판막 질환의 특성은이 프로토콜을 통해 확인 될 수 있으며, 그렇지 않으면 생체 내 진단 연구를 통해 어렵습니다. 또한, 4D 유동 MRI의 시험관내 평가가 이 프로토콜에서 입증된다. 이 기술은 시험관내 심장 판막 모델의 시간 해결 3D 속도 필드를 측정할 수 있습니다.
여기에는 유속과 스트로크 부피를 소급적으로 분석하는 것이 포함됩니다. 4D 흐름 MRI 측정은 DICOM 의료 형식 이미지로 결과를 제공합니다. 그러나 이러한 의료 이미지를 이해하고 이미지를 물리적 흐름 데이터로 전송하는 것은 초보자에게는 어려울 수 있습니다.
일반 연구자를위한 MRI의 제한된 접근으로 인해 4D 흐름 MRI 측정에 대한 인식은 많은 분야에서 제한적입니다. 이 프로토콜의 시각적 데모는 응용 프로그램을 증가시킵니다. 시작하려면 밸브 기반 직경 및 부비동 반지름과 같은 대동맥 뿌리의 매개 변수 값을 결정하십시오.
스케치를 클릭하여 입체 모델링 소프트웨어를 실행 한 다음 도구, 스케치, 도구로 이동하여 스케치 그림을 클릭하십시오. 원 도구를 사용하여 R 최대 및 R 최소값에 해당하는 원을 스케치하여 부비동 모드를 만듭니다. 자유 곡선 기능을 사용하여 부비동의 곡선을 그리고 로프트 도구를 클릭 한 다음 로프트의 스케치 영역을 선택하십시오.
현재 모델의 위쪽과 아래쪽에 추가 원을 스케치하고 밀어내기 도구를 클릭한 다음 원을 선택합니다. 옵션을 아래쪽으로 20mm, 위쪽으로 30mm로 설정합니다. 같은 방법으로 육면체 모델을 만드십시오.
삽입 메뉴에서 기능으로 이동하여 결합을 선택한 다음 결합 도구를 클릭하십시오. 속성 관리자에서 빼기를 선택합니다. 육면체 모델과 부비동 모델을 선택합니다.
최종 설계를 제조업체의 지침에 따라 다섯 축 CNC 기계로 아크릴 모델로 제작하십시오. 3D 모델링 소프트웨어를 실행하고 새 스케치를 엽니다. 밸브베이스의 중앙에 사각형과 원을 수동으로 그립니다.
압출 도구를 클릭하고 밸브베이스의 높이를 다섯 밀리미터로 조정하십시오. 높이가 23.5mm이고 두께가 3mm인 원을 밀어냅니다. 각 조각에 30도가 되도록 선 도구를 사용하여 모델을 12개의 균일한 조각으로 나눕니다.
120도 간격으로 세 조각을 선택하고 높이가 16.5mm로 돌출하여 세 개의 기둥을 만듭니다. 필렛 도구를 클릭하고 기둥을 선택합니다. 위쪽과 아래쪽의 필렛 반경을 각각 4mm와 10mm로 조정합니다.
STL 파일 형식으로 저장합니다. 3D 인필 밀도를 100%로 설정하고 필름 재료로 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌을 사용하여 밸브 프레임을 인쇄합니다. 3D 모델링 소프트웨어를 실행하고 새 스케치를 엽니다.
23mm의 수평선과 15mm의 수직선을 그립니다. ARC 명령 관리자에서 세 지점 ARC 도구를 클릭합니다. 수평선의 양쪽 끝과 세로선 끝의 마지막 점에 두 점을 설정하고 스케치를 다섯 밀리미터 두께로 밀어냅니다.
STL 파일 형식으로 모델을 내보내고 인쇄합니다. ePTFE 멤브레인을 두 층으로 겹치십시오. 인쇄된 전단지를 사용하여 두 밀리미터 간격으로 전단지 테두리를 그립니다.
그려진 선과 측면 테두리를 따라 1 밀리미터 간격으로 봉합하여 직경 0.1 밀리미터의 폴리아미드 봉합사. ePTFE 밸브를 한 밀리미터 간격으로 프레임의 위에서 아래로 봉합합니다. 멤브레인의 바깥 쪽을 자르고 서로 봉합하십시오.
세 가지 모델에 대해 수정을 수행합니다. 팽창 모델의 경우 지정된 전단지 매개변수의 비율을 90%로 줄여 천공 모델에 대해 하나의 전단지 중앙에 있는 가위를 사용하여 직경 두 밀리미터의 원형 구멍을 만듭니다. 탈출의 경우, 포스트 높이가 낮은 구멍에서 밸브의 두 개의 타협을 수정하십시오.
대동맥 모델, 심장 시뮬레이션 펌프 및 MRI로 구성된 실험 시스템을 준비하십시오. MRI 룸에서 실험 모델을 설정하고 내경 25mm의 실리콘 튜브를 사용하여 펌프, 저장소 및 모델을 연결합니다. 10cm 길이의 케이블을 사용하고 연결 부품을 고정하여 누출을 방지하십시오.
MRI의 시야 내에서 모델을 찾습니다. 스카우트 스캔을 수행하여 MRI 작동 콘솔 모니터에서 관상, 축방향 및 시상 뷰에서 팬텀 이미지를 관찰합니다. 대동맥 모델의 중앙에 있는 이차원 이미지 평면을 찾습니다.
가변 속도 인코딩 파라미터 2D 위상차 이미징을 실행하여 4D 흐름 MRI에 가장 적합한 속도 인코딩 값을 선택합니다. 4D 흐름 MRI에서 VENC를 10% 더 높은 값으로 설정합니다. MRI 콘솔에 원하는 공간 해상도와 시간 해상도를 입력합니다.
대동맥 흐름의 경우, 이러한 값은 2 ~ 세 밀리미터 및 20 ~ 40 밀리 초이며 세 가지 유형의 AR 밸브를 사용하고 밸브없이 흐름의 유무에 관계없이 데이터를 수집합니다. 스캐너에서 원시 데이터 파일을 복사하여 데이터를 분석합니다. DICOM 정렬 소프트웨어를 사용하여 시리즈 설명이라는 헤더에 따라 DICOM 파일을 정렬합니다.
DICOM 정렬 소프트웨어에서 이미지 정렬을 클릭하여 삼방향 위상 이미지와 크기 이미지를 별도의 폴더에 정렬합니다. 크기 이미지를 ITK-SNAP 소프트웨어에 로드합니다. ITK-SNAP에서 브러시를 클릭하고 브러시 도구를 사용하여 팬텀의 내부 유체 영역을 수동으로 페인트합니다.
분할된 이미지를 저장합니다. 선택적으로 MATLAB을 사용하여 흐름을 켜고 끌 때 얻은 두 위상 이미지 데이터를 모두 로드합니다. 흐름이 없는 데이터에 의해 흐름이 있는 데이터를 빼서 배경 오류를 제거합니다.
모든 방향과 심장 사이클에 대해 이것을 반복하십시오. 공급업체별 픽셀-속도 방정식을 사용하여 5D 매트릭스 위상 데이터의 속도를 계산합니다. 이전에 획득한 5D 매트릭스 속도를 흐름 시각화 분석 소프트웨어에 로드합니다.
등표면 부품을 클릭하고 등각 버튼을 클릭하여 3D 분석용 데이터 유형을 변경합니다. 변수 명령 관리자에서 속도 데이터를 드래그하여 isovolume에 추가하여 모델의 속도 분포를 확인합니다. 주 메뉴에서 파티클 추적 이미터 도구를 클릭합니다.
보다 정확한 분석을 위해 고급 옵션을 선택하십시오. 만들 때 간소화 또는 경로 선과 같은 원하는 시각화를 선택합니다. 실험의 값을 설정합니다.
시간이 지남에 따라 결과를 만들고 확인합니다. 파티클 추적 모델을 마우스 오른쪽 단추로 클릭하고 색상을 클릭합니다. 속도 구성 요소를 선택하여 속도와 함께 유선형을 채색합니다.
속도 데이터와 이전에 획득한 세그먼트화된 이미지를 MATLAB에 로드합니다. 분절된 행렬과 속도 행렬 데이터를 요소를 현명하게 곱하여 세그멘테이션 영역 외부의 속도를 0으로 설정합니다. 속도 데이터에 MATLAB의 이미지 표시 기능을 사용하여 위상 래핑이 있는지 확인합니다.
속도 방향의 반전은 위상 래핑을 나타냅니다. 행렬 데이터의 원하는 평면을 분할합니다. 평면 내의 모든 속도 데이터를 합산하고 공간 분해능을 곱하여 평면을 통한 유속을 계산합니다.
심장 주기 동안의 모든 유속을 합산하고 시간 분해능을 곱하여 뇌졸중 부피를 계산합니다. 그림은 수축기 및 디아스톨 동안 정상 및 역류 제트기를 간소화하는 4D 흐름 MRI의 결과를 보여줍니다. 밸브가 없으면 전체 전방 및 후진 흐름이 발생했음을 관찰 할 수 있습니다.
팽창 모델의 역류 제트기는 중심에서 나왔고 시간이 지남에 따라 방향이 바뀌는 경향이있었습니다. 또한 전방 제트기는 천공 모델을 제외한 모든 모델에서 직선이었습니다. 수축기 단계 동안 벽 편향된 제트기가 천공 모델에서 발생하였다.
또한, 천공 및 탈출 모델 역류 제트기가 벽을 향해 기울어 졌다. 그림은 각 밸브의 유량과 밸브베이스에서 떨어진 3D 평면의 전방 및 역류성 볼륨을 보여줍니다. 유속은 각 모델에 대해 서로 다른 파형과 수량을 보여주었습니다.
일반적으로 양수 백분율 값은 과소 평가를 나타내는 반면, 음수 백분율 값은 과대 평가를 나타냅니다. 이 프로토콜에 따라 연구자들은 협착 심장 판막 및 역류 심장 판막을 포함한 다양한 체외 심장 판막을 제조 할 수 있습니다. 또한,이 밸브의 혈역학을 조사 할 수 있습니다.
이 기술은 병든 심장 판막의 시험관 내 제작과 4D 흐름 MRI 시연을 탐구했습니다.
