Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-18T09:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 2 s
Description: 学ぶ、コントラストCTを用いた灌流固定標本から心臓静脈系の3Dモデルを作成する方法。冠静脈洞カニューレーションと画像解析により、心臓デバイス設計のための詳細な解剖学的データベースを構築できます。

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私たちは、原稿の支援、技術支援、でフィギュアやフェアイメージングサービスと支援のためのJerraldスペンサー·ジュニアのためのゲイリー·ウィリアムズモデル生成と測定、モニカMahreの支援についてDionnaギャンブル、アリソンラーソン、そしてカティアトレスを承認したがっていますミネソタ大学。 資金は医学工学研究所（ミネソタ大学）からとパートにメドトロニック社と研究契約から受信されました

手順 表1は、プロセス中に使用される材料をまとめています。 図1は、プロセスの概要を示します。 1。標本とスキャンの準備<ol><li>彼らの末期状態で緩衝ホルマリン新鮮単離されたヒトの心を取得し、その後、血流が10％でそれらを修正。 </li><li>ホルマリンの大部分を除去するためにスキャンする前に一日水にスキャンする心を洗い流してください。 </li><li>スキャナに向かう前に、静脈造影バルーンカテーテルとそれぞれ心の中冠状静脈洞（CS）静脈カニューレを挿入。直接可視化やビデオスコープの使用下でいずれかの優れたまたは下大静脈を通じてCSへのアクセスを取得します。 </li><li>一度場所で、CSでカテーテルを固定するために、この静脈造影カテーテルのバルーンを膨らませる。 </li><li>ように設計されているスポンジの上に封止可能なポリマー容器内の各心を置き心臓はそのattitudinally正しい解剖学的位置に座ることができます。 </li></ol> 2。コンピュータ断層撮影スキャン<ol><li>患者は仰臥位とスキャナの最初の頭を横たわっていたかのように、CTスキャナのベッドの上で与えられた心を置きます。 </li><li>対照用と生理食塩水のために1：2注入シリンジが含まれているインジェクタに静脈造影カテーテルの近位端を接続します。 </li><li>自動的に5ミリリットル/秒で心臓の静脈系に造影40mlのを注入する。 </li><li>造影剤注入が開始された後は、心臓CT 8秒をスキャンする。 0.6ミリメートルのスライス厚で512×512ピクセルの解像度のCTスキャンを設定します。 </li><li>自動的にコントラストを洗い流すために、5ミリリットル/秒で心臓の静脈系への生理食塩水を40mlを注入。 </li><li>外付けハードドライブにCT DICOM画像をエクスポートします。 </li></ol> 3。復興と測定<ol><li>模倣ソフトウェアにCT DICOM画像をアップロードします。 </li><li> CT IMAGのためのマスクを生成します唯一の心の内に存在する唯一のコントラストを強調するために、高いハウンズフィールド単位のピクセルが含まれていたES。 </li><li>マスクは唯一の主要な心臓の静脈内コントラストが含まれるようにチャンバーまたは組織に拡散に漏れたコントラストを削除します。 </li><li>手動でフレームによって与え静脈フレーム内のエアポケットを埋める。 </li><li>結果として得られるマスクから3Dオブジェクトを生成します。 </li><li>粗いジオメトリを排除するためにこのオブジェクトを滑らかにし、ラップします。ビデオ1は、空間内で回転し、これらの3Dモデルのいずれかを提示します。 </li><li>それぞれ作成した3Dモデルの中心線を生成します。 </li><li>これらの中心線を使用して、それぞれの心にそれぞれの主要な血管に対して弧の長さ、分岐角度、屈曲度（弧の長さ/直線距離）と、直径を測定します。当社の採用解剖学的命名法を図2に表示されます。 </li></ol>

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<li>de Jong, P. A., Mayo, J. R., Golmohammadi, K., Nakano, Y., Lequin, M. H., Tiddens, H. A., Aldrich, J., Coxson, H. O., Sin, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+cancer+mortality+associated+with+repetitive+computed+tomography+scanning%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Respir.+Crit.+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Estimation of cancer mortality associated with repetitive computed tomography scanning.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 173, 199-203 (2006).</li>
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</ol>

特別な利害関係は宣言されません。

当研究室では、様々な解剖学的調査研究のための灌流固定心臓標本のライブラリを開発しています。これまでに、我々は240以上の保存標本を持っている。我々はこれらの試料を調製するために使用されている具体的な方法は、以前3に記載されている。本研究は、ヒトの心臓の静脈系をマッピングするための血管内で使用して心臓デバイスの設計を使用することができる解剖学的データベースの開発のための新規な方法を記載している。 以前の研究は、心臓静脈系の解剖学的構造を評価するために、ライブ患者に対して磁気共鳴（MR）4及びCT撮影5-12を使用している。我々の研究の主な利点は、造影剤注入と放射線被曝13-14に起因する患者の生活する危険がないということである。我々はまた、全て同様の方法で調製した試験片の大規模なデータベースを分析することができる。これらの標本はadditionaば再スキャンすることができますリットルの画像が必要である。 表2に、この方法から得られた解剖学的パラメータは、一般に、 ...

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

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

人間の心臓の静脈系内で相対的な複雑さとばらつきの詳細な理解は、これらの血管へのアクセスを必要とする心臓のデバイスの開発のために重要である。例えば、心臓脈解剖学的構造は心臓再同期療法（CRT）従って1の適切な送達のための重要な制限の1つであることが知られている、人間の心臓の静脈システムのための解剖学的パラメータのデータベースの開発は、CRT送達の設計を助けることができるこのような限界を克服するデバイス。本研究プロジェクトでは、解剖学的パラメータはコントラストコンピュータ断層撮影（CT）イメージングとモデリングソフトウェア（マテリア、ルーヴェン、ベルギー）を使用して、静脈系の3次元再構成から得られた。アーク長、屈曲度、分岐角度、冠状静脈洞口までの距離、及び血管径：以下のパラメータが各静脈を評価した。 CRTはパチのための潜在的な治療法です電気不全とエント。心不全患者の約10〜20％がCRT 2から利益を得ることができる。電気機械同期不全は心筋の活性化や契約の部分が前または後、心臓の正常な伝導経路よりことを意味します。 CRTで、心筋のdyssynchronous領域が電気刺激で治療される。 CRTペーシングは通常より多くの再同期化リズムを生成する右心房（RA）、右心室（RV）、左心室（LV）を刺激するペーシングリードを伴います。 LVリードは通常、最新の心筋の活性化のサイトの中でそれをオーバーレイすることを目的として、心臓静脈内に注入される。 私たちは、モデルが得られていることを信じて、分析はその患者、学生、臨床医、医療機器の設計者のための解剖学教育を推進していきます。ここで用いられる方法論はまた、我々人間の心臓標本の他の解剖学的特徴などを研究するために利用することができる冠状動脈。さらに本研究の教育的価値を促進するため、我々は私達の自由なアクセスのウェブサイトに静脈モデルを共有している： <a href="http://www.vhlab.umn.edu/atlas" target="_blank">www.vhlab.umn.edu /アトラス</a> 。

表2は、42の人間の心臓標本のための主要な心臓静脈ごとの平均的な解剖学的パラメータを提示します。すべての心臓標本は1後室間静脈（PIV）と前室間静脈（AIV）を含んでいた。他の心は一つ以上を持っていないかもしれないが、いくつかの標本は、LV（PVLV）、後外側静脈（PLV）、左横静脈（LLV）、および/または前側方静脈（ALV）の複数の後部静脈が含まれていた現在、これらの特定の静脈の2。 <table border="1"><tbody><tr><td> 使用される材料 </td></tr><tr><td>灌流固定人間の心</td></tr><tr><td>静脈造影バルーンカテーテル</td></tr><tr><td>ポリマー密封可能容器に</td></tr><tr><td>解剖学的に正しい心スポンジ</td></tr><tr><td> CTスキャナとソフトウェア</td></tr><tr><td>コントラストと生理食塩水インジェクタ</td></tr><tr><td>コントラスト（オムニパーク） </td></tr><tr><td>模倣ソフトウェア</td>...

本研究の目的は、再作成した後、造影コンピュータ断層撮影スキャンから生成された3次元再構成を用いたヒト心臓静脈系の解剖にアクセスすることです。

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

この手順の全体的な目的は、心臓血管内に使用される心臓デバイスの設計に利用可能な解剖学的データベースを構築するために、ヒト心臓静脈系の3Dモデルを作成することです。まず、ヒト心臓標本を拡張末期状態で固定し、静脈造影用バルーンカテーテルを用いて冠静脈洞にカニュレーションを行うことで標本を準備します。次に、最終ステップにおいて、心臓静脈系の造影CT画像を取得します。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。心静脈解剖の生体内評価などの他の手法と比較した本手法の主な利点の一つは、患者への造影剤の投与や放射線被曝がないことです。私たちはもともと、灌流固定した心臓の心外膜表面にマイクロスクライブを用いて心静脈系のマッピングを行っていた際に、この手法を考案しました。しかしながら、この手法にはいくつかの限界がありました。脂肪組織の量に制限があるほか、作成されるモデルが2Dであるという点です。モデル作成にコントラストCTを用いることで、これらの限界を克服することが可能になります。新鮮に摘出されたヒト心臓を、10%緩衝ホルマリンを用いて拡張末期状態で灌流固定します。次に、スキャン前日に、心臓を水で洗浄してホルマリンの大部分を除去してからスキャナーへ移します。静脈造影用バルーンカテーテルを使用し、下大静脈を介して各心臓の冠状静脈洞をカニュレーションします。直接視下で行います。設置後、ベノグラムカテーテルのバルーンを膨らませて、冠静脈洞にカテーテルを固定します。次に、心臓をそれぞれ密閉可能なポリマー容器に入れ、心臓を解剖学的に正しい位置で保持するように設計されたスポンジの上に配置します。まず、CTスキャナーのベッド上に、患者が仰向けで頭側から挿入された状態と同様に心臓を配置します。次に、ベノグラムカテーテルの近位端を、造影剤用と生理食塩水用の2本の注入用シリンジを備えたインジェクターに接続します。次に、造影剤40 mLを5 mL/sの速度で心静脈系に自動注入します。造影剤の注入開始から8秒後に心臓のCTスキャンを行い、解像度512 × 512ピクセル、スライス厚0.6 mmに設定してスキャンします。その後、生理食塩水40 mLをさらに心静脈系に自動注入し、造影剤を洗い流します。毎秒5 mLの速度で、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Mimicソフトウェアにアップロードし、高いハウンズフィールド単位（Hounsfield unit）を持つピクセルのみを含むCT画像用マスクを生成します。心臓内に存在する造影剤のみを強調するため、心腔内に漏出した造影剤や組織に拡散した造影剤を除去し、マスクに主要な心静脈内の造影剤のみが含まれるようにします。次に、静脈内の気泡をフレームごとに手動で塗り

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Bioengineering

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