Reconstructions anatomiques du système veineux cardiaque humaine à l'aide de contraste tomodensitométrie des échantillons Perfusion-fixes

L'objectif général de cette procédure est de générer des modèles tridimensionnels du système veineux cardiaque humain afin de constituer une base de données anatomiques pouvant être utilisée pour la conception de dispositifs cardiaques destinés à être utilisés dans ces vaisseaux. Cela est réalisé en premier lieu en préparant l'échantillon de cœur humain en le fixant à son état diastolique final et en canulant le sinus coronaire à l'aide d'un cathéter à ballonnet pour véniogramme. Dans la deuxième étape, des images de tomodensitométrie avec produit de contraste du système veineux cardiaque sont obtenues lors de la dernière étape.

Des modèles 3D sont générés à partir des scanners TDM, permettant d'obtenir diverses mesures anatomiques. L'un des principaux avantages de notre technique par rapport à d'autres méthodes, telles que l'évaluation in vivo de l'anatomie des veines cardiaques, est qu'elle n'expose pas le patient à des agents de contraste ni à des radiations. Nous avons eu l'idée de cette méthode pour la première fois lorsque nous cartographiions initialement le système veineux cardiaque de ces cœurs fixés par perfusion à l'aide d'un microscribe sur la surface épicrodiale.

Cependant, cette méthode présentait certaines limites. Elle était restreinte par la quantité de tissu adipeux et produisait des modèles en 2D. L'utilisation de tomodensitométries avec contraste pour la génération de modèles permet de surmonter ces limitations dès qu'elles sont obtenues.

Effectuer une perfusion de fixation des cœurs humains fraîchement isolés dans leur état de diastole finale à l’aide de formol tamponné à 10 %. Puis, la veille de l’imagerie, rincer les cœurs à l’eau afin d’éliminer la majeure partie du formol avant de les transporter vers le scanner. Utiliser un cathéter-ballon de véno-scanner pour canuler la veine coronaire dans chaque cœur par l’intermédiaire de la veine cave inférieure.

Sous visualisation directe. Une fois en place, gonflez le ballonnet du cathéter de phlébographie pour fixer le cathéter dans le sinus coronaire. Placez ensuite chaque cœur dans un récipient en polymère hermétique, posé sur une éponge conçue pour soutenir le cœur dans sa position anatomique correcte selon l'attitude.

Commencez par positionner le cœur sur le plateau du scanner CT comme si un patient était allongé en position décubitus dorsal et la tête en avant sur le scanner. Ensuite, reliez l'extrémité proximale du cathéter de phlébographie à un injecteur contenant deux seringues d'injection. Une pour le produit de contraste et une pour la solution saline.

Injectez maintenant automatiquement 40 millilitres de produit de contraste dans le système veineux cardiaque à raison de cinq millilitres par seconde. Huit secondes après le début de l'injection de contraste, effectuez une tomodensitométrie du cœur en réglant la résolution de numérisation à 512 par 512 pixels avec une épaisseur de coupe de 0,6 millimètre. Ensuite, éliminez le produit de contraste en injectant automatiquement 40 millilitres supplémentaires de sérum salin dans le système veineux cardiaque.

À raison de cinq millilitres par seconde, exportez les images TDM au format DICOM sur un disque dur externe. Téléversez maintenant les images TDM au format DICOM dans le logiciel MIMIC et générez un masque pour les images TDM qui ne contient que les pixels ayant des unités Hounsfield élevées. Pour mettre en évidence uniquement le contraste présent dans le cœur, supprimez tout contraste ayant fui dans les cavités ou diffusé dans les tissus, de sorte que le masque ne contienne que le contraste situé dans les veines cardiaques principales.

Ensuite, remplissez manuellement les poches d'air à l'intérieur d'une veine donnée image par image, puis générez un objet 3D à partir du masque obtenu. Lissez ensuite le masque et ajustez-le afin d'éliminer toute géométrie irrégulière, puis générez des lignes centrales pour chaque modèle 3D créé. Afin de minimiser la variabilité entre utilisateurs lors de la génération des modèles 3D, il est important que l'utilisateur suive attentivement le protocole détaillé et fasse vérifier le modèle par un observateur avant de générer les lignes centrales.

Enfin, utilisez les lignes centrales pour mesurer l'angle de branchement, la tortuosité, les diamètres et la longueur d'arc de chaque vaisseau principal dans chaque cœur. Dans ce tableau, les paramètres anatomiques médians des veines cardiaques principales pour 42 spécimens de cœurs humains sont présentés. Tous les spécimens cardiaques comprenaient une veine cardiaque moyenne et une veine interventriculaire antérieure.

Certains spécimens contenaient plus d'une veine inférieure, veine latérale inférieure, veine latérale et/ou veine antérolatérale. Bien que d'autres cœurs puissent ne pas présenter une ou deux de ces veines spécifiques dans ce film, un modèle 3D représentatif peut être observé en rotation dans l'espace. Suivez cette procédure : l'un des avantages est que vous pouvez utiliser la visualisation à l'aide de fibroscopes dans les veines cardiaques pour évaluer l'anatomie, valider les modèles de tomodensitométrie (CT) et également déterminer l'emplacement de diverses structures telles que les veines cardiaques, que vous ne pouvez pas voir sur la CT après son développement.

Cette technique permet aux chercheurs dans le domaine du génie biomédical d'explorer le système veineux cardiaque et le développement de dispositifs cardiaques utilisant ces vaisseaux. En fin de compte, la modélisation et la cartographie du système veineux cardiaque humain fourniront des connaissances nouvelles sur l'anatomie pertinente pour réaliser diverses procédures cliniques.