في المختبر تقييم قلس الأبهر باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للتدفق رباعي الأبعاد

يمكن تحديد خصائص أمراض الصمامات من خلال هذا البروتوكول ، والذي يصعب من خلاله دراسة تشخيصية في الجسم الحي. علاوة على ذلك ، يظهر التقييم المختبري للتصوير بالرنين المغناطيسي لتدفق 4D في هذا البروتوكول. يمكن لهذه التقنية قياس مجال سرعة 3D الذي تم حله بمرور الوقت لنموذج صمام القلب في المختبر.

ويشمل ذلك تحليل معدل التدفق وحجم السكتة الدماغية بأثر رجعي. يوفر قياس التصوير بالرنين المغناطيسي بتدفق 4D النتائج مع صور تنسيق DICOM الطبي. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب على المبتدئين فهم هذه الصور الطبية ونقل الصور إلى بيانات التدفق المادي.

نظرا لمحدودية الوصول إلى التصوير بالرنين المغناطيسي للباحثين العامين ، فإن الوعي بقياس التصوير بالرنين المغناطيسي بتدفق 4D محدود في العديد من المجالات. ومن شأن العرض المرئي لهذا البروتوكول أن يزيد من تطبيقه. للبدء ، حدد قيم المعلمات لجذر الأبهر مثل القطر القائم على الصمام ونصف قطر الجيوب الأنفية.

قم بتشغيل برنامج النمذجة ثلاثي الأبعاد بالنقر فوق رسم ، ثم انتقل إلى الأدوات والرسم والأدوات وانتقل إلى النقر فوق صورة الرسم. ارسم الدوائر المقابلة ل R الحد الأقصى والحد الأدنى R باستخدام أداة الدائرة لإنشاء وضع الجيوب الأنفية. ارسم خطا منحنيا للجيوب الأنفية باستخدام دالة المنحنى الحر ، وانقر فوق أداة الدور العلوي وحدد منطقة الرسم للدور العلوي.

ارسم دوائر إضافية في أعلى وأسفل النموذج الحالي ، وانقر فوق أداة البثق وحدد الدوائر. اضبط الخيارات على أنها 20 ملم لأسفل و30 ملم لأعلى. جعل نموذج سداسي الأطوار بنفس الطريقة.

من قائمة الإدراج ، انتقل إلى الميزات ، وحدد الجمع وانقر فوق أداة الدمج. حدد طرح في مدير العقارات. حدد نموذج سداسي الأضلاع ونموذج الجيوب الأنفية.

قم بتصنيع التصميم النهائي كنموذج أكريليك باستخدام آلة CNC ذات خمسة محاور وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. قم بتشغيل برنامج النمذجة 3D وافتح رسما جديدا. ارسم مربعا ودائرة يدويا في وسط قاعدة الصمام.

انقر فوق أداة البثق واضبط ارتفاع قاعدة الصمام على خمسة ملليمترات. بثق الدائرة بارتفاع 23.5 ملم وسماكة ثلاثة ملم. قسم النموذج إلى 12 قطعة موحدة باستخدام أدوات خطية بحيث تحتوي كل قطعة على 30 درجة.

حدد ثلاث قطع بفواصل زمنية 120 درجة وقم بالبثق بارتفاع 16.5 ملم لصنع ثلاثة أعمدة. انقر فوق أداة الشرائح وحدد الأعمدة. اضبط نصف قطر الشرائح في الأعلى والأسفل على أنه أربعة ملليمترات و 10 ملليمترات على التوالي.

احفظه بتنسيق ملف STL. 3D طباعة إطار صمام عن طريق تعيين كثافة التعبئة إلى 100٪ واستخدام الاكريلونيتريل بوتادين الستايرين كمادة الفيلم. قم بتشغيل برنامج النمذجة 3D وافتح رسما جديدا.

ارسم خطا أفقيا يبلغ 23 ملم وخطا رأسيا يبلغ 15 ملم. انقر فوق أداة ARC ثلاثية النقاط من إدارة أوامر ARC. ضع نقطتين على كل طرف من طرفي الخط الأفقي والنقطة الأخيرة على نهاية الخط الرأسي وبثق الرسم بسماكة خمسة ملليمترات.

تصدير النموذج بتنسيق ملف STL وطباعته. تداخل غشاء ePTFE في طبقتين. ارسم حدود النشرة على فترات من مليمترين باستخدام النشرة المطبوعة.

خياطة على طول الخطوط المرسومة والحدود الجانبية على فترات ملليمتر واحد مع خياطة البولي أميد بقطر 0.1 ملم. قم بخياطة صمام ePTFE من الأعلى إلى الأسفل على الإطار على فترات ملليمتر واحد. قطع الجانب الخارجي من الغشاء وخياطتها مع بعضها البعض.

إجراء تعديلات لثلاثة نماذج مختلفة. بالنسبة لنموذج التمدد ، قلل نسبة معلمات النشرة المعينة إلى 90٪ قم بعمل ثقب دائري قطره مليمترين باستخدام مقص في وسط نشرة واحدة لنموذج الثقب. بالنسبة للهبوط ، قم بإصلاح اثنين من الوصلات للصمام عند ثقب بارتفاع منخفض للعمود.

إعداد النظام التجريبي المكون من نماذج الأبهر ومضخة محاكاة القلب والتصوير بالرنين المغناطيسي. قم بتعيين نماذج التجربة في غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي وقم بتوصيل المضخة والخزان والنماذج باستخدام أنبوب السيليكون بقطر داخلي يبلغ 25 ملم. استخدم كبلا بطول 10 سنتيمترات واربط أجزاء التوصيل لمنع أي تسرب.

حدد موقع النموذج داخل مجال رؤية التصوير بالرنين المغناطيسي. قم بإجراء فحص كشفي لمراقبة الصور الوهمية في طرق العرض الإكليلية والمحورية والسهمية في شاشة وحدة التحكم في تشغيل التصوير بالرنين المغناطيسي. حدد موقع مستوى الصورة ثنائي الأبعاد في وسط نموذج الشريان الأورطي.

قم بتشغيل معلمة ترميز متغيرة السرعة 2D تصوير تباين المرحلة لتحديد قيمة ترميز السرعة الأكثر ملاءمة لتدفق 4D التصوير بالرنين المغناطيسي. اضبط VENC على قيمة أعلى بنسبة 10٪ في التصوير بالرنين المغناطيسي لتدفق 4D. أدخل الدقة المكانية المطلوبة والدقة الزمنية على وحدة التحكم في التصوير بالرنين المغناطيسي.

بالنسبة للتدفق الأبهري، تكون هذه القيم من مليمترين إلى ثلاثة ملليمترات ومن 20 إلى 40 مللي ثانية والبيانات المكتسبة لكل من التدفق وبدونه باستخدام الأنواع الثلاثة من صمامات الواقع المعزز وبدون صمامات. انسخ ملفات البيانات الخام من الماسح الضوئي لتحليل البيانات. فرز ملفات DICOM وفقا للرأس المسمى وصف السلسلة باستخدام برنامج فرز DICOM.

انقر فوق فرز الصور في برنامج فرز DICOM لفرز صور الطور ثلاثي الاتجاهات والصور ذات الحجم الكبير في مجلدات منفصلة. قم بتحميل صورة بحجم الصورة في برنامج ITK-SNAP. انقر فوق الفرشاة في ITK-SNAP وقم بطلاء منطقة السائل الداخلي للشبح يدويا باستخدام أداة الفرشاة.

حفظ الصورة المجزأة. اختياريا، قم بتحميل كل من بيانات صورة المرحلة التي تم الحصول عليها مع تشغيل التدفق وإيقافه باستخدام MATLAB. اطرح البيانات مع التدفق بواسطة البيانات بدون التدفق لإزالة أخطاء الخلفية.

كرر هذا لكل اتجاه ودورة قلبية. احسب سرعة بيانات مرحلة مصفوفة 5D باستخدام معادلة بكسل إلى سرعة خاصة بالمورد. تحميل سرعة مصفوفة 5D التي تم الحصول عليها مسبقا في برنامج تحليل تصور التدفق.

انقر فوق الجزء isosurface وقم بتغيير نوع البيانات لتحليل 3D بالنقر فوق الزر isovolume. اسحب بيانات السرعة في مدير أوامر المتغيرات وأضفها إلى الحجم المتماثل للتحقق من توزيع السرعة للنموذج. انقر فوق أداة بواعث تتبع الجسيمات في القائمة الرئيسية.

تحقق من الخيار المتقدم للحصول على تحليل أكثر دقة. حدد المرئيات المطلوبة، مثل الانسيابية أو خطوط المسار في الإنشاء. عين قيم التجربة.

إنشاء النتائج والتحقق منها بمرور الوقت. انقر بزر الماوس الأيمن فوق نموذج تتبع الجسيمات وانقر فوق اللون حسب. حدد مكون السرعة لتلوين الانسيابية بالسرعة.

قم بتحميل بيانات السرعة والصورة المجزأة التي تم الحصول عليها مسبقا على MATLAB. اضبط السرعة خارج منطقة التجزئة على الصفر عن طريق ضرب العنصر من حيث المصفوفة المجزأة وبيانات مصفوفة السرعة. تحقق مما إذا كانت بيانات السرعة تحتوي على التفاف الطور باستخدام وظيفة عرض الصور الخاصة ب MATLAB.

يشير انعكاس اتجاه السرعة إلى التفاف الطور. قم بتقطيع المستوى المطلوب من بيانات المصفوفة. اجمع جميع بيانات السرعة داخل المستوى واضرب الدقة المكانية لحساب معدل التدفق عبر المستوى.

اجمع جميع معدلات التدفق طوال دورة القلب واضرب الدقة الزمنية لحساب حجم السكتة الدماغية. يوضح الشكل نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي لتدفق 4D الذي يبسط نفاثات القلس والقلس أثناء الانقباض والانبساط. يمكن ملاحظة أنه بدون صمام ، حدث تدفق شامل إلى الأمام والخلف.

خرجت طائرة القلس من نموذج التمدد من المركز وتميل إلى تغيير الاتجاهات بمرور الوقت. أيضا ، كانت الطائرة الأمامية مستقيمة في جميع الموديلات باستثناء نموذج الثقب. حدثت طائرة نفاثة منحازة للجدار خلال مرحلة الانقباض في نموذج الثقب.

علاوة على ذلك ، فإن نموذج الثقب والتدلي النفاث القلس يميل نحو الجدار. يوضح الشكل معدل التدفق لكل صمام وأحجام الأمام والقلس في مستوى 3D بعيدا عن قاعدة الصمام. أظهرت معدلات التدفق أشكالا موجية وكميات مختلفة لكل نموذج.

وعموما، تشير قيم النسبة المئوية الإيجابية إلى التقليل من شأنها، في حين تمثل قيم النسبة المئوية السلبية مبالغة في التقدير. باتباع هذا البروتوكول ، يمكن للباحثين تصنيع صمامات قلب مختلفة في المختبر ، بما في ذلك صمامات القلب التضيق وصمامات القلب القلس. أيضا ، يمكن التحقيق في ديناميكا الدم في هذه الصمامات.

تم استكشاف هذه التقنية في التصنيع المختبري لصمامات القلب المريضة وعروض التصوير بالرنين المغناطيسي لتدفق 4D.