Name: human fetal blood flow quantification with magnetic resonance imaging and motion compensation
Uploaded: 2021-01-07T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Human Fetal Blood Flow Quantification with Magnetic Resonance Imaging and Motion Compensation at JoVE.com

Alle MRI-scans werden uitgevoerd met geïnformeerde toestemming van vrijwilligers als onderdeel van een studie die is goedgekeurd door onze institutionele onderzoeksethiekraad.
OPMERKING: De hieronder beschreven methoden zijn gebruikt op een 3T MRI-systeem. De acquisitie wordt uitgevoerd met behulp van een radiale fasecontrast MRI-sequentie. Deze sequentie werd voorbereid door het uitleestraject te wijzigen (om een stellaatpatroon te bereiken) van de cartesische fasecontrast-MRI van de fabrika...

<ol>
	<li>Zhu, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hemodynamics+of+late-onset+intrauterine+growth+restriction+by+MRI.">The hemodynamics of late-onset intrauterine growth restriction by MRI.</a> American Journal of Obstetrics and Gynecology. 214 (3), 1-17 (2016).</li><li>Zhu, M. Y., Jaeggi, E., Roy, C. W., Macgowan, C. K., Seed, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+combined+ventricular+output+and+increased+oxygen+extraction+fraction+in+a+fetus+with+complete+heart+block+demonstrated+by+MRI.">Reduced combined ventricular output and increased oxygen extraction fraction in a fetus with complete heart block demonstrated by MRI.</a> HeartRhythm Case Reports. 2 (2), 164-168 (2016).</li><li>Sun, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+Fetal+Cerebral+Oxygen+Consumption+is+Associated+With+Smaller+Brain+Size+in+Fetuses+With+Congenital+Heart+Disease.">Reduced Fetal Cerebral Oxygen Consumption is Associated With Smaller Brain Size in Fetuses With Congenital Heart Disease.</a> Circulation. 131 (15), 1313-1323 (2015).</li><li>Freud, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fetal+aortic+valvuloplasty+for+evolving+hypoplastic+left+heart+syndrome:+postnatal+outcomes+of+the+first+100+patients.">Fetal aortic valvuloplasty for evolving hypoplastic left heart syndrome: postnatal outcomes of the first 100 patients.</a> Circulation. 130 (8), 638-645 (2014).</li><li>Peleg, D., Kennedy, C. M., Hunter, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrauterine+growth+restriction:+identification+and+management.">Intrauterine growth restriction: identification and management.</a> American Family Physician. 58 (2), 453-467 (1998).</li><li>Krishna, U., Bhalerao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Placental+Insufficiency+and+Fetal+Growth+Restriction.">Placental Insufficiency and Fetal Growth Restriction.</a> Journal of Obstetrics and Gynaecology of India. 61 (5), 505-511 (2011).</li><li>Seravalli, V., Miller, J. L., Block-Abraham, D., Baschat, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ductus+venosus+Doppler+in+the+assessment+of+fetal+cardiovascular+health:+an+updated+practical+approach.">Ductus venosus Doppler in the assessment of fetal cardiovascular health: an updated practical approach.</a> Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 95 (6), 635-644 (2016).</li><li>Seed, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+of+quantification+of+the+distribution+of+blood+flow+in+the+normal+human+fetal+circulation+using+CMR:+a+cross-sectional+study.">Feasibility of quantification of the distribution of blood flow in the normal human fetal circulation using CMR: a cross-sectional study.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 14 (1), 79 (2012).</li><li>Prsa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reference+ranges+of+blood+flow+in+the+major+vessels+of+the+normal+human+fetal+circulation+at+term+by+phase-contrast+magnetic+resonance+imaging.">Reference ranges of blood flow in the major vessels of the normal human fetal circulation at term by phase-contrast magnetic resonance imaging.</a> Circulation. Cardiovascular Imaging. 7 (4), 663-670 (2014).</li><li>Piontelli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development of Normal Fetal Movements: The Last 15 Weeks of Gestation. , (2015).</li><li>Cartier, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+normal+diameter+of+the+fetal+aorta+and+pulmonary+artery:+echocardiographic+evaluation+in+utero.">The normal diameter of the fetal aorta and pulmonary artery: echocardiographic evaluation in utero.</a> American Journal of Roentgenology. 149 (5), 1003-1007 (1987).</li><li>Ruano, R., de F&#225;tima Yukie Maeda, M., Niigaki, J. I., Zugaib, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+artery+diameters+in+healthy+fetuses+from+19+to+40+weeks'+gestation.">Pulmonary artery diameters in healthy fetuses from 19 to 40 weeks' gestation.</a> Journal of Ultrasound in Medicine. 26 (3), 309-316 (2007).</li><li>Nowak, D., Koz&#322;owska, H., &#379;urada, A., Gielecki, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diameter+of+the+ductus+arteriosus+as+a+predictor+of+patent+ductus+arteriosus+(PDA).">Diameter of the ductus arteriosus as a predictor of patent ductus arteriosus (PDA).</a> Central European Journal of Medicine. 6 (4), 418-424 (2011).</li><li>Goolaub, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multidimensional+fetal+flow+imaging+with+cardiovascular+magnetic+resonance:+a+feasibility+study.">Multidimensional fetal flow imaging with cardiovascular magnetic resonance: a feasibility study.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 20 (1), 77 (2018).</li><li>Roy, C. W., Seed, M., Kingdom, J. C., Macgowan, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+compensated+cine+CMR+of+the+fetal+heart+using+radial+undersampling+and+compressed+sensing.">Motion compensated cine CMR of the fetal heart using radial undersampling and compressed sensing.</a> Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance. 19 (1), 29 (2017).</li><li>van Amerom, J. F. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fetal+cardiac+cine+imaging+using+highly+accelerated+dynamic+MRI+with+retrospective+motion+correction+and+outlier+rejection.">Fetal cardiac cine imaging using highly accelerated dynamic MRI with retrospective motion correction and outlier rejection.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 79 (1), 327-338 (2018).</li><li>Lustig, M., Donoho, D., Pauly, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sparse+MRI:+The+application+of+compressed+sensing+for+rapid+MR+imaging.">Sparse MRI: The application of compressed sensing for rapid MR imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 58 (6), 1182-1195 (2007).</li><li>Edwards, D. D., Edwards, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fetal+movement:+development+and+time+course.">Fetal movement: development and time course.</a> Science. 169 (3940), 95-97 (1970).</li><li>Malamateniou, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion-Compensation+Techniques+in+Neonatal+and+Fetal+MR+Imaging.">Motion-Compensation Techniques in Neonatal and Fetal MR Imaging.</a> American Journal of Neuroradiology. 34 (6), 1124-1136 (2013).</li><li>Rutherford, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+imaging+methods+for+assessing+fetal+brain+development.">MR imaging methods for assessing fetal brain development.</a> Developmental Neurobiology. 68 (6), 700-711 (2008).</li><li>Haris, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-gated+fetal+cardiac+MRI+with+tiny+golden+angle+iGRASP:+A+feasibility+study:+Self-Gated+Fetal+Cardiac+MRI+with+iGRASP.">Self-gated fetal cardiac MRI with tiny golden angle iGRASP: A feasibility study: Self-Gated Fetal Cardiac MRI with iGRASP.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 46 (1), 207-217 (2017).</li><li>Glenn, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+imaging+of+the+fetal+brain.">MR imaging of the fetal brain.</a> Pediatric Radiology. 40 (1), 68-81 (2010).</li><li>Rodr&#237;guez-Soto, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+Quantification+of+Human+Fetal+O2+Delivery+Rate+in+the+Second+and+Third+Trimesters+of+Pregnancy.">MRI Quantification of Human Fetal O2 Delivery Rate in the Second and Third Trimesters of Pregnancy.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 80 (3), 1148-1157 (2018).</li><li>Sameni, R., Clifford, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Review+of+Fetal+ECG+Signal+Processing;+Issues+and+Promising+Directions.">A Review of Fetal ECG Signal Processing; Issues and Promising Directions.</a> The Open Pacing, Electrophysiology &amp; Therapy Journal. 3, 4-20 (2010).</li><li>Millis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+Electrocardiograms:+Methods+and+Analysis.">Advances in Electrocardiograms: Methods and Analysis.</a> BoD - Books on Demand. , (2012).</li><li>Jansz, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metric+optimized+gating+for+fetal+cardiac+MRI.">Metric optimized gating for fetal cardiac MRI.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 64 (5), 1304-1314 (2010).</li><li>Yamamura, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+MRI+of+the+fetal+heart+using+a+novel+triggering+method:+initial+results+in+an+animal+model.">Cardiac MRI of the fetal heart using a novel triggering method: initial results in an animal model.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging: JMRI. 35 (5), 1071-1076 (2012).</li><li>Larson, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-gated+cardiac+cine+MRI.">Self-gated cardiac cine MRI.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 51 (1), 93-102 (2004).</li><li>Knoll, F., Schwarzl, A., Diwoky, C., Sodickson, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=gpuNUFFT-An+open+source+GPU+library+for+3D+regridding+with+direct+Matlab+interface.">gpuNUFFT-An open source GPU library for 3D regridding with direct Matlab interface.</a> Proceedings of the 22nd Annual Meeting of ISMRM. , (2014).</li><li>Klein, S., Staring, M., Murphy, K., Viergever, M. A., Pluim, J. P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=elastix:+a+toolbox+for+intensity-based+medical+image+registration.">elastix: a toolbox for intensity-based medical image registration.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (1), 196-205 (2010).</li><li>Walker, P. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiautomated+method+for+noise+reduction+and+background+phase+error+correction+in+MR+phase+velocity+data.">Semiautomated method for noise reduction and background phase error correction in MR phase velocity data.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 3 (3), 521-530 (1993).</li><li>Heiberg, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+validation+of+Segment+-+freely+available+software+for+cardiovascular+image+analysis.">Design and validation of Segment - freely available software for cardiovascular image analysis.</a> BMC Medical Imaging. 10 (1), 1 (2010).</li><li>Inder, T. E., Volpe, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+17+-+Intrauterine,+Intrapartum+Assessments+in+the+Term+Infant.">Chapter 17 - Intrauterine, Intrapartum Assessments in the Term Infant.</a> Volpe's Neurology of the Newborn (Sixth Edition). , 458-483 (2018).</li><li>Pelc, N. J., Herfkens, R. J., Shimakawa, A., Enzmann, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+contrast+cine+magnetic+resonance+imaging.">Phase contrast cine magnetic resonance imaging.</a> Magnetic Resonance Quarterly. 7 (4), 229-254 (1991).</li><li>Steeden, J. A., Atkinson, D., Hansen, M. S., Taylor, A. M., Muthurangu, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+flow+assessment+of+congenital+heart+disease+with+high-spatiotemporal-resolution+gated+spiral+phase-contrast+MR+imaging.">Rapid flow assessment of congenital heart disease with high-spatiotemporal-resolution gated spiral phase-contrast MR imaging.</a> Radiology. 260 (1), 79-87 (2011).</li><li>Kowalik, G. T., Knight, D., Steeden, J. A., Muthurangu, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perturbed+spiral+real-time+phase-contrast+MR+with+compressive+sensing+reconstruction+for+assessment+of+flow+in+children.">Perturbed spiral real-time phase-contrast MR with compressive sensing reconstruction for assessment of flow in children.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 83 (6), 2077-2091 (2020).</li></ol>

Deze methode maakt de niet-invasieve meting van de bloedstroom in menselijke foetale grote bloedvaten mogelijk en maakt retrospectieve bewegingscorrectie en cardiale gating mogelijk door gebruik te maken van iteratieve reconstructietechnieken. Foetale bloedstroomkwantificering is uitgevoerd met MRI in de afgelopen 1,3,8,9. Deze studies hadden een prospectieve be...

Uitgebreide beoordeling van de foetale circulatie is noodzakelijk voor het monitoren van foetale pathologieën zoals foetale groeibeperking (FGR) en congenitale hartziekte (CHD)1,2,3. In de baarmoeder zijn patiëntenbeheer en planning voor postnatale zorg afhankelijk van de ernst van de foetale pathologie 4,5,6,7. Haalbaarheid van foetale bloedstroomkwantificering met MRI en de toepassingen ervan bij het beoordelen van foetale pathologieën zijn onlangs aangetoond 3,8,9. De beeldvormingsmethode wordt echter geconfronteerd met uitdagingen, zoals verhoogde beeldvormingstijden om een hoge spatiotemporale resolutie te bereiken, gebrek aan hartsynchronisatiemethoden en onvoorspelbare foetale beweging10.
Foetale vasculatuur bestaat uit kleine structuren (~ 5 mm diameter voor grote bloedvaten die de dalende aorta, ductus arteriosus, opgaande aorta, hoofdlongslagader en superieure vena cava 11,12,13) omvatten. Om deze structuren op te lossen en de stroming te kwantificeren, is beeldvorming met een hoge ruimtelijke resolutie vereist. Bovendien is de foetale hartslag ongeveer twee keer die van een volwassene. Een hoge temporele resolutie is dus ook nodig om dynamische cardiale beweging en bloedstroom over de foetale hartcyclus op te lossen. Conventionele beeldvorming bij deze hoge spatiotemporale resolutie vereist relatief lange acquisitietijden. Om dit probleem aan te pakken, is versnelde foetale MRI 14,15,16 geïntroduceerd. Kortom, deze versnellingstechnieken omvatten undersampling in het frequentiedomein tijdens data-acquisitie en retrospectieve high-fidelity reconstructie met behulp van iteratieve technieken. Een dergelijke benadering is compressed sensing (CS) reconstructie, die reconstructie van afbeeldingen van zwaar onderbemonsterde gegevens mogelijk maakt wanneer het gereconstrueerde beeld schaars is in een bekend domein en undersampling artefacten onsamenhangend zijn17.
Beweging in foetale beeldvorming vormt een grote uitdaging. Bewegingscorruptie kan ontstaan door maternale ademhalingsbeweging, maternale bulkbeweging of grove foetale beweging. Maternale ademhaling leidt tot periodieke vertalingen van de foetus, terwijl foetale bewegingen complexer zijn. Foetale bewegingen kunnen worden geclassificeerd als gelokaliseerd of bruto 10,18. Gelokaliseerde bewegingen omvatten beweging van alleen segmenten van het lichaam. Ze duren meestal ongeveer 10-14 s en hun frequentie neemt toe met de zwangerschap (~ 90 per uur op termijn)10. Deze bewegingen veroorzaken over het algemeen kleine beschadigingen en hebben geen invloed op het beeldgebied van belang. Grove foetale bewegingen kunnen echter leiden tot ernstige beeldcorruptie met doorgaande vlakbewegingscomponenten. Deze bewegingen zijn bewegingen van het hele lichaam gemedieerd door de wervelkolom en duren 60-90 s.
Om artefacten van foetale beweging te voorkomen, worden eerst stappen ondernomen om maternale bewegingen te minimaliseren. Zwangere vrouwen worden meer ontspannen gemaakt met behulp van ondersteunende kussens op het scannerbed en gekleed in comfortabele jurken en kunnen hun partners naast de scanner laten presenteren om claustrofobie19,20 te verminderen. Om de effecten van maternale ademhalingsbewegingen te verminderen, hebben studies foetale MR-onderzoeken uitgevoerd onder maternale adempauze 21,22,23. Dergelijke acquisities moeten echter kort zijn (~ 15 s) gezien de verminderde adempauzetolerantie van zwangere proefpersonen. Onlangs zijn retrospectieve bewegingscorrectiemethoden geïntroduceerd voor foetale MRI 14,15,16. Deze methoden volgen foetale beweging met behulp van registratietoolkits en corrigeren voor beweging of verwijderen niet-corrigeerbare delen van verkregen gegevens.
Ten slotte worden postnatale cardiale MR-beelden conventioneel verkregen met behulp van elektrocardiogram (ECG) gating om gegevensverzameling te synchroniseren met de hartcyclus. Zonder gating worden hartbeweging en pulsatiele stroom uit de hele hartcyclus gecombineerd, waardoor artefacten worden geproduceerd. Helaas lijdt het foetale ECG-signaal aan interferentie van het maternale ECG-signaal24 en vervormingen van het magnetisch veld25. Daarom zijn alternatieve niet-invasieve benaderingen van foetale cardiale gating voorgesteld, waaronder self-gating, metric optimized gating (MOG) en doppler ultrasound gating 21,26,27,28.
Zoals beschreven in de volgende secties, maakt onze MRI-benadering om de foetale bloedstroom te kwantificeren gebruik van een nieuwe gating-methode, MOG, ontwikkeld in ons laboratorium en gecombineerd met bewegingscorrectie en iteratieve reconstructie van versnelde MRI-acquisities. De aanpak is gebaseerd op een pijplijn in een eerder gepubliceerde studie14 en bestaat uit de volgende vijf fasen: (1) foetale bloedstroomacquisitie, (2) real-time reconstructies, (3) bewegingscorrectie, (4) cardiale gating en (5) gated reconstructies.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>elastix</td>
			<td>Image Sciences Institute, University Medical Center Utrecht</td>
			<td></td>
			<td>Image registration software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geforce GTX 960&#160;</td>
			<td>Nvidia&#160;</td>
			<td>04G-P4-3967-KR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gpuNUFFT</td>
			<td>CAI&#178;R</td>
			<td></td>
			<td>Non-uniform fast Fourier transform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAGNETOM Prisma</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>10849583</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Radial Phase Contrast MRI sequence</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Trajectory modification of manufacturer&#39;s Cartesian Phase Contrast sequence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Segment</td>
			<td>Medvisio</td>
			<td></td>
			<td>Data analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VENGEANCE</td>
			<td>Corsair</td>
			<td>LPX DDR4-2666&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

human fetal blood flow quantification with magnetic resonance imaging and motion compensation

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is een belangrijk hulpmiddel voor de klinische beoordeling van cardiovasculaire morfologie en hartfunctie. Het is ook de erkende zorgstandaard voor bloedstroomkwantificering op basis van fasecontrast-MRI. Hoewel een dergelijke meting van de bloedstroom al tientallen jaren mogelijk is bij volwassenen, zijn er pas onlangs methoden ontwikkeld om dit vermogen uit te breiden naar de foetale bloedstroom.
Foetale bloedstroomkwantificering in belangrijke bloedvaten is belangrijk voor het monitoren van foetale pathologieën zoals aangeboren hartaandoeningen (CHD) en foetale groeibeperking (FGR). CHD veroorzaakt veranderingen in de hartstructuur en vasculatuur die de loop van het bloed bij de foetus veranderen. Bij FGR wordt het pad van de bloedstroom veranderd door de verwijding van shunts, zodat de zuurstofrijke bloedtoevoer naar de hersenen wordt verhoogd. Bloedstroomkwantificering maakt beoordeling van de ernst van de foetale pathologie mogelijk, wat op zijn beurt geschikt is voor utero-patiëntbeheer en planning voor postnatale zorg.
De belangrijkste uitdagingen van het toepassen van fasecontrast MRI op de menselijke foetus zijn kleine bloedvatgrootte, hoge foetale hartslag, potentiële MRI-gegevenscorruptie als gevolg van maternale ademhaling, onvoorspelbare foetale bewegingen en gebrek aan conventionele cardiale gatingmethoden om gegevensverzameling te synchroniseren. Hier beschrijven we recente technische ontwikkelingen uit ons laboratorium die de kwantificering van de foetale bloedstroom mogelijk hebben gemaakt met behulp van fasecontrast MRI, inclusief vooruitgang in versnelde beeldvorming, bewegingscompensatie en cardiale gating.

Over het algemeen richten fase MRI-onderzoeken van de stroom zich op zes belangrijke foetale vaten: de dalende aorta, opgaande aorta, hoofdlongslagader, ductus arteriosus, superieure vena cava en navelstrenga. Deze vaten zijn van belang voor de clinicus omdat ze vaak betrokken zijn bij CHD en FGR, waardoor de verdeling van bloed door de foetus wordt beïnvloed9. Een typische scanduur met de radiale fasecontrast MRI is 17 s per vat, zodat de scans kort zijn en er ook tijd is voor voldoende gegevens...

Watch this Scientific Journal Video about Human Fetal Blood Flow Quantification with Magnetic Resonance Imaging and Motion Compensation at JoVE.com

Human Fetal Blood Flow Quantification with Magnetic Resonance Imaging and Motion Compensation

Hier presenteren we een protocol voor het snel meten van de foetale bloedstroom met MRI en het retrospectief uitvoeren van bewegingscorrectie en cardiale gating.

Menselijke foetale bloedstroomkwantificering met magnetische resonantie beeldvorming en bewegingscompensatie

Magnetic resonance imaging (MRI) is an important tool for the clinical assessment of cardiovascular morphology and heart function. It is also the ...

Foetale MRI staat voor verschillende uitdagingen. Dit protocol behandelt de problemen van foetale beweging, hoge, ruimtelijke en temporele resolutievereisten en gebrek aan externe gatingmethoden. Deze techniek maakt gebruik van versnelde beeldvorming door middel van gecomprimeerde detectie die de beeldvormingstijd verkort, retrospectief corrigeert voor foetale beweging en extractie van de foetale hartslag mogelijk maakt met behulp van metrische geoptimaliseerde gating.Momenteel is deze techniek alleen voor onderzoek, maar het heeft het potentieel voor de monitoring en therapiebegeleiding voor foetale pathologieën, zoals aangeboren hartaandoeningen en intra-uteriene groeibeperking. Nadat u de moeder in een geschikte comfortabele positie op de MRI-tafel hebt geholpen, stelt u het instrument in om een lokalisatieonderzoek uit te voeren om het foetale lichaam te lokaliseren met een resolutie van 0,9 bij 0,9 bij 10 kubieke centimeter, een echotijd van vijf milliseconden, een herhalingstijd van 15 milliseconden, een gezichtsveld van 450 bij 450 vierkante millimeter en zes plakjes. Stel de parameters in voor het uitvoeren van een verfijnd lokalisatieonderzoek om de foetale vasculatuur te lokaliseren met de plakgroep gecentreerd op het foetale hart met een resolutie van 1,1 bij 1,1 bij zes kubieke millimeter, echotijd van 2,69 milliseconden, herhalingstijd van 1335,4 milliseconden, een gezichtsveld van 350 bij 350 vierkante millimeter, 10 plakjes en een axiale tot foetusoriëntatie.Herhaal vervolgens de verfijnde localizers met sagittale en coronale oriëntaties om een duidelijker beeld van de foetale vaten te krijgen. Om de foetale bloedstroom te meten, identificeren de foetale bloedvaten na het lokaliseren de vaten van belang. De dalende aorta is bijvoorbeeld een lang recht vat in de buurt van de wervelkolom in de sagittale vlaktes, de opgaande aorta en de belangrijkste longslagaders kunnen worden geïdentificeerd als bloedvaten die respectievelijk de linker- en rechterventrikels verlaten.De ductus arteriosus kan worden gevolgd als een stroomafwaarts segment van de hoofdlongslagader proximaal tot aan de dalende aorta. De superieure vena cava kan worden geïdentificeerd uit axiale vlaktes in de buurt van de basis van het foetale hart als het vat naast de opgaande aorta. Schrijf een plakje loodrecht op de as van het foetale vat van belang voor en roteer en verplaats de slice-richtlijn op de MRI-console zodanig dat het segment het doelvat loodrecht doorsnijdt.Stel de scanparameters in op een RADIAAL FASECONTRAST MRI-acquisitie, een resolutie van 1,3 bij 1,3 bij vijf kubieke millimeter, echotijd van 3,25 milliseconden, resolutietijd van 5,75 milliseconden, gezichtsveld van 240 bij 240 vierkante millimeter, één plak, 100 tot 150 centimeter per seconde snelheid en coating volgens het vat van belang, door het vlak, radiobeelden snelheid en coatingrichting, en 1500 per eindcode vrije ademhaling. Controleer na het uitvoeren van de scan het recept op basis van de initiële tijdgemiddelde reconstructie die is uitgevoerd en weergegeven op de MRI-console. Herhaal dit voor elk doelbloedvat en als het doelvat afwezig of identificeerbaar is.Na het reconstrueren van foetale flow CINE's, laadt u de gereconstrueerde gegevensbestanden in een geschikt stroomanalysesoftwareprogramma en tekent u een interessant gebied dat het lumen van het bloedvat omvat dat van belang is in de anatomische en snelheidsgevoelige beelden. Vermeerder het gebied dat van belang is voor alle hartfasen en corrigeer voor veranderingen in de diameter van het vat. Leg vervolgens de stroommetingen binnen elke interesseregio vast.In deze representatieve analyse geven de geëxtraheerde bewegingsparameters voor foetus één en foetus twee de beweging van de dalende aorta gedurende de duur van de scan weer. Hier kan de gedeelde wederzijdse informatie van elk real-time frame met alle andere co-geregistreerde frames voor foetus één en foetus twee worden waargenomen. De tweede real-time reconstructies die werden gebruikt om de cardiale gating-informatie af te leiden, duurden 10 minuten per plak, en de foetale hartslagintervallen werden afgeleid door metrische geoptimaliseerde gating met behulp van een multiparametermodel zoals gedemonstreerd.Laatste CINE reconstructies. Het gebruik van de retrospectieve bewegingsgecorrigeerde en gated gegevens duurde drie minuten per plak en maakte het mogelijk om anatomische en snelheidsreconstructies voor de foetussen te genereren, op piek systole. Reconstructies met bewegingscorrectie tonen vaten met scherpere wanden.Zonder bewegingscorrectie is de dalende aorta waziger en minder opvallend. De gemeten stromingscurves van elke foetus onthulden hogere piek- en gemiddelde stromen in de reconstructies zonder bewegingscorrectie dan die met bewegingscorrectie. De techniek wordt gebruikt om de bloedverdeling in foetale pathologieën te bestuderen.Een uitbreiding van deze methode heeft multidimensionale foetale stroomvisualisatie en -meting mogelijk gemaakt.

Research

JoVE Journal

Medicine

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Magnetic Resonance Afgeleide myocard Strain Assessment Met behulp van functie Tracking

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling

Magnetic Resonance Imaging Kwantificering van pulmonale perfusie met geijkte Arterial Spin Labeling

This demonstrates a MR imaging method to measure the spatial distribution of pulmonary blood flow in healthy subjects 
during normoxia (inspired O2, ...

Isolation, Culture, and Imaging of Human Fetal Pancreatic Cell Clusters

Isolatie, cultuur en beeldvorming van humane foetale Alvleesklierkanker celclusters

For almost 30 years, scientists have demonstrated that human fetal ICCs transplanted under the kidney capsule of nude mice matured into functioning ...

Tracking the Mammary Architectural Features and Detecting Breast Cancer with Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Het volgen van de Mammary architectonische kenmerken en het opsporen van borstkanker met Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging

Breast cancer is the most common cause of cancer among women worldwide. Early detection of breast cancer has a critical role in improving the quality of ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

Quantitative Magnetic Resonance Imaging van de skeletspieren Disease

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Simultaneous PET/MRI Imaging During Mouse Cerebral Hypoxia-ischemia

Gelijktijdige PET / MRI beeldvorming Tijdens Mouse Cerebral hypoxie-ischemie

Dynamic changes in tissue water diffusion and glucose metabolism occur during and after hypoxia in cerebral hypoxia-ischemia reflecting a bioenergetics ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

Cardiale magnetische resonantie beeldvorming bij 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery

Fase Contrast magnetische resonantie beeldvorming in de gemeenschappelijke halsslagader Rat

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous ...

Quantification of Levator Ani Hiatus Enlargement by Magnetic Resonance Imaging in Males and Females with Pelvic Organ Prolapse

Kwantificering van de musculus Levator Ani Hiatus uitbreiding door magnetische resonantie beeldvorming in mannetjes en vrouwtjes met bekken orgel prolaps

Here we present a protocol to examine the levator ani hiatus in males and females with pelvic organ prolapse, during the Valsalva maneuver and while ...

Cardiac Magnetic Resonance for the Evaluation of Suspected Cardiac Thrombus: Conventional and Emerging Techniques

Cardiale magnetische resonantie voor de evaluatie van vermoede cardiale trombus: conventionele en opkomende technieken

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The ...