Name: Anatomische Rekonstruktionen des menschlichen Cardiac Venensystem mit Kontrast-Computertomographie Perfusion-fixierten Proben (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-18T09:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 2 s
Description: Erfahren Sie die Erstellung präziser 3D-Modelle des menschlichen Herzvenensystems mittels Kontrast-CT perfusionsfixierter Proben. Diese Methode ermöglicht anatomische Messungen für die Entwicklung kardialer Implantate ohne Patientenexposition.

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Wir möchten Dionna Gamble, Allison Larson, und Katia Torres für die Unterstützung bei Modellgeneration und Messungen, Monica Mahre für Manuskript Unterstützung, Gary Williams für die technische Unterstützung, Jerrald Spencer Jr. für die Unterstützung bei den Figuren und den Fairview Imaging Services am anerkennen University of Minnesota. Die Finanzierung wurde vom Institut für Technik in der Medizin (University of Minnesota) und zum Teil von einem Forschungs-Vertrag mit Medtronic Inc. erhielt

Vorgehensweise Tabelle 1 fasst die Materialien während des Verfahrens verwendet wird. Abbildung 1 gibt einen Überblick über den Vorgang. Ein. Beleg-und Scan-Vorbereitung <ol><li> Besorgen Sie sich die isolierten menschlichen Herzen frisch und anschließend Perfusion fixieren sie in 10% gepuffertem in ihre enddiastolischen Zustand Formalin. </li><li> Spülen Sie die Herzen im Wasser gescannt werden am Tag vor dem Scannen, um die Mehrheit der Formalin zu entfernen. </li><li> Bevor der Scanner, die kanülieren Coronarsinus (CS) Vene innerhalb jedes Herz mit einem Ballonkatheter venogram. Erhalten Sie Zugang zum CS entweder durch die obere oder untere Hohlvene unter direkter Sicht oder die Verwendung von videoscopes. </li><li> Einmal im Ort, den Ballon aufzublasen dieser venogram Katheter, um den Katheter in der CS zu verankern. </li><li> Legen Sie jedes Herz in einem verschließbaren Behälter Polymer auf einem Schwamm, der so entworfen wurden, dasskann das Herz in seiner attitudinally korrekten anatomischen Position zu sitzen. </li></ol> 2. Computertomographie <ol><li> Positionieren Sie ein bestimmtes Herz auf dem CT-Scanner Bett, als wenn ein Patient wurde in Rückenlage und mit dem Kopf voran auf den Scanner. </li><li> Verbinden des proximalen Endes des Katheters venogram zu einem Injektor, der zwei Injektionsspritzen enthält: eine für den Kontrast und eine für Kochsalzlösung. </li><li> Automatisches injizieren 40 ml Kontrastmittel in das Herz Venensystem mit 5 ml / sec. </li><li> CT das Herz 8 sec nach der Kontrastmittelinjektion wird eingeleitet. Stellen Sie den CT-Scan zu 512 x 512 Pixel Auflösung mit 0,6 mm Schichtdicke. </li><li> Automatisch injizieren 40 ml Kochsalzlösung in den kardialen Venensystem bei 5 ml / sec zu spülen, den Kontrast. </li><li> Exportieren Sie die CT DICOM-Bilder auf einer externen Festplatte. </li></ol> 3. Wiederaufbau und Messungen <ol><li> Hochladen CT DICOM-Bilder in Mimics Software. </li><li> Generieren Sie eine Maske für die CT Bildgebunges enthält nur die Pixel mit hohem Hounsfield Einheiten nur den Kontrast in dem Herzen zu markieren. </li><li> Entfernen Kontrast, der in die Kammern oder diffus ins Gewebe ausgetreten ist, so dass die Maske enthält nur den Kontrast innerhalb der großen Herzvenen. </li><li> Manuell in Lufteinschlüsse füllen innerhalb einer bestimmten Vene Frame für Frame. </li><li> Generieren Sie ein 3D-Objekt aus der resultierenden Maske. </li><li> Glätten und wickeln Sie dieses Objekt, um grobe Geometrien beseitigen. Video 1 zeigt eine dieser 3D-Modelle im Raum drehen. </li><li> Generieren Mittellinien für jedes 3D-Modell erstellt. </li><li> Mit diesen Mittellinien, messen Sie die Bogenlänge, Verzweigung Winkel, Tortuosität (Bogenlänge / Luftlinie entfernt) und Durchmessern für jeden größeren Schiffes in jedem Herzen. Unsere beschäftigt anatomischen Nomenklatur ist in Abbildung 2 dargestellt. </li></ol>

<ol><li>Burkhardt, J. D., Wilkoff, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interventional+electrophysiology+and+cardiac+resynchronization+therapy%3A+delivering+electrical+therapies+for+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Circ%22%5BJournal%5D)">Interventional electrophysiology and cardiac resynchronization therapy: delivering electrical therapies for heart failure.</a> Circ. 115, 2208-2220 (2007).</li>
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</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Unser Labor ist die Entwicklung einer Bibliothek von Perfusion-fixierten Herzen Proben für verschiedene anatomische Studien. Bis heute haben wir mehr als 240 erhaltene Exemplare. Die spezifischen Methoden, die wir verwendet, um diese Proben vorbereitet haben, wurden bisher 3 beschrieben. Die vorliegende Studie beschreibt ein neues Verfahren zur Abbildung des menschlichen Herz-venöse System und für die Entwicklung eines anatomischen Datenbank, die für die Konstruktion von Herz-Geräte innerhalb der Gefäße einge...

anatomische rekonstruktionen des menschlichen cardiac venensystem mit kontrast-computertomographie perfusion-fixierten proben

Anatomical Reconstructions of the Human Cardiac Venous System using Contrast-computed Tomography of Perfusion-fixed Specimens

Ein detaillierteres Verständnis der Komplexität und der relativen Variabilität innerhalb des kardialen Human-Venensystem ist entscheidend für die Entwicklung von Herz-Geräten, die den Zugriff auf diese Schiffe erfordern. Zum Beispiel wird kardialen Venenanatomie bekannt, dass einer der wichtigsten Einschränkungen für die reibungslose Lieferung der kardialen Resynchronisationstherapie (CRT) 1 Daher ist die Entwicklung einer Datenbank der anatomischen Parameter für den menschlichen kardialen venösen Systeme können bei der Gestaltung von CRT-Abgabe zu unterstützen Geräte, eine solche Beschränkung zu überwinden. In diesem Forschungsprojekt wurden die anatomischen Parameter aus 3D-Rekonstruktionen des venösen Systems mittels Kontrastmittel-Computertomographie (CT) und Modelling-Software (Materialise, Leuven, Belgien) erhalten. Bogenlänge, Tortuosität, Verzweigung Winkel, Entfernung zum Koronarsinusostium und Gefäßdurchmesser: Die folgenden Parameter wurden für jede Ader beurteilt. CRT ist eine mögliche Behandlung für patiEltern mit elektromechanischer Dyssynchronie. Ungefähr 10-20% der Patienten mit Herzinsuffizienz können von CRT 2 profitieren. Elektromechanische Dyssynchronie bedeutet, dass Teile des Herzmuskels aktivieren und Vertrag früher oder später als die normale Leitungsbahnen des Herzens. In CRT werden dyssynchronous Bereiche des Myokards mit elektrischer Stimulation behandelt. CRT-Stimulation beinhaltet typischerweise Stimulation führt, die den rechten Vorhof (RA), rechten Ventrikel (RV) und linken Ventrikels (LV) zu stimulieren, um mehr synchronisiert Rhythmen erzeugen. Der LV-Elektrode wird in der Regel innerhalb eines kardialen Vene implantiert, mit dem Ziel, sie innerhalb der Stelle der neuesten myokardialen Aktivierung überlagern. Wir glauben, dass die Modelle und die erhaltenen Analysen davon wird die anatomische Ausbildung für Patienten, Studenten, Ärzte und medizinisches Gerät Designern fördern. Die eingesetzten Methoden hier kann auch genutzt werden, um andere anatomische Merkmale des menschlichen Herzens unsere Proben, wie z. B. zu studierendie Koronararterien. Zur weiteren Förderung der erzieherischen Wert dieser Forschung haben wir die venöse Modelle auf unserer Website freien Zugang geteilt: <a href="http://www.vhlab.umn.edu/atlas" target="_blank">www.vhlab.umn.edu / atlas</a> .

Tabelle 2 zeigt die mittlere anatomische Parameter für die wichtigsten Herzvenen für 42 Proben menschlichen Herzens. Alle Herzen Proben enthielt einen hinteren interventrikulären Vene (PIV) und vorderen interventrikulären Vene (AIV). Einige Proben enthielten mehr als einem posterioren Vene des LV (PVLV), posteroanterioren Lateralvene (PLV), links Lateralvene (LLV) und / oder antero-laterale Vene (ALV), während andere Herzen hatten noch eine oder zwei dieser spezifischen Adern vorhanden. <table borde...

Das Ziel dieser Forschung ist es, neu zu erstellen und dann auf die Anatomie des menschlichen Herzens venöse System mit 3D-Rekonstruktionen von Kontrastmittel-Computertomographie erzeugt.

Anatomische Rekonstruktionen des menschlichen Cardiac Venensystem mit Kontrast-Computertomographie Perfusion-fixierten Proben

A detailed  understanding of the complexity and relative variability within the human  cardiac venous system is crucial for the development of cardiac ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, 3D-Modelle des menschlichen Herzensvenensystems zu erstellen, um eine anatomische Datenbank aufzubauen, die für die Entwicklung kardialer Vorrichtungen, die in diesen Gefäßen eingesetzt werden, genutzt werden kann. Dies wird erreicht, indem zunächst die menschliche Herzkammerprobe präpariert wird, indem sie im Zustand des enddiastolischen Volumens fixiert und die Koronarsinusvene mit einem Venogramm-Ballonkatheter katheterisiert wird. Im zweiten Schritt werden Kontrastmittel-CT-Aufnahmen des kardialen Venensystems angefertigt, die im abschließenden Schritt gewonnen werden.3D-Modelle werden aus den CT-Scans generiert, aus denen verschiedene anatomische Messungen gewonnen werden können. Einer der Hauptvorteile unserer Technik gegenüber anderen Methoden, wie beispielsweise der in-vivo-Beurteilung der Herzkranzvenenanatomie, besteht darin, dass keine Belastung des Patienten mit Kontrastmitteln oder Strahlung erfolgt. Die Idee zu dieser Methode entstand ursprünglich, als wir das venöse Herzsystem dieser perfusionsfixierten Herzen mittels eines Mikroschreibers an der epikardialen Oberfläche kartierten.Diese Methode hatte jedoch einige Einschränkungen. Sie war begrenzt durch die Menge des Fettgewebes sowie dadurch, dass sie 2D-Modelle erzeugte. Die Verwendung von Kontrast-CTs zur Modellerzeugung überwindet diese Einschränkungen, sobald sie verfügbar sind.Perfusionsfixieren Sie die frisch isolierten menschlichen Herzen im enddiastolischen Zustand in 10 % gepuffertem Formalin. Spülen Sie die Herzen am Tag vor der Untersuchung mit Wasser, um den Großteil des Formalins zu entfernen, bevor Sie zur Bildgebung gehen. Verwenden Sie einen Venogramm-Ballonkatheter, um die Koronarvene jedes Herzens über die untere Hohlvene zu katheterisieren.Unter direkter Sicht. Sobald der Katheter positioniert ist, den Ballon des Venogrammkatheters aufblasen, um den Katheter im Koronarsinus zu verankern. Danach jedes Herz in einen verschließbaren Polymerbehälter auf einen Schaumstoff setzen, der das Herz in seiner anatomisch korrekten Lage unterstützt.Platzieren Sie zunächst das Herz auf dem CT-Scannertisch, als ob ein Patient supin und mit dem Kopf voran auf dem Scanner liegen würde. Anschließend verbinden Sie das proximale Ende des Venogrammkatheters mit einem Injektor, der zwei Injektionsspritzen enthält: eine für Kontrastmittel und eine für Kochsalzlösung.Injizieren Sie nun automatisch 40 Milliliter Kontrastmittel in das kardiale Venensystem mit einer Geschwindigkeit von fünf Millilitern pro Sekunde. Acht Sekunden nach Beginn der Kontrastmittelinjektion scannen Sie das Herz mit einer Auflösung von 512 mal 512 Pixel und einer Schichtdicke von 0,6 Millimetern. Spülen Sie anschließend das Kontrastmittel durch die automatische Injektion von weiteren 40 Millilitern Kochsalzlösung in das kardiale Venensystem aus.Exportieren Sie die CT-DICOM-Bilder mit fünf Millilitern pro Sekunde auf eine externe Festplatte. Laden Sie nun die CT-DICOM-Bilder in die Mimics-Software hoch und erzeugen Sie eine Maske für die CT-Bilder, die nur Pixel mit hohen Hounsfield-Einheiten enthält. Um ausschließlich den im Herzen vorhandenen Kontrast hervorzuheben, entfernen Sie jeglichen Kontrast, der in die Herzkammern eingedrungen oder in das Gewebe diffundiert ist, sodass die Maske nur den Kontrast innerhalb der großen Herzkranzvenen enthält.Danach manuell die Lufttaschen innerhalb eines bestimmten Venenbildes Bild für Bild ausfüllen und aus der resultierenden Maske ein 3D-Objekt generieren. Anschließend die Maske glätten und umhüllen, um raue Geometrien zu beseitigen, und danach Mittellinien für jedes erstellte 3D-Modell generieren. Um die Benutzervariabilität bei der Erstellung der 3D-Modelle zu minimieren, ist es wichtig, dass der Benutzer dem detaillierten Protokoll sorgfältig folgt und ein Beobachter das Modell vor der Generierung der Mittellinien überprüft.Verwenden Sie abschließend die Mittellinien, um die Bogenlänge, den Verzweigungswinkel, die Tortuosität und die Durchmesser für jedes Hauptgefäß in jedem Herzen zu messen. In dieser Tabelle sind die medianen anatomischen Parameter der großen Herzkranzvenen für 42 menschliche Herzen dargestellt. Alle Herzpräparate enthielten jeweils eine mittlere Herzkranzvene und eine vordere interventrikuläre Vene.Einige Proben enthielten mehr als eine untere Vene, untere laterale Vene, laterale Vene und/oder anterolaterale Vene. Während andere Herzen eine oder zwei dieser spezifischen Venen in diesem Film möglicherweise nicht aufwiesen, kann ein repräsentatives 3D-Modell beobachtet werden, das sich im Raum dreht. Bei diesem Verfahren besteht einer der Vorteile darin, dass Sie mithilfe von Videoskopie innerhalb der Herzenvenen eine Visualisierung vornehmen können, um die Anatomie zu beurteilen, die CT-Modelle zu validieren und außerdem festzustellen, wo sich verschiedene Strukturen wie die Herzenvenen befinden, die nach der Entwicklung des CT nicht sichtbar sind.Diese Technik ermöglicht es Forschern auf dem Gebiet der biomedizinischen Technik, das kardiale Venensystem sowie die Entwicklung kardialer Vorrichtungen, die diese Gefäße nutzen, zu untersuchen. Letztendlich wird die Modellierung und Kartierung des menschlichen kardialen Venensystems neue Einblicke in die relevante Anatomie zur Durchführung verschiedener klinischer Eingriffe liefern.

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Anatomische Rekonstruktionen des menschlichen Cardiac Venensystem mit Kontrast-Computertomographie Perfusion-fixierten Proben

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