Rekonstrukcje anatomiczne układu żylnego serca człowieka z wykorzystaniem kontrastowej tomografii komputerowej próbek z utrwaloną perfuzją

Celem tych badań jest odtworzenie, a następnie dostęp do anatomii ludzkiego układu żylnego serca za pomocą rekonstrukcji 3D wygenerowanych na podstawie tomografii komputerowej z kontrastem.

Szczegółowe zrozumienie złożoności i względnej zmienności w ludzkim układzie żylnym serca jest kluczowe dla rozwoju urządzeń kardiologicznych, które wymagają dostępu do tych naczyń. Na przykład anatomia żył sercowych jest znana jako jedno z kluczowych ograniczeń dla prawidłowego dostarczania terapii resynchronizującej serca (CRT)¹ Dlatego opracowanie bazy danych parametrów anatomicznych dla ludzkich układów żylnych serca może pomóc w projektowaniu urządzeń do dostarczania CRT w celu przezwyciężenia takiego ograniczenia. W tym projekcie badawczym parametry anatomiczne uzyskano z rekonstrukcji 3D układu żylnego przy użyciu oprogramowania do obrazowania i modelowania tomografii komputerowej z kontrastem (CT) (Materialise, Leuven, Belgia). Dla każdej żyły oceniano następujące parametry: długość łuku, krętość, kąt rozgałęzienia, odległość do ujścia zatoki wieńcowej oraz średnicę naczynia.

CRT to potencjalna metoda leczenia dla pacjentów z dyssynchronizacją elektromechaniczną. Około 10-20% pacjentów z niewydolnością serca może odnieść korzyści z CRT². Dyssynchronizacja elektromechaniczna oznacza, że części mięśnia sercowego aktywują się i kurczą wcześniej lub później niż normalna ścieżka przewodzenia serca. W CRT niesynchroniczne obszary mięśnia sercowego są leczone stymulacją elektryczną. Stymulacja CRT zazwyczaj obejmuje elektrody stymulacyjne, które stymulują prawy przedsionek (RA), prawą komorę (RV) i lewą komorę (LV) w celu wytworzenia bardziej zsynchronizowanych rytmów. Elektroda lewej dawki jest zwykle wszczepiana do żyły sercowej w celu nałożenia jej w miejsce ostatniej aktywacji mięśnia sercowego.

Wierzymy, że uzyskane modele i ich analizy przyczynią się do rozwoju edukacji anatomicznej pacjentów, studentów, klinicystów i projektantów urządzeń medycznych. Zastosowane tu metodologie można również wykorzystać do badania innych cech anatomicznych naszych próbek ludzkiego serca, takich jak tętnice wieńcowe. Aby jeszcze bardziej podkreślić wartość edukacyjną tych badań, udostępniliśmy modele żylne na naszej stronie internetowej: www.vhlab.umn.edu/atlas.

Celem tych badań jest odtworzenie, a następnie dostęp do anatomii ludzkiego układu żylnego serca za pomocą rekonstrukcji 3D wygenerowanych na podstawie tomografii komputerowej z kontrastem.

Chcielibyśmy podziękować Dionnie Gamble, Allison Larson i Katii Torres za pomoc w generowaniu modeli i pomiarach, Monice Mahre za pomoc w tworzeniu manuskryptu, Gary'emu Williamsowi za pomoc techniczną, Jerraldowi Spencerowi Jr. za pomoc przy rysunkach oraz Fairview Imaging Services na University of Minnesota.

Finansowanie otrzymano z Instytutu Inżynierii w Medycynie (University of Minnesota) oraz częściowo z kontraktu badawczego z firmą Medtronic Inc.

1. Burkhardt, J. D., Wilkoff, B. L. Interventional electrophysiology and cardiac resynchronization therapy: delivering electrical therapies for heart failure. Circ. 115, 2208-2220 (2007).
2. Lu, F., Iaizzo, P. Cardiac resynchronization therapy. Handbook of cardiac physiology and anatomy. , 475-497 (2009).
3. Eggen, M. D., Swingen, C. M., Iaizzo, P. A. Ex vivo diffusion tensor MRI of human hearts: relative effects of specimen decomposition. Magn. Reson. Med. 67, 1703-1709 (2012).
4. Manzke, R., Binner, L., Bornstedt, A., Merkle, N., Lutz, A., Gradinger, R., Rasche, V. Assessment of the coronary venous system in heart failure patients by blood pool agent enhanced whole-heart MRI. Eur. Radiol. 21, 799-806 (2010).
5. Abbara, S., Cury, R. C., Nieman, K., Reddy, V., Moselewski, F., Schmidt, S., Ferencik, M., Hoffman, U., Brady, T. J., Achenbach, S. Noninvasive evaluation of cardiac veins with 16-MDCT angiography. AJR. Am. J. Roentgenol. 185, 1001-1006 (2005).
6. Gerber, T. C., Sheedy, P. F., Bell, M. R., Hayes, D. L., Rumberger, J. A., Behrenbeck, T., Holmes, D. R., Schwartz, R. S. Evaluation of the coronary venous system using electron beam computed tomography. Int. J. Cardiovasc. Imaging. 17, 65-75 (2001).
7. Jongbloed, M. R. M., Lamb, H. J., Bax, J. J., Schuijf, J. D., de Roos, A., vander Wall, E. E., Schalij, M. J. Noninvasive visualization of the cardiac venous system using multislice computed tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 45, 749-753 (2005).
8. Mao, S., Shinbane, J. S., Girky, M. J., Child, J., Carson, S., Oudiz, R. J., Budoff, M. J. Coronary venous imaging with electron beam computed tomographic angiography: three-dimensional mapping and relationship with coronary arteries. Am. Heart J. 150, 315-322 (2005).
9. Muhlenbruch, G., Koos, R., Wildberger, J. E., Gunther, R. W., Mahnken, A. H. Imaging of the cardiac venous system: comparison of MDCT and conventional angiography. AJR. Am. J. Roentgenol. 185, 1252-1257 (2005).
10. Schaffler, G. J., Groell, R., Peichel, K. H., Rienmuller, R. Imaging the coronary venous drainage system using electron-beam CT. Surg. Radiol. Anat. 22, 35-39 (2000).
11. Tada, H., Kurosaki, K., Naito, S., Koyama, K., Itoi, K., Ito, S., Ueda, M., Shinbo, G., Hoshizaki, H., Nogami, A., Oshima, S., Taniguchi, K. Three-dimensional visualization of the coronary venous system using multidetector row computed tomography. Circ. J. 69, 165-170 (2005).
12. Van de Veire, N. R., Schuijf, J. D., Sutter, J. D., Devos, D., Bleeker, G. B., de Roos, A., vander Wall, E. E., Schalij, M. J., Bax, J. J. Non-invasive visualization of the cardiac venous system in coronary artery disease patients using 64-slice computed tomography. J. Am. Coll. Cardiol. 48, 1832-1838 (2006).
13. 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. Estimation of cancer mortality associated with repetitive computed tomography scanning. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 173, 199-203 (2006).
14. Martin, D. R., Semelka, R. C., Chapman, A., Peters, H., Finn, P. J., Kalb, B., Thomsen, H. Nephrogenic systemic fibrosis versus contrast-induced nephropathy: risks and benefits of contrast-enhanced MR and CT in renally impaired patients. J. Magn. Reson. Imaging. 30, 1350-1356 (2009).