Summary
본 연구의 목적은 다시하고 대조 전산화 단층 촬영 검사에서 생성 3D 재구성을 사용하여 인간의 심장 정맥 시스템의 해부학에 액세스 할 수 있습니다.
Abstract
인간의 심장 정맥 시스템 내에서의 복잡성과 상대적인 변화의 상세한 이해는 이러한 혈관에 대한 액세스 권한을 필요로 심장 장치의 개발에 매우 중요합니다. 예를 들어, 심장 정맥 해부학 따라서 인간의 심장 정맥 시스템에 대한 해부학 적 매개 변수의 데이터베이스의 개발 CRT 전달의 설계에 도움이 될 수 있습니다 심장 재 동기화 치료의 적절한 배달 (CRT) 1 키 제한 중 하나가 될 것으로 알려져 있습니다 이러한 한계를 극복하기위한 장치. 이 연구 프로젝트에서는 해부학 매개 변수는 대조 전산화 단층 촬영 (CT) 영상 및 모델링 소프트웨어 (Materialise, 루벵, 벨기에)를 사용하여 정맥 시스템의 3D 재구성에서 하였다. 호의 길이, tortuousity, 분기 각도, 관상 동맥 부비동 개구부까지의 거리, 그리고 혈관 직경 : 다음 매개 변수는 각 정맥에 대한 평가 하였다.
CRT는 PATI에 대한 잠재적 인 치료전기 dyssynchrony에 함께 행군. 심장 마비 환자의 약 20 %는 CRT이 혜택을 누릴 수 있습니다. 전기 dyssynchrony에 이전 또는 이후 심장의 정상적인 전도 통로보다 심근 활성화 및 계약의 부분을 의미한다. CRT에서 심근의 dyssynchronous 지역은 전기 자극으로 처리됩니다. CRT 페이싱은 일반적으로 더 많은 동기화 리듬을 생산하는 우심방 (RA), 우심실 (RV), 그리고 좌심실 (LV)을 자극 페이싱 리드를 포함한다. LV 리드는 일반적으로 최근의 심근 활성화의 사이트를 오버레이 할 목적으로, 심장 혈관 내에 이식합니다.
우리는 모델이 얻은 분석은 그 환자, 학생, 임상 및 의료 기기 디자이너를위한 해부학 교육을 촉진 것이라고 믿는다. 여기에 사용 된 방법론은 또한 다음과 같은 우리 인간의 마음 표본의 다른 해부학 적 기능을 연구하기 위하여 이용 될 수있다관상 동맥. 또한 본 연구의 교육적 가치를 장려하기 위해, 우리는 우리의 무료 액세스 웹 사이트에 정맥 모델을 공유했습니다 www.vhlab.umn.edu / 아틀라스 .
Protocol
순서
표 1은 공정 중에 사용 된 자료를 요약 한 것입니다. 그림 1은 프로세스의 개요를 제공합니다.
1. 시편 검사 준비
- 자신의 이완 기말 상태에서 포르말린 10 %를 해결 신선하고 연속적으로 관류 고립 된 인간의 마음을 얻을 수 있습니다.
- 포르말린의 대부분을 제거하기 위해 검사 전날 물에 스캔 할 마음을 씻어.
- 스캐너에 향하기 전에, venogram 풍선 카테터 각 심장 내 관상 정맥동 (CS) 정맥 cannulate. 직접적인 시각화 아래의 우수 또는 하대의 정맥 또는 videoscopes의 사용을 통해 CS에 대한 액세스 권한을 얻을 수 있습니다.
- 한번의 CS에 카테터를 고정하기 위해이 venogram 카테터의 풍선을 팽창.
- 있도록 설계되었습니다 스펀지의 상단에 밀봉 고분자 컨테이너 내의 각 마음을 놓으십시오마음은 attitudinally 정확한 해부학 적 위치에 앉을 수 있습니다.
2. 전산화 단층 촬영 검사
- 환자가 앙와위와 스캐너의 첫 번째 머리를 누워있는 것처럼 CT 스캐너 침대에 주어진 마음을 놓습니다.
- 대비 하나 식염수 하나 : 두 개의 주입 주사기를 포함 인젝터에 venogram 카테터의 근위 끝을 연결합니다.
- 자동으로 5 ML / s의 속도로 심장 정맥 시스템에 대비 40 mL를 주입.
- 반면 주입이 시작된 후 CT는 심장 8 초를 검색합니다. 0.6 mm 슬라이스 두께가 512 X 512 픽셀의 해상도로 CT 검사를 설정합니다.
- 자동 대비를 플러시 5 ML / s의 속도로 심장 정맥 시스템에 식염수 40 mL를 주입.
- 외장 하드 드라이브에 CT DICOM 이미지를 보냅니다.
3. 재건 및 측정
- 모방 자 소프트웨어에 CT DICOM 이미지를 업로드 할 수 있습니다.
- CT imag에 대한 마스크를 생성만 마음 만 대비 선물을 강조하기 위해 높은 하운 단위로 픽셀을 포함 말이지.
- 마스크는 주요 심장 혈관 내 대조를 포함하도록 조직으로 챔버 또는 확산에 누출 된 대비를 제거합니다.
- 수동 프레임에 의해 주어진 정맥 프레임 안에 공기 주머니를 입력합니다.
- 결과 마스크에서 3D 개체를 생성합니다.
- 거친 형상을 제거하기 위해이 객체를 반반하게하고 쌉니다. 비디오 1 공간에서 회전하는 이러한 3D 모델 중 하나를 제공합니다.
- 각 생성 된 3D 모델의 중심선을 생성합니다.
- 이 중심선 사용하여 각 중심부에 각 주요 혈관에 대한 호의 길이, 분기 각도 tortuousity (호의 길이 / 직선 거리) 및 직경을 측정합니다. 우리의 고용 해부학 적 명칭은 그림 2에 표시됩니다.
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Representative Results
표 2는 42 인간의 마음 표본의 주요 심장 혈관에 대한 평균 해부학 매개 변수를 제공합니다. 모든 심장 표본 한 뒤 심실 정맥 (PIV)와 전방 심실 정맥 (AIV)를 포함되어 있습니다. 다른 마음이 하나 있었하지 않을 수 있습니다 반면 일부 표본, LV (PVLV), postero - 측면 정맥 (PLV), 왼쪽 측면 정맥 (LLV) 및 / 또는 antero - 측면 정맥 (ALV) 하나 이상의 후방 정맥을 포함 이러한 특정 정맥의 두 가지가 존재.
| 재료 사용 |
| 관류 고정 인간의 마음 |
| Venogram 풍선 카테터 |
| 고분자 접착 가능한 컨테이너 |
| 해부학 적으로 정확한 심장 스폰지 |
| CT 스캐너 및 소프트웨어 |
| 대비 및 염분 인젝터 |
| 대비 (omnipaque) |
| 모방 소프트웨어 |
표 1. 제시된 방법론에 사용 된 재료의 개요.
그림 1. 방법 요약. (A) 지정된 격리 관류 고정 마음의 관상 정맥동은 venogram 풍선 카테터와 유관하고 (B)의 attitudinally 올바른 위치에 배치됩니다. 명암 심장 정맥에 주입하는 동안 (C) 시료를 스캔 시스템은 염분 플러시 이어. (D) 생성 된 이미지가 연속 측정을 수행 할 수 있도록 혈관의 디지털 복원을 만드는 데 사용됩니다.
비디오 1. 3D 심장 정맥 m의 예반대로 계산 된 CT에서 생성 odel가. 비디오를 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 심장 정맥 시스템의 주요 혈관의 명칭.
표 2. 42 인간의 마음 표본에 대한 최신 얻은 측정 값의 요약. 큰 테이블을 보려면 여기를 클릭하십시오 .
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Discussion
우리 연구실은 다양한 해부학 적 조사 연구에 대한 관류 고정 마음 표본의 라이브러리를 개발하고있다. 지금까지, 우리는 240 보존 표본에 있습니다. 우리는이 시편을 준비하는 데 사용한 특정 메서드는 이전에 3 설명하고있다. 본 연구는 인간의 심장 정맥 시스템을 매핑하고 혈관 내 고용 심장 장치의 설계에 사용할 수있는 해부학 적 데이터베이스 개발을위한 새로운 방법을 설명합니다.
이전 연구는 심장 정맥 시스템의 해부학을 평가하기 위해 실제 환자에서 자기 공명 (MR) 4 CT 5-12 이미지를 사용했습니다. 본 연구의 주요 장점은 대조 주입과 방사선에 노출 13-14로 인해 환자를 사는 아무 위험이 없다는 것입니다. 우리는 또한 표본의 큰 데이터베이스, 비슷한 방식으로 준비를 모두 분석 할 수 있습니다. 이 시편을 다시 스캔 할 수있는 경우이 additionaL 이미지가 필요합니다. 표 2에서이 메서드에서 얻은 해부학 적 매개 변수는 일반적으로 생체 내 연구에서 제시된 것보다했습니다. 우리는 여기에 제시된 정적 복원이 자신의 이완 기말 형태로 관류 고정하고 심장이 심장주기 (즉, 최대 크기)의이 단계에있을 때 혈관의 스냅 샷을 표시해야하기 때문입니다 믿습니다.
그것은 여기에 제시된 연구의 몇 가지 제한점이 있다는 것을 주목해야한다. 우리의 오래된 인간의 마음 표본의 일부, 심실 다소 결과 일부 모델에 영향을 미칠 수있는 이미징 프로세스 중에 붕괴되었다. 이 제한을 해결하기 위해, 우리는 현재 심장의 끝 이완기 (동공) 모양을 유지하기 위해 겔 심실 챔버에 찾고 있습니다. 연구의 또 다른 한계는 모델 생성 및 취득 이후의 측정은 사용자에 따라 할 수있다. 우리는 근래전자는 하나의 조사가 생성 된 모든 모델을 확인함으로써이 제한을 최소화하기 위해 노력했다. 모델의 사용자 종속성이 더 다른 사용자가 만든 같은 마음의 모델을 비교하여 평가 될 것입니다. 마지막으로, 이러한 정적 CT 스캔 중에 시편의 조직으로 확산하는 반면의 양이 마음에서 마음 다릅니다. 그러므로 우리는이 데이터베이스에서 관찰 변화 중 일부는 조직 확산의 변화가 아니라 진정으로 정맥 해부학 변화 할 수 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고, 생성 된 3D 모델은 다양한 환자 집단에서 인간의 심장 정맥 시스템에 대한 유용한 정보를 제공합니다. 우리는 우리가 추가로 표본을받은이 모델과 관련된 해부학 적 측정을 우리의 새로운 데이터베이스를 확장하고 공유 할 것입니다.
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Disclosures
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
Acknowledgments
우리는 원고 지원, 기술 지원에 그림과 페어 뷰 영상 서비스와 지원 Jerrald 스펜서 주니어 게리 윌리엄스 모델 생성 및 측정 모니카 Mahre에 대한 지원은 Dionna 도박, 앨리슨 라슨, 그리고 카시아 토레스를 인정하고 싶습니다 미네소타 대학.
기금은 메드 트로닉 사와 연구 계약에서 의학 공학 연구소 (미네소타 대학)로부터 부분에서 수신 된
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