Anatomische Reconstructies van de Mens Cardiac veneuze systeem met contrastdetectie computertomografie van perfusie-vaste Monsters

Samenvatting

Het doel van dit onderzoek is om te recreëren en vervolgens toegang tot de anatomie van het menselijk hart veneuze systeem met behulp van 3D-reconstructies gegenereerd uit contrast-computertomografie scans.

Samenvatting

Het begrijpen van de complexiteit en relatieve variabiliteit binnen het menselijke cardiale veneuze systeem is cruciaal voor de ontwikkeling van cardiale apparaten die toegang tot deze schepen worden gesteld. Bijvoorbeeld, cardiale veneuze anatomie bekend als een van de belangrijkste beperkingen voor de aanlevering van cardiale resynchronisatietherapie (CRT) ¹ Derhalve kan de ontwikkeling van een databank van anatomische parameters voor menselijke cardiale veneuze systemen helpen bij het ​​ontwerpen van CRT levering apparaten dergelijke beperking overwinnen. In dit onderzoek werden de anatomische parameters verkregen van 3D-reconstructies van het veneuze systeem met behulp van contrast-computertomografie (CT) beeldvorming en modeling software (Materialise, Leuven, België). De volgende parameters werden voor elke ader: booglengte, tortuousity, vertakking hoek, afstand tot de coronaire sinus ostium en vaatdiameter.

CRT is een potentiële behandeling voor patients met elektromechanische dissynchronie. Ongeveer 10-20% van de patiënten met hartfalen kunnen baat hebben bij CRT ^2. Elektromechanische dissynchronie impliceert dat delen van de hartspier activeren en contract eerder of later dan de normale geleiding pad van het hart. In CRT worden dyssynchronous gebieden van de hartspier die met elektrische stimulering. CRT-stimulatie meestal gaat stimulatiegeleidingsdraden dat de rechter atrium (RA), rechter ventrikel (RV), en de linker ventrikel (LV) te stimuleren om meer gesynchroniseerd ritmes te produceren. De lead LV wordt typisch geïmplanteerd in een cardiale ader, teneinde te bedekken in plaats van de laatste myocardiale activatie.

Wij zijn van mening dat de modellen verkregen en de analyses zullen daarvan de anatomische bevordering van onderwijs voor patiënten, studenten, artsen en medische apparaat ontwerpers. De methoden hier toegepast kunnen ook worden gebruikt om andere anatomische kenmerken van onze menselijke hart specimens zoals studiede kransslagaders. De educatieve waarde van dit onderzoek verder te stimuleren, hebben we de veneuze modellen gedeeld op onze gratis website: www.vhlab.umn.edu / atlas .

Protocol

Procedure

Tabel 1 vat de bij het ​​proces gebruikte materialen. Figuur 1 geeft een overzicht van het proces.

1. Specimen en Scan Voorbereiding

1. Verkrijgen van de geïsoleerde menselijke harten fris en vervolgens perfusie zet ze in 10% gebufferde formaline in hun eind-diastolische staat.
2. Spoel de harten te scannen water de dag vóór scannen om de meerderheid van de formaline verwijderen.
3. Voordat u naar de scanner, canule de coronaire sinus (CS) ader binnen elk hart met een venogram ballonkatheter. Toegang krijgen tot de CS zowel via de superior of inferior vena cava onder directe visualisatie of het gebruik van videoscopen.
4. Eenmaal op zijn plaats, blaas de ballon van deze venogram katheter om de katheter in het CS verankeren.
5. Plaats elk hart in een afsluitbare container polymeer op een spons die is zo ontworpenhet hart kan in zijn attitudinally juiste anatomische positie zitten.

2. Computed Tomography Scant

1. Positioneer een bepaalde hart op de CT-scanner bed alsof er een patiënt lag liggende en hoofd eerst op de scanner.
2. Sluit het proximale uiteinde van de katheter venogram een ​​injector die twee injectiespuiten bevat: een voor contrast en een voor zout.
3. Automatisch injecteren van 40 ml contrast in het cardiale veneuze systeem 5 ml / sec.
4. CT scan het hart 8 seconden na het contrast injectie wordt gestart. Stel de CT-scan tot 512 x 512 pixel resolutie met 0,6 mm plakdikte.
5. Automatisch injecteren 40 ml zoutoplossing in het cardiale veneuze systeem bij 5 ml / sec voor het spoelen van het contrast.
6. Exporteer de CT DICOM beelden naar een externe harde schijf.

3. Wederopbouw en Metingen

1. Upload CT DICOM beelden in Mimics Software.
2. Genereer een masker voor de CT IMAGes dat alleen bevat pixels met een hoge Hounsfield eenheden om alleen het contrast aanwezig is in het hart te markeren.
3. Verwijder contrast dat heeft gelekt in de kamers of verspreid in het weefsel, zodat het masker het contrast binnen de grote cardiale aders bevat.
4. In luchtzakken handmatig vullen binnen een bepaalde ader frame voor frame.
5. Genereer een 3D-object uit de resulterende masker.
6. Glad en wikkel dit object te ruw geometrieën te elimineren. Video 1 toont een van deze 3D-modellen draaien in de ruimte.
7. Genereer centerlines voor elk gemaakt 3D-model.
8. Met behulp van deze middellijnen, het meten van de booglengte, vertakking hoek, tortuousity (booglengte / lineaire afstand), en diameters voor elke belangrijke vaartuig in elk hart. Onze dienst anatomische nomenclatuur wordt in figuur 2.

Resultaten

Tabel 2 geeft de mediaan anatomische parameters voor de grote cardiale aders voor 42 menselijk hart exemplaren. Alle hart monsters bevatte een posterior interventriculaire ader (PIV) en anterior interventriculaire ader (AIV). Sommige modellen waarin meerdere posterior ader van de LV (PVLV) posterolaterale zijnerf (PLV), linker laterale ader (LLV) en / of anterolaterale ader (ALV), terwijl andere harten niet hebben een of twee van deze specifieke aders aanwezig.

Discussie

Ons laboratorium is het ontwikkelen van een bibliotheek van perfusie-vaste hart exemplaren voor verschillende anatomische onderzoeken. Tot op heden hebben we meer dan 240 bewaard gebleven exemplaren. De specifieke methoden die we hebben toegepast om deze monsters te bereiden zijn eerder beschreven ^3. De huidige studie beschrijft een nieuwe methode voor het toewijzen van het menselijke cardiale veneuze systeem en de ontwikkeling van een anatomische databank die kan worden gebruikt voor het ontwerpen van cardia...