שחזורים אנטומיים של מערכת ורידי לב האנושית באמצעות ניגודיות, טומוגרפיה ממוחשבת של דגימות זלוף-קבועות

המטרה הכללית של הליך זה היא להפיק מודלים תלת-ממדיים של מערכת הורידים הלבבית האנושית לצורך פיתוח מאגר נתונים אנטומי שניתן להשתמש בו לתכנון של מכשירים לבביים המושתלים בכלי דם אלו. הדבר מושג תחילה על ידי הכנת דגימת לב אנושי באמצעות קיבועה במצב הדיאסטולי הסופי והחדרת קטטר בלון לונוגרמה לסינוס קורונרי. בשלב השני, מתקבלות תמונות CT עם חומר ניגוד של מערכת הורידים הלבבית במהלך השלב הסופי.

מדגמי תלת-ממד נוצרים מסריקות CT, מהן ניתן להפיק מדידות אנטומיות שונות. אחד היתרונות המרכזיים של הטכניקה שלנו על פני שיטות אחרות, כגון הערכה in vivo של האנטומיה הורידית של הלב, הוא שאין חשיפה של המטופל לחומרי ניגוד או לקרינה. הרעיון הראשוני לשיטה זו עלה כאשר מיפינו במקור את המערכת הורידית של הלבבות הללו, שקיובעו בשיטת perfusion, באמצעות micro scribe על פני השטח של האפיקרד.

עם זאת, לשיטה זו היו מספר מגבלות. היא הייתה מוגבלת על ידי כמות הרקמה השומנית, ובנוסף היא יצרה מודלים דו-ממדיים. השימוש ב-CT עם חומר ניגוד ליצירת מודלים המאפשר להתגבר על מגבלות אלו ברגע שהם מתקבלים.

בצעו קיבוע בפרפוזיה של הלבבות האנושיים שבודדו זה עתה במצב הדיאסטולי הסופי שלהם בפורמלין מנויטר בריכוז 10%. לאחר מכן, ביום שלפני הסריקה, שטפו את הלבבות במים כדי להסיר את רוב הפורמלין לפני המעבר לסורק. השתמשו בקטטר בלון לונוגרם כדי לבצע קנולציה של וריד הסינוס הקורונרי בכל לב דרך הוריד הנבוב התחתון.

תחת תצפית ישירה. לאחר ההחדרה, נפח את בלון קטטר הונוגרם כדי לעגן את הקטטר בסינוס הכלילי. כעת, הנח כל לב בתוך מכל פולימר אטום, מעל ספוג שנועד לתמוך בלב במנח האנטומי הנכון.

התחילו במיקום הלב על מיטת סורק ה-CT, כאילו מטופל שכב על גבו (supine) כשהראש פונה קדימה אל תוך הסורק. לאחר מכן, חברו את הקצה הפרוקסימלי של קתטר הונוגרם למזרק הזרקה הכולל שתי מזרקות: אחת לחומר ניגוד ואחת לתמיסת סלין.

כעת הזרקו באופן אוטומטי 40 milliliters של חומר ניגוד למערכת הורידית של הלב בקצב של חמישה milliliters לשנייה. שמונה שניות לאחר תחילת הזרקת חומר הניגוד, בצעו סריקת CT של הלב, בהגדרת רזולוציית סריקה של 512 על 512 פיקסלים ובעובי פרוסה של 0.6 millimeter. לאחר מכן, שטפו את חומר הניגוד על ידי הזרקה אוטומטית של 40 milliliters נוספים של סליין למערכת הורידית של הלב.

בשיעור של חמישה מיליליטר לשנייה, ייצאו את תמונות ה-CT DICOM לכונן קשיח חיצוני. כעת העלו את תמונות ה-CT DICOM לתוכנת mimic וצרו מסיכה עבור תמונות ה-CT המכילה רק פיקסלים בעלי יחידות Hounsfield גבוהות. כדי להדגיש רק את חומר הניגוד שנמצא בלב, הסירו כל חומר ניגוד שדלף לתוך התאים או התפשט לרקמה, כך שהמסיכה תכיל רק את חומר הניגוד בתוך וורידי הלב המרכזיים.

לאחר מכן, מלאו ידנית את כיסי האוויר בתוך וריד נתון פריים אחר פריים, וצרו אובייקט תלת-ממדי מהמסכה שהתקבלה. לאחר מכן, החליקו ועטפו את המסכה כדי להסיר גאומטריות מחוספסות, ולאחר מכן צרו קווי מרכז עבור כל מודל תלת-ממדי שנוצר. כדי למזער את השונות בין המשתמשים ביצירת המודלים התלת-ממדיים, חשוב שהמשתמש יעקוב בקפידה אחר הפרוטוקול המפורט וכן שצופה יבדוק את המודל לפני יצירת קווי המרכז.

לבסוף, השתמשו בקווי המרכז כדי למדוד את זווית הפיצול של אורך הקשת, את העקמומיות (tortuosity) ואת הקטרים עבור כל כלי דם מרכזי בכל לב. בטבלה זו מוצגים הפרמטרים האנטומיים החציוניים של ורידי הלב המרכזיים עבור 42 דגימות לב אנושיות. כל דגימות הלב הכילו וריד לב מרכזי אחד ווריד בין-חדרי קדמי אחד.

חלק מהדגימות הכילו יותר מווריד תחתון אחד, וריד צדי תחתון, וריד צדי, ו/או וריד קדמי-צדי. בעוד שבלבבות אחרים ייתכן שסוגים מסוימים של ורידים אלו לא היו נוכחים בסרטון זה, ניתן לצפות במודל תלת-ממדי מייצג המסתובב במרחב. בביצוע פרוצדורה זו, אחד היתרונות הוא היכולת להשתמש בויזואליזציה באמצעות סקופים וידאו בתוך הוורידים הלבביים כדי להעריך את האנטומיה, לתקף את מודלי ה-CT, וכן לקבוע היכן נמצאים מבנים שונים, כגון ורידים לבביים, שלא ניתן לראות ב-CT לאחר פיתוחו.

טכניקה זו מאפשרת לחוקרים בתחום ההנדסה הביו-רפואית לחקור את מערכת הוורידים של הלב ואת הפיתוח של מכשירים לבביים המשתמשים בכלי דם אלו. בסופו של דבר, מידול ומיפוי של מערכת הוורידים הלבבית האנושית יספקו תובנות חדשניות לגבי האנטומיה הרלוונטית לביצוע פרוצדורות קליניות שונות.