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

Общая цель данной процедуры заключается в создании 3D-моделей венозной системы сердца человека для разработки анатомической базы данных, которая может быть использована при проектировании кардиологических устройств, применяемых в этих сосудах. Это достигается путем предварительной подготовки препарата человеческого сердца путем его фиксации в состоянии конца диастолы и канюлирования коронарного синуса с помощью баллонного катетера для венографии. На втором этапе выполняются КТ-снимки венозной системы сердца с контрастированием в ходе заключительного шага.

На основе КТ-сканов создаются 3D-модели, с помощью которых можно получить различные анатомические измерения. Одним из основных преимуществ нашего метода по сравнению с другими способами, такими как оценка анатомии венозной системы сердца in vivo, является отсутствие воздействия на пациента контрастных веществ или радиации. Идея этого метода возникла у нас, когда мы изначально картировали венозную систему сердца этих перфузионно фиксированных сердец, используя микроскальпель на поверхности эпикарда.

Однако этот метод имел некоторые ограничения. Он зависел от количества жировой ткани, а также позволял создавать только 2D-модели. Использование контрастной компьютерной томографии для генерации моделей позволяет преодолеть эти ограничения сразу после получения снимков.

Проведите перфузионную фиксацию свежеизолированных человеческих сердец в состоянии концевой диастолы в 10% буферном формалине. Затем, за день до сканирования, промойте сердца водой, чтобы удалить большую часть формалина перед перемещением к сканеру. Используйте баллонный катетер для венографии для канюляции коронарного синуса в каждом сердце через нижнюю полую вену.

Под прямым визуальным контролем. После установки раздуйте баллон катетера для венографии, чтобы зафиксировать катетер в коронарном синусе. Теперь поместите каждое сердце в герметичный полимерный контейнер на губку, предназначенную для поддержки сердца в правильном с точки зрения ориентации анатомическом положении.

Начните с размещения сердца на столе КТ-сканера так, как если бы пациент лежал на спине головой вперед. Затем подсоедините проксимальный конец катетера для венографии к инжектору, содержащему два шприца для инъекций: один с контрастным веществом и один с физиологическим раствором.

Теперь автоматически введите 40 миллилитров контрастного вещества в венозную систему сердца со скоростью пять миллилитров в секунду. Через восемь секунд после начала введения контраста выполните КТ-сканирование сердца с разрешением 512 на 512 пикселей и толщиной среза 0,6 миллиметра. Затем вымойте контраст, автоматически введя еще 40 миллилитров физиологического раствора в венозную систему сердца.

Экспортируйте КТ-изображения в формате DICOM на внешний жесткий диск со скоростью 5 мл/с. Теперь загрузите КТ-изображения DICOM в программное обеспечение Mimics и создайте маску для КТ-изображений, содержащую только пиксели с высокими единицами Хаунсфилда. Чтобы выделить только контраст, присутствующий в сердце, удалите любой контраст, который попал в камеры или диффундировал в ткани, таким образом, чтобы маска содержала только контраст в основных венах сердца.

Затем вручную заполните воздушные полости внутри заданной вены покадрово и создайте 3D-объект на основе полученной маски. Далее сгладьте и оберните маску, чтобы устранить любые грубые геометрические неровности, а затем постройте осевые линии для каждой созданной 3D-модели. Чтобы минимизировать влияние человеческого фактора при создании 3D-моделей, важно, чтобы пользователь строго следовал детальному протоколу, а также чтобы сторонний наблюдатель проверил модель перед построением осевых линий.

Наконец, используйте осевые линии для измерения длины дуги, угла ветвления, извилистости и диаметров каждого основного сосуда в каждом сердце. В этой таблице представлены медианные анатомические параметры основных сердечных вен для 42 образцов человеческого сердца. Все образцы сердца содержали одну среднюю сердечную вену и одну переднюю межжелудочковую вену.

В некоторых образцах наблюдалось наличие более чем одной нижней вены, нижней латеральной вены, латеральной вены и/или антеролатеральной вены. Хотя в других сердцах, представленных в данном видео, одна или две из этих конкретных вен могли отсутствовать, здесь можно увидеть вращающуюся в пространстве репрезентативную 3D-модель. При следовании данной процедуре одним из преимуществ является возможность использования визуализации с помощью видеоэндоскопов внутри коронарных вен для оценки анатомии, валидации КТ-моделей, а также определения расположения различных структур, таких как коронарные вены, которые невозможно увидеть на КТ после завершения разработки модели.

Данный метод позволяет исследователям в области биомедицинской инженерии изучать венозную систему сердца и разрабатывать сердечные устройства, использующие эти сосуды. В конечном итоге моделирование и картирование венозной системы сердца человека позволят получить новые сведения о соответствующей анатомии для проведения различных клинических процедур.