تغيير حجم الصمام المحوسب الموجه بالتصوير المقطعي رباعي الأبعاد لاستبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة
January 20th, 2022
قيمت هذه الدراسة منهجية جديدة باستخدام نموذج مستقيم تم إنشاؤه من تسلسل التصوير المقطعي المحوسب للقلب رباعي الأبعاد للحصول على القياسات المطلوبة لتحجيم الصمام في تطبيق استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة.
توفر هذه الدراسة نموذجا مستقيما تم إنشاؤه من التصوير المقطعي المحوسب للقلب 4D للحصول على التعديلات المطلوبة لتحجيمنا في تطبيق استبدال الصمام الرئوي عبر القسطرة. إنه نموذج 4D مستقيم يتيح تحجيم الصمام ل TPV ، ويوفر واقعا افتراضيا مثاليا يقدم طريقة واعدة لابتكارات TPV والجهاز. يمكن لهذه الطريقة أيضا تمكين تحجيم الصمام الفعلي لمزارع الصمامات القطبية الشمالية عبر القسطرة ، مع فكرة الواقع الافتراضي وكذلك لابتكارات الأجهزة.
ابدأ بتحديد عرض مستوى الصوت في القائمة المنسدلة للوحدات النمطية. ثم حدد تسلسل 4D في القائمة المنسدلة لمستوى الصوت. حدد CT Heart Three في القائمة المنسدلة المعدة مسبقا لعرض قلب 4D.
اضبط المؤشر أسفل القائمة المنسدلة المعدة مسبقا لإظهار القلب فقط. انقر فوق متصفح التسلسل في القائمة المنسدلة للوحدة النمطية لتحديد وعرض تسلسل 4D. اسحب قلب 4D إلى مشهد 3D لمراقبة القلب من اتجاهات مختلفة.
حدد وظائف تمكين عائد الاستثمار وعرضها في خيارات الاقتصاص أسفل شريط التحول لاقتصاص حجم 4D للقلب النابض ، لمراقبة هياكل القلب بشكل أفضل. حدد محرر الشرائح في القائمة المنسدلة للوحدة النمطية. ثم انقر فوق تأثير المقص مع عملية التعبئة داخل العملية لقطع إطار واحد.
انقر فوق تأثير حجم القناع وتطبيقه لربط التجزئة بقلب 4D كوحدة تخزين مقنعة. حدد تأثير المقص مع عملية المسح الداخلي لإزالة العظام والمناطق الأخرى غير المتوقعة. حدد تأثير الجزر ، مع الاحتفاظ بأكبر عملية جزيرة لإزالة المناطق الصغيرة.
اختر تأثير المسح باستخدام فرشاة كروية من واحد إلى 3٪ لإزالة الأنسجة في قوس الأبهر مع ارتباطات بالشرايين الرئوية الرئيسية ، والأنسجة بين الشريان الأورطي الصاعد والوريد الأجوف العلوي. بعد كل خطوة ، قم بتطبيق تأثير حجم القناع لإخفاء حجم 4D واستمر في إزالة المناطق حتى يتم عرض نموذج القلب الصحيح في مشهد 3D. انقر على متصفح التسلسل وانتقل إلى الإطار التالي.
استخدم تأثير المقص مع خيار المسح الداخلي لقطع أي منطقة في مشهد 3D. قم بتطبيق نفس الطريقة على بقية الإطارات حتى يتم تقسيم تسلسل 4D بأكمله. انقر على زر متصفح التسلسل لعرض حجم القلب الأيمن 4D.
حدد وضع محرر الشرائح في شريط الأدوات. أضف مجزأين لكل إطار 10٪ من تسلسل 4D وقم بتسميتهما وفقا لذلك. حدد أداة تأثير الطلاء في وحدة محرر الشرائح ذات نطاق كثافة قابل للتحرير.
والذي يعتمد على صور التصوير المقطعي المحوسب لرسم القلب الأيمن مع تسلسل الوريد الأجوف العلوي والأذين الأيمن والبطين الأيمن والشريان الرئوي. انقر على تجزئة أخرى. استخدم أداة الطلاء لطلاء مناطق أخرى لتتبع حدود القلب الأيمن بشكل عام.
حدد النمو من تأثير البذور. حدد تهيئة وتطبيق لتطبيق التأثير. انقر فوق الزر 3D المعروض في وحدة محرر الشرائح لعرض نموذج 3D للإطار المعاصر.
كما هو موضح سابقا ، قم بإزالة أو تحسين نموذج 3D وفقا لصور CT في الاتجاهات الثلاثة ، تليها إزالة الفروع اليسرى واليمنى من الشريان الرئوي عند التشعب. سيقوم نموذج 3D للقلب الأيمن بعد ذلك بعرض المشهد ثلاثي الأبعاد في كل إطار. قم بإعارة التقسيمات في شجرة البيانات كنسخة احتياطية.
قم بتسمية التقسيمات. على سبيل المثال ، تجزئة أصلية بنسبة 10٪ ، وتجزئة بنسبة 10٪ للنموذج المستقيم. حدد خط الوسط الدقيق في القائمة المنسدلة للوحدة.
حدد التجزئة في القائمة المنسدلة السطح في قسم الإدخال في وحدة خط الوسط المستخلصة. انقر فوق إنشاء علامات ائتمانية جديدة في القائمة المنسدلة لنقاط النهاية. انقر على زر نقطة الترميز لإضافة نقاط نهاية على المستوى العلوي من الوريد الأجوف العلوي ، والمستوى النهائي للشريان الرئوي الرئيسي.
حدد إنشاء نموذج جديد كنموذج خط الوسط، وقم بإنشاء منحنى علامات جديد كمنحنى خط الوسط في شجرة قائمة المخرجات. انقر على تطبيق لإظهار نموذج القلب الأيمن من خط الوسط. انقر على وحدة البيانات ، ثم انقر بزر الماوس الأيمن على منحنى الخط المركزي لتحرير خصائصه.
انقر على أيقونة العين لعرض نقاط التحكم. وفي قسم إعادة التشكيل، اضبط عدد النقاط المعاد تشكيلها على 40 لخفض حمل الكمبيوتر. حدد إعادة تهيئة مستوية منحنية في القائمة المنسدلة للوحدة.
قم بإزاحة المؤشر بعد دقة المنحنى ودقة الشريحة إلى 0.8 ملم. اضبط حجم الشريحة على 130 إلى 140 ملم. إنشاء وحدة تخزين جديدة كوحدة تخزين مستقيمة للإخراج.
انقر فوق تطبيق للحصول على مستوى الصوت المستقيم. حدد عرض مستوى الصوت في القائمة المنسدلة للوحدة النمطية لإظهار مستوى الصوت المستقيم. حدد مستوى الصوت المستقيم في القائمة المنسدلة مستوى الصوت وانقر على أيقونة العين.
حدد التصوير المقطعي المحوسب للقلب ثلاثة كإعداد مسبق. حرك مؤشر التحول لإظهار مستوى صوت القلب الأيمن المستقيم في مشهد 3D. ضع عمود وحدة التخزين المستقيمة في شجرة البيانات باسم وحدة التخزين المستقيمة للتقسيم.
وانقر بزر الماوس الأيمن لتقسيم مستوى الصوت المستقيم. حدد تأثير العتبة في وحدة محرر المقاطع لتلوين القلب الأيمن المستقيم المطلوب. وانقر فوق تطبيق لتطبيق العملية.
حدد تأثير حجم القناع لإخفاء مستوى الصوت المستقيم عن طريق اختيار الحجم المستقيم للتقسيم. حجم كحجم الإدخال وحجم الإخراج. وانقر فوق تطبيق لتطبيق العملية.
انقر فوق تطبيق لتطبيق الإعدادات لإزالة العظام والمناطق الصغيرة وغير المتوقعة والأنسجة للحفاظ على تجزئة القلب اليمنى المستقيمة فقط. ثم تحقق من حجم القلب الأيمن المستقيم ونموذج 3D لتجزئة القلب الأيمن المستقيم في مشهد 3D. بعد الحصول على عرض مستوى صوت القلب الأيمن المستقيم والتقسيمات المستقيمة للإطارات الأخرى ، احفظها في المجلد المعني.
أضف المستويات الخمسة الموضحة في المخطوطة إلى النماذج المستقاة في كل إطار عن طريق الضغط مع الاستمرار على مفتاح shift على لوحة المفاتيح واستخدام الشعيرات أو الوظائف المتقاطعة في شريط أدوات الطائرات الخمسة. انقر فوق إنشاء وحدة نمطية ووضعها في شريط الأدوات لتحديد تأثير المستوى. حدد تأثير الخط لقياس المحيطات.
حدد تأثير المنحنى المغلق للحصول على محيطات ومساحات المقطع العرضي. وانسخ البيانات لإنشاء مجموعة البيانات. لإجراء قياسات حجم البطين الأيمن في النموذج المستقيم ، قم بعمود التجزئة المستقيمة في كل إطار تم الحصول عليه من تسلسل 4D ، وقم بتسمية التجزئة وفقا للإطار المطابق لقياس الحجم.
حدد الوحدة النمطية لإحصاءات الشرائح في القائمة المنسدلة للوحدة النمطية. حدد تجزئة ومقياس الحجم في قائمة المدخلات، ثم تجزئة X النسبة المئوية لقياس الحجم. حدد إنشاء جدول جديد كجدول الإخراج ، وانقر فوق تطبيق لتطبيق العمليات للحصول على جدول وحدة التخزين.
يظهر الفيديو نماذج القلب الكلي 4D والقلب الأيمن التي تم إنشاؤها من تسلسل CT للقلب 4D ، والذي أظهر التشهير طوال دورة القلب بأكملها. يتم عرض التشهير الكامل بالقلب النابض والقلب الأيمن في كل اتجاه. يوضح الشكل نماذج القلب الأيمن المستقيمة ، التي تم الحصول عليها بعد حجم القناع في كل 10٪ من التجزئة ، لتوضيح تشوهات القلب الأيمن في نموذج مستقيم في السفينة J قبل التصوير المقطعي المحوسب. تم الحصول على التغيرات في مساحة المقطع العرضي والمحيط والمحيط في مراحل مختلفة من دورة القلب لإنشاء مخططات الميل كما هو موضح في الشكل الأول.
بالنسبة لهذه الطريقة ، من الأهمية بمكان أن تخفي الحجم ومركزيته للتجزئة ، وتبني نماذج مستقيمة ، وإجراء قياسات NPR على الخطط الخمس المحددة. هذه الطريقة محورية للباحثين لتحليل تكنولوجيا المعلومات والاتصالات القلبية ، وأكثر تصورا لعلاجات الأجهزة التداخلية ، وتطوير الأجهزة الطبية بعد التطوير.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
توفر هذه الدراسة نموذجًا مستقيمًا تم إنشاؤه من التصوير المقطعي القلبي رباعي الأبعاد للحصول على التعديلات المطلوبة لقياس الصمام في تطبيق استبدال الصمام الرئوي العابر. تقدم الطريقة واقعًا افتراضيًا مثاليًا لابتكارات الأجهزة.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- التصوير القلبي
- استبدال الصمام العابر
- تقنيات النمذجة رباعي الأبعاد
الخلفية
- استبدال الصمام الرئوي العابر (TPV) هو إجراء طفيف التوغل.
- القياس الدقيق للصمام ضروري لتحقيق نتائج ناجحة.
- يوفر التصوير المقطعي القلبي رباعي الأبعاد تصويرًا ديناميكيًا للقلب.
- تقنيات النمذجة المبتكرة يمكن أن تعزز التخطيط الجراحي.
هدف الدراسة
- لتقييم منهجية جديدة لقياس الصمام باستخدام نموذج رباعي الأبعاد مستقيم.
- لتحسين دقة إجراءات استبدال الصمام العابر.
- لاستكشاف إمكانية ابتكارات الأجهزة في التدخلات القلبية.
الطرق المستخدمة
- إنشاء نموذج مستقيم من بيانات التصوير المقطعي القلبي رباعي الأبعاد.
- تقنيات العرض الحجمي للتصور.
- اختيار إعدادات مسبقة محددة لعرض الأمثل للهياكل القلبية.
- تطبيق النموذج لقياس الصمام في TPV.
النتائج الرئيسية
- يمكن للنموذج رباعي الأبعاد المستقيم تحديد قياس الصمام بدقة.
- تعزز عروض الواقع الافتراضي فهم تشريح القلب.
- تظهر المنهجية وعدًا لابتكارات الأجهزة في المستقبل.
- تمتد التطبيقات المحتملة إلى زراعة الصمام الأبهري العابر.
الاستنتاجات
- تظهر الدراسة نهجًا جديدًا لقياس الصمام باستخدام التصوير المقطعي القلبي رباعي الأبعاد.
- يمكن أن تؤثر تقنيات النمذجة المبتكرة بشكل كبير على نتائج TPV.
- قد توسع الأبحاث الإضافية تطبيقات هذه المنهجية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Dynamic 4D cardiac CT-guided valve sizing addresses a critical challenge in transcatheter pulmonary valve replacement (TPVR) by enabling precise, quantitative assessment of right ventricular outflow tract (RVOT) and pulmonary artery (PA) anatomy throughout the cardiac cycle. This approach enhances predictive confidence in device selection, reducing the risk of stent misplacement and paravalvular leak, and supports innovation in device design and procedural planning. Integrating 4D modeling into the discovery-to-preclinical continuum strengthens translational continuity and portfolio decision-making for structural heart interventions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of RVOT and PA dynamics for functional target validation in device development.
- Supports mechanistic de-risking by visualizing anatomical deformation across the cardiac cycle.
- Improves predictive confidence in device fit and performance, informing early go/no-go decisions.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated anatomical models for device sizing and simulation workflows.
- Standardizes measurement of diameter, area, and circumference across multiple cardiac phases.
- Enables reproducible, quantitative outputs for comparative device evaluation and screening.
Translational & Preclinical Research
- Aligns device sizing with disease-relevant, dynamic anatomical models for translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement by providing robust, quantitative endpoints for preclinical validation.
- Enhances predictive de-risking for device performance in physiologically relevant systems.
Pipeline & Workflow Integration
This 4D CT-guided workflow bridges early discovery, device screening, and preclinical validation by providing dynamic, quantitative anatomical data for TPVR device development.
- Discovery Biology: Quantifies RVOT and PA deformation to clarify device-anatomy interactions and reduce mechanistic ambiguity.
- Screening: Delivers standardized, reproducible measurements for device sizing and comparative analysis.
- Analytics: Provides cross-sectional area, circumference, and volume readouts to support statistical comparison of device fit.
- Translational Research: Ensures continuity from discovery through preclinical validation using disease-relevant, dynamic models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging and analysis pipeline for future device innovation and procedural planning.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces biological risk in device sizing and placement.
- Operational Value: Standardizes dynamic anatomical measurements and supports reproducibility across teams.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions and capital efficiency by reducing late-stage device failure risk.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of structural heart device candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in advanced cardiac imaging and 4D CT reconstruction.
- Demands access to specialized 3D/4D image analysis and segmentation software.
- Necessitates cross-team standardization of measurement protocols and data interpretation.
- Adaptation may be needed for different anatomical models or device types.
- Computational load and segmentation complexity may limit throughput in large-scale studies.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Introduction
0:47
Create 4D Beating Heart Volume and Beating Right Heart Volume
2:59
Create Straightened Models from the 4D Sequence
4:26
Addition of Centerline to the Right Heart Model
5:29
Creating a Straightened Model
7:15
Perform Five Planar Measurements
8:26
Results: Deformation of Heart and Its Measurements
9:13
Conclusion
