Summary
Bu araştırmanın amacı yeniden ve daha sonra kontrast-bilgisayarlı tomografi taramaları üretilen 3D rekonstrüksiyon kullanarak insan kalp venöz sisteminin anatomisi erişmektir.
Abstract
Insan kalp damar sistemi içinde karmaşıklığı ve göreli değişkenlik ayrıntılı bir anlaşılması, bu damarların erişimi gerektiren kardiyak cihazların gelişimi için çok önemlidir. Örneğin, kalp damar anatomi Bu nedenle, insan kalp damar sistemleri için anatomik bir parametre veritabanı geliştirilmesi CRT teslimat tasarımında yardımcı olabilir kardiyak resenkronizasyonun uygun şekilde teslim (CRT) 1 için temel sınırlamalar biri olarak bilinir Böyle bir sınırlama aşmak için cihazlar. Bu araştırma projesi olarak, anatomik parametreleri kontrast-bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleme ve modelleme yazılımı (Materialise, Leuven, Belçika) kullanılarak venöz sistemin 3D rekonstrüksiyon elde edilmiştir. Yay uzunluğu, kıvrım, dallanma açısı, koroner sinüs ostium mesafesinde ve damar çapı: Aşağıdaki parametreler her damar için değerlendirildi.
CRT pati için potansiyel bir tedavi yöntemidirelektromekanik dissenkroni ile veliler. Kalp yetmezliği hastaların yaklaşık% 10-20 CRT 2 yararlanabilir. Elektromekanik dissenkroni erken ya da geç kalp normal iletim yolu daha miyokard etkinleştirmek ve sözleşme bu parçaları anlamına gelir. CRT olarak, miyokardın dyssynchronous alanları elektriksel stimülasyon ile tedavi edilir. CRT kalp pili genellikle daha yeniden senkronize ritimleri üretmek için sağ atrium (RA), sağ ventrikül (RV) ve sol ventrikül (LV) teşvik pace yol içerir. LV kurşun genellikle son miyokard aktivasyon site içinde bu kaplamak amacıyla, bir kalp damar içinde yerleştirilir.
Biz modelleri elde edilen ve analizler bunların hastalar, öğrenciler, klinisyenler ve tıbbi cihaz tasarımcıları için anatomik eğitimi teşvik inanıyoruz. Burada kullanılan yöntemler aynı zamanda gibi insan kalp örneklerin diğer anatomik özellikleri, çalışma için kullanılabilirkoroner arterler. Daha bu araştırmanın eğitim değeri teşvik etmek, bizim ücretsiz web venöz modelleri paylaştı: www.vhlab.umn.edu / atlas .
Protocol
Prosedür
Tablo 1 işlemi sırasında kullanılan malzemelerin özetlemektedir. Şekil 1, sürecin bir bakış sağlar.
1. Numune ve Tarama Hazırlama
- Kendi diyastol sonu durumda tamponlu formalin% 10 bunları düzeltmek taze ve daha sonra perfüzyon izole insan kalpleri alın.
- Formalin çoğunluğu kaldırmak amacıyla tarama gün önce suda taranacak kalpleri durulayın.
- Tarayıcı gitmeden önce, bir venogram balon kateter ile her kalp içinde koroner sinüs (CS) ven cannulate. Ya doğrudan görüş altında üstün veya aşağı vena kava veya videoskoplar aracılığıyla CS erişim sağlamak.
- Bir kez yerinde, CS kateter çapa bu venogram kateter balon şişirmek.
- Şekilde dizayn edilmiş bir sünger üzerine bir yapışmalı polimer kap içinde her kalp yerleştirinKalp kendi davranışsal doğru anatomik pozisyonda oturabilir.
2. Bilgisayarlı Tomografi tarar
- Bir hasta yatar ve tarayıcı ilk kafa yatıyordu sanki CT tarayıcı yatakta belirli bir kalp yerleştirin.
- Buna için, bir ve tuzlu su için bir: iki enjeksiyon iğneleri içeren bir enjektöre venogram kateterin proksimal ucunu.
- Otomatik olarak 5 ml / sn kalp venöz sisteme kontrast 40 ml enjekte edilir.
- Kontrast enjeksiyonu başlatılır sonra CT kalbinde 8 sn tarayın. 0.6 mm kesit kalınlığı ile 512 x 512 piksel çözünürlük için BT ayarlayın.
- Karşıtlığı otomatik olarak dışarı atılması için 5 ml / sn kalp venöz sisteme tuzlu 40 ml enjekte edilir.
- Harici bir sabit disk üzerine CT DICOM görüntüleri ihracat.
3. İmar ve Ölçümler
- Mimics Yazılım içine CT DICOM resim yüklemek.
- BT imag için bir maske oluşturmaksadece kalp sadece kontrast mevcut vurgulamak için yüksek Hounsfield birimleri ile piksel içerir es.
- Maske sadece büyük kalp damarları içinde kontrast içerecek şekilde doku içine odaları veya dağınık döküldü kontrast çıkarın.
- El kare, belirli bir damar çerçevesinde hava cepleri doldurmak.
- Çıkan maskesi bir 3D nesne oluşturmak.
- Kaba geometrileri ortadan kaldırmak için bu nesne pürüzsüz ve sarın. Video 1 uzayda dönen bu 3 boyutlu modeller biri olduğu bilinmektedir.
- Oluşturulan her bir 3D model için merkez oluşturmak.
- Bu merkez kullanarak, her kalp her büyük gemi için yay uzunluğu, dallanma açısı, kıvrım (ark uzunluğu / doğrusal mesafe) ve çapları ölçmek. Bizim istihdam anatomik isimlendirme Şekil 2'de görüntülenir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tablo 2 42 insan kalbi örnekler için büyük kalp damarları için orta anatomik parametreleri sunar. Tüm kalp örnekler bir posterior interventriküler ven (PIV) ve ön interventriküler ven (AIV) içeriyordu. Diğer kalpler bir ya da vardı olmayabilir Bazı örnekler, LV (PVLV), posterolateral ven (PLV), sol lateral ven (LLV), ve / veya ön-yan ven (ALV) birden fazla posterior ven yer Bu özel damarlar iki sunuyoruz.
| Kullanılan Malzeme |
| Perfüzyon-sabit İnsan Hearts |
| Venogram Balon Kateterler |
| Polimer Mühürlenebilir Konteyner |
| Anatomik olarak doğru kalp sünger |
| CT tarayıcı ve yazılım |
| Kontrast ve Tuzlu Enjektör |
| Kontrast (Omnipaque) |
| Taklit Yazılım |
Tablo 1. Sunulan yöntem içinde kullanılan malzemelerin özeti.
Şekil 1. Yöntem özet. (A) verilen bir perfüzyon izole sabit kalbin koroner sinüs venogram balon kateter ile kanüle edilir ve (B), davranışsal doğru pozisyonda yerleştirilir. Aksine kalp venöz içine enjekte edilirken (C) örnek taranır Sistem, tuzlu yıkama takip etti. (D) üretilen görüntüler, sonraki ölçümler alınabilir, böylece damar dijital rekonstrüksiyon oluşturmak için kullanılır.
Video 1. 3 boyutlu bir kalp damar m örneğikontrast-bilgisayarlı BT üretilen odel. Videoyu izlemek için burayı tıklayın.
Şekil 2. Kalp venöz sistemin en önemli gemilerin adlandırılması.
Tablo 2'de. 42 insan kalbi örnekler için bugüne kadar elde edilen ölçümlerin özeti. daha büyük bir tablo görmek için buraya tıklayın .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Laboratuvarımız çeşitli anatomik araştırmalar için perfüzyon-sabit kalp örneklerinin bir kütüphane geliştiriyor. Bugüne kadar, biz 240 korunmuş örnekleri üzerinde var. Bu örneklerin hazırlanması için kullanılan adres özel yöntemler, daha önce 3 'te tarif edilmiştir. Bu çalışma, insan kalp venöz sistemi haritalama için ve damarlar içinde istihdam kalp cihazların tasarımı için kullanılabilecek bir anatomik veritabanı, gelişimi için yeni bir metodoloji anlatılmaktadır.
Daha önce yapılan çalışmalarda kalp damar sisteminin anatomik değerlendirmek için canlı hastalarda manyetik rezonans (MR) 4 ve BT 5-12 görüntüleme kullandık. Çalışmamızın ana avantajı kontrast madde ve radyasyona maruz kalma 13-14 nedeniyle hastaların yaşamak için hiçbir tehlike olmasıdır. Ayrıca örneklerin büyük bir veritabanı, benzer bir şekilde hazırlanmış tüm analiz edebiliyoruz. Bu örnekler yeniden taranır eğer additional görüntüler gereklidir. Tablo 2, bu yöntem ile elde edilen anatomik parametreler, genellikle in vivo çalışmalar anlatılandan daha yüksek olmuştur. Burada sunulan statik rekonstrüksiyon kendi diyastol sonu şeklinde perfüzyon-sabit ve kalp kalp döngüsü (yani maksimum boyutlar) bu aşamada olduğunda damarların bir anlık temsil etmelidir, çünkü bu olduğuna inanıyorum.
Burada sunulan çalışmada çeşitli sınırlamalar olduğu not edilmelidir. Bizim eski insan kalbinin örneklerin bazılarında, ventrikül biraz çıkan modellerin bazıları etkileyebilir ki, görüntüleme işlemi sırasında yıkılmıştır. Bu sınırlama gidermek için, şu anda kalp sonuna diyastolik (dilate) şeklini korur sağlamak için jel ventrikül odalarına arıyoruz. Çalışmanın bir diğer kısıtlılığı bu modeli üretimi ve elde edilen sonraki ölçümler kullanıcı bağlı olabilir olduğunu. Biz havE bir araştırmacı her üretilen modelini kontrol sağlayarak bu sınırlama en aza indirmek için çalıştı. Modellerin Kullanıcı bağımlılık daha farklı kullanıcılar tarafından oluşturulan aynı kalp modelleri karşılaştırılarak değerlendirilecektir. Son olarak, bu statik BT sırasında numune dokuya yayılır bu kontrast miktarını kalpten kalbe değişir. Bu nedenle, bu veritabanında gözlemlemek farklılıklar bazı doku difüzyon farklılıklar değil, gerçekten venöz anatomi farklılıklar olabilir. Bu kısıtlamalara rağmen, oluşturulan 3 boyutlu modeller çeşitli hasta popülasyonlarında insan kalp damar sistemi ile ilgili yararlı bilgiler sağlar. Biz ek örnek almak gibi bu modeller ve ilgili anatomik ölçümlerinin bizim yeni veritabanı genişletmek ve paylaşmaya devam edeceğiz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Biz el yazması yardım, teknik yardım, de rakamlar ve Fairview Görüntüleme Hizmetleri ile yardım için Jerrald Spencer Jr için Gary Williams için model üretimi ve ölçümleri, Monica Mahre ile yardım için Dionna Gamble, Allison Larson ve Katia Torres kabul etmek istiyorum University of Minnesota.
Fon Medtronic Inc ile bir araştırma sözleşmeden Tıp Mühendisliği Enstitüsü (Minnesota Üniversitesi) ve kısmen kabul edildi
References
- Burkhardt, J. D., Wilkoff, B. L. Interventional electrophysiology and cardiac resynchronization therapy: delivering electrical therapies for heart failure. Circ. 115, 2208-2220 (2007).
- Lu, F. Cardiac resynchronization therapy. Handbook of cardiac physiology and anatomy. Iaizzo, P. , 2nd ed, Springer Science. New York, N.Y. 475-497 (2009).
- Eggen, M. D., Swingen, C. M., Iaizzo, P. A. Ex vivo diffusion tensor MRI of human hearts: relative effects of specimen decomposition. Magn. Reson. Med. 67, 1703-1709 (2012).
- Manzke, R., Binner, L., Bornstedt, A., Merkle, N., Lutz, A., Gradinger, R., Rasche, V. Assessment of the coronary venous system in heart failure patients by blood pool agent enhanced whole-heart MRI. Eur. Radiol. 21, 799-806 (2010).
- Abbara, S., Cury, R. C., Nieman, K., Reddy, V., Moselewski, F., Schmidt, S., Ferencik, M., Hoffman, U., Brady, T. J., Achenbach, S. Noninvasive evaluation of cardiac veins with 16-MDCT angiography. AJR. Am. J. Roentgenol. 185, 1001-1006 (2005).
- Gerber, T. C., Sheedy, P. F., Bell, M. R., Hayes, D. L., Rumberger, J. A., Behrenbeck, T., Holmes, D. R., Schwartz, R. S. Evaluation of the coronary venous system using electron beam computed tomography. Int. J. Cardiovasc. Imaging. 17, 65-75 (2001).
- Jongbloed, M. R. M., Lamb, H. J., Bax, J. J., Schuijf, J. D., de Roos, A., vander Wall, E. E., Schalij, M. J. Noninvasive visualization of the cardiac venous system using multislice computed tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 45, 749-753 (2005).
- Mao, S., Shinbane, J. S., Girky, M. J., Child, J., Carson, S., Oudiz, R. J., Budoff, M. J. Coronary venous imaging with electron beam computed tomographic angiography: three-dimensional mapping and relationship with coronary arteries. Am. Heart J. 150, 315-322 (2005).
- Muhlenbruch, G., Koos, R., Wildberger, J. E., Gunther, R. W., Mahnken, A. H. Imaging of the cardiac venous system: comparison of MDCT and conventional angiography. AJR. Am. J. Roentgenol. 185, 1252-1257 (2005).
- Schaffler, G. J., Groell, R., Peichel, K. H., Rienmuller, R. Imaging the coronary venous drainage system using electron-beam CT. Surg. Radiol. Anat. 22, 35-39 (2000).
- Tada, H., Kurosaki, K., Naito, S., Koyama, K., Itoi, K., Ito, S., Ueda, M., Shinbo, G., Hoshizaki, H., Nogami, A., Oshima, S., Taniguchi, K. Three-dimensional visualization of the coronary venous system using multidetector row computed tomography. Circ. J. 69, 165-170 (2005).
- Van de Veire, N. R., Schuijf, J. D., Sutter, J. D., Devos, D., Bleeker, G. B., de Roos, A., vander Wall, E. E., Schalij, M. J., Bax, J. J. Non-invasive visualization of the cardiac venous system in coronary artery disease patients using 64-slice computed tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 48, 1832-1838 (2006).
- de Jong, P. A., Mayo, J. R., Golmohammadi, K., Nakano, Y., Lequin, M. H., Tiddens, H. A., Aldrich, J., Coxson, H. O., Sin, D. D. Estimation of cancer mortality associated with repetitive computed tomography scanning. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 173, 199-203 (2006).
- Martin, D. R., Semelka, R. C., Chapman, A., Peters, H., Finn, P. J., Kalb, B., Thomsen, H. Nephrogenic systemic fibrosis versus contrast-induced nephropathy: risks and benefits of contrast-enhanced MR and CT in renally impaired patients. J. Magn. Reson. Imaging. 30, 1350-1356 (2009).
