Reconstructions anatomiques du système veineux cardiaque humaine à l'aide de contraste tomodensitométrie des échantillons Perfusion-fixes

Résumé

L'objectif de cette recherche est de recréer, puis accéder à l'anatomie du système veineux cardiaque humaine en utilisant des reconstitutions en 3D générés par contraste tomodensitométrie.

Résumé

Une compréhension détaillée de la complexité et de la variabilité relative dans le système veineux cardiaque humain est crucial pour le développement de dispositifs cardiaques qui nécessitent un accès à ces navires. Par exemple, l'anatomie veineuse cardiaque est connu pour être l'une des principales limites de la bonne livraison de la thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) ¹ Par conséquent, le développement d'une base de données de paramètres anatomiques pour les systèmes veineux cardiaques humaines peut aider à la conception de livraison CRT des dispositifs pour surmonter une telle limitation. Dans ce projet de recherche, les paramètres anatomiques ont été obtenus à partir de reconstructions 3D du système veineux à l'aide de contraste tomodensitométrie (TDM) et un logiciel de modélisation (Materialise, Louvain, Belgique). Les paramètres suivants ont été évalués pour chaque veine: longueur d'arc, tortuosité, angle de branchement, la distance à l'orifice du sinus coronaire, et le diamètre du vaisseau.

CRT est un traitement potentiel pour les patients avec asynchronisme électromécanique. Environ 10-20% des patients atteints d'insuffisance cardiaque peuvent bénéficier de CRT ^2. Asynchronisme électromécanique implique que les parties de l'activer myocarde et le contrat plus tôt ou plus tard que la voie de conduction normale du cœur. Dans CRT, dyssynchrone zones du myocarde sont traités par stimulation électrique. CRT stimulation implique généralement sondes de stimulation qui stimulent l'oreillette droite (RA), le ventricule droit (VD) et du ventricule gauche (VG) pour produire des rythmes plus resynchronisés. La sonde VG est généralement implanté à l'intérieur d'une veine cardiaque, dans le but de le superposer à l'intérieur de l'emplacement de la dernière activation du myocarde.

Nous pensons que les modèles obtenus et les analyses de ceux-ci favoriseront l'enseignement de l'anatomie des patients, des étudiants, des cliniciens, et les concepteurs de dispositifs médicaux. Les méthodes employées ici peuvent également être utilisées pour étudier d'autres caractéristiques anatomiques de nos spécimens cardiaques humaines, telles queles artères coronaires. Afin d'encourager davantage la valeur éducative de cette recherche, nous avons partagé les modèles veineux sur notre site internet en accès libre: www.vhlab.umn.edu / atlas .

Protocole

Procédure

Le tableau 1 résume les matériaux utilisés au cours du processus. Figure 1 donne un aperçu du processus.

1. Échantillons et analyse Préparation

1. Procurez-vous les cœurs humains isolés fraîches et ensuite perfusion fixer dans 10% de formol tamponné dans leur état en fin de diastole.
2. Rincez les cœurs doivent être analysées dans l'eau le jour avant la numérisation afin d'éliminer la majorité de la formaline.
3. Avant d'aller au scanner, cathétériser le sinus (CS) veine coronaire dans chaque cœur avec un cathéter à ballonnet de venogram. Obtenir l'accès au CS soit par la veine cave supérieure ou inférieure sous visualisation directe ou l'utilisation de videoscopes.
4. Une fois en place, gonfler le ballon de ce cathéter venogram pour ancrer le cathéter dans le CS.
5. Placez chaque cœur dans un conteneur de polymère pouvant être scellé au sommet d'une éponge qui a été conçu de sorte quele cœur peut s'asseoir dans sa position anatomique attitudinally correct.

2. La tomodensitométrie

1. Placez un cœur donné sur la vitre du scanner CT comme si un patient a été couché sur le dos et la tête la première sur le scanner.
2. Connecter l'extrémité proximale du cathéter de phlébogramme à un injecteur qui contient deux seringues d'injection: une pour le contraste et l'autre pour une solution saline.
3. Injecter automatiquement 40 ml de contraste dans le système veineux cardiaque à 5 ml / sec.
4. CT Scan cœur 8 sec après l'injection de contraste est lancée. Réglez le scanner de 512 x 512 pixels de résolution avec 0,6 épaisseur de coupe mm.
5. Injecter automatiquement les 40 ml de solution saline dans le système veineux cardiaque à 5 ml / s pour rincer le contraste.
6. Exporter les images DICOM CT sur un disque dur externe.

3. Reconstruction et mesures

1. Téléchargez CT images DICOM dans Mimics Software.
2. Générer un masque pour le CT images qui ne contient que des pixels avec des unités de haute Hounsfield pour mettre en évidence que le contraste présent dans le cœur.
3. Retirer contraste qui a fui dans les chambres ou diffus dans le tissu de sorte que le masque ne contient que le contraste dans les grandes veines cardiaques.
4. Remplir manuellement dans des poches d'air au sein d'une trame de la veine proposée par trame.
5. Générer un objet 3D à partir du masque résultant.
6. Lisser et terminer cet objet pour éliminer les géométries difficiles. Vidéo 1 présente un de ces modèles 3D tournant dans l'espace.
7. Générer médianes pour chaque modèle 3D créé.
8. L'utilisation de ces axes, mesurer la longueur de l'arc, l'angle de branchement, tortuosité (longueur de l'arc / distance linéaire) et diamètres pour chaque navire majeur dans chaque cœur. Notre nomenclature anatomique utilisé est affiché dans la figure 2.

Résultats

Le tableau 2 présente les paramètres anatomiques médiane des grandes veines cardiaques pour 42 spécimens de cœur humain. Tous les échantillons contenaient de coeur une veine interventriculaire postérieure (PIV) et la veine interventriculaire antérieure (AIV). Certains échantillons contenaient plus d'une veine postérieure de l'(PVLV), la veine LV postéro-latéral (VPL), veine latérale de gauche (LLV), et / ou de la veine antéro-latérale (ALV), tandis que d'autres cœurs peuvent ...

Discussion

Notre laboratoire développe une bibliothèque d'échantillons cardiaques fixes perfusion pour diverses études anatomiques. À ce jour, nous avons plus de 240 spécimens conservés. Les méthodes spécifiques que nous avons utilisés pour préparer ces spécimens ont été décrits précédemment ^3. La présente étude décrit une nouvelle méthodologie pour la cartographie du système veineux cardiaque humaine et pour le développement d'une base de données anatomiques, qui pourrait être utilisé ...