Klinische Kinderdermatologie Offener Zugang

Abstrakt

Pädiatrische Kardiologie 2015 – Farbkodierte 3D-Modelle der Herzanatomie verbessern die Identifizierung von Strukturen bei angeborenen Herzfehlern – Randy Richardson – St. Josephs Hospital and Medical Center

Randy Richardson

Ziel: Die Kardiale CT-Angiographie (CCTA) mit dreidimensionalen Rekonstruktionen wird schnell zum neuen Standard für die Diagnose und Charakterisierung angeborener Herzfehler. Angeborene Herzfehler (CHD) sind eine signifikante morphologische Abweichung der Herzstrukturen, die während der Geburt auftritt und zu hämodynamischen und funktionellen Inkonsistenzen führt, die oft eine frühzeitige Intervention und/oder eine sorgfältige Korrektur oder Behandlung erfordern. Patienten mit CHD-Verletzungen stellen einen wichtigen Teil der medizinischen Bevölkerung dar, da die Wunden bei etwa 8 von 1000 Geburten in den Vereinigten Staaten auftreten und die Haupttodesursache aufgrund intrinsischer Defekte darstellen. Die Koronartomographie-Angiographie (CCTA) verwendet eine Injektion eines jodhaltigen Kontrastmittels und eine CT-Filterung, um die Kanäle zu untersuchen, die das Blut zum Herzen leiten, und festzustellen, ob sie verengt wurden. Die während einer CT-Ausgabe erzeugten Bilder können neu formatiert werden, um dreidimensionale (3D) Bilder zu erstellen, die auf einem Bildschirm betrachtet, auf Film oder von einem 3D-Drucker gedruckt oder auf elektronische Medien übertragen werden können. Der 3D-Druck ist ein ideales Fertigungsverfahren zur Herstellung von chirurgischen, chirurgischen und interventionellen Modellen (anatomischen Modellen). Bildgebungsverfahren, die zur Diagnose und Behandlungsplanung verwendet werden, sind die Computertomographie (CT), die Magnetresonanztomographie (MR) und die Echokardiographie (Röntgen). Die Nachbearbeitung klinischer Bilder und volumetrische Rendering-Methoden liefern eine Fülle von Informationen für die prä- und periprozedurale Planung. Die Bilder bleiben jedoch vom physischen Bereich isoliert, in dem die Ärzte aktiv arbeiten. Der dreidimensionale (3D) Druck ermöglicht chirurgische, chirurgische (auch als permanent spezifische) anatomische Modelle, sodass Ärzte die Lebensprozesse und Wunden eines Patienten zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen können. 3D-Druck ist ein innovativer Fertigungsprozess, der dank seiner Zusatztechnologie die Reproduktion einer patientenindividuellen Morphologie auf mechanische Weise ermöglicht. Der 3D-Druck von Herz-Kreislauf-Gerüsten (im Folgenden als „anatomische Modelle“ bezeichnet) für die chirurgische Planung wurde bereits im Jahr 2000 in Zeitschriften beschrieben. Der Boom und die Verbreitung dieser Technologie haben zu zahlreichen medizinischen Fällen geführt, in denen die Versorgung durch 3D-gedruckte Herzmodelle verbessert wurde. Anatomische Herzmodelle wurden in zahlreichen Fallstudien und Zeitschriftenveröffentlichungen beschrieben. Allerdings versuchen nur wenige Studien, die umfassendere Wirkung des neuartigen Planungsverbesserungsinstruments zu beschreiben. Ziel dieser Studie ist es, die Wirksamkeit der standardisierten Farbkodierung der anatomischen Gerüste in 3D-Reproduktionen angeborener Herzerkrankungen unter Verwendung von CCTA zu demonstrieren.

Materialien und Methoden: Für die verschiedenen anatomischen Strukturen wurde ein leicht verständlicher Farbkodierungsplan erstellt. Die Aorta und ihre Äste (einschließlich der Koronargefäße) wurden leuchtend rot gefärbt. Die Lungengefäße und Venen wurden einzeln dunkelblau und dunkelrosa gefärbt. Die Ventrikel wurden in einem helleren Farbton ihrer jeweiligen Strömungskanäle gefärbt, um die beiden Kammern abzugrenzen. Daher wurde der linke Ventrikel in einem helleren Rotton und der rechte Ventrikel in einem helleren Blauton gefärbt. Der linke und der rechte Vorhof wurden einzeln in einem viel helleren Rot- und Blauton gefärbt. Der Tracheobronchialbaum wurde gelb umrissen. Es wurden CCTA-Daten von 5 zufällig ausgewählten Patienten mit angeborener koronarer Herzkrankheit ausgewählt. 3D-Nachbildungen der Lebenssysteme wurden mit keiner Schattierung, unregelmäßiger Schattierung und standardisierten Farbschemata (wie oben dargestellt) unter Verwendung kostengünstiger Workstations durchgeführt. Insgesamt wurden auf jedem Farbschema 12 grundlegende Thoraxstrukturen benannt. Drei Gruppen von jeweils 40 Medizinstudenten im zweiten Studienjahr wurden zufällig ausgewählt und bezeichneten jeweils eines der drei Farbschemata. Sie wurden gebeten, die markierten Strukturen zu identifizieren, und ihre Antworten wurden mithilfe des ANOVA-Tests statistisch analysiert.

Ergebnisse: In der Gruppe „Keine Farbe“ erkannten 11 der 40 Studenten eine der zwölf markierten anatomischen Strukturen (0 von 12) nicht richtig. Die durchschnittliche Anzahl der gut erkannten Strukturen in dieser Gruppe betrug 2,5. In der Gruppe „Beliebige Farbe“ variierte die Anzahl der gut erkannten Strukturen zwischen 1 und 9, mit einem Durchschnitt von 5,3 Strukturen. In der Gruppe „Normalisierte Farbe“ variierte die Anzahl der gut erkannten Strukturen zwischen 4 und 11, mit einem Durchschnitt von 6,6 Strukturen. Diese Ergebnisse waren mit einer P-Schätzung von <0,0001 messbar.

Schlussfolgerung: Standardisierte farbkodierte 3D-Reproduktionen verbessern die erkennbare Darstellung anatomischer Strukturen im Vergleich zu willkürlich gefärbten oder ungefärbten 3D-Reproduktionen. Wir schlagen dieses Farbkodierungssystem als Standard für die Darstellung von Lebensmechanismen angeborener Herzkrankheiten für 3D-Reproduktionen vor.