rose protocol transcatheter pressure...

9
Page 1 of 9 Rose Protocol: Transcatheter pressure monitoring to assure hemodynamic effect and to quantify a hemodynamic endpoint for embolization Steven C. Rose ∙ Rachel Schrader 1 OVERVIEW This protocol provides set‐up instructions for the transcatheter pressure monitoring configuration shown in Figure 1. Additionally, this protocol explains how pressure measurements are taken and interpreted. With this transcatheter pressure monitoring method, one can accurately compare systemic blood pressure (BP) with the pressure at the tip of the microcatheter with balloon occlusion to determine: 1) if the microcatheter is adequately occlusive 2) if blood flow will be directed into the downstream vascular compartment from adjacent vascular compartments to provide antegrade protection from nontarget embolization and likely increase the proportion of embolic delivery into the tumor 3) a potential hemodynamic endpoint for embolization This method uses two transducers to allow for simultaneous comparison of the systemic blood pressure with the pressure at the tip of the microcatheter with balloon occlusion. Given the patient’s BP will change moment to moment, simultaneous comparison is important for accuracy and to mitigate measurement artifacts. Keywords Chemoembolization ∙ Radioembolization ∙ Embolization Endpoint ∙ Embolization ∙ Pressure‐directed ∙ Balloon occlusion S. C. Rose () R. Schrader Department of Radiology 8756, UCSD Medical Center, University of California, San Diego Health Sciences, 200 West Arbor Drive, San Diego, CA 92103‐8756, USA e‐mail: [email protected] ©Embolx, Inc. 2019. MK‐0327‐03 Rev. A Figure 1: Transcatheter pressure monitoring configuration 7 11 11 10 1. Microcatheter balloon 2. Microcatheter 3. Microcatheter hub 4. Base Catheter 5. Introducer sheath 6. Rotating Hemostasis Valve 7. Saline lines packaged with transducer 8. 20 ml syringe, introducer sheath flush 9. 20 ml syringe, microcatheter flush 10. 20 ml syringe, transducer flush 11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone 13. Embolic agent injection line Transducer 2 MICROCATH Transducer 1 SHEATH 8 7 9 11 1 2 5 6 11 3 11 10 4 13

Upload: others

Post on 27-Sep-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

Page 1 of 9 

Rose Protocol: Transcatheter pressure monitoring to assure hemodynamic effect 

and to quantify a hemodynamic endpoint for embolization 

Steven C. Rose ∙ Rachel Schrader 

1 OVERVIEW 

This protocol provides set‐up instructions for 

the transcatheter pressure monitoring 

configuration shown in Figure 1. Additionally, 

this protocol explains how pressure 

measurements are taken and interpreted.  

With  this  transcatheter  pressure  monitoring 

method, one can accurately compare systemic 

blood pressure (BP) with the pressure at the tip 

of the microcatheter with balloon occlusion to 

determine: 

1) if the microcatheter is adequately

occlusive

2) if blood flow will be directed into the

downstream vascular compartment from

adjacent vascular compartments to

provide antegrade protection from

nontarget embolization and likely

increase the proportion of embolic

delivery into the tumor

3) a potential hemodynamic endpoint for

embolization

This method uses two transducers to allow for 

simultaneous comparison of the systemic 

blood pressure with the pressure at the tip of 

the microcatheter with balloon occlusion. 

Given the patient’s BP will change moment to 

moment, simultaneous comparison is 

important for accuracy and to mitigate 

measurement artifacts. 

Keywords Chemoembolization ∙ 

Radioembolization ∙ Embolization Endpoint ∙ 

Embolization ∙ Pressure‐directed ∙ Balloon 

occlusion 

S. C. Rose () ∙ R. Schrader

Department of Radiology 8756, UCSD Medical Center, 

University of California, San Diego Health Sciences, 200 

West Arbor Drive, San Diego, CA 92103‐8756, USA 

e‐mail: [email protected] 

©Embolx, Inc. 2019. MK‐0327‐03 Rev. A 

Figure 1: Transcatheter pressure monitoring configuration

7  11 

11 

10 

1. Microcatheter balloon

2. Microcatheter 

3. Microcatheter hub

4. Base Catheter

5. Introducer sheath

6. Rotating Hemostasis Valve 

7. Saline lines packaged with transducer 

8. 20 ml syringe, introducer sheath flush 

9. 20 ml syringe, microcatheter flush 

10. 20 ml syringe, transducer flush 

11. 3‐way stopcock, packaged with transducer

12. 3‐way stopcock, stand‐alone 

13. Embolic agent injection line 

Tran

sducer 2 

MICROCATH

 

Tran

sducer 1 

SHEA

TH 

7

11 

5

11 

11 

10 

13 

Page 2: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

 

Page 2 of 9  

2 SET‐UP 

2.1 ITEMS NEEDED FOR SET‐UP   QUANTY  ITEM 

  1  Embolx Sniper® Balloon Occlusion Microcatheter  

  2  Edwards LifeSciences™ TruWave™ Disposable Pressure Transducer (PX272) 

  2 Reusable Edwards LifeSciences Transducer to bedside monitor cable (PX1800). Contact Edwards Lifesciences for the specific cable version to connect a TruWave transducer to your bedside monitor model 

  1 Reusable IV pole mount for Edwards LifeSciences TruWave Disposable Pressure Transducer (TCLIP05) 

  1  3‐way stopcock 

  4  20 ml syringe filled with saline 

  1  Laser level 

 

2.2 SET‐UP PROCEDURE 1. Set‐up two (2) Edwards LifeSciences TruWave Disposable Pressure Transducers (Figure 2): 

a. Open on the sterile field two (2) TruWave Pressure Transducers. 

b. Disconnect tubing lines from transducers. Each transducer is packaged with two (2) lines connected: one line 

has a vent spike; the other line has a 3‐way stopcock. 

c. Discard two (2) spike vent lines. 

d. Save two (2) transducers for later use. 

e. Save two (2) saline lines with 3‐way stopcocks for later use. 

     

                                        

                                             

Figure 2: Pressure Transducer Set‐up 

 

   

Tran

sducer 1 

Save

Tran

sducer 2 

Transducers from packages           

Discard

Lines connected               Lines disconnected       

Page 3: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

 

Page 3 of 9  

2. Set‐up two (2) 20 ml syringes (Figure 3): 

a. Open on the sterile field two (2) 20 ml syringes. 

b. Fill both syringes with saline, label one SHEATH and the other MICROCATH. 

c. Attach the first 20 ml syringe filled with saline to a 3‐way stopcock on a saline line from step 1e. 

d. Attach the second 20 ml syringe filled with saline to the remaining 3‐way stopcock on the other saline line 

from step 1e. 

       

 

 

 

 

 

 

Figure 3: 20 ml flush syringe set‐up 

 

3. Set‐up two (2) transducers (Figure 4): 

a. Clip the transducer mount firmly onto IV pole. 

IMPORTANT! Use an  IV pole originating on  the procedure 

table because when the patient table moves up or down, it 

is  important  that  the  transducer  location  relative  to  the 

patient is maintained. 

b. Label one transducer “SHEATH” and other 

“MICROCATH” 

c. Fill two (2) 20 ml syringes with saline. 

d. Attach the first 20 ml syringe filled with saline to a 

transducer from step 1d. 

e. Attach the second 20 ml syringe filled with saline to the 

remaining transducer from step 1d. 

f. Mount two (2) transducers with 20 ml syringe filled 

with saline to transducer holder on IV pole with the 

transducer connection cables hanging down. 

g. Connect two (2) sterile saline lines from step 2 to both 

transducers. 

h. Discard the white caps on both transducer 3‐way 

stopcocks. 

i. Connect both transducer connection cables to two bedside monitor cables. Connect the bedside monitor 

cables to the appropriate bedside monitor ports.  

   

 

 Figure 4: Transducer set‐up 

SHEA

TH

MICR

OCAT

H

SHEA

TH

MICR

OCAT

H

Page 4: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

 

Page 4 of 9  

4. Position and level the two transducers to the patient’s mid‐axillary line and 4th intercostal space (Figure 5): 

a. Move IV pole forward or backward on the patient’s table until the transducers are positioned at the patient’s 

4th intercostal space. 

b. Using a laser level, slide the transducers up or down on the IV pole into position so that they are level to the 

patient's mid‐axillary line while maintaining position at the patient’s 4th intercostal space.   

IMPORTANT! The laser level should be aligned with the top of the 3‐way stopcocks on the transducers. 

IMPORTANT! The transducers must be exactly positioned to ensure accurate pressure readings. 

 

 Figure 5: Exact positioning of the two transducers* 

 

 

 

5. Figure 6): 

a. Turn 3‐way 

stopcocks on both transducers open to air 

(pointed up as shown in Figure 4) 

b. Label the transducers on the monitor: 

“MICROCATH” and “SHEATH”. 

c. ZERO both transducers by pressing the ZERO 

on the monitor. 

d. Set the scale on the monitor for both the 

MICROCATH and the SHEATH pressure 

measurements to a 150 scale or slightly 

greater than systolic blood pressure as 

measured on the noninvasive system.   

                                                                 * Edwards Lifesciences TruWave Transducer Setup. https://www.edwards.com/devices/pressure‐monitoring/transducer 

 

  

Figure 6: Bedside monitor set‐up 

Set‐up bedside monitor ( 

Raise or lower transducers until level with mid-axillary line 

Move the IV pole until transducers are positioned at the patient’s 4th intercostal space 

Noninvasive BP measurement

Page 5: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

 

Page 5 of 9  

6. Connect the stand‐alone 3‐way stopcock, V5, to 

the end of the microcatheter saline line as 

shown in Figure 7. 

 

7. Flush the saline lines from the transducers to a 

point just beyond valves V3 and V5 creating an 

air and bubble free continuous fluid column 

(Figure 7): 

a. With  valves  V3  and  V4  in  the  "syringe 

off"  position  and  V5  in  the  “embolic 

agent  inject off” position, pull  the snap 

tab  on  the  transducer  while 

simultaneously  filling  the  saline  lines 

using  syringes  S1 and  S2.  Tap  the  lines 

while holding them upright to work out 

any air bubbles. 

b. Move  the  3‐way  stopcock  to  the 

"transducer  off"  position  on  valves  V3 

and V4 per motion marked A. This action 

keeps  air  from  entering  the  lines 

towards the transducers. 

c. Use syringes S3 and S4 to flush residual 

air  out  of  the  open  end  of  the  saline 

lines.  Tap  the  lines  to  work  out  air 

bubbles. 

d. Move the 3‐way stopcock to the "saline  line off" position on valve V5 per  in motion marked B. This action 

keeps air from entering the microcatheter saline line. 

 

IMPORANT! Check the entire configuration for air bubbles and line kinks which are the most‐common problem 

when measuring pressure and can result in inaccurate readings. Pressure measurement requires a continuous 

fluid column. 

 

 

8. Connect the saline lines to both the introducer sheath and the microcatheter (Figure 8). 

a. Connect sheath line to the introducer sheath per configuration shown in Figure 8. 

b. Connect microcatheter line to the microcatheter 3‐way stopcock per configuration shown in Figure 8. 

 

   

 

Figure 7: Initial saline line flush to remove air and bubbles

 MICROCATH

 

 SH

EATH

 

MICR

OCAT

H SH

EATH

Snap Tab Flush

Tap lines while holding upright to work out air bubbles

Tap lines while holding upright to work out air bubbles

Air and bubbles are removed and replaced with saline

S3

S4 S1 S2

V1 V2

V3

V4 V5

Embolic agent inject

Microcatheter connect

Sheath connect

A

A

B

Page 6: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

 

Page 6 of 9  

3 PRESSURE MEASUREMENT AND EMBOLIC AGENT DELIVERY 

1. Measure and record pressures from both the introducer sheath and the microcatheter (Figure 8): 

a. Flush the sheath and microcatheter lines using syringes S3 and S4. 

b. Move the 3‐way stopcock to the "syringe off" position on valves V3 and V4 per motion marked A.  

c. Record sheath pressure. Record microcatheter pressure. For each pressure measurement of the sheath and 

microcatheter lines, record the systolic, diastolic and mean pressures from the bedside monitor. Once embolic 

agent delivery commences, wait until BP pressure readings stabilize before measuring pressures. 

 

2. Inject Embolic agent via the microcatheter with occlusion balloon inflated (Figure 9): 

a. Move the 3‐way stopcock to the "transducer off" position on valves V3 and V4. 

b. Move the 3‐way stopcock to the "saline line off" position on valve V5 for embolic agent injection. 

 

 

Figure 8: Pressure measurement configuration  Figure 9: Embolic agent injection configuration  

A

A

S3

S4

V4 V5

 

MICROCATH

 

 

SHEA

TH 

V3

SHEA

TH

MICR

OCAT

H

S3

S4

V4 V5

 

MICROCATH

 

 

SHEA

TH 

V3

SHEA

TH

MICR

OCAT

H

Page 7: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

Page 7 of 9 

4 PRESSURE MEASUREMENT INTERPRETATION 

Studies to date on transcatheter pressure monitoring to assure hemodynamic effect and to quantify a hemodynamic 

endpoint for embolization have been focused on the liver. Therefore, the following pressure measurement interpretation 

guidance is based on liver experience only. While this protocol could be utilized in organs outside the scope of the liver 

(e.g., kidney, prostate, pancreas, uterus), further study is to verify the hemodynamic effects of balloon occlusion in extra‐

hepatic organs, each with its own unique angioarchitecture.  

As noted in the protocol, transducers are utilized to measure the systolic, diastolic, and mean systemic arterial blood 

pressure (referred to as SHEATH), and the systolic, diastolic, and mean downstream vascular compartment arterial blood 

pressure (referred to as MICROCATH). The systemic arterial blood pressure is measured directly through the side arm of 

the femoral artery sheath.  The sheath should have an inner diameter that is at least one French larger than the outer 

diameter of the coaxial base catheter.  Flushing the system vigorously with saline prior to each reading will help ensure 

fidelity of the measurements. 

The blood pressure within the vascular compartment that is downstream from the microcatheter is measured directly 

through the lumen of the balloon mounted microcatheter.  When the balloon is deflated, the downstream vascular 

compartmental blood pressure should closely approximate the systemic arterial blood pressure unless the microcatheter 

occupies a large portion of the arterial cross‐sectional area or unrecognized upstream arteriospasm has occurred.  When 

the balloon has been inflated to the point of arterial occlusion, the blood pressure in the downstream vascular 

compartment should be reduced by 20‐50 mmHg relative to the systemic arterial blood pressure (1,2).  

The systemic compartmentalized arterial pressure differential (SCAPD) = mean systemic arterial blood pressure (mmHg) 

minus the mean downstream vascular compartment arterial blood pressure (mmHg).  When calculating the SCAPD, using 

the mean systemic and downstream blood pressures appears to be the most reliable pressure measurement.  The systolic 

blood pressure has excessive statistical noise (variability), and diastolic blood pressure downstream may actually be 

higher than the systemic diastolic blood pressure (even before embolization) due to damping of the arterial wave form. 

If the SCAPD is less than 20 mmHg, most likely the balloon is not occlusive.  Additional inflation is indicated until an 

appropriate SCAPD has been achieved.  Once a suitable SCAPD has been attained (typically in the order of 40 mmHg), 

then blood flow in hepaticoenteric arteries can be confidently assumed to flow hepatopetally, thus providing antegrade 

protection from nontarget embolization in addition to the designed retrograde protection. 

As a result of the 20‐50 mmHg SCAPD, blood flow enters the downstream vascular compartment not only through 

hepaticoenteric arteries, but also through hepatic artery‐to‐hepatic artery connections between neighboring hepatic 

segments.  This results in reversal of downstream compartmental hepatic arterial blood flow due to collateral 

reconstitution.  Essentially embolic agent is flushed out of the nontumorous hepatic tissues. Presumably the tumor is a 

separate vascular compartment, thus continues to fill with embolic agent.  The net result, as supported by a number of 

reported investigations (2,3,4) is increased delivery of agent to the tumor and reduced delivery to nontumorous liver.  Of 

note, if tumors receive competing arterial inflow from outside the downstream vascular compartment (i.e., “Watershed” 

tumors), then these results may be less predictable (5). 

Use of an occlusion balloon during embolization confounds the visual fluoroscopic clues used to determine the end point 

of embolization.  Specifically, the occlusion balloon dramatically reduces the forward blood flow velocity.  In addition, by 

design, the occlusion balloon serves as a back stop to reversal of blood flow.  As embolization progresses, particles 

occlude portions of the vascular compartment compartmental microvasculature, thus raising the downstream resistance 

to blood flow.  This increased downstream resistance results in progressive reduction in the SCAPD (6,7).  The algorithm 

adopted by the UCSD team involves repeated intraprocedural measurement of SCAPD after each delivery of 

approximately 10% of the intended chemoembolization or Y90 radioembolization resin microsphere dose.  Of note, Y90 

glass microsphere doses cannot be partitioned.  When relatively large volumes of liver are at risk (e.g., lobar delivery), 

data seems to support safety using a 70% relative reduction in SCAPD as an embolization end point (7).  In cases with 

relatively small volumes of liver at risk (e.g., segmental or subsegmental delivery), then intentional over embolization may 

Page 8: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

Page 8 of 9 

be an effective means for increasing embolic penetration into tumor and dealing with “watershed” tumors. Detailed 

review of hemodynamic principals and preliminary clinical evidence has been presented [8]. 

As an example, Figure 10 shows the bedside monitor display at the first pressure measurement when the microcatheter’s 

balloon was initially inflated, balloon occlusion was achieved (e.g. 38 mmHg pressure difference), and embolic agent (drug 

eluting embolic with doxorubicin) injection has not yet commenced. Figure 11 shows the first and sixth pressure 

measurement recordings (see section 6 for the measurement spreadsheet) with calculated mean pressures, pressure 

difference (SCAPD) and percentage reduction of the SCAPD after delivery of approximately 60% of the intended dose of 

embolic dose.  

5 REFERENCES 

1. Rose SC, Kikolski SG, Chomas JE. Downstream hepatic arterial blood pressure changes caused by deployment of the

surefire antireflux expandable tip. Cardiovasc Intervent Radiol 2013;36:1262‐9.

2. Rose SC, Halstead GD, Narsinh KH. Pressure‐Directed Embolization of Hepatic Arteries in a Porcine Model Using a

Temporary Occlusion Balloon Microcatheter: Proof of Concept. Cardiovasc Intervent Radiol 2017.

3. Irie T, Kuramochi M, Takahashi N. Dense accumulation of lipiodol emulsion in hepatocellular carcinoma nodule during

selective balloon‐occluded transarterial chemoembolization: measurement of balloon‐occluded arterial stump

pressure. Cardiovasc Intervent Radiol 2013;36:706‐13.

4. Pasciak AS, McElmurray JH, Bourgeois AC, Heidel RE, Bradley YC. The impact of an antireflux catheter on target volume

particulate distribution in liver‐directed embolotherapy: a pilot study. J Vasc Interv Radiol 2015;26:660‐9

5. Kothary N, Takehana C, Mueller K, et al.  Watershed Hepatocellular Carcinomas: The Risk of Incomplete Response

following Transhepatic Arterial Chemoembolization.  J Vasc Interv Radiol 2015; 26: 1122‐1129.

6. Rose SC, Lim GM, Arellano RS, Easter DB, Roberts AC. Temporary splenic artery balloon occlusion for protection of

nonsplenic vascular beds during splenic embolization. AJR 1998;170:1186‐8.

7. Rose SC, Kikolski SG, Morshedi MM, Narsinh KH. Feasibility of Intraprocedural Transluminal Hepatic and Femoral

Artery Blood Pressure Measurements as an Alternative Embolization Safety Endpoint When Antireflux Devices Are

Used During Lobar Chemoembolization. AJR 2015;205:196‐202.

8. Rose SC, Narsinh KH, Isaacson AJ, Fischman AM, Golzarian J. The Beauty and Bane of Pressure‐Directed

Embolotherapy: Hemodynamic Principles and Preliminary Clinical Evidence. AJR 2019 Mar;212(3):686‐695.

Figure 10: Bedside monitor display at baseline measurement  Figure 11: Measurement recording example 

Page 9: Rose Protocol Transcatheter pressure monitoringembolx.com/wp-content/uploads/2019/03/Rose-Protocol...11. 3‐way stopcock, packaged with transducer 12. 3‐way stopcock, stand‐alone

Page 9 of 9 

6 APPENDIX: PRESSURE MEASUREMENT RECORDING SPREADSHEET