İn vitro Aort Yetersizliğinin Dört Boyutlu Akış Manyetik Rezonans Görüntüleme Kullanılarak Değerlendirilmesi

Kapak hastalıklarının özellikleri, aksi takdirde in vivo tanısal çalışma ile zor olan bu protokol ile tanımlanabilir. Ayrıca, 4D akış MRG'sinin in vitro değerlendirmesi bu protokolde gösterilmiştir. Bu teknik, in vitro kalp kapağı modelinin zaman çözümlenmiş 3D hız alanını ölçebilir.

Bu, akış hızının ve strok hacminin geriye dönük olarak analizini içerir. 4D akış MRG ölçümü, sonuçları DICOM medikal formatındaki görüntülerle sağlar. Bununla birlikte, bu tıbbi görüntüleri anlamak ve görüntüleri fiziksel akış verilerine aktarmak yeni başlayanlar için zor olabilir.

Genel araştırmacılar için MRG'ye erişimin sınırlı olması nedeniyle, 4D akış MRG ölçümünün farkındalığı birçok alanda sınırlıdır. Bu protokolün görsel gösterimi, uygulamasını artıracaktır. Başlamak için, aort kökünün kapak bazlı çap ve sinüs yarıçapı gibi parametre değerlerini belirleyin.

Çizime tıklayarak üç boyutlu modelleme yazılımını çalıştırın, ardından araçlara, çizime, araçlara gidin ve çizim resmine tıklayın. Sinüs modu oluşturmak için daire aracını kullanarak R maksimum ve R minimumuna karşılık gelen daireleri çizin. Serbest eğri işlevini kullanarak sinüsün kavisli bir çizgisini çizin, çatı katı aracına tıklayın ve çatı katı için çizim alanını seçin.

Geçerli modelin üstünde ve altında ek daireler çizin, ekstrüzyon aracına tıklayın ve daireleri seçin. Seçenekleri 20 milimetre aşağı ve 30 milimetre yukarı olarak ayarlayın. Aynı şekilde bir altıgen modeli yapın.

Ekle menüsünden özelliklere gidin, birleştir'i seçin ve birleştirme aracına tıklayın. Mülk yöneticisinde çıkar'ı seçin. Hexahedron modelini ve sinüs modelini seçin.

Son tasarımı, üreticinin talimatlarına göre beş eksenli bir CNC makinesi ile akrilik bir model olarak imal edin. 3B modelleme yazılımını çalıştırın ve yeni bir çizim açın. Vana tabanının ortasına manuel olarak bir kare ve bir daire çizin.

Ekstrüzyon aletine tıklayın ve valf tabanının yüksekliğini beş milimetreye ayarlayın. Daireyi 23,5 milimetre yüksekliğe ve üç milimetre kalınlığa sahip ekstrüzyon yapın. Çizgi araçlarını kullanarak modeli 12 üniform parçaya bölün, böylece her parça 30 dereceye sahip olur.

120 derece aralıklarla üç parça seçin ve üç sütun yapmak için 16,5 milimetre yüksekliğinde ekstrüzyon yapın. Fileto aletine tıklayın ve sütunları seçin. Üstteki ve alttaki fileto yarıçapını sırasıyla dört milimetre ve 10 milimetre olarak ayarlayın.

STL dosya biçiminde kaydedin. 3D dolgu yoğunluğunu% 100'e ayarlayarak ve film malzemesi olarak akrilonitril bütadien stiren kullanarak valf çerçevesini yazdırın. 3B modelleme yazılımını çalıştırın ve yeni bir çizim açın.

23 milimetrelik yatay bir çizgi ve 15 milimetrelik dikey bir çizgi çizin. ARC komut yöneticisinden üç noktalı ARC aracını tıklatın. Yatay çizginin her iki ucuna iki nokta ve dikey çizginin sonundaki son noktayı ayarlayın ve çizimi beş milimetre kalınlığında ekstrüzyon yapın.

Modeli STL dosya biçiminde dışa aktarın ve yazdırın. ePTFE membranı iki katman halinde üst üste bindirin. Basılı broşürü kullanarak broşür kenarlıklarını iki milimetre aralıklarla çizin.

Çizilen çizgiler ve yan kenarlıklar boyunca bir milimetre aralıklarla dikiş, 0.1 milimetre çapında bir poliamid sütür. ePTFE valfini bir milimetre aralıklarla çerçeve üzerinde yukarıdan aşağıya doğru dikin. Zarın dış tarafını kesin ve birbirleriyle dikiştirin.

Üç farklı model için değişiklikler yapın. Dilatasyon modeli için, belirlenen broşür parametrelerinin oranını% 90'a düşürünPerforasyon modeli için bir broşürün ortasındaki makası kullanarak iki milimetre çapında dairesel bir delik açın. Prolapsus için, valfin iki komissürünü düşük direk yüksekliğine sahip bir deliğe sabitleyin.

Aort modelleri, kalp simülasyon pompası ve MRG'den oluşan deney sistemini hazırlar. Deney modellerini MRI odasına yerleştirin ve pompayı, rezervuarı ve modelleri 25 milimetre iç çapa sahip silikon tüpü kullanarak bağlayın. 10 santimetre uzunluğunda bir kablo kullanın ve herhangi bir sızıntıyı önlemek için bağlantı parçalarını sabitleyin.

MRG'nin görüş alanı içinde modeli bulun. MRI işletim konsolu monitöründeki koronal, eksenel ve sagital görünümlerdeki hayali görüntüleri gözlemlemek için bir keşif taraması gerçekleştirin. İki boyutlu görüntü düzlemini aort modelinin ortasına yerleştirin.

4B akış MRG'si için en uygun hız kodlama değerini seçmek üzere değişken hız kodlama parametresi 2B faz kontrast görüntüleme çalıştırın. 4D akış MRG'sinde VENC'yi %10 daha yüksek bir değere ayarlayın. MRI konsoluna istediğiniz uzamsal çözünürlüğü ve zamansal çözünürlüğü girin.

Aort akışı için, bu değerler iki ila üç milimetre ve 20 ila 40 milisaniyedir ve üç tip AR valfi kullanılarak ve valfsiz olarak hem akışlı hem de akışsız veriler elde edilir. Verileri analiz etmek için ham veri dosyalarını tarayıcıdan kopyalayın. DICOM dosyalarını DICOM sıralama yazılımını kullanarak seri açıklaması adlı başlığa göre sıralayın.

Üç yönlü faz görüntülerini ve büyüklük görüntülerini ayrı klasörlerde sıralamak için DICOM sıralama yazılımındaki görüntüleri sırala'yı tıklatın. Büyüklük görüntüsünü ITK-SNAP yazılımına yükleyin. ITK-SNAP'te fırçala'yı tıklatın ve fırça aracını kullanarak fantomun iç sıvı bölgesini manuel olarak boyayın.

Segmentlere ayrılmış resmi kaydedin. İsteğe bağlı olarak, MATLAB kullanarak akışla elde edilen her iki faz görüntü verisini de yükleyin ve açın. Arka plan hatalarını kaldırmak için akışı olan verileri, akış olmadan veri ile çıkarın.

Bunu her yön ve kalp döngüsü için tekrarlayın. Satıcıya özgü piksel-hız denklemini kullanarak 5B matris fazı verilerinin hızını hesaplayın. Daha önce 5D matris hızını akış görselleştirme analiz yazılımına yükledi.

İzoyüzey parçasını tıklatın ve isovolume düğmesini tıklatarak 3B analiz için veri türünü değiştirin. Hız verilerini değişkenler komut yöneticisine sürükleyin ve modelin hız dağılımını kontrol etmek için izohacme ekleyin. Ana menüde parçacık izi yayıcılar aracına tıklayın.

Daha doğru bir analiz için gelişmiş seçeneği işaretleyin. Oluşturma sırasında düzen çizgileri veya yol çizgileri gibi istediğiniz görselleştirmeyi seçin. Denemenin değerlerini ayarlayın.

Zaman içinde sonuçları oluşturun ve kontrol edin. Parçacık izleme modelini sağ tıklatın ve rengi tıklayın. Akış çizgisini hız ile renklendirmek için hız bileşenini seçin.

Daha önce elde edilen hız verilerini ve bölümlere ayrılmış görüntüyü MATLAB'a yükleyin. Segmentasyon bölgesinin dışındaki hızı, parçalanmış matrisi ve hız matrisi verilerini eleman bazında çarparak sıfıra ayarlayın. MATLAB'ın görüntü gösterme işlevini kullanarak hız verilerinin faz kaydırma özelliğine sahip olup olmadığını kontrol edin.

Hız yönünün tersine çevrilmesi faz sarmalını gösterir. Matris verilerinin istenen düzlemini dilimleyin. Düzlemdeki tüm hız verilerini toplayın ve düzlem boyunca akış hızını hesaplamak için uzamsal çözünürlüğü çarpın.

Kardiyak döngü boyunca tüm akış hızlarını toplayın ve inme hacmini hesaplamak için zamansal çözünürlüğü çarpın. Şekil, sistol ve diyastol sırasında normal ve yetersizlik jetlerini düzene sokan 4D akış MRG'sinin sonuçlarını göstermektedir. Bir valf olmadan, genel bir ileri ve geri akışın meydana geldiği gözlemlenebilir.

Dilatasyon modelinin yetersizlik jeti merkezden çıktı ve zamanla yön değiştirme eğilimindeydi. Ayrıca, ileri jet perforasyon modeli hariç tüm modellerde. Perforasyon modelinde sistol fazı sırasında duvar taraflı bir jet meydana geldi.

Ayrıca, perforasyon ve prolapsus model yetersizlik jeti duvara doğru eğildi. Şekil, her valf için akış hızını ve valf tabanından uzaktaki bir 3D düzlemdeki ileri ve yetersizlik hacimlerini göstermektedir. Akış hızları her model için farklı dalga formları ve miktarlar gösterdi.

Genel olarak, pozitif yüzde değerleri küçümsemeyi gösterirken, negatif yüzde değerleri aşırı tahmini temsil eder. Bu protokolü takiben, araştırmacılar darlık kalp kapakçıkları ve yetersizlik kalp kapakçıkları dahil olmak üzere çeşitli in vitro kalp kapakçıkları üretebilirler. Ayrıca bu kapaklardaki hemodinamik de araştırılabilir.

Bu teknik, hastalıklı kalp kapakçıklarının in vitro imalatını ve 4D akış MRG gösterimlerini araştırdı.