방법 논문

콘트라스트 계산하기 관류 고정 시편의 단층 촬영을 이용하여 인간의 심장 정맥 시스템의 해부학 적 재건

DOI:

10.3791/50258

⸱

2013년 4월 18일

 ,  , 
1Department of Surgery, University of Minnesota , 2Department of Biomedical Engineering, University of Minnesota , 3Department of Biology, University of Minnesota , 4Department of Integrative Biology & Physiology, University of Minnesota , 5Institute for Engineering in Medicine, University of Minnesota

이 논문에서

요약

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본 연구의 목적은 다시하고 대조 전산화 단층 촬영 검사에서 생성 3D 재구성을 사용하여 인간의 심장 정맥 시스템의 해부학에 액세스 할 수 있습니다.

초록

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인간의 심장 정맥 시스템 내에서의 복잡성과 상대적인 변화의 상세한 이해는 이러한 혈관에 대한 액세스 권한을 필요로 심장 장치의 개발에 매우​​ 중요합니다. 예를 들어, 심장 정맥 해부학 따라서 인간의 심장 정맥 시스템에 대한 해부학 적 매개 변수의 데이터베이스의 개발 CRT 전달의 설계에 도움이 될 수 있습니다 심장 재 동기화 치료의 적절한 배달 (CRT) 1 키 제한 중 하나가 될 것으로 알려져 있습니다 이러한 한계를 극복하기위한 장치. 이 연구 프로젝트에서는 해부학 매개 변수는 대조 전산화 단층 촬영 (CT) 영상 및 모델링 소프트웨어 (Materialise, 루벵, 벨기에)를 사용하여 정맥 시스템의 3D 재구성에서 하였다. 호의 길이, tortuousity, 분기 각도, 관상 동맥 부비동 개구부까지의 거리, 그리고 혈관 직경 : 다음 매개 변수는 각 정맥에 대한 평가 하였다.

CRT는 PATI에 대한 잠재적 인 치료전기 dyssynchrony에 함께 행군. 심장 마비 환자의 약 20 %는 CRT이 혜택을 누릴 수 있습니다. 전기 dyssynchrony에 이전 또는 이후 심장의 정상적인 전도 통로보다 심근 활성화 및 계약의 부분을 의미한다. CRT에서 심근의 dyssynchronous 지역은 전기 자극으로 처리됩니다. CRT 페이싱은 일반적으로 더 많은 동기화 리듬을 생산하는 우심방 (RA), 우심실 (RV), 그리고 좌심실 (LV)을 자극 페이싱 리드를 포함한다. LV 리드는 일반적으로 최근의 심근 활성화의 사이트를 오버레이 할 목적으로, 심장 혈관 내에 이식합니다.

우리는 모델이 얻은 분석은 그 환자, 학생, 임상 및 의료 기기 디자이너를위한 해부학 교육을 촉진 것이라고 믿는다. 여기에 사용 된 방법론은 또한 다음과 같은 우리 인간의 마음 표본의 다른 해부학 적 기능을 연구하기 위하여 이용 될 수있다관상 동맥. 또한 본 연구의 교육적 가치를 장려하기 위해, 우리는 우리의 무료 액세스 웹 사이트에 정맥 모델을 공유했습니다 www.vhlab.umn.edu / 아틀라스 .

프로토콜

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순서

표 1은 공정 중에 사용 된 자료를 요약 한 것입니다. 그림 1은 프로세스의 개요를 제공합니다.

1. 시편 검사 준비

  1. 자신의 이완 기말 상태에서 포르말린 10 %를 해결 신선하고 연속적으로 관류 고립 된 인간의 마음을 얻을 수 있습니다.
  2. 포르말린의 대부분을 제거하기 위해 검사 전날 물에 스캔 할 마음을 씻어.
  3. 스캐너에 향하기 전에, venogram 풍선 카테터 각 심장 내 관상 정맥동 (CS) 정맥 cannulate. 직접적인 시각화 아래의 우수 또는 하대의 정맥 또는 videoscopes의 사용을 통해 CS에 대한 액세스 권한을 얻을 수 있습니다.
  4. 한번의 CS에 카테터를 고정하기 위해이 venogram 카테터의 풍선을 팽창.
  5. 있도록 설계되었습니다 스펀지의 상단에 밀봉 고분자 컨테이너 내의 각 마음을 놓으십시오마음은 attitudinally 정확한 해부학 적 위치에 앉을 수 있습니다.

2. 전산화 단층 촬영 검사

  1. 환자가 앙와위와 스캐너의 첫 번째 머리를 누워있는 것처럼 CT 스캐너 침대에 주어진 마음을 놓습니다.
  2. 대비 하나 식염수 하나 : 두 개의 주입 주사기를 포함 인젝터에 venogram 카테터의 근위 끝을 연결합니다.
  3. 자동으로 5 ML / s의 속도로 심장 정맥 시스템에 대비 40 mL를 주입.
  4. 반면 주입이 시작된 후 CT는 심장 8 초를 검색합니다. 0.6 mm 슬라이스 두께가 512 X 512 픽셀의 해상도로 CT 검사를 설정합니다.
  5. 자동 대비를 플러시 5 ML / s의 속도로 심장 정맥 시스템에 식염수 40 mL를 주입.
  6. 외장 하드 드라이브에 CT DICOM 이미지를 보냅니다.

3. 재건 및 측정

  1. 모방 자 소프트웨어에 CT DICOM 이미지를 업로드 할 수 있습니다.
  2. CT imag에 대한 마스크를 생성만 마음 만 대비 선물을 강조하기 위해 높은 하운 단위로 픽셀을 포함 말이지.
  3. 마스크는 주요 심장 혈관 내 대조를 포함하도록 조직으로 챔버 또는 확산에 누출 된 대비를 제거합니다.
  4. 수동 프레임에 의해 주어진 정맥 프레임 안에 공기 주머니를 입력합니다.
  5. 결과 마스크에서 3D 개체를 생성합니다.
  6. 거친 형상을 제거하기 위해이 객체를 반반하게하고 쌉니다. 비디오 1 공간에서 회전하는 이러한 3D 모델 중 하나를 제공합니다.
  7. 각 생성 된 3D 모델의 중심선을 생성합니다.
  8. 이 중심선 사용하여 각 중심부에 각 주요 혈관에 대한 호의 길이, 분기 각도 tortuousity (호의 길이 / 직선 거리) 및 직경을 측정합니다. 우리의 고용 해부학 적 명칭은 그림 2에 표시됩니다.

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결과

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표 2는 42 인간의 마음 표본의 주요 심장 혈관에 대한 평균 해부학 매개 변수를 제공합니다. 모든 심장 표본 한 뒤 심실 정맥 (PIV)와 전방 심실 정맥 (AIV)를 포함되어 있습니다. 다른 마음이 하나 있었하지 않을 수 있습니다 반면 일부 표본, LV (PVLV), postero - 측면 정맥 (PLV), 왼쪽 측면 정맥 (LLV) 및 / 또는 antero - 측면 정맥 (ALV) 하나 이상의 후방 정맥을 포함 이러한 특정 정맥의 두 가지가 존재.

재료 사용
관류 고정 인간의 마음
Venogram 풍선 카테터
고분자 접착 가능한 컨테이​​너
해부학 적으로 정확한 심장 스폰지
CT 스캐너 및 소프트웨어
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토론

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우리 연구실은 다양한 해부학 적 조사 연구에 대한 관류 고정 마음 표본의 라이브러리를 개발하고있다. 지금까지, 우리는 240 보존 표본에 있습니다. 우리는이 시편을 준비하는 데 사용한 특정 메서드는 이전에 3 설명하고있다. 본 연구는 인간의 심장 정맥 시스템을 매핑하고 혈관 내 고용 심장 장치의 설계에 사용할 수있는 해부학 적 데이터베이스 개발을위한 새로운 방법을 설명합니다.

이전 연구는 심장 정맥 시스템의 해부학을 평가하기 위해 실제 환자에서 자기 공명 (MR) 4 CT 5-12 이미지를 사용했습니다. 본 연구의 주요 장점은 대조 주입과 방사선에 노출 13-14로 인해 환자를 사는 아무 위험이 없다는 것입니다. 우리는 또한 표본의 큰 데이터베이스, 비슷한 방식으로 준비를 모두 분석 할 수 있습니다. 이 시편을 다시 스캔 할 수있는 경우이 additionaL 이미지가 필요합니다. 표 ...

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공개 사항

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

감사의 글

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우리는 원고 지원, 기술 지원에 그림과 페어 뷰 영상 서비스와 지원 Jerrald 스펜서 주니어 게리 윌리엄스 모델 생성 및 측정 모니카 Mahre에 대한 지원은 Dionna 도박, 앨리슨 라슨, 그리고 카시아 토레스를 인정하고 싶습니다 미네소타 대학.

기금은 메드 트로닉 사와 연구 계약에서 의학 공학 연구소 (미네소타 대학)로부터 부분에서 수신 된

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참고문헌

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