Clinical application of 2D perfusion angiography in critical limb ischemia revascularization

Abstract

El tractament endovascular de la malaltia arterial perifèrica està basat en les imatges angiogràfiques. La interpretació subjectiva feta a partir d’elles és com més habitualment s’avalua l’èxit del tractament durant la revascularització. L’angiografia de perfusió 2D (AP) és un software de processat de la imatge que podria donar peu a la quantificació de la perfusió distal. Endemés, un sistema de classificació anatòmic més senzill, capaç de descriure la càrrega de malaltia arterial per sota de l’engonal, és necessari per poder triar el millor tractament per un pacient concret. La intenció d’aquesta tesis és identificar una mesura objectiva per avaluar l’èxit del tractament endovascular basant-se en la quantificació de la perfusió del teixit amb l’AP; i per consegüent tenir la capacitat de predir amb major precisió la curació de les úlceres isquèmiques. Secundàriament, hem buscat adaptar un sistema de classificació que pugui ser aplicat amb facilitat a la pràctica clínica diària i que permeti la comparació entre pacients a assajosi estudis clínics.

La investigació del projecte present es va realitzar amb un estudi de cohorts retrospectiu amb pacients consecutius sotmesos a tractament endovascular en un únic centre especialitzat en tractament de la isquèmia crítica de l’extremitat. Als pacients se’ls va realitzar una AP abans i després del tractament, i també es van classificar d’acord amb els sistemes de classificació més utilitzats (Rutherford, TASC i WIfI) i amb una nova classificació proposta: l’score d’Abano Terme (ATS). Les dades demogràfiques i clíniques es van recollir i es va realitzar un seguiment clínic al mes i als 6 mesos. Els paràmetres de l’AP van ser el temps d’arribada (AT), el temps de pic (PT), la velocitat del rentat (WS), l’amplada (W), l’àrea sota la corba (AUC) i el temps de trànsit mig (MTT). Les dos cohorts es van definir en base a un temps de curació major o menor a 30 dies.

Des del gener de 2015 fins al juliol de 2016, 580 pacients consecutius van ser tractats endovascularment i van ser estudiats amb AP. D’entre ells, 332 complien els criteris d’inclusió, dels quals 123 van ser exclosos posteriorment de l’anàlisi per la curació de les úlceres (en 34 casos la imatge de l’AP tenia mala qualitat, 50 pacients no presentaven úlceres, 20 van finar i 19 no van completar el seguiment). L’edat mitja va ser de 72 anys i el 67,5% eren homes. 133 pacients presentaven lesions Rutherford 5 i en 76 les lesions eren Rutherford 6. El risc WIfI d’amputació va ser baix en un 24%, moderat en un 14% i alt en un 62%. Vam trobar taxa de curació als 30 dies, amb diferències estadísticament significatives entre els grups, per als següents punts de tall dels paràmetres de l’AP: AT > 6 segons i MTT > 4.1

23 segons o un increment del mateix MTT > 1,7 segons. L’ATS, sent un sistema de classificació més senzill que es existents actualment, no només es va correlacionar millor que amb la TcPO2 i amb l’AP; sinó que en un posterior anàlisis va demostrar millor correlació amb la curació de les úlceres i la supervivència lliure d’amputació en pacients amb lesions Rutherford 5.

El tratamiento endovascular de la enfermedad arterial periférica está basado en las imágenes angiográficas. La interpretación subjetiva hecha a partir de ellas es el modo más habitual de evaluar el éxito del tratamiento durante la revascularización. La angiografía de perfusión 2D (AP) es un software de procesado de la imagen que podría permitir la cuantificación de la perfusión distal. Además, un sistema de clasificación anatómico más sencillo, capaz de describir la carga de enfermedad arterial por debajo de la ingle, es necesario para decidir el mejor tratamiento para un paciente dado.

La intención de esta tesis es identificar una medida objetiva para evaluar el éxito del tratamiento endovascular basado en la cuantificación de la perfusión del tejido con la angiografía de perfusión; y por ende ser capaz de predecir con mayor precisión la curación de las úlceras isquémicas. Secundariamente, hemos tratado de adaptar un sistema de clasificación que pueda ser aplicada fácilmente a la práctica clínica diaria y que permita comparaciones entre pacientes en ensayos clínicos y estudios.

La investigación de este proyecto se basó en un estudio de cohortes retrospectivo con pacientes consecutivos sometidos a tratamiento endovascular en un único centro especializado para el tratamiento de la isquemia crítica de la extremidad. Los pacientes fueron analizados con AP antes y después del tratamiento, y también se clasificaron de acuerdo con los sistemas más utilizados (Rutherford, TASC y WIfI) y con una nueva clasificación propuesta: el score de Abano Terme (ATS). Los datos demográficos y clínicos se recogieron y se realizó un seguimiento clínico a al primer mes y a los 6 meses. Los parámetros de la AP fueron tiempo de llegada (AT), el tiempo de pico (PT), la velocidad de lavado (WS), la amplitud (W), el área bajo la curva (AUC) y el tiempo de tránsito medio (MTT). Las dos cohortes se definieron en base a un tiempo de curación de menor o mayor a 30 días.

De enero de 2015 a julio de 2016, 580 pacientes consecutivos se sometieron a un tratamiento endovascular, realizándose en ellos un análisis con AP. Entre ellos, 332 cumplieron los criterios de inclusión, de los cuales 123 se excluyeron del análisis de curación de úlceras (34 debido a la mala calidad de la imagen de AP, 50 pacientes no presentaban úlceras, 20 fallecieron y 19 no completaron el seguimiento). La edad media fue de 72 años y el 67,5% eran hombres. 133 pacientes presentaban lesiones Rutherford 5 y en 76 las lesiones eran Rutherford 6. El riesgo WIfI de amputación fue bajo en 24%, moderado en 14% y alto en 62%. Encontramos una tasa curación a los 30 días , con diferencias estadísticamente significativas entre los grupos, para los siguientes valores de corte de los parámetros de la AP:

25 AT > 6 segundos y MTT> 4.1 segundos o un incremento del mismo MTT > 1.7 segundos. El ATS, siendo un sistema de clasificación más simple que los actualmente empleados, no sólo se correlacionó mejor con la TcPO2 y la angiografía de perfusión; sino que en un posterior análisis demostró una mejor correlación con la curación de las úlceras y la supervivencia libre

de amputación en pacientes con lesiones Rutherford 5.

The endovascular treatment (EVT) of Peripheral Arterial Disease (PAD) is based on angiographic imaging and post-revascularization treatment success is based on the subjective interpretation of this visual assessment. 2D perfusion angiography (PA) is an image- processing software which may allow for the quantification of perfusion. In addition, a simpler anatomic classification system, able to describe the arterial disease burden below the groin, needs to be designed to determine the best therapy for any given patient.(1)

The aim of this thesis is to create an objective system to assess the success of EVT based on the quantification of tissue perfusion through PA, capable of accurately predicting the healing probability of ischemic ulcers. Secondly, we seek to describe a classification system of easy application during daily clinical practice that will also facilitate comparison of patients among clinical trials.

The Project was designed as a retrospective cohort study with consecutive patients undergoing EVT at a single specialized center for critical limb ischemia (CLI). The cases were analyzed with PA before and after treatment, and also ranked according to current classification systems (Rutherford, TASC and WIfI) and a new proposed classification: the Abano Terme Score (ATS). Demographic and clinical data were recorded and clinical follow- up was performed (at 1 and 6 months). The PA parameters were Arrival Time (AT), Peak Time (PT), Wash-in Rate, Width, Area Under Curve and Mean Transit Time (MTT). Two cohorts were defined based upon a time to heal of less or longer than 30 days.

From January 2015 to July 2016, PA analysis was performed on 580 consecutive patients that underwent EVT. Among them, 332 met the inclusion criteria to be studied, from which 123 were excluded for ulcer healing analysis (34 because of poor image quality, 50 patients had no ulcer, 20 died and 19 were lost at follow-up). Mean age was 72 years and 67.5% were men; 133 patients had Rutherford 5 and 76 had Rutherford 6 lesions, with similar distribution in both groups. The WIfI risk for amputation was also similar for both groups, and it was low in 24%, moderate in 14% and high in 62%. We found significant differences between groups in the healing time for the following cut-off values of PA parameters: AT>6 seconds and improvement of MTT>1.7 seconds or the MTT>4.1 seconds after the treatment. The ATS, while being a simpler classification than current used system, not only showed a better correlation with parameters such as the transcutaneous pressure of oxygen (TcPO2) and PA; but also demonstrated, in a subsequent analysis, a better correlation with ulcer healing and amputation free-survival in patients with Rutherford 5 lesions.