Name: Quantifizierung des menschlichen fetalen Blutflusses mit Magnetresonanztomographie und Bewegungskompensation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Erfahren Sie, wie man den fetalen Blutfluss mit MRT und Bewegungskompensation quantifiziert. Dieses Protokoll nutzt Compressed Sensing zur Beschleunigung und retrospektiven Korrektur fetaler Bewegungen.

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Alle MRT-Scans wurden mit informierter Zustimmung von Freiwilligen im Rahmen einer Studie durchgeführt, die von unserem institutionellen Forschungsethikrat genehmigt wurde.
HINWEIS: Die unten beschriebenen Methoden wurden an einem 3T-MRT-System angewendet. Die Erfassung erfolgt mittels radialer Phasenkontrast-MRT-Sequenz. Diese Sequenz wurde durch Modifizierung der Auslesetrajektorie (um ein Sternmuster zu erzielen) der kartesischen Phasenkontrast-MRT des Herstellers vorbereitet. Die Sequenz- und Musterprotokolle sind auf Anfrage über unsere C2P-Austauschplattform erhältlich. Alle Rekonstruktionen in dieser Arbeit wurden auf einem Standard-Desktop-Computer mit den folgenden Spezifikationen durchgeführt: 32 GB Speicher, 3,40 GHz Prozessor mit 8 Kernen und 2 GB Grafikkarte mit 1024 Compute Unified Device Architecture (CUDA) Kernen. Die Bildrekonstruktion wurde auf MATLAB durchgeführt. Die ungleichmäßige schnelle Fourier-Transformation (NUFFT)29 wurde auf der Grafikverarbeitungseinheit (GPU) durchgeführt. Die Bewegungskorrekturparameter wurden mit elastix30 berechnet. Abbildung 1 zeigt das Protokoll in chronologischer Reihenfolge und verfolgt, wie die erfassten Geschwindigkeitskodierungen (farbcodiert in Abbildung 1) mit repräsentativen Bildern in jeder Phase der Rekonstruktion verarbeitet werden. Der Rekonstruktionscode ist unter https://github.com/datta-g/Fetal_PC_MRI verfügbar. Während wir die Schritte im Protokoll hier bereitstellen, sind die meisten dieser Algorithmusschritte in unserer Pipeline automatisiert.
1. Fachpositionierung und Lokalisierungsprüfungen
<ol><li>Unterstützen Sie die Mutter bei der Positionierung auf dem MRT-Tisch in ihrer bevorzugten bequemen Position, normalerweise Rückenlage oder seitliche Dekubitusposition, für die MRT-Untersuchung.</li>
	<li>Legen Sie die Herzspirale über die Bauchregion der Mutter.</li>
	<li>Legen Sie die MRT-Tabelle in die Magnetbohrung und benachrichtigen Sie die Mutter, dass der Scan beginnen wird.</li>
	<li>Führen Sie eine Lokalisierungsuntersuchung durch, um den fötalen Körper zu lokalisieren (Auflösung: 0,9 x 0,9 x 10 mm3, TE/TR: 5,0/15,0 ms, Sichtfeld: 450 x 450 mm2, Scheiben: 6).</li>
	<li>Führen Sie eine verfeinerte Lokalisierungsuntersuchung durch, um das fetale Gefäßsystem mit der Schnittgruppe zu lokalisieren, die auf das fetale Herz zentriert ist (Auflösung 1,1 x 1,1 x 6,0 mm3, TE/TR: 2,69/1335,4 ms, Sichtfeld: 350 x 350 mm2, Scheiben: 10, Ausrichtung: axial zum Fötus).</li>
	<li>Wiederholen Sie die verfeinerten Lokalisatoren mit sagittaler und koronaler Ausrichtung für eine klarere Sicht auf die fetalen Gefäße.</li>
	<li>Wiederholen Sie die verfeinerten Lokalisatoren bei grober fetaler Bewegung.</li>
</ol>2. Erfassung fetaler Blutflussdaten
<ol><li>Lokalisieren Sie fetale Gefäße mit den Lokalisierungsuntersuchungen. Zum Beispiel ist die absteigende Aorta ein langes, gerades Gefäß in der Nähe der Wirbelsäule in den sagittalen Ebenen. Die aufsteigende Aorta und die Hauptpulmonalarterien können als Gefäße identifiziert werden, die den linken bzw. rechten Ventrikel verlassen. Der Ductus arteriosus kann als nachgeschaltetes Segment der Hauptlungenarterie proximal zur absteigenden Aorta verfolgt werden. Die obere Hohlvene kann von axialen Ebenen in der Nähe der Basis des fetalen Herzens als das an die aufsteigende Aorta angrenzende Gefäß identifiziert werden.</li>
	<li>Verschreiben Sie eine Scheibe senkrecht zur Achse des interessierenden fötalen Gefäßes. Drehen und bewegen Sie die Schichtleitlinie auf dem MRT-Konsolencomputer so, dass sie das Zielgefäß senkrecht schneidet.</li>
	<li>Stellen Sie die Scanparameter ein (Aufnahmetyp: radialer Phasenkontrast-MRT, Auflösung: 1,3 x 1,3 x 5,0 mm 3, Echozeit (TE)/ Wiederholungszeit (TR):3,25/5,75 ms, Sichtfeld (FOV): 240 x 240 mm2, Schnitt: 1, Geschwindigkeitskodierung: 100-150 cm/s je nach Gefäß, Geschwindigkeitskodierungsrichtung: durch Ebene, radiale Ansichten: 1500 pro Kodierung, freie Atmung).</li>
	<li>Führen Sie den Scan aus und überprüfen Sie die Verschreibung basierend auf der anfänglichen zeitgemittelten Rekonstruktion, die auf dem MRT-Konsolencomputer durchgeführt und angezeigt wird. Wiederholen Sie die Lokalisierungs- und Phasenkontrastscans, wenn das Zielgefäß bei der ersten Rekonstruktion fehlt oder nicht identifizierbar ist. Die erfassten Rohdaten werden im Schaltplan in Abbildung 1A dargestellt, wobei die Geschwindigkeit kompensiert und durch Ebenenerfassungen farblich als rot bzw. blau gekennzeichnet ist.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Erfassung der fetalen Blutflussdaten für jedes Zielblutgefäß. HINWEIS: Die erfassten Rohdaten (Format: DAT-Dateien) müssen für die Offline-Rekonstruktion übertragen werden. Auf Siemens-Scannern kann dies beispielsweise durch Ausführen von "twix" erfolgen. Die erfassten Rohdaten werden mit der rechten Maustaste aus der Liste Akquisitionen angeklickt und "Gesamt-RAID-Datei kopieren" ausgewählt.</li>
</ol>3. Bewegungskorrektur fetaler Messungen
<ol><li>Rekonstruieren Sie Echtzeitreihen (zeitliche Auflösung: 370 ms, radiale Ansichten: 64) aus den erfassten Daten unter Verwendung von CS mit 15 Iterationen einer konjugierten Gradientenabstiegsoptimierung unter Ausnutzung der räumlichen Gesamtvariation (STV, Gewichtung: 0,008) und der zeitlichen Gesamtvariation (TTV, Gewicht: 0,08), wie durch das Schema in Abbildung 1B dargestellt.</li>
	<li>Wählen Sie aus dieser ersten Echtzeitrekonstruktion mithilfe einer in MATLAB entwickelten grafischen Benutzeroberfläche eine Region of Interest (ROI) aus, die das Schiff von Interesse umfasst. In diesem Schritt muss der Benutzer eine Kontur zeichnen, die die fetale Anatomie umschließt, z. B. die großen Zielgefäße oder das fetale Herz.</li>
	<li>Führen Sie Rigid-Body-Motion-Tracking mit elastix 30 durch (basierend auf normalisierten gegenseitigen Informationen mit empirisch optimierten Parametern: 4 Pyramidenebenen,300 Iterationen und translationale Transformationen).</li>
	<li>Lehnen Sie verfolgte Echtzeit-Frames ab, die niedrige gegenseitige Informationen (MI) mit allen anderen Frames teilen (wobei MI weniger als das 1,5-fache des Interquartilsbereichs vom mittleren MI beträgt). Diese Frames werden als durch ebene Bewegung oder grobe fetale Bewegung dargestellt.</li>
	<li>Verwenden Sie die MRT-Daten, die der längsten Reihe kontinuierlicher Echtzeit-Frames (ohne Lücken) aus den verbleibenden Frames entsprechen, als Ruhephase für die weitere Rekonstruktion.</li>
	<li>Interpolieren Sie translationale Bewegungskorrekturparameter von der zeitlichen Auflösung der Echtzeitreihe (370 ms) zum TR der Ruheerfassung (5,75 ms).</li>
	<li>Wenden Sie interpolierte Parameter auf die definierte Ruhephase der MRT-Daten an, indem Sie die Phase wie folgt modulieren: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61953/61953_eq01.png"> wobei s' die bewegungskorrigierten Daten, k x und k y die Koordinaten im k-Raum, s die erfassten unkorrigierten Daten, Δ x und Δy die verfolgten Verschiebungen im Raum und j die dargestellten Verschiebungen sind<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61953/61953eq2.jpg">. ANMERKUNG: Alle numerischen Werte der Regularisierungskoeffizienten in dieser Arbeit wurden in früheren Experimenten optimiert. Dies wurde mithilfe einer Brute-Force-Rastersuche erreicht, um die Regularisierungskoeffizienten zu finden, die den Fehler zwischen Rekonstruktionen eines stark abgetasteten fetalen Referenzdatensatzes und retrospektiv unterbewerteten Fällen aus demselben Datensatz minimierten.</li>
</ol>4. Lösung für fetale Herzfrequenz
<ol><li>Rekonstruieren Sie eine zweite Echtzeit-Bildserie mit einer höheren zeitlichen Auflösung (zeitliche Auflösung: 46 ms, radiale Ansichten: 8) unter Verwendung der erfassten Daten unter Verwendung von CS, wiederum mit 15 Iterationen einer konjugierten Gradientenabstiegsoptimierung mit STV (Gewicht: 0,008) und TTV (Gewicht: 0,08) Regularisierung, wie durch das Schema in Abbildung 1C dargestellt.</li>
	<li>Wählen Sie erneut einen ROI aus, der das gewünschte fötale Gefäß umfasst.</li>
	<li>Führen Sie Multiparameter-MOG für die Echtzeitreihe aus, um die zeitabhängige fetale Herzfrequenz abzuleiten.</li>
	<li>Bin Motion korrigierte MRT-Daten in 15 Herzphasen unter Verwendung der abgeleiteten Herzfrequenzwellenform. In diesem Schritt werden die zeitlichen Grenzen der Herzphasen anhand der Herzfrequenz aus dem vorherigen Schritt berechnet. Zum Beispiel sind die Grenzen für die i-te Phase im k-ten Herzschlag gegeben durch: <img alt="Equation 2a" src="/files/ftp_upload/61953/61953_eq1a.png"> <img alt="Equation 2b" src="/files/ftp_upload/61953/61953_eq1b.png"> wobei HR(K) der Zeitpunkt ist, zu dem der k-te Herzschlag auftritt. Der Zeitstempel der n-ten radialen Erfassung wird durch (n x TR) angegeben. Daten mit Zeitstempeln, die innerhalb der Grenzen einer Herzphase liegen, werden dieser Phase zugeordnet. HINWEIS: MOG ist eine Gating-Technik26, die iteratives Binning der erfassten Daten basierend auf einem Multiparameter-fetalen Herzfrequenzmodell umfasst, um CINE-Bilder zu erstellen, die eine Bildmetrik über einen interessierenden Bereich optimieren.</li>
</ol>5. Rekonstruktion von fetalen CINEs
<ol><li>Rekonstruieren Sie fetale Fluss-CINEs unter Verwendung der bewegungskorrigierten MRT-Daten und CS mit 10 Iterationen einer konjugierten Gradientenabstiegsoptimierung mit STV (Gewicht: 0,025) und TTV (Gewicht: 0,01) Regularisierung. In diesem Schritt werden zwei CINEs erstellt: eine für die flusskompensierte Erfassung (CFC) und eine mit den flusscodierten Daten (CFE), wie im Schaltplan in Abbildung 1D dargestellt.</li>
	<li>Berechnen Sie das Geschwindigkeitsbild, das durch die Phase des elementweisen Produkts von CFE und des komplexen Konjugats von CFC gegeben wird.</li>
	<li>Wenden Sie die Hintergrundphasenkorrektur31 an, um Wirbelstromeffekte zu korrigieren. Kurz gesagt, in diesem automatischen Schritt wird eine Ebene an die Phase des statischen fetalen und mütterlichen Gewebes angepasst. Die Korrektur erfolgt durch Subtraktion der Ebene von der in 4.2 berechneten geschwindigkeitssensitiven Phase.</li>
	<li>Schreiben Sie rekonstruierte Daten in DICOM-Dateien.</li>
	<li>Laden Sie DICOMs in Flussanalysesoftware wie Segment v2.232.</li>
	<li>Zeichnen Sie einen ROI, der das Lumen des interessierenden Blutgefäßes umfasst, indem Sie die anatomischen und geschwindigkeitsempfindlichen Bilder verwenden.</li>
	<li>Propagieren Sie den ROI auf alle Herzphasen und korrigieren Sie Veränderungen im Gefäßdurchmesser.</li>
	<li>Aufzeichnung von Durchflussmessungen.</li>
</ol>

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Diese Methode ermöglicht die nicht-invasive Messung des Blutflusses in menschlichen fetalen großen Gefäßen und ermöglicht eine retrospektive Bewegungskorrektur und Herz-Gating unter Verwendung iterativer Rekonstruktionstechniken. Die Quantifizierung des fetalen Blutflusses wurde in der Vergangenheitmit MRT durchgeführt 1,3,8,9. Diese Studien hatten einen prospek...

Eine umfassende Beurteilung des fetalen Kreislaufs ist für die Überwachung fetaler Pathologien wie fetale Wachstumsrestriktion (FGR) und angeborene Herzfehler (KHK) erforderlich1,2,3. In utero hängen das Patientenmanagement und die Planung der postnatalen Versorgung von der Schwere der fetalen Pathologieab 4,5,6,7. Die Durchführbarkeit der fetalen Blutflussquantifizierung mit MRT und ihre Anwendungen bei der Beurteilung fetaler Pathologien wurden kürzlich nachgewiesen 3,8,9. Das bildgebende Verfahren steht jedoch vor Herausforderungen, wie z. B. erhöhten Bildgebungszeiten, um eine hohe raumzeitliche Auflösung zu erreichen, fehlenden Herzsynchronisationsmethoden und unvorhersehbaren fetalen Bewegungen10.
Das fetale Gefäßsystem umfasst kleine Strukturen (~ 5 mm Durchmesser für große Blutgefäße, die die absteigende Aorta, den Ductus arteriosus, die aufsteigende Aorta, die Hauptlungenarterie und die obere Hohlvene11,12,13 umfassen). Um diese Strukturen aufzulösen und die Strömung zu quantifizieren, ist eine Bildgebung mit hoher räumlicher Auflösung erforderlich. Darüber hinaus ist die fetale Herzfrequenz etwa doppelt so hoch wie die eines Erwachsenen. Eine hohe zeitliche Auflösung ist daher auch erforderlich, um die dynamische Herzbewegung und den Blutfluss über den fetalen Herzzyklus aufzulösen. Konventionelle Bildgebung bei dieser hohen raumzeitlichen Auflösung erfordert relativ lange Aufnahmezeiten. Um dieses Problem anzugehen, wurde die beschleunigte fetale MRT14,15,16 eingeführt. Kurz gesagt, diese Beschleunigungstechniken beinhalten Undersampling im Frequenzbereich während der Datenerfassung und retrospektive High-Fidelity-Rekonstruktion mit iterativen Techniken. Ein solcher Ansatz ist die CS-Rekonstruktion (Compressed Sensing), die die Rekonstruktion von Bildern aus stark unterbewerteten Daten ermöglicht, wenn das rekonstruierte Bild in einem bekannten Bereich spärlich ist und Undersampling-Artefakte inkohärent sind17.
Bewegung in der fetalen Bildgebung stellt eine große Herausforderung dar. Bewegungsverfälschung kann durch mütterliche Atembewegung, mütterliche Massenbewegung oder grobe fetale Bewegung entstehen. Die mütterliche Atmung führt zu periodischen Übersetzungen des Fötus, während fetale Bewegungen komplexer sind. Fetale Bewegungen können als lokalisiert oder brutto10,18 klassifiziert werden. Lokalisierte Bewegungen beinhalten die Bewegung von nur Segmenten des Körpers. Sie dauern typischerweise etwa 10-14 s und ihre Häufigkeit nimmt mit der Schwangerschaft zu (~ 90 pro Stunde zum Semester)10. Diese Bewegungen verursachen im Allgemeinen kleine Korruptionen und beeinflussen den interessierenden Bildbereich nicht. Grobe fetale Bewegungen können jedoch zu einer schweren Bildverfälschung mit Komponenten der Bewegung durch die Ebene führen. Diese Bewegungen sind Ganzkörperbewegungen, die durch die Wirbelsäule vermittelt werden und 60-90 s dauern.
Um Artefakte aus der fetalen Bewegung zu vermeiden, werden zunächst Schritte unternommen, um die mütterlichen Bewegungen zu minimieren. Schwangere Frauen werden mit Stützkissen auf dem Scannerbett entspannter gemacht und in bequeme Kittel gekleidet und können ihre Partner neben dem Scanner anwesend haben, um Klaustrophobiezu reduzieren 19,20. Um die Auswirkungen der mütterlichen Atembewegung zu mildern, haben Studien fetale MR-Untersuchungen unter mütterlichem Atemanhaltendurchgeführt 21,22,23. Solche Akquisitionen müssen jedoch kurz sein (~ 15 s) angesichts der reduzierten Atemanhaltetoleranz von schwangeren Probanden. Vor kurzem wurden retrospektive Bewegungskorrekturmethoden für die fetale MRT14,15,16 eingeführt. Diese Methoden verfolgen die fetale Bewegung mithilfe von Registrierungs-Toolkits und korrigieren für Bewegung oder verwerfen nicht korrigierbare Teile der erfassten Daten.
Schließlich werden postnatale kardiale MR-Bilder konventionell mit Elektrokardiogramm (EKG) aufgenommen, um die Datenerfassung mit dem Herzzyklus zu synchronisieren. Ohne Gating werden Herzbewegung und pulsierender Fluss aus dem gesamten Herzzyklus kombiniert, wodurch Artefakte entstehen. Leider leidet das fetale EKG-Signal unter Störungen durch das mütterliche EKG-Signal24 und Verzerrungen durch das Magnetfeld25. Daher wurden alternative nicht-invasive Ansätze für das fetale kardiale Gating vorgeschlagen, einschließlich Self-Gating, metrisch optimiertes Gating (MOG) und Doppler-Ultraschall-Gating21,26,27,28.
Wie in den folgenden Abschnitten beschrieben, nutzt unser MRT-Ansatz zur Quantifizierung des fetalen Blutflusses eine neuartige Gating-Methode, MOG, die in unserem Labor entwickelt und mit Bewegungskorrektur und iterativer Rekonstruktion beschleunigter MRT-Akquisitionen kombiniert wird. Der Ansatz basiert auf einer Pipeline in einer zuvor veröffentlichten Studie14 und besteht aus den folgenden fünf Phasen: (1) fetale Blutflussakquisition, (2) Echtzeit-Rekonstruktionen, (3) Bewegungskorrektur, (4) Herz-Gating und (5) Gated Rekonstruktionen.

<table><tbody><tr><td>elastix</td><td>Institut für Bildwissenschaften, Universitätsklinikum Utrecht</td><td></td><td>Software zur Bildregistrierung</td></tr><tr><td>Geforce GTX 960&nbsp;</td><td>Nvidia&nbsp;</td><td>04G-P4-3967-KR</td><td></td></tr><tr><td>gpuNUFFT</td><td>CAI&sup2; R</td><td></td><td>Ungleichmäßige schnelle Fourier-Transformation</td></tr><tr><td>MAGNETOM Prisma</td><td>Siemens</td><td>10849583</td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Radialer Phasenkontrast MRT-Sequenz</td><td></td><td></td><td>Trajektorienmodifikation der kartesischen Phasenkontrastsequenz des Herstellers</td></tr><tr><td>Segment</td><td>Medvisio</td><td></td><td>Datenanalyse</td></tr><tr><td>VENGEANCE</td><td>Corsair</td><td>LPX DDR4-2666&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

quantifizierung des menschlichen fetalen blutflusses mit magnetresonanztomographie und bewegungskompensation

Human Fetal Blood Flow Quantification with Magnetic Resonance Imaging and Motion Compensation

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein wichtiges Werkzeug zur klinischen Beurteilung der kardiovaskulären Morphologie und Herzfunktion. Es ist auch der anerkannte Behandlungsstandard für die Quantifizierung des Blutflusses auf der Grundlage der Phasenkontrast-MRT. Während eine solche Messung des Blutflusses bei Erwachsenen seit Jahrzehnten möglich ist, wurden erst kürzlich Methoden entwickelt, um diese Fähigkeit auf den fetalen Blutfluss auszudehnen.
Die Quantifizierung des fetalen Blutflusses in großen Gefäßen ist wichtig für die Überwachung fetaler Pathologien wie angeborener Herzfehler (KHK) und fetaler Wachstumsrestriktion (FGR). KHK verursacht Veränderungen in der Herzstruktur und im Gefäßsystem, die den Blutverlauf im Fötus verändern. Bei FGR wird der Weg des Blutflusses durch die Erweiterung der Shunts so verändert, dass die sauerstoffreiche Blutversorgung des Gehirns erhöht wird. Die Quantifizierung des Blutflusses ermöglicht die Beurteilung des Schweregrads der fetalen Pathologie, was wiederum ein geeignetes In-utero-Patientenmanagement und eine Planung für die postnatale Versorgung ermöglicht.
Zu den primären Herausforderungen bei der Anwendung der Phasenkontrast-MRT auf den menschlichen Fötus gehören eine kleine Blutgefäßgröße, eine hohe fetale Herzfrequenz, eine mögliche MRT-Datenkorruption aufgrund der mütterlichen Atmung, unvorhersehbare fetale Bewegungen und das Fehlen konventioneller kardialer Gating-Methoden zur Synchronisierung der Datenerfassung. Hier beschreiben wir die jüngsten technischen Entwicklungen aus unserem Labor, die die Quantifizierung des fetalen Blutflusses mittels Phasenkontrast-MRT ermöglicht haben, einschließlich Fortschritten in der beschleunigten Bildgebung, Bewegungskompensation und Herz-Gating.

Im Allgemeinen zielen Phasen-MRT-Untersuchungen des Flusses auf sechs große fetale Gefäße ab: die absteigende Aorta, die aufsteigende Aorta, die Hauptpulmonalarterie, den Ductus arteriosus, die obere Hohlvene und die Nabelvene. Diese Gefäße sind für den Kliniker von Interesse, da sie oft mit KHK und FGR in Verbindung gebracht werden und die Blutverteilung im gesamten Fötus beeinflussen9. Eine typische Scandauer mit der radialen Phasenkontrast-MRT beträgt 17 s pro Gefäß, so dass die Scans kurz sind...

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur schnellen Messung des fetalen Blutflusses mit MRT und zur retrospektiven Durchführung von Bewegungskorrektur und Herz-Gating.

Quantifizierung des menschlichen fetalen Blutflusses mit Magnetresonanztomographie und Bewegungskompensation

Magnetic resonance imaging (MRI) is an important tool for the clinical assessment of cardiovascular morphology and heart function. It is also the ...

Die fetale MRT steht vor mehreren Herausforderungen. Dieses Protokoll befasst sich mit den Problemen der fetalen Bewegung, hohen, räumlichen und zeitlichen Auflösungsanforderungen und dem Mangel an externen Gating-Methoden. Diese Technik nutzt die beschleunigte Bildgebung durch komprimierte Sensorik, die die Bildgebungszeit reduziert, die fetale Bewegung retrospektiv korrigiert und die Extraktion der fetalen Herzfrequenz durch metrisch optimiertes Gating ermöglicht.Derzeit ist diese Technik nur für die Forschung gedacht, hat jedoch das Potenzial für die Überwachung und Therapieberatung für fetale Pathologien wie angeborene Herzfehler und intrauterine Wachstumsbeschränkung. Nachdem Sie der Mutter in einer geeigneten bequemen Position auf dem MRT-Tisch geholfen haben, stellen Sie das Instrument so ein, dass es eine Lokalisierungsuntersuchung durchführt, um den fötalen Körper mit einer Auflösung von 0,9 x 0,9 x 10 Kubikzentimetern, einer Echozeit von fünf Millisekunden, einer Wiederholungszeit von 15 Millisekunden, einem Sichtfeld von 450 x 450 Quadratmillimetern und sechs Scheiben zu lokalisieren. Stellen Sie die Parameter für die Durchführung einer verfeinerten Lokalisierungsuntersuchung ein, um das fetale Gefäßsystem mit der Schnittgruppe zu lokalisieren, die auf das fetale Herz zentriert ist, mit einer Auflösung von 1,1 x 1,1 mal sechs Kubikmillimetern, einer Echozeit von 2,69 Millisekunden, einer Wiederholungszeit von 1335,4 Millisekunden, einem Sichtfeld von 350 x 350 Quadratmillimetern, 10 Scheiben und einer axialen Ausrichtung des Fötus.Wiederholen Sie dann die verfeinerten Lokalisatoren mit sagittaler und koronaler Ausrichtung, um eine klarere Sicht auf die fetalen Gefäße zu erhalten. Um den fetalen Blutfluss zu messen, identifizieren Sie nach dem Auffinden der fötalen Gefäße die Gefäße von Interesse. Zum Beispiel ist die absteigende Aorta ein langes, gerades Gefäß in der Nähe der Wirbelsäule in den sagittalen Ebenen, die aufsteigende Aorta und die Hauptpulmonalarterien können als Gefäße identifiziert werden, die den linken bzw. rechten Ventrikel verlassen.Der Ductus arteriosus kann als nachgeschaltetes Segment der Hauptlungenarterie proximal zur absteigenden Aorta verfolgt werden. Die obere Hohlvene kann von axialen Ebenen in der Nähe der Basis des fetalen Herzens als das an die aufsteigende Aorta angrenzende Gefäß identifiziert werden. Verschreiben Sie eine Scheibe senkrecht zur Achse des interessierenden fetalen Gefäßes und drehen und bewegen Sie die Schnittleitlinie auf der MRT-Konsole so, dass die Scheibe das Zielgefäß senkrecht schneidet.Stellen Sie die Scanparameter auf eine radiale Phasenkontrast-MRT-Erfassung, eine Auflösung von 1,3 x 1,3 x fünf Kubikmillimetern, eine Echozeit von 3,25 Millisekunden, eine Auflösungszeit von 5,75 Millisekunden, ein Sichtfeld von 240 x 240 Quadratmillimetern, eine Scheibe, eine Geschwindigkeit von 100 bis 150 Zentimetern pro Sekunde und eine Beschichtung je nach Gefäß von Interesse ein. Durch das Flugzeug sieht Radio Geschwindigkeit und Beschichtungsrichtung und 1500 pro Ende Code freie Atmung. Überprüfen Sie nach dem Ausführen des Scans die Verschreibung basierend auf der anfänglichen gemittelten Rekonstruktion, die durchgeführt und auf der MRT-Konsole angezeigt wird. Wiederholen Sie dies für jedes Zielblutgefäß und wenn das Zielgefäß fehlt oder identifizierbar ist.Nach der Rekonstruktion der fetalen Fluss-CINEs laden Sie die rekonstruierten Datendateien in ein geeignetes Flussanalyse-Softwareprogramm und zeichnen Sie einen Bereich von Interesse, der das Lumen des Blutgefäßes umfasst, das in den anatomischen und geschwindigkeitssensitiven Bildern von Interesse ist. Propagieren Sie die Region von Interesse für alle Herzphasen und korrigieren Sie Änderungen im Gefäßdurchmesser. Zeichnen Sie dann die Durchflussmessungen innerhalb jeder Region von Interesse auf.In dieser repräsentativen Analyse stellen die extrahierten Bewegungsparameter für Fötus eins und Fötus zwei die Bewegung der absteigenden Aorta über die Dauer des Scans dar. Hier können die gemeinsamen gegenseitigen Informationen jedes Echtzeitrahmens mit allen anderen gemeinsam registrierten Frames für Fötus eins und Fötus zwei beobachtet werden. Die zweite Echtzeit-Rekonstruktion, die zur Ableitung der kardialen Gating-Informationen verwendet wurde, dauerte 10 Minuten pro Scheibe, und die fetalen Herzschlagintervalle wurden durch metrisch optimiertes Gating unter Verwendung eines Multiparametermodells abgeleitet, wie gezeigt.Abschließende CINE-Rekonstruktionen. Die Verwendung der retrospektiv bewegungskorrigierten und kontrollierten Daten dauerte drei Minuten pro Scheibe und ermöglichte die Erstellung von anatomischen und Geschwindigkeitsrekonstruktionen für die Föten bei Spitzensystole. Rekonstruktionen mit Bewegungskorrektur zeigen Gefäße mit schärferen Wänden.Ohne Bewegungskorrektur ist die absteigende Aorta verschwommener und weniger auffällig. Die gemessenen Strömungskurven von jedem Fötus zeigten höhere Spitzen- und Mittelflüsse in den Rekonstruktionen ohne Bewegungskorrektur als solche mit Bewegungskorrektur. Die Technik wird verwendet, um die Blutverteilung bei fetalen Pathologien zu untersuchen.Eine Erweiterung dieser Methode hat die mehrdimensionale Visualisierung und Messung des fetalen Flusses ermöglicht.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Eine genaue und praktische Methode, um Parameter wie Spannung im Herzmuskelgewebe Maßnahme ist von großem klinischen Nutzen, da es sich gezeigt hat, dass der Stamm eine sensiblere und früher Marker für kontraktile Dysfunktion als die häufig verwendete Parameter EF ist.

Magnetic Resonance Derived Myocardial Dehnungs-Beurteilung anhand von Feature-Tracking-

Eine MR-Bildgebungsverfahren, um die Verteilung der pulmonalen Durchblutung unter einer Vielzahl von physiologischen Bedingungen zu studieren, in diesem Fall Kontakt mit drei verschiedenen inspiriert Sauerstoffkonzentrationen: Hypoxie, Normoxie und Hyperoxie, beschrieben. Diese Technik nutzt die menschliche Lunge Physiologie Forschungsmethoden in einem MR-Umfeld.

Magnetic Resonance Imaging Quantifizierung der pulmonalen Perfusion mittels geeichter Arterial Spin Labeling

Dieser Artikel beschreibt Techniken zur hochauflösenden funktionellen Kernspintomografie mit 1,2 mm Probenahme in der menschlichen Mittelhirn und subkortikalen Strukturen mit einem 3T Scanner durchführen. Die Verwendung dieser Techniken, um topographische Karten der visuellen Stimulation in der menschlichen Colliculus superior (SC) zu lösen ist als ein Beispiel gegeben.

Hochauflösende Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Mittelhirn

Quelle: Tan, Z., et al., Konstruktion und Anwendung des zerebralen funktionellen regionenbasierten zerebralen Blutflussatlas mittels Magnetresonanztomographie-arterieller Spinmarkierung. J. vis. exp. (2024). Dieses Video demonstriert die Methode zur Erstellung eines zerebralen Blutflussatlas durch die Integration von Magnetresonanztomographie- oder MRT-arteriellen Spinmarkierungsdaten mit segmentierten Gehirnregionen, die Visualisierung von Blutflussmustern und die Quantifizierung von...

Entwicklung eines zerebralen Blutflussatlas für die Kartierung des Blutflusses

Hochfrequenz-Ultraschall-Bildgebung der fetalen Maus bildgebenden Auflösung verbessert und bieten präzise nicht-invasive Charakterisierung der kardialen Entwicklung und strukturelle Mängel. Die hier beschriebenen Protokoll soll in Echtzeit fetalen Mäuse Echokardiographie in Vivodurchführen.

Fetale kardiovaskuläre Bildgebung mit einem Hochfrequenz-Ultraschall (30 / 45MHZ) Maus

Dieses Protokoll zeigt, wie ultraschnelle Ultraschall-Doppler-Bildgebung angewendet wird, um Blutflüsse zu quantifizieren. Nach einer 1 s langen Erfassung hat der Experimentator Zugriff auf einen Film des gesamten Sichtfeldes mit axialen Geschwindigkeitswerten für jedes Pixel pro ≈0,3 ms (abhängig von der Ultraschallzeit des Fluges).

Blutfluss-Bildgebung mit ultraschnellem Doppler

Diese Studie beschreibt ein umfassendes kardiovaskuläres Magnetresonanztomographie-Protokoll (CMR) zur Quantifizierung der linksventrikulären Funktionsparameter des Mausherzens. Das Protokoll beschreibt die Erfassung, Nachbearbeitung und Analyse der CMR-Bilder sowie die Beurteilung verschiedener kardialer Funktionsparameter.

Quantifizierung der linksventrikulären Funktion des Mausherzens, des Myokardstamms und der hämodynamischen Kräfte durch kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie

Der ultraschnelle Dopplerultraschall (UFUS) mit hoher räumlicher Auflösung (100 μm) und Sensitivität stellt eine geeignete nichtinvasive Bildgebungsmodalität dar, um einen umfassenden qualitativen Überblick über das Lebergefäßsystem zu erhalten. UFUS erleichtert auch quantitative Messungen des Mikrovaskulatursystems und zielt darauf ab, unser Verständnis der Mechanismen von Gefäßerkrankungen zu verbessern.

Bildgebung und Quantifizierung des hepatischen Gefäßsystems von Mäusen mittels ultraschnellem Doppler-Ultraschall

Diese Studie integrierte Magnetresonanztomographie - arterielle Spin-Markierungsbilder, um einen zerebralen Blutflussatlas (CBF) für zerebrale Funktionsregionen abzuleiten. Der Vergleich typischer gesunder und chronischer zerebraler Ischämie-CBF-Atlanten ergab signifikante Unterschiede in den regionalen CBF-Verteilungen, die eine schnelle, nicht-invasive Beurteilung der funktionellen CBF ermöglichten, um die Diagnose und Bewertung von Therapeutika zu unterstützen.

Konstruktion und Anwendung eines zerebralen funktionellen regionenbasierten zerebralen Blutflussatlas unter Verwendung von Magnetresonanztomographie-Arterienspinmarkierung

Wir beschreiben, wie man parametrische und vektorielle Karten des Diffusionstensors der Brust mit Hilfe der Magnetresonanztomographie erhält. Das Protokoll und die endgültige Ausgabe nach der Bildgebung sind auf die Verfolgung von Merkmalen der Brustarchitektur und die Erkennung von Malignität der Brust zugeschnitten.

Tracking der Brust architektonische Details und Erkennen von Brustkrebs mit Magnet-Resonanz-Diffusion Tensor Imaging

Erfahren Sie, wie man den fetalen Blutfluss mit MRT und Bewegungskompensation quantifiziert. Dieses Protokoll nutzt Compressed Sensing zur Beschleunigung und retrospektiven Korrektur fetaler Bewegungen.

Quantifizierung des menschlichen fetalen Blutflusses mit Magnetresonanztomographie und Bewegungskompensation

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