Name: 경동맥 협착증 환자의 플라크 형태 및 혈역학 분석을 위한 자기공명영상 기반 전산 프로토콜 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-08-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: 학습하세요 경동맥 협착증 환자의 플라크 형태와 혈역학을 분석하는 계산유체역학 기법을 활용한 방법입니다. CRIMSON 소프트웨어로 3D 모델링과 Navier-Stokes 시뮬레이션을 수행하여 뇌졸중 위험 요인을 정확히 평가할 수 있습니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<table><tbody><tr><td>진홍색</td><td>해당 사항 없음</td><td>해당 사항 없음</td><td>오픈 소스 온라인 소프트웨어</td></tr><tr><td>호로스</td><td>호로스</td><td>해당 사항 없음</td><td>오픈 소스 온라인 소프트웨어</td></tr><tr><td>MATLAB 버전 14</td><td>매스웍스</td><td>해당 사항 없음</td><td></td></tr><tr><td>파라뷰</td><td>해당 사항 없음</td><td>해당 사항 없음</td><td>오픈 소스 온라인 소프트웨어</td></tr><tr><td>지멘스 3T VIDA MRI 스캐너&nbsp;</td><td>지멘스 헬시니어스</td><td>해당 사항 없음</td><td></td></tr></tbody></table>

경동맥 협착증 환자의 플라크 형태 및 혈역학 분석을 위한 자기공명영상 기반 전산 프로토콜

A Magnetic Resonance Imaging-based Computational Protocol for Analysis of Plaque Morphology and Hemodynamics in Patients with Carotid Artery Stenosis

qMatch MRI와 함께 이 MRI 기반 CFD 워크플로를 사용하면 혈역학적 부하와 ICA 협착증 및 플라크의 특정 구성 요소를 식별할 수 있습니다. 먼저 중요한 영역에서 흐름 특징을 정확하게 표현할 수 있는 고품질 메쉬가 있는지 확인하는 것부터 시작합니다. 최종 메쉬에는 종횡비가 낮은 적절한 수의 메쉬 요소가 포함되어야 합니다(그림 1A). 종횡비가 높은 거친 메쉬는 부정확한 시뮬레이션 결과를 초래할 수 있습니다. 그런 다음 경계 조건의 사양을 진행합니다(그림 1B). 시뮬레이션을 성공적으로 완료하고 적절한 경계 조건 조정을 수행한 후 비침습적 및 환자별 혈역학을 수집할 수 있습니다.
속도, 유량, 압력(압력 비율 및 압력 구배 포함), WSS 및 OSI를 포함하되 이에 국한되지 않는 측정할 수 있는 특정 혈역학적 지표. 그림 2 는 경동맥 분기점과 ICA 협착증을 가로지르는 대표적인 속도 프로파일을 보여줍니다. 심장 주기 전반에 걸쳐 최대 속도 프로파일의 시각화는 DUS에서 파생된 속도 파형의 대용물 역할을 할 수 있습니다. 따라서 PSV와 확장기말 속도(EDV)를 모두 근사화할 수 있습니다. 그림 3 은 경동맥 분기점과 ICA 협착증을 가로지르는 압력(mmHg)의 두 가지 대표적인 예를 보여줍니다. 압력 구배는 협착증의 근위 및 원위부 압력 파형을 수집하여 측정할 수 있습니다.
그림 3A에서 협착증의 근위부(빨간색 선)와 원위부(파란색 선)의 압력 차이는 거의 또는 전혀 없습니다. 그러나 그림 3B에서 협착증의 근위부(빨간색 선)와 원위부(파란색 선)의 압력에는 큰 차이가 있습니다. 그림 4는 경동맥 분기점과 ICA 협착증을 가로질러 매핑된 WSS(Pa)의 두 가지 대표적인 예를 보여줍니다. 그림 4A에서는 협착증 전체에 낮은 WSS가 있는 반면, 그림 4B에서는 협착증 전체에 큰 WSS가 있습니다. 그림 5는 CEA 전(그림 5A: 수술 전)과 후(그림 5B: 수술 후) 경동맥 분기점을 가로질러 매핑된 OSI의 비교를 보여줍니다. 수술 후 지도는 수술 전과 비교하여 OSI가 더 높은 영역을 보여줍니다.
qMatch 이미지의 적절한 후처리 후 암흑 혈액, T1 강조, T2 강조, MRA, qMatch T1 맵 및 qMatch T2 맵 시퀀스를 포함하여 6개의 DICOM 세트가 포함된 데이터 세트가 생성됩니다. 이러한 데이터 세트를 사용하여 칼슘, IPH, LRNC 및 섬유성 캡 두께 및/또는 파열을 포함한 플라크 구성 요소를 시각화하고 정량화할 수 있습니다(T1 맵 및 T2 맵 시퀀스 사용). 표 1 은 qMatch 데이터 세트에서 각 플라크 구성 요소의 일반적인 특성을 보여줍니다. 그림 6 은 IPH 환자의 대표적인 qMatch 데이터 세트를 보여줍니다. ICA의 윤곽은 흰색 실선으로 표시되고, 흐름 루멘은 흰색 점선으로, 플라크는 노란색 점선으로 표시됩니다. IPH(빨간색 실선)의 특징은 T1 강조 이미지에서 고강도 신호와 T1 맵에서 낮은 T1 측정으로 입증되었습니다. 그림 7 은 석회화된 플라크가 심하게 있는 환자의 대표적인 qMatch 데이터 세트를 보여줍니다. ICA의 윤곽은 흰색 실선으로 표시되고 흐름 루멘은 흰색 점선으로 표시됩니다. 플라크의 석회화된 부분(주황색 점선)은 어두운 혈액, T1 강조 및 T2 강조 이미지에서 저강도 신호로 입증되었습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig1.jpg"> 
그림 1: 전산 유체 역학 모델링 방법의 개요. (A) 환자별 형상 및 메싱 생성 및 (B) 경계 조건 사양. (A) CTA에서 비식별화된 DICOM 이미지 데이터를 CRIMSON으로 가져오고 관심 해부학(CCA, ICA 및 ECA 포함)이 결정됩니다. 중심선 점은 관심 해부학 내에서 각 혈관의 길이를 따라 배치됩니다. 용기 벽의 경계는 등고선을 추가하여 지정됩니다. 용기 가지는 로프트된 다음 필렛 작업과 결합됩니다. 그런 다음 최종 기하학적 모델은 협착 수준에서 국부적인 메쉬 미세 조정이 있는 여러 사면체 요소로 구성된 메쉬로 이산화됩니다. (B) 압력과 속도의 변화를 허용하기 위해 ICA 배출구에 3요소 Windkessel이 처방됩니다. 2D 심장 게이트 PC-MRI는 C5(빨간색 원 및 타원)의 CCA 수준과 근위 ECA(주황색 원 및 타원) 및 병변 원위 ICA 중간 ICA(파란색 원 및 타원)의 경동맥 분기점 위에서 얻어 체적 혈류 파형을 측정합니다. 유량 파형은 CCA 입구와 ECA 출구에 규정됩니다. 약어: CTA = 컴퓨터 단층 촬영 혈관 조영술; CCA = 총경동맥; ICA = 내경동맥; ECA = 외경동맥; PC = 위상차. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig2.jpg"> 
그림 2: CFD 워크플로의 속도 정보. 오른쪽) 전방 보기에서 심한 협착증이 있는 CCA, ECA 및 ICA를 포함하는 경동맥 분기 모델에 매핑된 속도(cm/s). 왼쪽) 한 심장 주기 동안 시간 경과에 따른 최대 속도를 시각화할 수 있어 이중 초음파의 대용물 역할을 합니다. 약어: CCA = 총경동맥; ECA = 외경동맥; ICA = 내경동맥. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig3.jpg"> 
그림 3: 전방 보기에서 두 가지 경우에 대해 경동맥 분기점을 가로질러 매핑된 압력(mmHg)의 대표적인 예. 압력은 CCA, ECA 및 ICA의 기하학적 모델에 매핑됩니다. (A) ICA 협착증의 근위부(빨간색 선, 빨간색 압력 파형)와 원위부(파란색 선, 파란색 압력 파형)의 압력 차이가 거의 또는 전혀 없는 경우. (B) ICA 협착증의 근위부(적색선, 적색 압력 파형)와 원위부(파란색 선, 파란색 압력 파형)의 압력 차이가 큰 경우. 약어: CCA = 총경동맥; ECA = 외경동맥; ICA = 내경동맥. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig4.jpg"> 
그림 4: 전방 보기에서 두 가지 경우에 대해 경동맥 분기점을 가로질러 매핑된 벽 전단 응력(Pa)의 대표적인 예. WSS는 CCA, ECA 및 ICA의 기하학적 모델에 매핑됩니다. (A) ICA 협착증 전반에 걸쳐 WSS가 낮은 경우. (B) ICA 협착증을 가로지르는 큰 WSS가 있는 경우. 약어: WSS = 벽 전단 응력; CCA = 총경동맥; ECA = 외경동맥; ICA = 내경동맥. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig5.jpg"> 
그림 5: 전방 및 후방 보기를 포함하여 경동맥 내막 절제술 전(수술 전) 및 후(수술 후)의 진동 전단 지수 비교. OSI는 CCA, ECA 및 ICA의 기하학적 모델에 매핑됩니다. 병변 및 수리된 병변(OSI가 비교되는 세그먼트)이 강조 표시됩니다. 수술 후 지도는 수술 전과 비교하여 OSI가 더 높은 영역을 나타냅니다. 약어: OSI = 진동 전단 지수; CCA = 총경동맥; ECA = 외경동맥; ICA = 내경동맥; CEA = 경동맥 내막 절제술. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig6.jpg"> 
그림 6: 플라크 내 출혈 환자의 대표적인 qMatch 데이터 세트. (A) 암흑 혈액, (B) T1 강조, (C) T2 강조, (D) MRA, (E) qMatch T1 맵 및 (F) qMatch T2 맵 서열. ICA의 윤곽은 흰색 실선으로 표시되고, 흐름 루멘은 흰색 점선으로, 플라크는 노란색 점선으로 표시됩니다. IPH(빨간색 실선)의 특징은 T1 강조 이미지에서 고강도 신호와 T1 맵에서 낮은 T1 측정으로 입증되었습니다. 약어: IPH = 플라크 내 출혈. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68447/68447fig7.jpg"> 
그림 7: 석회화된 플라크가 있는 환자의 대표적인 qMatch 데이터 세트. (A) 어두운 혈액, (B) T1 강조, (C) T2 강조, (D) MRA, (E) qMatch T1 맵 및 (F) qMatch T2 맵 서열. ICA의 윤곽은 흰색 실선으로 표시되고 흐름 루멘은 흰색 점선으로 표시됩니다. 플라크의 석회화된 부분(주황색 점선)은 어두운 혈액, T1 강조 및 T2 강조 이미지에서 저강도 신호로 입증되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68447/68447fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>플라크 구성 요소</td>
			<td>MRA</td>
			<td>다크 블러드</td>
			<td>T1w</td>
			<td>T2w</td>
			<td>T1 지도</td>
			<td>T2 맵</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>아이피</td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>+</td>
			<td></td>
			<td>정량화에 사용</td>
			<td>정량화에 사용</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>칼슘</td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>정량화에 사용</td>
			<td>정량화에 사용</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LRNC</td>
			<td>=</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>-</td>
			<td>정량화에 사용</td>
			<td>정량화에 사용</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>섬유질 캡</td>
			<td>-/=</td>
			<td></td>
			<td>-/=</td>
			<td>-</td>
			<td>정량화에 사용</td>
			<td>정량화에 사용</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
표 1: qMatch 데이터 세트에서 플라크 구성 요소의 특성. 약어: MRA = 자기 공명 혈관 조영술; T1w = T1 가중치; T2w = T2 가중치; IPH = 플라크 내 출혈; LRNC = 지질이 풍부한 괴사 코어; + = 초강렬함; - = 저강도; (=) 등강.

Current assessment and management of internal carotid artery (ICA) stenosis is based on the estimation of percentage stenosis via duplex ultrasound (DUS) ...

a-magnetic-resonance-imaging-based-computational-protocol-for

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

내부 경동맥이 좁아지는 상태인 내부 경동맥 협착증이 있는 인간 환자를 디지털 감산 혈관 조영술(DSA)을 위한 영상 테이블에 위치시킵니다. 네 번째 경추 수준에서 일반 경동맥에 혈관 카테터를 삽입합니다. X선 조사를 사용하여 뼈 및 연조직과 같은 배경 구조를 기록하기 위해 사전 대비 X-선 이미지를 캡처합니다. 투여합니다. 요오드 기반 조영제는 경동맥에 삽입됩니다. 조영제는 뇌의 혈관 구조를 통해 균일하게 이동하여 흐름 패턴의 동적 이미징을 가능하게 합니다. 매체의 요오드는 X-선 방사선을 흡수하여 혈관을 밝고 뚜렷하게 보이게 하는 반면, 비혈관 구조는 덜 두드러지게 유지됩니다. 혈관 시스템을 통한 대비 움직임을 추적하기 위해 실시간 X-선 이미지를 얻습니다. 대비 강화 이미지에서 사전 대비 X-선 이미지를 디지털 방식으로 빼서 혈관 구조를 분리합니다. 뺀 X-선 이미지는 대비로 채워진 혈관을 보여줍니다.  경동맥 협착과 그 혈역학적 영향을 명확하게 묘사합니다.

Digital Subtraction Angiography를 사용한 내부 경동맥 협착 감지

출처: Chiu, S., et al. 쥐 공통 경동맥에서의 위상차 자기 공명 영상(Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery). J. Vis. 특급 (2018). 이 비디오는 쥐의 총경동맥에서 혈류를 측정하기 위한 위상차 자기공명영상(PC-MRI)을 보여줍니다. 마취된 쥐를 MRI 침대에 고정하고 안정적인 생리학적 매개변수를 확인한 후, 총경동맥을 스캔하여 정의된 간격으로 이미지를 캡처합니다. 그런 다음 이러한 이미지에서 혈류를 계산하여 심장 주기 전반의 변화를 평가합니다.

 쥐의 동맥에서 혈류를 평가하기 위한 위상차 자기공명영상(Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging)

마우스 경동맥 동맥 스텐트 시술의 모델이 설명되어 있습니다. 다른 유사한 방법에 비해,이 절차를 편리하게 다른 약물 용출 스텐트 재 협착의 분자 메커니즘 혈관 벽의 반응에서 공부 할 수있는 가능성을 제공, 매우 빠른, 간단하고 액세스 할 수 있습니다.

재 협착의 연구에 대한 경동맥 스텐트 시술의 쥐과 모형

본 논문은 죽상동맥경화증의 여러 단계를 평가하기 위해 의학 연구에서 일반적으로 사용되는 혈관 기능 및 형태에 대한 몇 가지 비침습적 평가에 대한 방법론적 고려 사항을 설명합니다.

혈관 기능 및 형태의 비 침습적 평가에 대한 방법 론적 접근

마이크로 웨이브 기술은 동맥 경화 플라크 특성에 대한 산화철 나노 입자의 매우 빠른 합성을 할 수 있습니다. 나노 입자의 외부면에 aminobisphosphonate의 사용은 죽상 영역에서 고속 퇴적을 제공한다.

동맥 경화의 빠른 검색을위한 산화철 나노 입자의 전자 레인지 중심의 합성

정량적 자기 공명 영상 (qMRI) 매개 변수를 이용 하는 뇌졸중의 쥐 모델에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 프로토콜을 설명 합니다. 절차는 급성 뇌졸중 병 변 및 양적 T1 과 T2 (qT1 과 qT2) 이완 시간 선의 타이밍의 묘사에 대 한 MRI 확산을 이용 한다.

영구적인 뇌 허 혈에서 뇌졸중 발병 시간 추정에 대 한 자기 공명 화상 진 찰 프로토콜

이 절차의 전반적인 목표 비 침 투 적인 단계 대조 자기 공명 이미징 사용 하 여 쥐 일반적인 경 동맥에서 혈액의 흐름을 측정 하는 것입니다.

쥐 일반적인 경 동맥에 단계 대조 자기 공명 영상

우리는 이질적인 구조적 및 기계적 죽상경화성 플라크 특성을 연구하기 위해 기계 이미징 파이프라인을 개발했습니다. 이 파이프라인은 콜라겐 섬유 배향의 국소 우세 각도와 분산, 파열 거동 및 섬유질 플라크 조직의 변형 지문의 상관 관계를 가능하게 합니다.

국소 콜라겐 구조와 죽상경화반 섬유조직의 기계적 특성 사이의 상관관계를 연구하는 방법

혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델을 만들기 위해 비대칭 양측 총경동맥 협착증의 바늘 방법이 제안됩니다. 이는 이전에 확립된 모델에 비해 장기적인 결과를 가져오며 실시간 MRI와 호환됩니다. 절차를 보여주는 시각적 표현은 수술을 마스터하기 위한 지침을 제공합니다.

A Mouse Model for Vascular Cognitive Impairment and Dementia Based on Needle-guided Asymmetric Bilateral Common Carotid Artery Stenosis(바늘 유도 비대칭 양측 공통 경동맥 협착증에 기반한 혈관 인지 장애 및 치매에 대한 마우스 모델)

이 프로토콜은 세포에서 유리 및 에스테르화된 생체 활성 지방산의 추출 및 분석을 보여줍니다. 지방산은 안정 동위원소 희석, 키랄 액체 크로마토그래피, 전자 포획, 대기 화학 이온화, 다중 반응 모니터링 질량 분석법(SID-LC-ECAPCI-MRM/MS)을 사용하여 정확하게 정량화됩니다.

타겟 안정 동위 원소 희석 액체 크로마 토그래피 - 질량 분광법 분석을위한 세포 지질 추출

학습하세요 경동맥 협착증 환자의 플라크 형태와 혈역학을 분석하는 계산유체역학 기법을 활용한 방법입니다. CRIMSON 소프트웨어로 3D 모델링과 Navier-Stokes 시뮬레이션을 수행하여 뇌졸중 위험 요인을 정확히 평가할 수 있습니다.

경동맥 협착증 환자의 플라크 형태 및 혈역학 분석을 위한 자기공명영상 기반 전산 프로토콜

더 많은 동영상 탐색