Patient dose in the fluoroscopically guided endovascular repair of the abdominal aortic aneurysms

Abstract

Radiation exposure during endovascular repair of abdominal aortic aneurysms (AAAs) is a potential issue. Several studies have identified factors affecting radiation exposure, although they are limited. The aim of the present Thesis was to identify independent factors affecting radiation exposure in patients undergoing standard endovascular aneurysm repair (EVAR). Forty–eight consecutive patients underwent elective EVAR for infrarenal AAA managed between April 2019 and April 2020. Fluoroscopy time (FT) and kerma–area product (KAP) were the main outcome measures. Median (interquartile range) FT and KAP values were 1018 (653 – 1619) s and 2.68 (2.08 – 3.81) mGym2, respectively. C3 Excluder stent–graft use and main body insertion site from the right femoral were associated with significantly lower FT. Coronary artery disease, endografts with two docking limbs, AAA diameter, neck angle and length, procedure duration, contrast amount, and hospitalization were associated with significantly higher FT. Neck angle was the single independent perioperative factor related to FT higher than the median value observed in the study (P = 0.004, odds ratio: 1.073, 95% confidence interval: 1.023 – 1.126). The use of the C3 Excluder device was associated with lower KAP. AAA diameter, neck angle, procedure duration, contrast medium amount and postoperative hospitalization were associated with higher KAP. AAA diameter was the single independent factor related to KAP higher than the median value observed in the study (P = 0.013, odds ratio: 3.73, 95% confidence interval: 1.32 – 10.56). Additionally, the current Thesis aims to evaluate patient doses and establish institutional diagnostic reference levels (IDRLs) during fluoroscopically–guided EVAR procedures. FT and KAP were recorded from 87 patients that underwent EVAR with a mobile C–arm fluoroscopy system. Effective dose (ED) and organs’ doses were calculated utilising appropriate conversion coefficients based on the recorded KAP values. Entrance surface dose (ESD) was calculated based on KAP values and technical parameters. The mean FT was 22.7 min (range 6.4 – 76.8 min), resulting in a mean KAP of 36.6 Gycm2 (range 2.0 – 167.8 Gycm2), a mean ED of 6.2 mSv (range 0.3 – 28.5 mSv) and a mean ESD of 458 mGy (range 26 – 2098 mGy). The corresponding median values were 17.4 min, 25.6 Gycm2, 4.4 mSv and 320 mGy. The threshold of 2 Gy for skin erythema was exceeded in two procedures for a focus–to– skin distance (FSD) of 40 cm and six procedures when an FSD of 30 cm was considered. The highest doses absorbed by the adrenals, kidneys, spleen and pancreas and ranged between 3.7 and 313.3 mGy (average 66.8 mGy), 3.3 and 285.1 mGy (average 60.8 mGy), 1.3 and 111.1 mGy (average 23.7 mGy), 1.1 and 92.1 mGy (average 19.6 mGy), respectively. The IDRLs established at the 3rd quartile (75th percentile) of the distribution of the KAP values and are equal to 40.6 Gycm2. A wide range of patient doses was reported in the literature. The radiation dose received by the patients was comparative or lower than most of the previously reported values. However, higher doses can be revealed due to the X–ray system’s non–optimum use and extended FTs, mainly affected by complex clinical conditions, patients’ body habitus and vascular surgeon experience. The large variation of patient doses highlights the potential to optimise the EVAR procedure by considering the balance between the radiation dose and the required image quality. Additional studies need to be conducted in increasing the vascular surgeons’ awareness regarding patient dose and radiation protection issues during EVAR procedures. Furthermore, the present Thesis describes the first series of patients with a AAA, including two patients with a juxtarenal aneurysm, treated with the ALTOTM abdominal stent–graft system (Endologix Inc, Irvine, Calif). The ALTOTM abdominal stent–graft system (Endologix Inc, Irvine, Calif) is the last–generation, polymer–based device for treatment of patients with AAAs. Six men were treated with the ALTOTM device at a single public center. All procedures were uneventful, while the dosimetric results recorded, in terms of kerma–area product and fluoroscopy time, were similar to those of previously published studies. No endoleak of any type was observed while there were no cases of device migration, thrombosis or structural graft failure at the first postoperative follow–up after one month. This clinical series demonstrated that the use of the ALTOTM stent–graft system is associated with promising patient outcomes. Lifelong post–surgery imaging surveillance may highlight possible late failures and suggest potential graft improvements. The effect of body–mass–index (BMI) on organ doses (ODs) during infrarenal EVAR procedures was also evaluated. Patient– and intra–operative data from fifty–nine EVAR procedures were inserted into VirtualDose–IR software to calculate ODs. For overweight, obesity class–I and obesity class–II, ODs were up to 147%, 412% and 775% higher than those for normal weight patients, respectively. A large variation was observed in ODs published in literature mainly due to the differences in the software and the technical parameters used for the calculations. The last objective of this Thesis was to document FT during EVAR procedures and identify possible factors that influence it. A retrospective analysis of a 180 patients' database with infrarenal AAAs submitted to EVAR during a seven–year period was performed. The FT was evaluated regarding risk factors and comorbidities, graft type, and patient–related, clinical and technical parameters. FT's median (interquartile range) was 1011 (698 – 1500) s. Excluder and C3 Excluder were associated with significantly lower FT values when compared to other grafts. Hypertension, dyslipidemia, age ≥ 70 years, maximum aneurysm diameter ≥ 6 cm, and procedure duration ≥ 2 hours resulted in higher FT values. A significantly lower FT was found for the operations performed in the seventh year of the study’s period compared to the previous six years, mainly due to the use of Excluder or C3 Excluder grafts. However, these grafts did not show any significant difference in FT values during the seven years. A significant correlation between FT with age and procedure duration was found. Nevertheless, procedure duration is a poor FT predictor in linear and logistic regressions, although is significantly correlated with FT. Dyslipidemia, procedure duration and graft type are independent predictors of FT larger than the median, while only the procedure duration is a predictor for FT larger than the 75th percentile value. The identified factors regarding radiation protection issues should be considered when contemplating AAA repair, however, without compromising the procedure's efficacy.

Η έκθεση σε ιοντίζουσα ακτινοβολία κατά τη διάρκεια επεμβάσεων ενδαγγειακής αποκατάστασης ανευρυσμάτων της κοιλιακής αορτής (ΑΚΑ) αποτελεί ένα ζήτημα προς διερεύνηση. Στην παρούσα Διατριβή διερευνώνται οι παράγοντες που επηρεάζουν την έκθεση σε ιοντίζουσα ακτινοβολία κατά τη διάρκεια επεμβάσεων ενδαγγειακής αποκατάστασης ΑΚΑ. Σαράντα οκτώ ασθενείς υπεβλήθησαν σε προγραμματισμένη τακτική ενδαγγειακή αποκατάσταση ΑΚΑ από τον Απρίλιο του 2019 έως και τον Απρίλιο του 2020. Ο χρόνος ακτινοσκόπησης και το γινόμενο kerma–επιφάνειας ήταν οι δοσιμετρικές ποσότητες που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση των δεδομένων. Οι διάμεσες (διατεταρτημοριακό εύρος) τιμές για τον χρόνο ακτινοσκόπησης και το γινόμενο kerma–επιφάνειας βρέθηκαν ίσες με 1018 (653 – 1629) s και 2.68 (2.08 – 3.81) mGym2, αντίστοιχα. Η χρήση του ενδομοσχεύματος C3 Excluder της Gore καθώς και η δεξιά πλευρά ως η πλευρά πρόσβασης του κυρίου σώματος του μοσχεύματος, συσχετίστηκαν με σημαντικά χαμηλότερο χρόνο ακτινοσκόπησης σε σχέση με τη διάμεση τιμή της μελέτης. Η στεφανιαία νόσος, οι διχαλωτές ενδοπροσθέσεις, η μέγιστη διάμετρος του ανευρύσματος, η γωνίωση και το μήκος του αυχένα, η διάρκεια της επέμβασης, η ποσότητα χορηγηθέντος σκιαγραφικού και οι μέρες νοσηλείας συσχετίστηκαν με σημαντικά υψηλότερο χρόνο ακτινοσκόπησης σε σχέση με τη διάμεση τιμή της μελέτης. Η γωνίωση του αυχένα ήταν η μοναδική ανεξάρτητη περιεγχειρητική παράμετρος που σχετίστηκε με τιμή χρόνου ακτινοσκόπησης υψηλότερη από τη διάμεση τιμή της μελέτης (P = 0.004, λόγος αναλογιών: 1.073, 95% διάστημα εμπιστοσύνης: 1.023 – 1.126). Η χρήση του ενδομοσχεύματος C3 Excluder της Gore συσχετίστηκε με χαμηλότερο γινόμενο kerma–επιφάνειας σε σχέση με τη διάμεση τιμή της μελέτης. Η μέγιστη διάμετρος του ανευρύσματος, η γωνίωση του αυχένα, η διάρκεια της επέμβασης, η ποσότητα χορηγηθέντος σκιαγραφικού και οι μέρες νοσηλείας συσχετίστηκαν με μεγαλύτερο γινόμενο kerma–επιφάνειας σε σχέση με τη διάμεση τιμή της μελέτης. Η μέγιστη διάμετρος του ανευρύσματος ήταν ο μοναδικός ανεξάρτητος παράγοντας που σχετίστηκε με τιμή γινομένου kerma–επιφάνειας μεγαλύτερης από τη διάμεση τιμή της μελέτης (P = 0.013, λόγος αναλογιών: 3.73, 95% διάστημα εμπιστοσύνης: 1.32 – 10.56). Οι παράγοντες αυτοί θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον σχεδιασμό και την πραγματοποίηση της αποκατάστασης υπονεφρικών ΑΚΑ. Επιπρόσθετα, στη Διατριβή αυτή αξιολογείται η δόση ακτινοβολίας ασθενούς και θεσπίζονται ιδρυματικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς κατά τη διάρκεια ακτινοσκοπικά καθοδηγούμενων διαδικασιών ενδαγγειακής αποκατάστασης ΑΚΑ στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Πατρών. Ο χρόνος ακτινοσκόπησης και το γινόμενο kerma–επιφάνειας κατεγράφησαν για 87 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε EVAR με ένα φορητό ακτινοσκοπικό σύστημα τύπου C–βραχίονα. Η ενεργός δόση και η απορροφούμενη δόση των οργάνων υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας κατάλληλους συντελεστές μετατροπής και τις καταγεγραμμένες τιμές του γινομένου kerma–επιφάνειας. Η δόση εισόδου υπολογίστηκε με βάση τις τιμές του γινομένου kerma–επιφάνειας και τις τεχνικές παραμέτρους που χρησιμοποιήθηκαν. Ο μέσος χρόνος ακτινοσκόπησης ήταν 22.7 min (εύρος 6.4 – 76.8 min), η μέση τιμή του γινομένου kerma–επιφάνειας 36.6 Gycm2 (εύρος 2.0 – 167.8 Gycm2), η μέση τιμή της ενεργού δόσης 6.2 mSv (εύρος 0.3 – 28.5 mSv) και η μέση τιμή της δόσης εισόδου 458 mGy (εύρος 26 – 2098 mGy). Οι αντίστοιχες διάμεσες τιμές ήταν 17.4 min, 25.6 Gycm2, 4.4 mSv και 320 mGy. Το κατώφλι των 2 Gy για δερματικό ερύθημα υπερέβη σε 2 περιπτώσεις (2.3%). Οι υψηλότερες δόσεις βρέθηκαν στα επινεφρίδια, τους νεφρούς, τη σπλήνα και το πάγκρεας, και κυμάνθηκαν μεταξύ 3.7 και 313.3 mGy (μέση τιμή 66.8 mGy), 3.3 και 285.1 mGy (μέση τιμή 60.8 mGy), 1.3 και 111.1 mGy (μέση τιμή 23.7 mGy), 1.1 και 92.1 mGy (μέση τιμή 19.6 mGy), αντίστοιχα. Τα ιδρυματικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς θεσπίστηκαν στο 3ο τεταρτημόριο (75ο εκατοστημόριο) της κατανομής των τιμών του γινομένου kerma–επιφάνειας και είναι ίσα με 40.6 Gycm2. Η εκτενής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας ανέδειξε δημοσίευση αντίστοιχων μελετών. Οι τιμές δόσης της παρούσας μελέτης ήταν συγκρίσιμες ή χαμηλότερες από τις περισσότερες εξ’ αυτών. Οι υψηλότερες τιμές δόσης οφείλονται στη μη βέλτιστη χρήση του ακτινοσκοπικού συστήματος και στους παρατεταμένους χρόνους ακτινοσκόπησης. Αυτό ενδεχομένως να απορρέει από την πολυπλοκότητα της εκάστοτε επέμβασης, τη σωματική διάπλαση των ασθενών και την εμπειρία του αγγειοχειρουργού. Η μεγάλη απόκλιση στις δόσεις ασθενών τονίζει την ανάγκη συνεχούς προσπάθειας βελτιστοποίησης της ακτινοπροστασίας κατά τη διενέργεια των επεμβάσεων EVAR, λαμβανομένων υπόψη όλων των κλινικών και τεχνικών παραμέτρων που επηρεάζουν την πολυπλοκότητα της κάθε επέμβασης. Ακόμα, στην παρούσα Διατριβή περιγράφεται η πρώτη σειρά ασθενών με ΑΚΑ η αποκατάσταση των οποίων έγινε με την ενδοπρόθεση τύπου ALTOTM (Endologix Inc, Irvine, Calif, USA). Η σειρά αποτελείται από ασθενείς με μη ραγέντα ΑΚΑ, στο Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Πατρών, μεταξύ Ιουνίου και Σεπτεμβρίου 2021. Παρουσιάζεται εκτενώς η διαδικασία τοποθέτησης της συσκευής καθώς και τα πρώιμα κλινικά και απεικονιστικά αποτελέσματα, 30 ημέρες μετεγχειρητικά. Έξι άνδρες, συμπεριλαμβανομένων δύο ασθενών με περινεφρικό ανεύρυσμα, διαφόρων ανατομικών χαρακτηριστικών και κλινικού ιστορικού θεραπεύτηκαν με την ενδοπρόθεση τύπου ALTOTM. Πρόκειται για μόσχευμα τελευταίας γενιάς βασισμένο σε πολυμερές για τη θεραπεία ασθενών με ΑΚΑ. Το ποσοτικό κριτήριο των 7 mm ως ελάχιστο μήκος του ανευρυσματικού αυχένα πληρούνταν από όλους τους ασθενείς (διάμεση τιμή ίση με 29 mm). Όλες οι επεμβάσεις πραγματοποιήθηκαν με 100% τεχνική επιτυχία, ενώ το ποσοστό ενδονοσοκομειακής θνησιμότητας, οφειλόμενης σε αίτια σχετικά με τα ανευρύσματα, ήταν μηδενικό. Δεν παρατηρήθηκε ενδοδιαφυγή κανενός τύπου ενώ δεν υπήρξαν περιπτώσεις μετατόπισης ή κατασκευαστικής αποτυχίας της συσκευής στην πρώτη αξονική αγγειογραφία, ένα μήνα μετεγχειρητικά. Τα δοσιμετρικά δεδομένα που καταγράφηκαν ήταν το γινόμενο kerma–επιφάνειας και ο χρόνος ακτινοσκόπησης, ενώ οι διάμεσες τιμές τους (4.04 mGym2 και 27.43 min, αντίστοιχα) ήταν παρόμοιες με εκείνες προηγούμενα δημοσιευμένων μελετών. Ο μετεγχειρητικός χρόνος νοσηλείας ήταν 1 ημέρα σε 4 ασθενείς, ενώ οι υπόλοιποι 2 νοσηλεύτηκαν από 2 και 3 ημέρες, ο καθένας, αντίστοιχα. Αυτή η κλινική σειρά έδειξε ότι η χρήση της ενδοπρόθεσης τύπου ALTOTM σχετίζεται με υποσχόμενα αποτελέσματα για τους ασθενείς. Η εφ’ όρου ζωής μετεγχειρητική παρακολούθηση των χειρουργηθέντων είναι απαραίτητο να συνεχίζεται για τυχόν ανάδειξη και αντιμετώπιση επιπλοκών σχετιζόμενων με την ενδοπρόθεση. Αξιολογήθηκε ακόμα η επίδραση του δείκτη μάζας–σώματος (BMI) στις δόσεις οργάνων (ODs) κατά τη διάρκεια επεμβάσεων αποκατάστασης ενδοαγγειακών ανευρυσμάτων (EVAR) στην κοιλιακή αορτή. Διεγχειρητικά δεδομένα και δεδομένα ασθενών από πενήντα εννέα αποκαταστάσεις ΑΚΑ εισήχθησαν στο λογισμικό VirtualDose–IR για τον υπολογισμό των ODs. Για τους υπέρβαρους, παχύσαρκους κατηγορίας–Ι και παχύσαρκους κατηγορίας–ΙΙ ασθενείς, οι ODs ήταν έως και 147%, 412% και 775% υψηλότερες από αυτές των φυσιολογικών ασθενών, αντίστοιχα. Παρατηρήθηκε μεγάλη διακύμανση στις ODs της βιβλιογραφίας κυρίως λόγω των διαφορών στο λογισμικό και τις τεχνικές παραμέτρους που χρησιμοποιούνται για τους υπολογισμούς. Ο τελευταίος στόχος της παρούσας Διατριβής ήταν η καταγραφή του χρόνου ακτινοσκόπησης κατά τη διάρκεια διαδικασιών EVAR και ο εντοπισμός πιθανών παραγόντων που τον επηρεάζουν. Πραγματοποιήθηκε μια αναδρομική μελέτη σε βάση δεδομένων 180 ασθενών με υπονεφρικά AKA που υποβλήθηκαν σε EVAR κατά τη διάρκεια μιας περιόδου επτά ετών. Ο χρόνος ακτινοσκόπησης εκτιμήθηκε ως προς τους παράγοντες κινδύνου και τις συννοσηρότητες, τον τύπο του μοσχεύματος και τις κλινικές και τεχνικές παραμέτρους που σχετίζονται με τον ασθενή. Η διάμεση τιμή του χρόνου ακτινοσκόπησης (διατεταρτημοριακό εύρος) ήταν 1011 (698 –1500) s. Το Excluder και το C3 Excluder συσχετίστηκαν με σημαντικά χαμηλότερες τιμές χρόνου ακτινοσκόπησης σε σύγκριση με άλλα μοσχεύματα. Η υπέρταση, η δυσλιπιδαιμία, η ηλικία ≥ 70 ετών, η μέγιστη διάμετρος ανευρύσματος ≥ 6 cm και η διάρκεια της επέμβασης ≥ 2 ώρες οδήγησαν σε υψηλότερες τιμές χρόνου ακτινοσκόπησης. Βρέθηκε σημαντικά χαμηλότερη τιμή χρόνου ακτινοσκόπησης για τις επεμβάσεις που πραγματοποιήθηκαν το έβδομο έτος της περιόδου της μελέτης σε σύγκριση με τα προηγούμενα έξι χρόνια, κυρίως λόγω της χρήσης μοσχευμάτων Excluder ή C3 Excluder. Ωστόσο, αυτά τα μοσχεύματα δεν έδειξαν καμία σημαντική διαφορά στις τιμές του χρόνου ακτινοσκόπησης κατά τη διάρκεια των επτά ετών. Βρέθηκε σημαντική συσχέτιση μεταξύ του χρόνου ακτινοσκόπησης με την ηλικία και τη διάρκεια της επέμβασης. Ωστόσο, η διάρκεια της επέμβασης είναι ένας πτωχός προγνωστικός δείκτης του χρόνου ακτινοσκόπησης σε γραμμικές και λογιστικές παλινδρομήσεις, αν και συσχετίζεται σημαντικά με τον χρόνο ακτινοσκόπησης. Η δυσλιπιδαιμία, η διάρκεια της επέμβασης και ο τύπος του μοσχεύματος είναι ανεξάρτητοι προγνωστικοί παράγοντες για χρόνους ακτινοσκόπησης μεγαλύτερους της διάμεσης τιμής, ενώ μόνο η διάρκεια της επέμβασης είναι προγνωστικός δείκτης για χρόνους ακτινοσκόπησης μεγαλύτερους από την τιμή του 75ου εκατοστημόριου. Από άποψη ακτινοπροστασίας, οι παραπάνω παράγοντες θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη διάρκεια αποκατάστασης ΑΚΑ, χωρίς ωστόσο να διακυβεύεται η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας.