Summary
इस शोध का उद्देश्य विश्राम और फिर विपरीत गणना टोमोग्राफी स्कैन से उत्पन्न 3D पुनर्निर्माण का उपयोग करते हुए मानव हृदय शिरापरक प्रणाली की शरीर रचना विज्ञान का उपयोग करने के लिए है.
Abstract
मानव हृदय शिरापरक प्रणाली के भीतर जटिलता और रिश्तेदार परिवर्तनशीलता के एक विस्तृत समझ इन जहाजों के लिए उपयोग की आवश्यकता है कि हृदय उपकरणों के विकास के लिए महत्वपूर्ण है. उदाहरण के लिए, हृदय शिरापरक शरीर रचना इसलिए, मानव हृदय शिरापरक प्रणाली के लिए शारीरिक मापदंडों का एक डाटाबेस के विकास सीआरटी प्रसव के डिजाइन में सहायता कर सकते हैं हृदय resynchronization चिकित्सा के समुचित वितरण (सीआरटी) 1 के लिए प्रमुख सीमाओं में से एक माना जाता है इस तरह की एक सीमा को पार करने के लिए उपकरणों. इस शोध परियोजना में, शारीरिक मापदंडों के विपरीत गणना टोमोग्राफी (सीटी) इमेजिंग और मॉडलिंग सॉफ्टवेयर (Materialise, बेल्जियम, बेल्जियम) का उपयोग शिरापरक प्रणाली के 3D पुनर्निर्माण से प्राप्त किया गया. आर्क लंबाई, tortuousity, शाखाओं में बंटी कोण, कोरोनरी साइनस ostium के लिए दूरी, और पोत व्यास: निम्नलिखित मानकों प्रत्येक नस लिए मूल्यांकन किया गया.
सीआरटी पति के लिए एक संभावित उपचार हैविद्युत dyssynchrony साथ पिता. दिल विफलता रोगियों के लगभग 10-20% सीआरटी 2 से लाभ हो सकता है. विद्युत dyssynchrony पहले या बाद में दिल की सामान्य चालन मार्ग से मायोकार्डियम सक्रिय और अनुबंध के भागों है कि निकलता है. सीआरटी में, मायोकार्डियम के dyssynchronous क्षेत्रों बिजली की उत्तेजना के साथ व्यवहार कर रहे हैं. सीआरटी पेसिंग आम तौर पर अधिक से फिर लय का उत्पादन करने के लिए सही आलिंद (आरए), सही वेंट्रिकल (आर.वी.), और बाएं वेंट्रिकल (एल.वी.) को प्रोत्साहित कि पेसिंग सुराग शामिल है. एल.वी. नेतृत्व आमतौर पर नवीनतम दौरे सक्रियण की साइट के भीतर यह उपरिशायी करने के उद्देश्य के साथ, एक हृदय नस के अंदर प्रत्यारोपित किया जाता है.
हम मॉडल प्राप्त और विश्लेषण तत्संबंधी मरीजों, छात्रों, चिकित्सकों, और चिकित्सा उपकरण डिजाइनरों के लिए शारीरिक शिक्षा को बढ़ावा देगा. यहां नियोजित तरीके में भी इस तरह के रूप में हमारे मानव हृदय नमूनों की अन्य शारीरिक विशेषताओं, अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जा सकता हैकोरोनरी धमनियों. आगे इस शोध के शैक्षिक मूल्य को प्रोत्साहित करने के लिए, हम अपने स्वतंत्र पहुँच वेबसाइट पर शिरापरक मॉडल साझा किया है: www.vhlab.umn.edu / एटलस .
Protocol
प्रक्रिया
1 टेबल प्रक्रिया के दौरान प्रयुक्त सामग्री का सार. चित्रा 1 प्रक्रिया का अवलोकन प्रदान करता है.
1. नमूना और स्कैन तैयारी
- उनके अंत डायस्टोलिक राज्य में formalin buffered 10% में उन्हें ठीक ताजा और बाद में छिड़काव पृथक मानव मन प्राप्त करते हैं.
- Formalin के बहुमत को दूर करने के क्रम में स्कैनिंग के एक दिन पहले पानी में स्कैन करने के लिए दिल कुल्ला.
- स्कैनर के लिए शीर्षक से पहले, एक venogram गुब्बारा कैथेटर के साथ हर दिल के भीतर कोरोनरी साइनस (सीएस) नस cannulate. या तो प्रत्यक्ष दृश्य के तहत बेहतर या अवर रग Cava या videoscopes के उपयोग के माध्यम से सीएस के लिए पहुँच प्राप्त करें.
- जगह में एक बार, सीएस में कैथेटर लंगर के लिए इस venogram कैथेटर का गुब्बारा फुलाना.
- ताकि डिजाइन किया गया है कि एक स्पंज के शीर्ष पर एक sealable बहुलक कंटेनर के भीतर प्रत्येक हृदय रखेंदिल अपने attitudinally सही शारीरिक स्थिति में बैठ सकते हैं.
2. गणना टोमोग्राफी स्कैन
- एक रोगी लापरवाह और स्कैनर पर पहले सिर झूठ बोल रहा था मानो सीटी स्कैनर बिस्तर पर एक दिया दिल स्थिति.
- इसके विपरीत के लिए एक और खारा के लिए एक: दो इंजेक्शन सीरिंज जिसमें एक इंजेक्टर को venogram कैथेटर के समीपस्थ अंत कनेक्ट.
- स्वचालित रूप से 5 मिलीग्राम / सेकंड में हृदय शिरापरक प्रणाली में विपरीत की 40 मिलीलीटर इंजेक्षन.
- इसके विपरीत इंजेक्शन शुरू की है के बाद सीटी दिल 8 सेकंड स्कैन. 0.6 मिमी टुकड़ा मोटाई के साथ 512 x 512 पिक्सल रेजोल्यूशन को सीटी स्कैन निर्धारित करें.
- स्वत: इसके विपरीत बाहर निकलवाने के लिए 5 मिलीग्राम / सेकंड में हृदय शिरापरक प्रणाली में खारा की 40 मिलीलीटर इंजेक्षन.
- एक बाहरी हार्ड ड्राइव पर सीटी DICOM छवियों को निर्यात करें.
3. पुनर्निर्माण और माप
- Mimics सॉफ्टवेयर में सीटी DICOM छवियों को अपलोड करें.
- सीटी imag के लिए एक मुखौटा उत्पन्नकेवल दिल में ही इसके विपरीत वर्तमान उजागर करने के लिए उच्च Hounsfield इकाइयों के साथ पिक्सल जिसमें तों.
- मुखौटा केवल प्रमुख हृदय की नसों के भीतर इसके विपरीत होता है ताकि ऊतकों में कक्षों या विसरित में लीक हो गया है कि इसके विपरीत निकालें.
- मैन्युअल फ्रेम से एक दिया नस सीमा के भीतर हवा जेब में भरना.
- परिणामी नकाब से एक 3D वस्तु उत्पन्न करें.
- किसी न किसी geometries के खत्म करने के लिए इस वस्तु चिकना और लपेटो. वीडियो 1 अंतरिक्ष में घूर्णन इन 3 डी मॉडलों में से एक प्रस्तुत करता है.
- प्रत्येक बनाई 3 डी मॉडल के लिए centerlines उत्पन्न करें.
- इन centerlines का उपयोग करना, हर दिल में एक प्रमुख पोत के लिए चाप लंबाई, शाखाओं में बंटी कोण, tortuousity (चाप लंबाई / रेखीय दूरी), और व्यास उपाय. हमारे कार्यरत शारीरिक नामकरण चित्रा 2 में दिखाया जाता है.
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Representative Results
तालिका 2 42 मानव हृदय के नमूनों के लिए प्रमुख हृदय की नसों के लिए औसत शारीरिक मापदंडों को प्रस्तुत करता है. सभी दिल के नमूनों को एक पीछे interventricular नस (PIV) और पूर्वकाल interventricular नस (AIV) शामिल है. दूसरे के दिल में एक या नहीं था हो सकता है, जबकि कुछ नमूनों, एल.वी. (PVLV), postero पार्श्व नस (PLV), बाएं पार्श्व नस (LLV), और / या Antero पार्श्व नस (ALV) के एक से अधिक पीछे की नस निहित इन विशिष्ट नसों के दो उपस्थित थे.
| सामग्री प्रयुक्त |
| छिड़काव तय मानव दिल |
| Venogram बैलून कैथेटर |
| पॉलिमर Sealable कंटेनर |
| Anatomically सही दिल स्पंज |
| सीटी स्कैनर और सॉफ्टवेयर |
| कंट्रास्ट और खारा इंजेक्टर |
| कंट्रास्ट (omnipaque) |
| Mimics सॉफ्टवेयर |
तालिका 1. प्रस्तुत पद्धति में प्रयुक्त सामग्री का सारांश.
चित्रा 1. तरीके सारांश. (ए) एक दिया पृथक छिड़काव निर्धारित दिल की कोरोनरी साइनस एक venogram गुब्बारा कैथेटर के साथ cannulated है और (बी) ने अपने attitudinally सही स्थिति में रखा. विपरीत हृदय की शिराओं में इंजेक्ट किया जाता है, जबकि (सी) नमूना जांच होती है प्रणाली एक खारा फ्लश द्वारा पीछा किया. (डी) उत्पन्न छवियों बाद माप लिया जा सकता है इतना है कि नसों की डिजिटल पुनर्निर्माण बनाने के लिए उपयोग किया जाता है.
वीडियो 1. एक 3 डी हृदय शिरापरक मीटर का एक उदाहरणइसके विपरीत गणना सीटी से उत्पन्न ODEL. वीडियो देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 2. हृदय शिरापरक प्रणाली के प्रमुख जहाजों का नामकरण.
तालिका 2. 42 मानव हृदय के नमूनों के लिए तिथि करने के लिए प्राप्त की माप का सारांश. बड़ा टेबल देखने के लिए यहां क्लिक करें .
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Discussion
हमारी प्रयोगशाला विभिन्न संरचनात्मक शोध अध्ययन के लिए छिड़काव तय दिल नमूनों में से एक पुस्तकालय का विकास कर रहा है. तिथि करने के लिए, हम 240 संरक्षित नमूनों से अधिक है. हम इन नमूनों को तैयार करने के लिए इस्तेमाल किया है विशिष्ट तरीकों पहले 3 में वर्णित किया गया है. वर्तमान अध्ययन से मानव हृदय शिरापरक प्रणाली मानचित्रण के लिए और जहाजों के भीतर कार्यरत हृदय उपकरणों के डिजाइन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो एक संरचनात्मक डाटाबेस के विकास के लिए एक उपन्यास पद्धति का वर्णन करता है.
पिछले अध्ययनों हृदय शिरापरक प्रणाली के anatomies का आकलन करने के लिए जीना मरीजों पर चुंबकीय अनुनाद (एमआर) 4 और सीटी 5-12 इमेजिंग का इस्तेमाल किया है. हमारे अध्ययन का मुख्य लाभ यह है कि इसके विपरीत इंजेक्शन और विकिरण जोखिम 13-14 के कारण मरीजों के रहने के लिए कोई खतरा नहीं है. हम भी नमूनों की एक बड़ी डेटाबेस, एक समान फैशन में तैयार सब का विश्लेषण करने में सक्षम हैं. इन नमूनों rescanned किया जा सकता है अगर additionaमैं छवियों के लिए आवश्यक हैं. तालिका 2 में इस विधि से प्राप्त शारीरिक मापदंडों आमतौर vivo अध्ययन में में प्रस्तुत उन लोगों की तुलना में अधिक से अधिक किया गया है. हम यहाँ प्रस्तुत स्थिर पुनर्निर्माण उनके अंत डायस्टोलिक आकार में छिड़काव-तय कर रहे हैं और दिल हृदय चक्र (यानी अधिक से अधिक आयाम) के इस स्तर पर है जब नसों का एक स्नैपशॉट का प्रतिनिधित्व करना चाहिए क्योंकि यह मानना है.
यह यहां प्रस्तुत अध्ययन के कई सीमाएं हैं कि ध्यान दिया जाना चाहिए. हमारे पुराने मानव हृदय नमूनों में से कुछ में, निलय कुछ परिणामी मॉडल में से कुछ को प्रभावित कर सकता है, जो इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान ढह गया. इस सीमा पता है, हम वर्तमान में दिल अपने अंत डायस्टोलिक (फैली हुई) का आकार बनाए रखने को सुनिश्चित करने के बीच बढ़िया तालमेल निलय कक्षों में देख रहे हैं. अध्ययन की एक और सीमा है कि मॉडल पीढ़ी और प्राप्त बाद माप उपयोगकर्ता पर निर्भर हो सकता है. हम हवलदारई एक अन्वेषक हर उत्पन्न मॉडल की जांच होने से इस सीमा को कम करने की कोशिश की. मॉडल के उपयोगकर्ता निर्भरता आगे विभिन्न उपयोगकर्ताओं द्वारा बनाई गई एक ही दिल के मॉडल की तुलना द्वारा मूल्यांकन किया जाएगा. अंत में, इन स्थिर सीटी स्कैन के दौरान नमूना ऊतक में diffuses कि विपरीत की राशि दिल से दिल को बदलता है. इसलिए, हम इस डेटाबेस में निरीक्षण विविधताओं से कुछ ऊतक प्रसार में बदलाव नहीं, वास्तव में शिरापरक शरीर रचना में बदलाव हो सकता है. इन सीमाओं के बावजूद, उत्पन्न 3D मॉडल विभिन्न रोगी आबादी में मानव हृदय शिरापरक प्रणाली के बारे में उपयोगी जानकारी प्रदान करते हैं. हम अतिरिक्त नमूनों प्राप्त के रूप में इन मॉडलों और उनके संबद्ध शारीरिक माप के बारे में हमारी उपन्यास डेटाबेस का विस्तार और साझा करने के लिए जारी रहेगा.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
हम पांडुलिपि सहायता, तकनीकी सहायता, पर आंकड़े और फेयरव्यू इमेजिंग सेवाओं के साथ सहायता के लिए Jerrald स्पेंसर जूनियर के लिए गैरी विलियम्स के लिए मॉडल पीढ़ी और माप, मोनिका Mahre के साथ सहायता के लिए Dionna गैंबल, एलीसन लार्सन, और Katia टोरेस स्वीकार करना चाहते हैं मिनेसोटा विश्वविद्यालय.
अनुदान Medtronic इंक के साथ एक अनुसंधान अनुबंध से चिकित्सा में इंजीनियरिंग के लिए संस्थान (मिनेसोटा विश्वविद्यालय) से और हिस्से में प्राप्त किया गया था
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