajduje siê bezpoœrednio przy stole hemodynamicznym lub w s¹siednim pomiesz- czeniu. Dziêki temu nara¿enie operatora na promienio- wanie mo¿e zostaæ zmniejszone.
Aby zaistnia³y warunki fizyczne do oddzia³ywania po- la magnetycznego, konieczne jest zastosowanie prowad- nika zakoñczonego sztywn¹ koñcówk¹ ferromagnetycz- n¹ (2–3 mm). Obecnie dostêpne jest ca³e spektrum odpowiednich hydrofilnych prowadników 0,014” (I ge- neracja – Cronus®, II generacja – Titan® i Pegasus®).
Warto podkreœliæ, ¿e wektor pola magnetycznego wywie- ra moment zginaj¹cy na koñcówkê prowadnika, nato- miast nie poci¹ga i nie popycha go.
M
Moo¿¿lliiwwooœœccii zzaassttoossoowwaanniiaa Angioplastyka wieñcowa
Nietypowe kaniulacje, krête naczynia, z³o¿one zmiany mia¿d¿ycowe mog¹ byæ przyczyn¹ niepowodzeñ PCI (ryc. 2.).
Skutecznoœæ NM zosta³a przetestowana na modelach krêtych naczyñ (Perspex®). Przejœcie prowadnika przez zmianê by³o mo¿liwe w 98,8% przy u¿yciu NM w porów- naniu z 68% przy u¿yciu tradycyjnych prowadników. Po- RRyycc.. 11.. System nawigacji magnetycznej: po obu stronach sto³u hemodynamicz-
nego ruchome magnesy, ramiê C oraz monitory stacji roboczej Navigant®
FFiigg.. 11.. Magnetic navigation system with two movable magnets on either side of fluoroscopy table, C-arm and Navigan® workstation
RRyycc.. 22.. Istotne zwê¿enie w prawej têtnicy wieñcowej (strza³ka). Przejœcie prowad- nikiem do zmiany przez pomost ¿ylny (M. Van der Ent. EuroPCR 2005) FFiigg.. 22.. Significant stenosis in the right coronary artery (arrow). Access to the lesion was possible through the saphenous vein graft (M. Van der Ent.
EuroPCR 2005)
RRyycc.. 33.. Cyfrowa rekonstrukcja fragmentu pomostu ¿ylnego i prawej têtnicy wieñ- cowej przy u¿yciu oprogramowania Navigant® – z angiografii, ryc. 2. (M. Van der Ent. EuroPCR 2005)
FFiigg.. 33.. Digital reconstruction of a fragment of the saphenous vein graft and the right coronary artery by Navigant® software (angiography, fig. 2) (M. Van der Ent. EuroPCR 2005)
Postêpy w Kardiologii Interwencyjnej 2008; 4, 2 (12)
66
Tyczyñski P., Kêpka C. Nawigacja magnetyczna
nadto dziêki zastosowaiu NM uzyskano istotne skróce- nie czasu przejœcia prowadnika przez zmianê i czasu fluoroskopii [6].
Z kolei Kiemeneij zgromadzi³ wyniki PCI wspomaganej NM u 350 kolejno i prospektywnie w³¹czonych pacjentów (439 zmian). W wiêkszoœci przypadków zastosowano do- stêp przez têtnicê promieniow¹. W 93% zmian uzyskano przejœcie prowadnika przez zmianê. Powodem 25 z 35 nie- powodzeñ by³y przewlek³e niedro¿noœci wieñcowe. W po- równaniu z historycznym rejestrem z tej samej pracowni czas zabiegu i fluoroskopii by³ podobny, natomiast uzyska- no zmniejszenie iloœci u¿ytego kontrastu [7].
System NM mo¿e byæ cennym dodatkiem w pewnych technikach stentowania, np. crush technique [8].
Przewlek³e niedro¿noœci wieñcowe stanowi¹ ci¹gle du-
¿e wyzwanie dla kardiologii interwencyjnej. Wed³ug Sa- fiana odsetek skutecznych PCI w przypadku przewlek³ych niedro¿noœci (true CTO) wynosi jedynie 63% [9].
Pomocne mo¿e byæ po³¹czenie angiografii tomogra- ficznej (CT angiography) z systemem NM. Obrazy uzy- skane z CT s¹ wgrywane do systemu NM, a nastêpnie nak³adane na obraz fluoroskopowy. Dziêki temu w syste- mie NM uzyskuje siê wirtualn¹ mapê fragmentu têtnicy wieñcowej niewidocznego w angiografii (miejsce niedro¿- noœci). Mo¿e to bardzo u³atwiæ nawigacjê prowadnikiem przez niedro¿ny fragment naczynia o krêtym przebiegu.
Konieczne s¹ jednak dalsze prace nad dynamiczn¹ map¹ têtnic wieñcowych, zale¿n¹ od fazy skurczu i roz- kurczu serca.
Ablacja alkoholowa
Wykazano, ¿e NM mo¿e byæ przydatnym narzêdziem po nieskutecznej kaniulacji têtnicy przegrodowej odcho- dz¹cej po ostrym k¹tem [10], mo¿e ponadto skróciæ czas potrzebny do kaniulacji têtnic przegrodowych [11].
Zabiegi elektrofizjologiczne
System NM znalaz³ miejsce w ca³ym spektrum tych za- biegów – ablacjach, resynchronizacjach i mapowaniu serca [12].
Podawanie komórek macierzystych
Obecnie ci¹gle s¹ w toku badania dotycz¹ce skutecz- noœci komórek macierzystych w regeneracji uszkodzone- go miêœnia sercowego oraz optymalnej drogi ich poda- nia. Istniej¹ przes³anki, ¿e bezpoœrednie podanie komórek macierzystych do miêœnia sercowego mo¿e mieæ przewa- gê nad podaniem dowieñcowym [13].
Przeprowadzono pierwsze badania na zwierzêtach, które wykaza³y skutecznoœæ NM w podawaniu komórek macierzystych bezpoœrednio do miokardium [14].
BBeezzppiieecczzeeññssttw woo
Potencjalnie niebezpieczny wp³yw NM mo¿e byæ zwi¹za- ny z oddzia³ywaniem pola magnetycznego na implantowa- ne urz¹dzenia sercowe (kardiowerter-defibrylator, rozrusznik) oraz zbyt agresywnym wp³ywem NM na ferromagnetyczne koñcówki instrumentarium (prowadniki, cewniki ablacyjne itd.). Do tej pory przeprowadzono oko³o 15 tys. zabiegów przy u¿yciu NM – odsetek zdarzeñ niepo¿¹danych nie prze- kracza³ 0,1%. Pozytywnie oceniono równie¿ bezpieczeñstwo w zabiegach elektrofizjologicznych [15].
BBeezzppiieecczzeeññssttw woo ii sskkuutteecczznnooœœææ nnaaw wiiggaaccjjii m maaggnneettyycczznneejj w w PPCCII Proste naczynia i zmiany
Tsuchida przeprowadzi³ badanie porównawcze: NM (Niobe®) vs nawigacja tradycyjna w przeprowadzaniu prowadnika poza zwê¿enia podczas PCI w kolejnych 21 têtnicach wieñcowych. Kryteriami wy³¹czenia by³y po- RRyycc.. 44.. Rodzaje nawigacji wektorem pola magnetycznego (Van Mieghem, EuroPCR 2005)
FFiigg.. 44.. The types of vector navigation (Van Mieghem, EuroPCR 2005)
Postêpy w Kardiologii Interwencyjnej 2008; 4, 2 (12) 67 wa¿ne przeciwwskazania do zastosowania silnego pola
magnetycznego, ostry zespó³ wieñcowy, obecnoœæ skrze- pliny, klaustrofobia oraz schy³kowa niewydolnoœæ nerek.
Prowadniki zosta³y wprowadzone poza zmianê naj- pierw za pomoc¹ NM, a nastêpnie tradycyjnie. Nie do- konywano porównania w ca³kowicie niedro¿nych naczy- niach ani w zmianach ciasno zwê¿onych (≥80%). Punktem koñcowym by³o przejœcie prowadnikiem poza zmianê. Po- wodzenie zabiegu zosta³o zdefiniowane jako przejœcie prowadnika bez powik³añ (perforacja, dyssekcja) i brak wzrostu kinazy kreatyniny po zabiegu PCI.
Czasy przejœcia prowadnika i fluoroskopii istotnie ró¿- ni³y siê pomiêdzy nawigacj¹ tradycyjn¹ i NM na nieko- rzyœæ tej ostatniej (mediana 40 vs 120 s, p=0,001; 38 vs 105 s, p=0,001 metody tradycyjne vs NM, odpowied- nio). Ponadto iloœæ kontrastu u¿yta w NM by³a istotnie wiêksza (mediana 13 vs 9 ml, p=0,018). Nie odnoto- wano ¿adnych powik³añ. Podczas 2 zabiegów z NM nie uda³o siê przejœæ prowadnikiem poza zmianê, natomiast wszystkie zabiegi z zastosowaniem tradycyjnej nawigacji zakoñczy³y siê powodzeniem [16].
Krête naczynia
Atmakuri przeprowadzi³ badanie, którego celem by³a ocena przydatnoœci NM w PCI w krêtych naczyniach. Kryte- rium w³¹czenia 59 chorych (68 zmian) do badania by³o prze- konanie operatora, ¿e zmiana jest zbyt trudna lub niemo¿li- wa do przejœcia przy u¿yciu tradycyjnej techniki lub poprzednie niepowodzenie przy zastosowaniu tej metody. Skuteczne umieszczenie prowadnika za zmian¹ by³o mo¿liwe w 58 (85%) zmianach, w tym w 9 z 13 zmian, których nie uda³o siê wczeœniej przejœæ prowadnikiem metod¹ tradycyjn¹. Sku- teczne PCI by³o mo¿liwe w 54 (79%) zmianach. Kolejne pa- rametry przedstawiono w tabeli. Jedynym powik³aniem by³a jedna perforacja têtnicy – jednak ju¿ po przejœciu prowadni- kiem NM, w trakcie kilkakrotnej inflacji balonu [17].
Równie¿ we wspomnianej grupie Kiemeneija nie ob- serwowano ani jednej perforacji lub dyssekcji naczynia spowodowanej u¿yciem prowadnika [7].
Badania te pokazuj¹, ¿e NM mo¿e byæ cennym na- rzêdziem, jeœli z uwagi na trudnoœci techniczne nie jest mo¿liwe przeprowadzenie PCI metod¹ tradycyjn¹.
Ograniczenia
Dostêpne s¹ jedynie niewielkie badania pokazuj¹- ce skutecznoœæ NM w PCI. Brakuje wielooœrodkowych badañ z randomizacj¹ porównuj¹cych PCI wspomaga- n¹ NM z tradycyjn¹ PCI. Znaczny koszt NM (1,6 mln USD) nie pozwala na rutynowe wdra¿anie tego systemu w wielu nawet wyspecjalizowanych jednostkach kardio- logicznych.
P
Piiœœmmiieennnniiccttwwoo
1. Ellis SG, Guetta V, Miller D i wsp. Relation between lesion characteristics and risk with percutaneous intervention in the stent and glycoprotein IIb/IIIa era: An analysis of results from 10,907 lesions and proposal for new classification scheme. Circulation 1999; 100: 1971-1976.
2. Krone RJ, Shaw RE, Klein LW i wsp.; ACC-National Cardiovascular Data Registry. Evaluation of the American College of Cardiology/American Heart Association and the Society for Coronary Angiography and Interventions lesion classification system in the current ‘stent era’ of coronary interventions (from the ACC-National Cardiovascular Data Registry). Am J Cardiol 2003; 93: 389-394.
3. Ram W, Meyer H. Heart catheterization in a neonate by interacting magnetic fields: a new and simple method of catheter guidance. Cathet Cardiovasc Diagn 1991; 22: 317-319.
4. Ramcharitar S, Patterson MS, van Geuns RJ i wsp. Technology Insight: magnetic navigation in coronary interventions. Nat Clin Pract Cardiovasc Med 2008; 5: 148-156.
5. Kêpka C. Nowe metody w diagnostyce i terapii. Nawigacja magnetyczna w czasie interwencji kardiologicznych. Post Kardiol Interw 2006; 2, 4: 288-289.
6. Ramcharitar S, Patterson MS, van Geuns RJ i wsp. A randomised controlled study comparing conventional and magnetic guidewires in a two-dimensional branching tortuous phantom simulating angulated coronary vessels. Catheter Cardiovasc Interv 2007; 70: 662-668.
7. Kiemeneij F, Patterson MS, Amoroso G i wsp. Use of the Stereotaxis Niobe magnetic navigation system for percutaneous coronary intervention: results from 350 consecutive patients. Catheter Cardiovasc Interv 2008; 71: 510-516.
8. Ramcharitar S, Patterson MS, van Geuns RJ, Serruys PW. Magnetic navigation system used successfully to cross a crushed stent in a bifurcation that failed with conventional wires. Catheter Cardiovasc Interv 2007; 69: 852-855.
9. Safian RD, McCabe CH, Sipperly ME i wsp. Initial success and long-term follow-up of percutaneous transluminal coronary angioplasty in chronic total occlusions versus conventional stenoses.
Am J Cardiol 1988; 61: 23G-28G.
10. Bach RG, Leach C, Milov SA, Lindsay BD. Use of magnetic navigation to facilitate transcatheter alcohol septal ablation for hypertrophic obstructive cardiomyopathy. J Invasive Cardiol 2006; 18: E176-178.
11. Buergler JM, Alam S, Spencer W i wsp. Initial experience with alcohol septal ablation using a novel magnetic navigation system. J Interv Cardiol 2007; 20: 559-563.
12. Gallagher P, Martin L, Angel L, Tomassoni G. Initial clinical experience with cardiac resynchronization therapy utilizing a magnetic navigation system. J Cardiovasc Electrophysiol 2007; 18: 174-180.
13. Perin EC, Silva GV, Assad JA i wsp. Comparison of intracoronary and transendocardial delivery of allogeneic mesenchymal cells in a canine model of acute myocardial infarction. J Mol Cell Cardiol 2008; 44: 486-495.
14. Perin E, Silva G, Fernandes M i wsp. First experience with remote left ventricular mapping and transendocardial cell injection with a novel integrated magnetic navigation-guided electromechanical mapping system. EuroInterv 2007; 3: 142-148.
15. Faddis MN, Chen J, Osborn J i wsp. Magnetic Guidance System for Cardiac Electrophysiology.
A Prospective Trial of Safety and Efficacy in Humans. J Am Coll Cardiol 2003; 42: 1952-1958.
16. Tsuchida K, García-García HM, van der Giessen WJ i wsp. Guidewire navigation in coronary artery stenoses using a novel magnetic navigation system: first clinical experience. Catheter Cardiovasc Interv 2006; 67: 356-363.
17. Atmakuri SR, Lev EI, Alviar C i wsp. Initial experience with a magnetic navigation system for percutaneous coronary intervention in complex coronary artery lesions. J Am Coll Cardiol 2006; 47: 515-521.
TTaabbeellaa 11.. Podstawowe dane zabiegowe TTaabbllee 11.. Basic procedural data
P
Paarraammeettrr MMeeddiiaannaa 2255.. ppeerrcceennttyyll 7755.. ppeerrcceennttyyll
Czas przejœcia 10,5 6 18
prowadnika [min]
Czas zabiegu [min] 64 41 76
Czas fluoroskopii [min] 30 15 60
Iloœæ zu¿ytego 190 140 270
kontrastu [ml]
Tyczyñski P., Kêpka C. Nawigacja magnetyczna
