Creation of a 3D Model of the Heart on the Basis of Data of Magnetic Resonant Tomography in a Patient with Postinfarct Aneurysm of the Left Ventricle (Literature Review and Own Observations)

The article presents a clinical case of the creation and preoperative planning of a surgical manual on a personified biventricular 3D model of the heart. A technique has been developed for MR scanning of a patient and obtaining DICOM images suitable for creating a 3D model. Algorithms for segmentation of MR images, obtaining a digital 3D model, its processing and preparation for printing on a printer are also described. The obtained biventricular 3D model of the heart was used by the medical team to select the method of plastic surgery, to plan the stages of surgical intervention and to develop appropriate skills. The patient underwent coronary artery bypass grafting and resection of the left ventricular aneurysm under cardiopulmonary bypass. The total operation time was 3 hours 40 minutes, cardiopulmonary bypass - 92 minutes, aortic clamping time - 66 minutes. Pathological changes in the manufactured 3D model visually coincided with intraoperative results. On the basis of MR images it is possible to create 3D model of the heart in patients with post-infarction left ventricular aneurysm for preoperative plastic surgery planning.

3D-модель сердца, Magnetic Resonance Imaging, Postinfarction left Ventricular Aneurysm, 3D Model of the Heart, Preoperative Planning, Segmentation

1. Алшибая М. М., Вищипанов С. А., Вищипанов А. С., Никифорова М. А. Хирургическое лечение молодых больных с постинфарктной аневризмой сердца // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2014. № 2. C. 41-43.

2. Бабокин В. Е., Шипулин В. М., Антонченко И. В. и др. Радиочастотные метки в хирургическом лечении больных с постинфарктной аневризмой левого желудочка и желудочковыми тахикардиями // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2011. № 5. C. 23-28.

3. Багатурия Г. О. Перспективы использования 3D-печати при планировании хирургических операций // Медицина: теория и практика. 2016. № 1 (1). C. 26-35.

4. Буховец И. Л., Максимова А. С., Михеев С. Л. и др. Использование контрастного усиления в амбулаторной ультразвуковой диагностике для выявления и оценки тяжести постинфарктной аневризмы левого желудочка // Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2017. № 2 (7). C. 186-190.

5. Коровин А. Е., Нагибович О. А., Пелешок С. А. и др. 3D-моделирование и биопрототипирование в военной медицине // Клиническая патофизиология. 2015. № 3. C. 17-23.

6. Лыков Р. А., Кранин Д. Л., Замский К. С. и др. Хирургическое лечение пациентов с постинфарктными аневризмами левого желудочка сердца, осложненными тромбозом // Вестник национального медико-хирургического центра им. Н. И. Пирогова. 2013. № 2 (8). C. 7-9.

7. Майстренко Н. С., Сухова И. В., Майстренко А. Д. и др. Оценка ремоделирования левого желудочка после хирургической коррекции постинфарктной аневризмы // Медицинский совет. 2017. № 12. C. 90-98.

8. Мерзляков В. Ю., Скопин А. И., Меликулов А. А. и др. Хирургическое лечение постинфарктной аневризмы левого желудочка в условиях параллельной перфузии у молодого пациента // Бюллетень НЦССХ им. А. Н. Бакулева РАМН сердечно-сосудистые заболевания. 2016. № 6 (17). C. 72-76.

9. Нагибович О. А., Свистов Д. В., Пелешок С. А. и др.Применение технологии 3D-печати в медицине // Клиническая патофизиология. 2017. № 3 (23). C. 14-22.

10. Пасечник И. Н., Тимашков Д. А., Молочков А. В. и др. Гигантская постинфарктная аневризма левого желудочка сердца // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2017. № 3. C. 120-124.

11. Сайфуллина Г. Б., Садыков А. Р., Ибатуллин. М. М. и др. Роль ЭКГ-синхронизированной однофотонной эмиссионной компьютерной томографии в определении объема хирургического лечения больных ишемической болезнью сердца с постинфарктным кардиосклерозом, осложненной систолической дисфункцией левого желудочка // Грудная и сердечно-сосудистая хирургия. 2014. № 1. C. 32-40.

12. Чернявский А. М., Карева Ю. Е., Денисова М. А., Эфендиев В. У. Проблема предоперационного моделирования левого желудочка // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2015. № 2 (8). C. 4-7.

13. Чрагян В. А., Мусаев О. Г., Аскадинов М. Н. и др. Непосредственные результаты хирургического лечения постинфарктных аневризм левого желудочка путем восстановления оптимального объема и геометрии левого желудочка // Уральский мед. журнал. 2018. № 4 (159). C. 13-16.

14. Abudayyeh I., Gordon B., Ansari M. et al. Practical guide to cardiovascular 3D printing in clinical practice: Overview and examples // J. of Int. Cardiol. 2018. № 3 (31). C. 375-383.

15. Babokin V., Shipulin V., Batalov R., Popov S. Surgical ventricular reconstruction with endocardectomy along radiofrequency ablation-induced markings // The J. of Thoracic. and Cardiovasc. Surg. 2013. № 5 (146). C. 1133-1138.

16. Benediktsson R., Eyjolfsson O., Thorgeirsson G. Natural history of chronic left ventricular aneurysm; a population based cohort study // J. of Clin. Epidemiol. 1991. № 11 (44). C. 1131-1139.

17. Cohn L. H., Adams D. H. Cardiac surgery in the adult // L. H. Cohn, D. H. Adams. New York: McGraw-Hill Education / Medical, 2008. 1456 c.

18. Dor V., Kreitmann P., Jourdan J. et al. Left ventricular aneurysm: a new surgical approach // The Thoracic and Cardiovasc. Surg. 1989. № 1 (37). C. 11-19.

19. Dor V., Saab M., Coste P. et al. Interest of physiological closure (circumferential plasty on contractile areas) of left ventricle after resection and endocardectomy for aneurysm of akinetic zone comparison with classical technique about a series of 209 left ventricular resections // J. Cardiovasc. Surg. 1985. № 26. С. 73.

20. Faxon D. P., Ryan T. J., Davis K. B. et al. Prognostic significance of angiographically documented left ventricular aneurysm from the Coronary Artery Surgery Study (CASS) // Am. J. of Cardiol. 1982. № 1 (50). C. 157-164.

21. Jablonowski R., Nordlund D., Kanski M. et al. Infarct quantification using 3D inversion recovery and 2D phase sensitive inversion recovery; validation in patients and ex vivo // BMC Cardiovasc. Disorders. 2013. № 13. C. 110.

22. Kawel-Boehm N., Maceira A., Valsangiacomo-Buechel E. R. et al. Normal values for cardiovascular magnetic resonance in adults and children // J. of Cardiovasc. Magnetic Res. 2015. № 17. C. 29.

23. Liu P., Liu R., Zhang Y. et al. The value of 3D printing models of left atrial appendage using real-time 3D transesophageal echocardiographic data in left atrial appendage occlusion: applications toward an era of truly personalized medicine // Cardiol. 2016. № 4 (135). C. 255- 261.

24. Masi M. R., Lores I. M., García de Castro A. B. et al. Preoperative and follow-up cardiac magnetic resonance imaging of candidates for surgical ventricular restoration // Radiol. 2016. № 1 (58). C. 38-45.

25. Meier L. M., Meineri M., Hiansen J. Q., Horlick E. M. Structural and congenital heart disease interventions: the role of three-dimensional printing // Netherlands Heart J.: Monthly J. of the Netherlands Society of Cardiology and the Netherlands Heart Foundation. 2017. № 2 (25). C. 65-75.

26. Shambrook J. S., Chowdhury R., Brown I. W. et al. Cross-sectional imaging appearances of cardiac aneurysms // Clin. Radiol. 2010. № 5 (65). C. 349-357.

27. Shriki J. E., Shinbane J., Lee C. et al. Incidental myocardial infarct on conventional nongated CT: a review of the spectrum of findings with gated CT and cardiac MRI correlation // AJR. Am. J. of Roentgenol. 2012. № 3 (198). C. 496-504.

28. Vukicevic M., Mosadegh B., Min J. K., Little S. H. Cardiac 3D рrinting and its future directions // JACC. Cardiovasc. Imag. 2017. № 2 (10). C. 171-184.