Kontrast-bilgisayarlı Perfüzyon-sabit Örneklerinin Tomografi kullanarak İnsan Kardiyak Venöz Sistemi anatomik yeniden düzenlemesi
18 Nisan 2013
Bu araştırmanın amacı yeniden ve daha sonra kontrast-bilgisayarlı tomografi taramaları üretilen 3D rekonstrüksiyon kullanarak insan kalp venöz sisteminin anatomisi erişmektir.
Bu prosedürün genel amacı, bu damarlarda kullanılan kardiyak cihazların tasarımı için kullanılabilecek anatomik bir veri tabanının geliştirilmesi için insan kardiyak venöz sisteminin 3D modellerini oluşturmaktır. Bu, önce insan kalbi örneğinin diyastol sonu durumunda sabitlenerek hazırlanması ve koroner sinüsün bir venogram balon kateter ile kanüle edilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adımda, son adımda kardiyak venöz sistemin kontrast, BT görüntüleri elde edilir.
Çeşitli anatomik ölçümlerin elde edilebildiği CT taramalarından 3D modeller oluşturulur. Tekniğimizin, kardiyak venöz anatominin in vivo değerlendirmesi gibi diğer yöntemlere göre en önemli avantajlarından biri, bir hastanın kontrast maddelere veya radyasyona maruz kalmamasıdır. Bu yöntem için ilk olarak, epikardiyal yüzeyde bir mikro çizici kullanarak bu bol sabit kalplerin kardiyak venöz sistemini haritaladığımızda aklımıza geldi.
Ancak, bu yöntemin bazı sınırlamaları vardı. Yağ dokusu miktarı ile sınırlıydı ve 2D modeller üretti. Model oluşturma için kontrast cts'nin kullanılması, elde edilir edilmez bu sınırlamaların üstesinden gelir.
Perfüzyon, yeni izole edilmiş insan kalplerini diyastolik son durumlarında% 10 tamponlu formin içinde sabitler. Ardından, taramadan önceki gün, tarayıcıya gitmeden önce forminin çoğunu çıkarmak için kalpleri suyla durulayın. Her kalpteki koroner sinüs venini inferior vena kava yoluyla kanüle etmek için bir venogram balon kateter kullanın.
Doğrudan görselleştirme altında. Yerleştirildikten sonra, kateteri koroner sinüse sabitlemek için venogram kateterinin balonunu şişirin. Şimdi, her bir kalbi, kalbi tutumsal olarak doğru anatomik pozisyonunda desteklemek için tasarlanmış bir süngerin üzerine kapatılabilir bir polimer kabın içine yerleştirin.
Kalbi, bir hasta tarayıcıda sırtüstü ve baş üstü yatıyormuş gibi CT tarayıcı yatağına yerleştirerek başlayın. Ardından venogram kateterinin proksimal ucunu iki enjeksiyon şırıngası içeren bir enjektöre bağlayın. Biri kontrast için, diğeri tuzlu su için.
Şimdi otomatik olarak saniyede beş mililitre hızında kardiyak venöz sisteme 40 mililitre kontrast enjekte edin. Kontrast enjeksiyonu başlatıldıktan sekiz saniye sonra CT kalp ayarını tarayın, 0,6 milimetre dilim kalınlığı ile 512 x 512 piksel çözünürlüğe tarayın. Ardından, kardiyak venöz sisteme otomatik olarak 40 mililitre daha salin enjekte ederek kontrastı temizleyin.
Saniyede beş mililitre hızında, CT DICOM görüntülerini harici bir sabit sürücüye aktarın. Şimdi CT DICOM görüntülerini mimik yazılımına yükleyin ve CT görüntüleri için yalnızca yüksek tazı alan birimlerine sahip pikseller içeren bir maske oluşturun. Yalnızca kalpte bulunan kontrastı vurgulamak için, odacıklara sızan veya dokuya yayılan herhangi bir kontrastı çıkarın, böylece maske yalnızca ana kalp damarlarındaki kontrastı içerir.
Ardından, belirli bir damar içindeki hava ceplerini kare kare manuel olarak doldurun ve ortaya çıkan maskeden bir 3B nesne oluşturun. Ardından, pürüzlü geometrileri ortadan kaldırmak için maskeyi düzleştirin ve sarın ve ardından oluşturulan her 3B model için merkez çizgileri oluşturun. 3B modellerin oluşturulmasında kullanıcı değişkenliğini en aza indirmek için, kullanıcının ayrıntılı protokolü dikkatli bir şekilde takip etmesi ve merkez çizgileri oluşturmadan önce modeli bir gözlemcinin kontrol etmesi önemlidir.
Son olarak, her kalpteki her bir ana damar için yay uzunluğunu, dallanma açısını, kıvrımlılığı ve çapları ölçmek için merkez çizgilerini kullanın. Bu tabloda, 42 insan kalbi örneği için majör kardiyak venler için medyan anatomik parametreler sunulmuştur. Tüm kalp örneklerinde bir orta kardiyak ven ve bir anterior interventriküler ven vardı.
Bazı örnekler birden fazla inferior ven, inferior lateral ven, lateral ven ve/veya anterolateral ven içeriyordu. Diğer kalpler bu filmde bu özel damarlardan bir veya ikisine sahip olmasa da, uzayda dönen temsili bir 3D model gözlemlenebilir. Bu prosedürü takip edin, avantajlardan biri, anatomiyi değerlendirmek, BT modellerini doğrulamak ve ayrıca BT'de göremediğiniz kardiyak damarlar gibi çeşitli yapıların nerede bulunduğunu belirlemek için kardiyak damarlar içinde video kapsamları ile görselleştirmeyi kullanabilmenizdir.
Bu teknik, biyomedikal mühendisliği alanındaki araştırmacıların kardiyak venöz sistemi ve bu damarları kullanan kardiyak cihazların geliştirilmesini keşfetmelerine olanak tanır. Sonuç olarak, insan kardiyak venöz sisteminin modellenmesi ve haritalanması, çeşitli klinik prosedürleri gerçekleştirmek için ilgili anatomi hakkında yeni bilgiler sağlayacaktır.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu araştırma, kontrastlı bilgisayarlı tomografi taramalarını kullanarak insan kardiyak venöz sisteminin 3 boyutlu modellerini oluşturmayı amaçlamaktadır. Modeller, kardiyak cihazların tasarımı için bir anatomik veri tabanına katkı sağlayacaktır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kardiyak anatomi
- Tıbbi görüntüleme
- Cihaz tasarımı
Arka Plan
- İnsan kardiyak venöz sistemi, kalp fonksiyonu için kritik öneme sahiptir.
- Venöz anatomiyi değerlendirmek için kullanılan mevcut yöntemlerin kısıtlılıkları vardır.
- 3B rekonstrüksiyonlar, kardiyak yapıların daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir.
- Bu çalışma, hastaları kontrast maddelere veya radyasyona maruz bırakmadan anatomik haritalamayı geliştirmeyi amaçlamaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Kardiyak venöz sistemin doğru 3D modellerini oluşturmak.
- Kardiyak cihaz tasarımı için anatomik bir veri tabanı geliştirmek.
- Kardiyak anatominin haritalanmasına yönelik teknikleri geliştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- İnsan kalp örneklerinin end-diyastolik durumda hazırlanması.
- Koroner sinüsün venogram balon kateteri ile kanülasyonu.
- Kardiyak venöz sistemin kontrastlı BT görüntülerinin elde edilmesi.
- Anatomik ölçümler için BT taramalarından 3D modellerin oluşturulması.
Temel Sonuçlar
- Kardiyak venöz sistemin detaylı 3D modellerinin başarıyla oluşturulması.
- Modellerden çeşitli anatomik ölçümler elde edebilme yeteneği.
- In vivo değerlendirme yöntemlerine göre avantajların gösterilmesi.
- Kardiyak cihazların tasarımının iyileştirilme potansiyeli.
Sonuçlar
- Bu teknik, kardiyak venöz anatominin incelenmesi için invaziv olmayan bir yaklaşım sunmaktadır.
- 3B rekonstrüksiyonlar, kardiyak cihaz geliştirilmesine önemli ölçüde yardımcı olabilir.
- Bu yöntem, kardiyolojide anatomik haritalama için yeni bir standart belirleyebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Yürütücü Endüstriyel Uygunluk
İnsan kardiyak venöz sisteminin doğru anatomik haritalaması, kardiyak resenkronizasyon tedavisi leadleri gibi venöz erişim gerektiren kardiyak cihazların tasarımı için kritik öneme sahiptir. Venöz anatomideki değişkenlik, cihaz yerleştirme ve konumlandırmada temel bir kısıtlama oluşturarak klinik sonuçları etkilemektedir. Bu yöntem, tahmini tasarımı desteklemek ve cihaz geliştirme sürecindeki geç evre biyolojik riskleri azaltmak amacıyla yeniden kullanılabilir bir anatomik veri tabanının oluşturulmasına olanak sağlar.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Venöz varyasyonlar ve cihaz-doku etkileşimi ile ilgili anatomik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Örnekler arasında tutarlı anatomik karakterizasyon için standartlaştırılmış 3D modeller sağlar.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Bilimsel Değer: Karşılaştırmalı analiz için kantitatif anatomik çıktılar (yay uzunluğu, tortuosite, dallanma açısı, çap) üretir.
- Operasyonel Değer: Cihaz testleri için tekrarlanabilir, ölçüme hazır venöz modeller sunarak assay hazırlığını destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Tasarımı insan venöz anatomisiyle uyumlu hale getirerek cihaz performansındaki öngörü güvenini artırır.
- Operasyonel Değer: Kardiyak cihazların ex vivo modellemeden preklinik doğrulamasına kadar olan translasyonel sürekliliğini kolaylaştırır.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, cihaz tasarımı için anatomik girdiler sağlayarak, klinik öncesi çalışmalardan önce tekrarlamalı test ve geliştirmelere olanak tanıyarak keşif iş akışına entegre olur.
- Keşif Biyolojisi: Cihaz leadlerinin anatomik uyumuna ve venöz erişilebilirliğine yönelik hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Tekrarlanabilir 3D modeller aracılığıyla cihaz-ven etkileşiminin standardize edilmiş değerlendirmesine olanak tanır.
- Analitikler: Örnekler ve tasarım iterasyonları arasında karşılaştırmaya izin veren kantitatif venöz ölçümler sağlar.
- Translasyonel Araştırma: Anatomik uygunluğu sağlayarak anatomik verileri preklinik cihaz validasyonuna bağlar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla cihaz programı için yeniden kullanılabilir bir anatomik veri tabanı oluşturarak gereksiz örnek hazırlığını azaltır.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Cihaz-ven uyumluluğuna dair öngörüsel güven, tasarımdaki anatomik belirsizliğin azaltılması.
- Operasyonel Değer: Örnekler genelinde venöz model oluşturmanın standardizasyonu, tekrarlanabilirliği ve ölçeklenebilirliği.
- Stratejik Değer: Anatomik uyuma dayalı geliştirilmiş devam/durdur kararlarıyla, geç aşama cihaz yeniden tasarımlarının azaltılması.
- Portföy Etkisi: Venöz değişkenlik verilerini kullanarak cihaz konseptlerinin riskle uyumlu önceliklendirilmesi.
Uygulama Hususları
- Kardiyak anatomi, kontrast görüntüleme ve 3D modelleme yazılımları konusunda uzmanlık.
- Kontrast enjeksiyon yeteneklerine ve son işlem araçlarına sahip BT tarama altyapısı.
- Tutarlılığı sağlamak için numune fiksasyonu, kanülasyon ve görüntülemeye yönelik standardize edilmiş protokoller.
- Farklı venöz bölgeler veya hastalık durumundaki numuneler için adaptasyon değerlendirmeleri.
- Pratik sınırlamalar arasında numune erişilebilirliği ve maske oluşturma sırasında kontrast sızıntılarının titizlikle manuel olarak düzeltilmesi gerekliliği yer alır.
