Reconstruções anatômicas do sistema venoso cardíaco humano usando contraste Tomografia computadorizada de Amostras de perfusão-fixados

O objetivo geral deste procedimento é gerar modelos tridimensionais do sistema venoso cardíaco humano para o desenvolvimento de um banco de dados anatômico que possa ser utilizado no projeto de dispositivos cardíacos empregados nesses vasos. Isso é realizado primeiramente preparando a amostra de coração humano, fixando-a em seu estado diastólico final e canulando o seio coronário com um cateter balão venograma. Na segunda etapa, são obtidas imagens de tomografia computadorizada com contraste do sistema venoso cardíaco durante o passo final.

Modelos 3D são gerados a partir dos exames de TC, a partir dos quais podem ser obtidas várias medidas anatômicas. Uma das principais vantagens da nossa técnica em comparação com outros métodos, como a avaliação in vivo da anatomia venosa cardíaca, é que não há exposição do paciente a agentes de contraste ou radiação. Tivemos pela primeira vez a ideia deste método quando estávamos originalmente mapeando o sistema venoso cardíaco desses corações fixados por perfusão, utilizando um microscriba na superfície epicárdica.

No entanto, este método apresentava algumas limitações. Era limitado pela quantidade de tecido adiposo, além de gerar modelos 2D. O uso de tomografias computadorizadas com contraste para a geração de modelos supera essas limitações assim que são obtidas.

Fixe por perfusão os corações humanos recém-isolados em seu estado diastólico final em formalina tamponada a 10%. Em seguida, no dia anterior à aquisição de imagens, lave os corações em água para remover a maior parte da formalina antes de levá-los ao scanner. Utilize um cateter com balão venográfico para canular a veia coronária no interior de cada coração através da veia cava inferior.

Sob visualização direta. Uma vez no lugar, inflar o balão do cateter de venograma para fixar o cateter no seio coronário. Agora, colocar cada coração dentro de um recipiente polimérico vedável, sobre uma esponja projetada para sustentar o coração em sua posição anatômica correta segundo a atitude.

Inicie posicionando o coração sobre a mesa do scanner de TC como se um paciente estivesse deitado em decúbito dorsal e com a cabeça voltada para frente no scanner. Em seguida, conecte a extremidade proximal do cateter venográfico a um injetor que contém duas seringas de injeção. Uma para contraste e outra para soro fisiológico.

Agora, injete automaticamente 40 mililitros de contraste no sistema venoso cardíaco a cinco mililitros por segundo. Oito segundos após o início da injeção de contraste, realize uma tomografia computadorizada do coração, configurando a varredura para uma resolução de 512 por 512 pixels com espessura de corte de 0,6 milímetro. Em seguida, elimine o contraste injetando automaticamente mais 40 mililitros de soro fisiológico no sistema venoso cardíaco.

Na velocidade de cinco mililitros por segundo, exporte as imagens DICOM de TC para um disco rígido externo. Agora, carregue as imagens DICOM de TC no software Mimics e gere uma máscara para as imagens de TC que contenha apenas pixels com altas unidades Hounsfield. Para destacar apenas o contraste presente no coração, remova qualquer contraste que tenha vazado para as câmaras ou se difundido para o tecido, de modo que a máscara contenha apenas o contraste dentro das veias cardíacas principais.

Em seguida, preencha manualmente as bolsas de ar dentro de uma determinada veia quadro a quadro e gere um objeto 3D a partir da máscara resultante. Depois, suavize e envolva a máscara para eliminar quaisquer geometrias irregulares e, em seguida, gere linhas centrais para cada modelo 3D criado. Para minimizar a variabilidade do usuário na geração dos modelos 3D, é importante que o usuário siga cuidadosamente o protocolo detalhado e tenha um observador verificando o modelo antes de gerar as linhas centrais.

Por fim, utilize as linhas centrais para medir o comprimento do arco, o ângulo de ramificação, a tortuosidade e os diâmetros de cada vaso principal em cada coração. Nesta tabela, são apresentados os parâmetros anatômicos medianos das principais veias cardíacas para 42 espécimes de coração humano. Todos os espécimes cardíacos continham uma veia cardíaca média e uma veia interventricular anterior.

Algumas amostras continham mais de uma veia inferior, veia lateral inferior, veia lateral e/ou veia anterolateral. Embora outros corações possam não ter apresentado uma ou duas dessas veias específicas presentes neste vídeo, pode-se observar um modelo 3D representativo girando no espaço. Seguindo este procedimento, uma das vantagens é que é possível utilizar a visualização com vídeoscópios dentro das veias cardíacas para avaliar a anatomia, validar os modelos de TC e também determinar onde várias estruturas, como as veias cardíacas, estão localizadas—informações que não podem ser vistas na TC após o seu desenvolvimento.

Essa técnica permite que pesquisadores da área de engenharia biomédica explorem o sistema venoso cardíaco e o desenvolvimento de dispositivos cardíacos que utilizam esses vasos. Em última análise, a modelagem e a cartografia do sistema venoso cardíaco humano fornecerão novas perspectivas sobre a anatomia relevante para realizar diversos procedimentos clínicos.