大動脈ファントム による 血行動態の粒子画像速度測定調査

速度情報は、弁血流を評価するために不可欠です。私たちのプロトコルは、インスタンス速度フィールドを取得し、血行動態の詳細な分析につながります。このプロトコルの主な利点は、インビボ実験から得るのが難しい人工心臓弁移植を用いて大動脈洞内のインスタンス速度フィールドを取得できることである。

現在のプロトコルは、経カテーテル大動脈弁移植後の異常な血行動態を特徴付けるのに役立つであろう。得られた血行動態に基づいて、研究者はより良い心臓弁を開発することができるであろう。粒子画像速度測定のために良好な粒子画像を得るプロセスは複雑である。

初心者には、異なるフレームレートでパーティクル画像を取得し、各結果を比較することをお勧めします。まず、ピストンポンプ、データ収集装置、および必要なシステムエンジニアリングソフトウェアとモータ制御ソフトウェアを備えたコンピュータを含む光学テーブル上の実験セットアップを準備します。表計算ファイルを流量情報とともにシステムエンジニアリングソフトウェアにインポートします。

アクリル洞モデルを正方形のアルミニウムバーで光学テーブルに固定します。リザーバ、ピストンポンプ、およびアクリル洞モデルをシリコーンホースで接続します。ネイティブリーフレットの固定TAVをアクリル洞モデルと組み合わせます。

高速カメラを 2 軸トラバースに置き、トラバースを移動します。レーザーの電源を入れ、7ワットに設定し、レーザーシートをTAVの中央に置きます。写真を撮り、最大粒子距離が4〜6ピクセル未満であることを確認します。

カメラ制御ソフトウェアパラメータを、解像度 1、280 x 720、フレームレート 300 フレーム/秒、バースト期間による露出強制、バーストカウント 3、バースト期間 200 マイクロ秒、150 マイクロ秒から設定します。14回の連続サイクルで粒子画像をキャプチャし、合計7回繰り返します。分析する領域と破棄する領域を分離してマスクを作成します。

オープンソースのツールであるPIVlabは、MATLABをベースに、時間分解法またはペアワイズ法で保存された粒子画像をインポートしてPIVを実行します。マスクをインポートし、すべてのパーティクル イメージに適用します。コントラスト制限適応ヒストグラム等化を実行し、高速フーリエ変換を用いて周波数領域に変換された粒子画像対に関する相互相関を実行する。

マルチパス尋問ウィンドウを設定し、相関結果における2×3のガウスフィットを用いてピーク値を求める。速度フィールドを計算し、社内コードと組み込み関数を使用して血行動態パラメータを導出します。23ミリメートルのTAVの場合、収縮初期から収縮期ピークまでのTAVと中国管状接合部との間の速度は毎秒0.05メートルより高かった。

拡張期の速度は毎秒0.025メートル未満で、速度の低い2つの渦が現れた。初期収縮期を除く26ミリメートルTAVの場合、洞内の速度分布は毎秒0.05メートル未満であった。具体的には、収縮後期には、速度は別の時期よりも低かった。

23ミリメートルTAVのピーク速度は26ミリメートルTAVよりも高かった。23ミリメートルTAVで形成された停滞領域は広かったが、停滞の割合は低かった。23ミリメートルTAVのネイティブリーフレットの上下に2つの同様の渦が見られました。

しかし、26ミリのTAVでは時計回りの渦は不明瞭で、反時計回りの渦は楕円形をしていた。渦度は渦と同様の結果を示した。粒子滞留のスナップショットは、洞領域における粒子分布を2秒間示し、粒子滞留の割合は、洞領域における残りの粒子の割合が14秒間であることを示した。

26ミリメートルTAVは23ミリメートルTAVよりも速く減少したが、粒子の放出はどちらの場合も同一ではなかった。速度フィールドの導出は、最も重要なステップです。上記のステップは速度場を導出するためのプロセスであり、PIVに適しています。

このプロトコルは、狭窄動脈および心臓弁などの様々な心血管系における血行動態を調査するために使用することができる。