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

Ogólnym celem tej procedury jest wygenerowanie modeli 3D ludzkiego układu żylnego serca w celu opracowania anatomicznej bazy danych, która może być wykorzystana do projektowania urządzeń kardiologicznych stosowanych w tych naczyniach. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie próbki ludzkiego serca poprzez utrwalenie jej w końcowym stanie rozkurczowym i kaniulację zatoki wieńcowej za pomocą cewnika balonowego Venogram. W drugim etapie, kontrastowym, w ostatnim etapie uzyskuje się obrazy CT układu żylnego serca.

Ze skanów CT generowane są modele 3D, na podstawie których można uzyskać różne pomiary anatomiczne. Jedną z głównych zalet naszej techniki w porównaniu z innymi metodami, takimi jak ocena anatomii żylnej serca in vivo, jest to, że pacjent nie jest narażony na działanie środków kontrastowych lub promieniowania. Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł tej metody, gdy pierwotnie mapowaliśmy układ żylny serca tych obfitych serc stałych za pomocą mikrorysika na powierzchni nasierdzia.

Metoda ta miała jednak pewne ograniczenia. Był ograniczony ilością tkanki tłuszczowej, a także generował modele 2D. Zastosowanie kontrastowych cts do generowania modeli pozwala przezwyciężyć te ograniczenia, gdy tylko zostaną one uzyskane.

Perfuzja utrwala świeżo izolowane ludzkie serca w ich końcowym stanie rozkurczowym w 10% buforowanej forminie. Następnie, w dniu poprzedzającym skanowanie, opłucz serca w wodzie, aby usunąć większość forminy przed udaniem się do skanera. Użyj cewnika balonowego Venogram, aby kaniulować żyłę zatokową wieńca w każdym sercu przez żyłę główną dolną.

Pod bezpośrednią wizualizacją. Po umieszczeniu na miejscu napompuj balon cewnika Venogram, aby zakotwiczyć cewnik w zatoce wieńcowej. Teraz umieść każde serce w zamykanym polimerowym pojemniku na gąbce zaprojektowanej tak, aby podtrzymywać serce w jego prawidłowej pozycji anatomicznej.

Zacznij od umieszczenia serca na łóżku tomografu komputerowego tak, jakby pacjent leżał na wznak i głową do przodu na skanerze. Następnie podłącz bliższy koniec cewnika Venogram do wstrzykiwacza, który zawiera dwie strzykawki do wstrzykiwań. Jeden dla kontrastu, a drugi dla soli fizjologicznej.

Teraz automatycznie wstrzyknij 40 mililitrów kontrastu do układu żylnego serca z prędkością pięciu mililitrów na sekundę. Osiem sekund po rozpoczęciu wstrzyknięcia kontrastu tomografia komputerowa ustawia ustawienie serca, skanuje do rozdzielczości 512 na 512 pikseli z grubością warstwy 0,6 milimetra. Następnie wypłucz kontrast, automatycznie wstrzykując 40 dodatkowych mililitrów soli fizjologicznej do układu żylnego serca.

Z prędkością pięciu mililitrów na sekundę wyeksportuj obrazy CT DICOM na zewnętrzny dysk twardy. Teraz prześlij obrazy CT DICOM do oprogramowania naśladującego i wygeneruj maskę dla obrazów CT, która zawiera tylko piksele z wysokimi jednostkami pola ogara. Aby podkreślić tylko kontrast obecny w sercu, usuń wszelki kontrast, który przedostał się do komór lub dyfundował do tkanki, tak aby maska zawierała kontrast tylko w głównych żyłach serca.

Następnie ręcznie wypełnij kieszenie powietrzne w danej żyle klatka po klatce i wygeneruj obiekt 3D z wynikowej maski. Następnie wygładź i zawiń maskę, aby wyeliminować wszelkie szorstkie geometrie, a następnie wygeneruj linie środkowe dla każdego utworzonego modelu 3D. Aby zminimalizować zmienność użytkownika podczas generowania modeli 3D, ważne jest, aby użytkownik uważnie przestrzegał szczegółowego protokołu, a także aby obserwator sprawdził model przed wygenerowaniem linii środkowych.

Na koniec użyj linii środkowych, aby zmierzyć długość łuku, kąt rozgałęzienia, krętość i średnice dla każdego głównego naczynia w każdym sercu. W tabeli przedstawiono medianę parametrów anatomicznych dla głównych żył sercowych dla 42 próbek serca ludzkiego. Wszystkie próbki serca zawierały jedną żyłę środkową serca i jedną żyłę międzykomorową przednią.

Niektóre okazy zawierały więcej niż jedną żyłę dolną, żyłę boczną dolną, żyłę boczną i/lub żyłę przednio-boczną. Podczas gdy inne serca mogły nie mieć jednej lub dwóch z tych konkretnych żył obecnych w tym filmie, reprezentatywny model 3D można zaobserwować obracający się w przestrzeni. Postępuj zgodnie z tą procedurą, jedną z zalet jest to, że możesz użyć wizualizacji z zakresami wideo w żyłach serca, aby ocenić anatomię, zweryfikować modele CT, a także określić, gdzie istnieją różne struktury, takie jak żyły sercowe, których nie można zobaczyć w CT po jego rozwinięciu.

Technika ta pozwala naukowcom z dziedziny inżynierii biomedycznej badać układ żylny serca i opracowywać urządzenia kardiologiczne wykorzystujące te naczynia. Ostatecznie modelowanie i mapowanie ludzkiego układu żylnego serca dostarczy nowych informacji na temat anatomii istotnej do wykonywania różnych procedur klinicznych.