Методическая статья

Анатомические реконструкций сердца человека венозной системы использованием контраста Компьютерная томография перфузии фиксированных экземпляров

DOI:

10.3791/50258

⸱

18 апреля 2013 г.

 ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Целью данного исследования является воссоздание и затем получить доступ к анатомии человеческой сердечной венозной системы с использованием 3D реконструкций, полученные от контрастного сканирования компьютерной томографии.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Подробное понимание сложности и относительной изменчивости в человеческой сердечной венозной системы имеет решающее значение для развития сердечных устройств, которым требуется доступ к этим судам. Например, сердечной анатомии венозной, как известно, одним из основных ограничений для надлежащей доставки сердечной ресинхронизации (ЭЛТ) 1 Таким образом, создание базы данных анатомических параметров сердца человека венозной системы может помочь в разработке доставки ЭЛТ Устройства для преодоления таких ограничений. В этом исследовательском проекте, анатомические параметры были получены из 3D реконструкции венозной системы с помощью контрастной компьютерной томографии (КТ) визуализации и моделирования программного обеспечения (Materialise, Левен, Бельгия). Следующие параметры были оценены для каждой жилы: длина дуги, tortuousity, угол ветвления, расстояние до устья коронарного синуса и диаметр сосуда.

ЭЛТ потенциал для лечения патиEnts с электромеханическим десинхронизации. Примерно 10-20% пациентов с сердечной недостаточностью могут получить выгоду от ЭЛТ 2. Электромеханические диссинхронии подразумевает, что части миокарда и активировать контракт раньше или позже, чем нормальный путь проводимости сердца. В ЭЛТ, dyssynchronous участки миокарда обрабатываются электрическим стимулированием. CRT стимуляция обычно включает в себя ходить клиентов, которые стимулируют правого предсердия (RA), правого желудочка (ПЖ) и левого желудочка (ЛЖ), чтобы произвести больше синхронизировать ритмы. Ведущий LV обычно имплантированы в вену сердца, с целью наложить его в месте последней инфаркт активации.

Мы считаем, что модели, полученные и результатам их анализа будет способствовать анатомические образования для пациентов, студентов, врачей, а также медицинских дизайнеров устройства. Методик, применяемых здесь также может быть использована для изучения других анатомических особенностей нашего человеческого сердца образцов, таких каккоронарных артерий. Чтобы еще более способствовать образовательная ценность этого исследования, мы поделились венозной моделей на наш бесплатный доступ к сайтам: www.vhlab.umn.edu / Atlas .

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Процедура

В таблице 1 приведены материалы, используемые в ходе процесса. На рисунке 1 представлен обзор процесса.

1. Сканирование образца и подготовка

  1. Получите изолированных человеческих сердцах свежие и впоследствии перфузии исправить их в 10% буферном растворе формалина в их конечного диастолического государства.
  2. Промыть сердца, чтобы быть отсканированы в воде день до начала сканирования, чтобы удалить большинство формалином.
  3. Прежде чем отправиться на сканер, иглу коронарного синуса (КС) вен внутри каждого сердца с баллонным катетером флебограмма. Получите доступ к CS либо через начальника или нижней полой вены под прямой визуализации или использование видеоскопов.
  4. Как только на месте, раздуть баллон этого флебограмма катетер для закрепления катетера в CS.
  5. Поместите каждое сердце в герметичный контейнер для полимеров на вершине губкой, которая была разработана таким образом, чтобыСердце может сидеть в своем attitudinally правильное анатомическое положение.

2. Компьютерная томография

  1. Положение какой-нибудь сердца на кровати компьютерный томограф, как если бы пациент был, лежащим на спине и головой на сканере.
  2. Соединение проксимального конца катетера флебограмма инжектор, который содержит два шприцы: один для контраста и один для физиологического раствора.
  3. Автоматически вводить 40 мл контрастного вещества сердечной венозной системы со скоростью 5 мл / сек.
  4. КТ сердца 8 сек после введения контрастного инициируется. Установите КТ до 512 х 512 пикселей с толщиной среза 0,6 мм.
  5. Автоматически вводить 40 мл физиологического раствора в сердечной венозной системы со скоростью 5 мл / сек, чтобы избавиться от контраста.
  6. Экспорт КТ DICOM изображения на внешний жесткий диск.

3. Реконструкции и Измерения

  1. Добавить CT DICOM изображений в программное обеспечение мимики.
  2. Создайте маску для CT мнимойES, который содержит только пикселей с высокой единиц Хаунсфилд подсвечивать только контраст присутствует в сердце.
  3. Удалить контраст, что произошла утечка в камеры или диффундирует в ткань так, что маска содержит только контраст в основных сердечно-сосудистых вен.
  4. Вручную заполнить поле воздушных карманов в пределах данной вены кадр за кадром.
  5. Создание 3D-объектов из полученной маски.
  6. Гладкая и обернуть этот объект для устранения грубых геометрией. Видео 1 представлен один из этих 3D-моделей вращается в пространстве.
  7. Создание осевых линий для каждой созданной 3D-модели.
  8. Используя эти осевые линии, измерение длины дуги, угол ветвления, tortuousity (длина дуги / линейное расстояние), а диаметры для каждой основной сосуд в каждое сердце. Наши использованы анатомические номенклатуры отображается на рисунке 2.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В таблице 2 представлена ​​средняя анатомических параметров для основных вен сердца в течение 42 человека образцы сердце. Всем сердцем образцы содержали один вены задних межжелудочковой (PIV) и передней межжелудочковой вены (ВГП). Некоторые образцы содержали более одной задней вену LV (PVLV), задне-боковой вены (PLV), левую боковую вену (LLV) и / или передне-латеральную вену (ALV), тогда как другие сердца не имели один или два из этих конкретных вены представляют.

<...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Наша лаборатория занимается разработкой библиотеки перфузии фиксированной сердца образцов для различных анатомических исследований. На сегодняшний день у нас более 240 сохранившихся экземпляров. Конкретные методы, которые мы использовали для получения этих образцов были описаны ранее 3. В данной работе описан новый методология для картирования сердца человека венозной системе и для развития анатомических данных, которые могут быть использованы для разработки сердечных устройств, используемых в сосудах.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы хотели бы выразить признательность Dionna Gamble, Эллисон Ларсон, и Катя Торреса за помощь в создании модели и измерений, Моника Mahre рукописи помощь, Гари Уильямс в технической помощи, Jerrald Спенсер младший за помощь в цифрах и Фэрвью услуг по обработке на Университет Миннесоты.

Финансирование было получено от институт по инженерным в медицине (Университет Миннесоты) и частично из исследований контракт с Medtronic Инк

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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. Cardiac resynchronization therapy. Handbook of cardiac physiology and anatomy. Iaizzo, P. , 2nd ed, Springer Science. New York, N.Y. 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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

3D

Похожие статьи