灌流固定標本のコントラストコンピュータ断層撮影を用いた人間の心臓静脈系の解剖学的再建

この手順の全体的な目標は、これらの血管内で使用される心臓デバイスの設計に使用できる解剖学的データベースを開発するために、人間の心臓静脈系の3Dモデルを生成することです。これは、まずヒトの心臓標本を拡張末期状態に固定し、静脈造影用バルーンカテーテルで冠状静脈洞をカニューレ挿入することにより、ヒトの心臓標本を調製することによって達成されます。第 2 のステップでは、コントラスト、最終ステップで心臓静脈系の CT 画像が取得されます。

CTスキャンから3Dモデルを生成し、そこからさまざまな解剖学的測定値を得ることができます。心臓静脈解剖学のin vivo評価など、他の方法と比較した当社の技術の主な利点の1つは、患者が造影剤や放射線にさらされないことです。この方法のアイデアを最初に思いついたのは、もともと心外膜表面にマイクロスクライブを使用して、これらの豊富な固定心臓の心静脈系をマッピングしていたときでした。

ただし、この方法にはいくつかの制限がありました。脂肪組織の量に制限があり、2Dモデルを生成しました。モデル生成に造影剤CTを使用すると、これらの制限が取得されるとすぐに克服されます。

灌流は、新たに分離された人間の心臓を10%緩衝ホルミンで拡張末期状態に固定します。次に、スキャンする前日に、スキャナーに向かう前に、ホルミンの大部分を取り除くために心臓を水ですすいでください。静脈造影バルーンカテーテルを使用して、下大静脈を介して各心臓内の冠状静脈洞静脈にカニューレを送ります。

直接視覚化の下。所定の位置に配置されたら、静脈造影カテーテルのバルーンを膨らませて、カテーテルを冠状静脈洞に固定します。次に、各心臓を密閉可能なポリマー容器に入れ、心臓を正しい解剖学的位置に支えるように設計されたスポンジの上に置きます。

まず、患者が仰向けでスキャナーに頭から横たわっているかのように、CTスキャナーベッドに心臓を配置します。次に、静脈造影カテーテルの近位端を、2 つの注射器を含むインジェクターに接続します。1つはコントラスト用、もう1つは生理食塩水用です。

これで、40ミリリットルの造影剤を毎秒5ミリリットルで心臓静脈系に自動的に注入します。造影剤注入が開始されてから8秒後に、心臓の設定をCTスキャンし、スライスの厚さ0.6ミリメートルで512×512ピクセルの解像度でスキャンします。次に、さらに40ミリリットルの生理食塩水を心臓静脈系に自動的に注入することにより、造影剤を洗い流します。

毎秒5ミリリットルで、CT DICOM画像を外付けハードドライブにエクスポートします。次に、CT DICOM画像を模倣ソフトウェアにアップロードし、ハウンドフィールドユニットが高いピクセルのみを含むCT画像のマスクを生成します。心臓に存在するコントラストのみを強調するには、チャンバーに漏れたコントラストや組織に拡散したコントラストをすべて取り除き、マスクに主要な心臓静脈内のコントラストのみが含まれるようにします。

次に、特定の静脈内のエアポケットをフレームごとに手動で埋め、結果のマスクから3Dオブジェクトを生成します。次に、マスクをスムージングしてラップし、粗い形状を排除し、作成した各3Dモデルの中心線を生成します。3Dモデルの生成におけるユーザーのばらつきを最小限に抑えるには、ユーザーが詳細なプロトコルに注意深く従うとともに、中心線を生成する前にオブザーバーにモデルを確認させることが重要です。

最後に、中心線を使用して、各心臓の各主要な血管の円弧の長さ、分岐角度、曲がりくねり、および直径を測定します。この表では、42 人のヒト心臓標本の主要な心臓静脈の解剖学的パラメータの中央値が示されています。すべての心臓標本には、1つの中心静脈と1つの前心室間静脈が含まれていました。

一部の標本には、複数の下静脈、下側静脈、側静脈、およびまたは前外側静脈が含まれていました。この映画では、他の心臓にはこれらの特定の静脈が1つや2つ存在しなかったかもしれませんが、代表的な3Dモデルが空間で回転しているのを観察できます。この手順に従うと、利点の1つは、心静脈内のビデオスコープによる視覚化を使用して、解剖学的構造を評価し、CTモデルを検証し、また、CTでは見ることができない心静脈などのさまざまな構造がどこに存在するかを特定できることです。

この技術により、医用生体工学の分野の研究者は、心臓静脈系と、これらの血管を利用する心臓デバイスの開発を探求することができます。最終的に、ヒトの心臓静脈系のモデリングとマッピングは、さまざまな臨床手順を実行するための関連する解剖学的構造に関する新たな洞察を提供します。