A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
نقدم هنا بروتوكولا لقياس تدفق دم الجنين بسرعة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي وإجراء تصحيح الحركة بأثر رجعي وبوابات القلب.
يعد التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) أداة مهمة للتقييم السريري لمورفولوجيا القلب والأوعية الدموية ووظيفة القلب. وهو أيضا معيار الرعاية المعترف به لقياس كمية تدفق الدم بناء على التصوير بالرنين المغناطيسي على النقيض من الطور. في حين أن مثل هذا القياس لتدفق الدم كان ممكنا لدى البالغين منذ عقود ، إلا أن طرق توسيع هذه القدرة لتشمل تدفق دم الجنين لم يتم تطويرها إلا مؤخرا.
يعد القياس الكمي لتدفق دم الجنين في الأوعية الرئيسية أمرا مهما لمراقبة أمراض الجنين مثل أمراض القلب الخلقية (CHD) وتقييد نمو الجنين (FGR). يسبب CHD تغيرات في بنية القلب والأوعية الدموية التي تغير مسار الدم في الجنين. في FGR ، يتم تغيير مسار تدفق الدم من خلال تمدد التحويلات بحيث يتم زيادة تدفق الدم المؤكسج إلى الدماغ. يتيح القياس الكمي لتدفق الدم تقييم شدة أمراض الجنين ، والتي بدورها تسمح بمناسبة في إدارة مرضى الرحم والتخطيط لرعاية ما بعد الولادة.
تشمل التحديات الأساسية لتطبيق التصوير بالرنين المغناطيسي على تباين الطور على الجنين البشري صغر حجم الأوعية الدموية ، وارتفاع معدل ضربات قلب الجنين ، وتلف بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي المحتمل بسبب تنفس الأم ، وحركات الجنين غير المتوقعة ، ونقص طرق بوابات القلب التقليدية لمزامنة الحصول على البيانات. هنا ، نصف التطورات التقنية الأخيرة من مختبرنا والتي مكنت من قياس تدفق دم الجنين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي على تباين الطور ، بما في ذلك التقدم في التصوير المتسارع ، وتعويض الحركة ، وبوابات القلب.
التقييم الشامل لدوران الجنين ضروري لمراقبة أمراض الجنين مثل تقييد نمو الجنين (FGR) وأمراض القلب الخلقية (CHD)1،2،3. في الرحم ، تعتمد إدارة المريض والتخطيط لرعاية ما بعد الولادة على شدة أمراض الجنين4،5،6،7. تم مؤخرا إثبات جدوى القياس الكمي لتدفق دم الجنين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي وتطبيقاته في تقييم أمراض الجنين3،8،9. ومع ذلك ، تواجه طريقة التصوير تحديات ، مثل زيادة أوقات التصوير لتحقيق دقة زمانية مكانية عالية ، ونقص طرق مزامنة القلب ، وحركة الجنين غير المتوقعة10.
يتكون الأوعية الدموية الجنينية من هياكل صغيرة (~ قطر 5 مم للأوعية الدموية الرئيسية التي تتكون من الشريان الأورطي النازل ، والقناة الشريانية ، والشريان الأورطي الصاعد ، والشريان الرئوي الرئيسي ، والوريد الأجوفالعلوي 11،12،13). لحل هذه الهياكل وقياس التدفق ، يلزم التصوير بدقة مكانية عالية. علاوة على ذلك ، فإن معدل ضربات قلب الجنين يبلغ حوالي ضعف معدل ضربات قلب الشخص البالغ. وبالتالي ، يلزم أيضا دقة زمنية عالية لحل حركة القلب الديناميكية وتدفق الدم عبر الدورة القلبية للجنين. يتطلب التصوير التقليدي بهذه الدقة الزمانية المكانية العالية أوقات اكتساب طويلة نسبيا. لمعالجة هذه المشكلة ، تم إدخال التصوير بالرنين المغناطيسي للجنينالمعجل 14،15،16. باختصار ، تتضمن تقنيات التسريع هذه أخذ عينات ناقصة في مجال التردد أثناء الحصول على البيانات وإعادة البناء عالية الدقة بأثر رجعي باستخدام التقنيات التكرارية. أحد هذه الأساليب هو إعادة بناء الاستشعار المضغوط (CS) ، والذي يسمح بإعادة بناء الصور من البيانات التي تم أخذ عينات ناقصة بشكل كبير عندما تكون الصورة المعاد بناؤها متناثرة في مجال معروف وتكون القطع الأثرية التي يتم أخذ عينات ناقصة غير متماسكة17.
تمثل الحركة في تصوير الجنين تحديا كبيرا. يمكن أن ينشأ تلف الحركة من حركة تنفس الأم أو حركة الأم السائبة أو حركة الجنين الإجمالية. يؤدي تنفس الأم إلى ترجمات دورية للجنين ، في حين أن حركات الجنين أكثر تعقيدا. يمكن تصنيف حركات الجنين على أنها موضعية أو إجمالية10,18. الحركات الموضعية تنطوي على حركة أجزاء فقط من الجسم. تستمر عادة لحوالي 10-14 ثانية ويزداد تواترها مع الحمل (~ 90 في الساعة عند الفصل الدراسي)10. تتسبب هذه الحركات بشكل عام في حدوث فساد صغير ولا تؤثر على منطقة التصوير محل الاهتمام. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي حركات الجنين الإجمالية إلى تلف شديد في الصورة من خلال مكونات الحركة المستوية. هذه الحركات هي حركات الجسم كله بوساطة العمود الفقري وتستمر لمدة 60-90 ثانية.
لتجنب القطع الأثرية من حركة الجنين ، يتم اتخاذ الخطوات أولا لتقليل حركات الأم. يتم جعل النساء الحوامل أكثر استرخاء باستخدام الوسائد الداعمة على سرير الماسح الضوئي وارتداء العباءات المريحة وقد يكون شركاؤهن حاضرين بجانب الماسح الضوئي لتقليل رهاب الأماكن المغلقة19,20. للتخفيف من آثار حركة الجهاز التنفسي للأم ، أجرت الدراسات فحوصات الرنين المغناطيسي للجنين تحت حبس أنفاس الأم21،22،23. ومع ذلك ، يجب أن تكون عمليات الاستحواذ هذه قصيرة (~ 15 ثانية) نظرا لانخفاض تحمل حبس النفس لدى الحوامل. في الآونة الأخيرة ، تم إدخال طرق تصحيح الحركة بأثر رجعي للتصوير بالرنين المغناطيسي للجنين14،15،16. تتعقب هذه الطرق حركة الجنين باستخدام مجموعات أدوات التسجيل وتصحح الحركة أو تتجاهل الأجزاء غير القابلة للتصحيح من البيانات المكتسبة.
أخيرا ، يتم الحصول على صور التصوير بالرنين المغناطيسي للقلب بعد الولادة بشكل تقليدي باستخدام بوابات مخطط كهربية القلب (ECG) لمزامنة الحصول على البيانات مع الدورة القلبية. بدون بوابات ، يتم الجمع بين حركة القلب والتدفق النابض من جميع أنحاء الدورة القلبية ، مما ينتج عنه قطع أثرية. لسوء الحظ ، تعاني إشارة تخطيط القلب الجنينية من تداخل من إشارة ECGللأم 24 وتشوهات من المجال المغناطيسي25. ومن ثم ، تم اقتراح طرق بديلة غير جراحية لبوابات قلب الجنين ، بما في ذلك البوابة الذاتية ، والبوابات المحسنة المترية (MOG) وبوابة الموجات فوق الصوتيةدوبلر 21،26،27،28.
كما هو موضح في الأقسام التالية ، فإن نهج التصوير بالرنين المغناطيسي الخاص بنا لتحديد تدفق دم الجنين يستفيد من طريقة بوابات جديدة ، MOG ، تم تطويرها في مختبرنا ودمجها مع تصحيح الحركة وإعادة البناء التكراري لعمليات الاستحواذ المتسارعة بالرنين المغناطيسي. يعتمد هذا النهج على خط أنابيب في دراسة منشورة سابقا14 ويتكون من المراحل الخمس التالية: (1) اكتساب تدفق دم الجنين ، (2) إعادة البناء في الوقت الفعلي ، (3) تصحيح الحركة ، (4) بوابات القلب ، و (5) إعادة البناء المسورة.
تم إجراء جميع فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي بموافقة مستنيرة من المتطوعين كجزء من دراسة معتمدة من قبل مجلس أخلاقيات البحث المؤسسي لدينا.
ملاحظة: تم استخدام الطرق الموضحة أدناه على نظام التصوير بالرنين المغناطيسي 3T. يتم إجراء الاستحواذ باستخدام تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي على النقيض من الطور الشعاعي. تم إعداد هذا التسلسل عن طريق تعديل مسار القراءة (لتحقيق نمط نجمي) للتصوير بالرنين المغناطيسي لتباين الطور الديكارتي الخاص بالشركة المصنعة. تتوفر بروتوكولات التسلسل والعينة عند الطلب من خلال منصة التبادل C2P الخاصة بنا. تم إجراء جميع عمليات إعادة البناء في هذا العمل على كمبيوتر مكتبي قياسي بالمواصفات التالية: ذاكرة 32 جيجا بايت ، معالج 3.40 جيجا هرتز مع 8 نوى ، وبطاقة رسومات 2 جيجا بايت مع 1024 نواة حوسبة بنية جهاز موحدة (CUDA). تم إجراء إعادة بناء الصورة على MATLAB. تم إجراء تحويل فورييه السريع غير المنتظم (NUFFT)29 على وحدة معالجة الرسومات (GPU). تم حساب معلمات تصحيح الحركة باستخدام elastix30. يصور الشكل 1 البروتوكول بترتيب زمني ، ويتتبع كيفية معالجة ترميز السرعة المكتسبة (مشفرة بالألوان في الشكل 1) بصور تمثيلية في كل مرحلة من مراحل إعادة البناء. رمز إعادة الإعمار متاح في https://github.com/datta-g/Fetal_PC_MRI. بينما نقدم الخطوات الواردة في البروتوكول هنا ، فإن معظم خطوات الخوارزمية هذه مؤتمتة في خط الأنابيب الخاص بنا.
1. تحديد موضع الموضوع وامتحانات التوطين
2. الحصول على بيانات تدفق دم الجنين
3. تصحيح حركة قياسات الجنين
4. حل معدل ضربات قلب الجنين
5. إعادة بناء CINEs الجنين
بشكل عام ، تستهدف فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي المرحلية للتدفق ستة أوعية جنينية رئيسية: الشريان الأورطي النازل ، والشريان الأورطي الصاعد ، والشريان الرئوي الرئيسي ، والقناة الشريانية ، والوريد الأجوف العلوي ، والوريد السري. هذه الأوعية تهم الطبيب لأنها غالبا ما تكون متورطة في أمرا?...
تتيح هذه الطريقة القياس غير الجراحي لتدفق الدم في الأوعية الكبيرة للجنين البشري وتسمح بتصحيح الحركة بأثر رجعي وبوابات القلب من خلال الاستفادة من تقنيات إعادة البناء التكرارية. تم إجراء القياس الكمي لتدفق دم الجنين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي فيالماض?...
اي.
اي.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
elastix | Image Sciences Institute, University Medical Center Utrecht | Image registration software | |
Geforce GTX 960 | Nvidia | 04G-P4-3967-KR | |
gpuNUFFT | CAI²R | Non-uniform fast Fourier transform | |
MAGNETOM Prisma | Siemens | 10849583 | |
MATLAB | MathWorks | ||
Radial Phase Contrast MRI sequence | Trajectory modification of manufacturer's Cartesian Phase Contrast sequence | ||
Segment | Medvisio | Data analysis | |
VENGEANCE | Corsair | LPX DDR4-2666 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved