Ricostruzioni anatomiche del sistema umano venoso cardiaco utilizzando Contrasto-tomografia computerizzata di campioni di perfusione-fissi

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di generare modelli 3D del sistema venoso cardiaco umano per lo sviluppo di un database anatomico che possa essere utilizzato per la progettazione di dispositivi cardiaci impiegati all'interno di questi vasi. Ciò si ottiene preparando prima il campione di cuore umano fissandolo nel suo stato diastolico terminale e incannulando il seno coronarico con un catetere a palloncino per venogramma. Nella seconda fase, le immagini TC con mezzo di contrasto del sistema venoso cardiaco vengono ottenute durante la fase finale.

Dalle scansioni TC vengono generati modelli 3D da cui è possibile ottenere varie misurazioni anatomiche. Uno dei principali vantaggi della nostra tecnica rispetto ad altri metodi, come la valutazione in vivo dell'anatomia venosa cardiaca, è che non vi è esposizione di un paziente ad agenti di contrasto o radiazioni. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo quando stavamo originariamente mappando il sistema venoso cardiaco di questi cuori fissi a profusione utilizzando un micro scriba sulla superficie epicardica.

Tuttavia, questo metodo presentava alcune limitazioni. Era limitato dalla quantità di tessuto adiposo e generava modelli 2D. L'uso di cts di contrasto per la generazione di modelli supera queste limitazioni non appena vengono ottenute.

La perfusione fissa i cuori umani appena isolati nel loro stato diastolico terminale in formina tamponata al 10%. Quindi, il giorno prima della scansione, sciacquare i cuori in acqua per rimuovere la maggior parte della formina prima di passare allo scanner. Utilizzare un catetere a palloncino per venogramma per incannulare la vena del seno coronarico all'interno di ciascun cuore attraverso la vena cava inferiore.

In visualizzazione diretta. Una volta in posizione, gonfiare il palloncino del catetere del venogramma per ancorare il catetere nel seno coronarico. Ora, posiziona ogni cuore all'interno di un contenitore polimerico sigillabile sopra una spugna progettata per sostenere il cuore nella sua posizione anatomica attitudinalmente corretta.

Inizia posizionando il cuore sul letto dello scanner TC come se un paziente fosse sdraiato supino e a testa in giù sullo scanner. Quindi collegare l'estremità prossimale del catetere del venogramma a un iniettore che contiene due siringhe per iniezione. Uno per il contrasto e uno per la soluzione salina.

Ora inietta automaticamente 40 millilitri di contrasto nel sistema venoso cardiaco a cinque millilitri al secondo. Otto secondi dopo l'inizio dell'iniezione di contrasto, la TAC con l'impostazione del cuore, la scansione con una risoluzione di 512 x 512 pixel con uno spessore della fetta di 0,6 millimetri. Quindi elimina il contrasto iniettando automaticamente altri 40 millilitri di soluzione salina nel sistema venoso cardiaco.

A cinque millilitri al secondo, esportare le immagini CT DICOM su un disco rigido esterno. Ora carica le immagini CT DICOM nel software mimic e genera una maschera per le immagini CT che contenga solo pixel con unità di campo ad alto numero di segugi. Per evidenziare solo il contrasto presente nel cuore, rimuovere qualsiasi contrasto che sia fuoriuscito nelle camere o diffuso nel tessuto in modo che la maschera contenga solo il contrasto all'interno delle principali vene cardiache.

Quindi riempi manualmente le sacche d'aria all'interno di una determinata vena fotogramma per fotogramma e genera un oggetto 3D dalla maschera risultante. Quindi leviga e avvolge la maschera per eliminare eventuali geometrie ruvide, quindi genera linee centrali per ogni modello 3D creato. Al fine di ridurre al minimo la variabilità dell'utente nella generazione dei modelli 3D, è importante che l'utente segua attentamente il protocollo dettagliato e che un osservatore controlli il modello prima di generare le linee centrali.

Infine, utilizzare le linee centrali per misurare la lunghezza dell'arco, l'angolo di ramificazione, la tortuosità e i diametri per ciascun vaso principale in ciascun cuore. In questa tabella sono presentati i parametri anatomici mediani per le principali vene cardiache per 42 campioni di cuore umano. Tutti i campioni di cuore contenevano una vena cardiaca media e una vena interventricolare anteriore.

Alcuni esemplari contenevano più di una vena inferiore, una vena laterale inferiore, una vena laterale e/o una vena anterolaterale. Mentre altri cuori potrebbero non aver avuto una o due di queste vene specifiche presenti in questo film, un modello 3D rappresentativo può essere osservato ruotare nello spazio. Segui questa procedura, uno dei vantaggi è che puoi utilizzare la visualizzazione con oscilloscopi video all'interno delle vene cardiache per valutare l'anatomia, convalidare i modelli TC e anche determinare dove esistono varie strutture come le vene cardiache, che non puoi vedere sulla TC dopo il suo sviluppo.

Questa tecnica consente ai ricercatori nel campo dell'ingegneria biomedica di esplorare il sistema venoso cardiaco e lo sviluppo di dispositivi cardiaci che utilizzano questi vasi. In definitiva, la modellazione e la mappatura del sistema venoso cardiaco umano forniranno nuove intuizioni sull'anatomia rilevante per eseguire varie procedure cliniche.