Name: human fetal blood flow quantification with magnetic resonance imaging and motion compensation
Uploaded: 2021-01-07T13:00:00
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Toutes les IRM ont été effectuées avec le consentement éclairé de volontaires dans le cadre d’une étude approuvée par notre comité d’éthique de la recherche institutionnel.
REMARQUE: Les méthodes décrites ci-dessous ont été utilisées sur un système d’IRM 3T. L’acquisition est réalisée à l’aide d’une séquence IRM à contraste de phase radiale. Cette séquence a été préparée en modifiant la trajectoire de lecture (pour obtenir un motif stellaire) de l’IRM car...

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	<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>

Cette méthode permet la mesure non invasive du flux sanguin dans les grands vaisseaux fœtaux humains et permet une correction rétrospective du mouvement et un blocage cardiaque en utilisant des techniques de reconstruction itérative. La quantification du flux sanguin fœtal a été réalisée par IRM au cours des 1,3,8,9 dernièresannées. Ces études avaien...

Une évaluation complète de la circulation fœtale est nécessaire pour surveiller les pathologies fœtales telles que le retard de croissance fœtale (RGF) et les cardiopathies congénitales (CHD)1,2,3. In utero, la prise en charge des patientes et la planification des soins postnatals dépendent de la gravité de la pathologie fœtale 4,5,6,7. La faisabilité de la quantification du flux sanguin fœtal avec l’IRM et ses applications dans l’évaluation des pathologies fœtales ont récemment été démontrées 3,8,9. La méthode d’imagerie, cependant, fait face à des défis, tels que l’augmentation des temps d’imagerie pour atteindre une résolution spatio-temporelle élevée, le manque de méthodes de synchronisation cardiaque et les mouvements fœtaux imprévisibles10.
Le système vasculaire fœtal comprend de petites structures (~ 5 mm de diamètre pour les principaux vaisseaux sanguins qui comprennent l’aorte descendante, le canal artériel, l’aorte ascendante, l’artère pulmonaire principale et la veine cave supérieure11,12,13). Pour résoudre ces structures et quantifier l’écoulement, l’imagerie à haute résolution spatiale est nécessaire. De plus, la fréquence cardiaque fœtale est environ le double de celle d’un adulte. Une résolution temporelle élevée est donc également nécessaire pour résoudre le mouvement cardiaque dynamique et le flux sanguin tout au long du cycle cardiaque fœtal. L’imagerie conventionnelle à cette haute résolution spatio-temporelle nécessite des temps d’acquisition relativement longs. Pour résoudre ce problème, l’IRM fœtale accélérée14,15,16 a été introduite. En bref, ces techniques d’accélération impliquent un sous-échantillonnage dans le domaine fréquentiel lors de l’acquisition des données et une reconstruction rétrospective haute fidélité à l’aide de techniques itératives. L’une de ces approches est la reconstruction par détection comprimée (CS), qui permet de reconstruire des images à partir de données fortement sous-échantillonnées lorsque l’image reconstruite est clairsemée dans un domaine connu et que les artefacts de sous-échantillonnage sont incohérents17.
Le mouvement en imagerie fœtale présente un défi majeur. La corruption du mouvement peut résulter d’un mouvement respiratoire maternel, d’un mouvement de masse maternel ou d’un mouvement fœtal macroscopique. La respiration maternelle conduit à des traductions périodiques du fœtus, alors que les mouvements fœtaux sont plus complexes. Les mouvements fœtaux peuvent être classés comme localisés ou bruts10,18. Les mouvements localisés impliquent le mouvement de segments du corps seulement. Ils durent généralement environ 10 à 14 s et leur fréquence augmente avec la gestation (~90 par heure à terme)10. Ces mouvements provoquent généralement de petites corruptions et n’affectent pas la zone d’imagerie d’intérêt. Cependant, les mouvements fœtaux grossiers peuvent entraîner une corruption grave de l’image avec des composants de mouvement à travers le plan. Ces mouvements sont des mouvements du corps entier médiés par la colonne vertébrale et durent 60-90 s.
Pour éviter les artefacts du mouvement fœtal, des mesures sont d’abord prises pour minimiser les mouvements maternels. Les femmes enceintes sont rendues plus détendues à l’aide d’oreillers de soutien sur le lit du scanner et vêtues de blouses confortables et peuvent avoir leurs partenaires présents à côté du scannerpour réduire la claustrophobie 19,20. Pour atténuer les effets du mouvement respiratoire maternel, des études ont effectué des examens IRM fœtaux sous la respiration maternelle21,22,23. Cependant, ces acquisitions doivent être courtes (~15 s) compte tenu de la tolérance réduite à la rétention du souffle des sujettes enceintes. Récemment, des méthodes rétrospectives de correction du mouvement ont été introduites pour l’IRM fœtale14,15,16. Ces méthodes suivent les mouvements du fœtus à l’aide de boîtes à outils d’enregistrement et corrigent les mouvements ou rejettent les parties non corrigibles des données acquises.
Enfin, les images d’IRM cardiaque postnatale sont classiquement acquises à l’aide d’un électrocardiogramme (ECG) pour synchroniser l’acquisition des données avec le cycle cardiaque. Sans déclenchement, le mouvement cardiaque et le flux pulsatile tout au long du cycle cardiaque sont combinés, produisant des artefacts. Malheureusement, le signal ECG fœtal souffre d’interférences du signal ECG maternel24 et de distorsions du champ magnétique25. Par conséquent, d’autres approches non invasives de l’échographie cardiaque fœtale ont été proposées, y compris l’auto-évaluation, l’optimisation métrique (MOG) et l’échographie Doppler21,26,27,28.
Comme décrit dans les sections suivantes, notre approche IRM pour quantifier le flux sanguin fœtal tire parti d’une nouvelle méthode de contrôle, MOG, développée dans notre laboratoire et combinée à la correction du mouvement et à la reconstruction itérative des acquisitions IRM accélérées. L’approche est basée sur un pipeline dans une étude publiée précédemment14 et est composée des cinq étapes suivantes: (1) acquisition du flux sanguin fœtal, (2) reconstructions en temps réel, (3) correction du mouvement, (4) gating cardiaque et (5) reconstructions fermées.

<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

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil important pour l’évaluation clinique de la morphologie cardiovasculaire et de la fonction cardiaque. C’est également la norme de soins reconnue pour la quantification du flux sanguin basée sur l’IRM à contraste de phase. Bien qu’une telle mesure du débit sanguin soit possible chez les adultes depuis des décennies, des méthodes visant à étendre cette capacité au flux sanguin fœtal n’ont été développées que récemment.
La quantification du flux sanguin fœtal dans les principaux vaisseaux est importante pour surveiller les pathologies fœtales telles que les cardiopathies congénitales (CHD) et le retard de croissance fœtale (FGR). La coronaropathie provoque des altérations de la structure cardiaque et du système vasculaire qui modifient le cours du sang chez le fœtus. Dans la RGF, la voie du flux sanguin est modifiée par la dilatation des shunts de sorte que l’apport sanguin oxygéné au cerveau est augmenté. La quantification du flux sanguin permet d’évaluer la gravité de la pathologie fœtale, ce qui permet une prise en charge in utero appropriée des patients et une planification des soins postnatals.
Les principaux défis de l’application de l’IRM de contraste de phase au fœtus humain comprennent la petite taille des vaisseaux sanguins, la fréquence cardiaque fœtale élevée, la corruption potentielle des données IRM due à la respiration maternelle, les mouvements fœtaux imprévisibles et le manque de méthodes conventionnelles de contrôle cardiaque pour synchroniser l’acquisition des données. Ici, nous décrivons les développements techniques récents de notre laboratoire qui ont permis la quantification du flux sanguin fœtal à l’aide de l’IRM à contraste de phase, y compris les progrès de l’imagerie accélérée, de la compensation de mouvement et du contrôle cardiaque.

En général, les examens IRM de phase du flux ciblent six vaisseaux fœtaux principaux: l’aorte descendante, l’aorte ascendante, l’artère pulmonaire principale, le canal artériel, la veine cave supérieure et la veine ombilicale. Ces vaisseaux intéressent le clinicien car ils sont souvent impliqués dans la coronaropathie et la FGR, influençant la distribution du sang dans tout le fœtus9. Une durée de balayage typique avec l’IRM à contraste de phase radial est de 17 s par vaisseau,...

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

Nous présentons ici un protocole pour mesurer rapidement le flux sanguin fœtal avec l’IRM et effectuer rétrospectivement la correction du mouvement et le contrôle cardiaque.

Quantification du flux sanguin fœtal humain avec imagerie par résonance magnétique et compensation de mouvement

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

L’IRM fœtale fait face à plusieurs défis. Ce protocole aborde les questions de mouvement fœtal, les exigences de résolution élevée, spatiale et temporelle et l’absence de méthodes de contrôle externes. Cette technique utilise l’imagerie accélérée grâce à une détection comprimée qui réduit le temps d’imagerie, corrige rétrospectivement le mouvement du fœtus et permet l’extraction de la fréquence cardiaque fœtale à l’aide d’un contrôle métrique optimisé.Actuellement, cette technique est uniquement destinée à la recherche, mais elle a le potentiel de surveillance et de conseils thérapeutiques pour les pathologies fœtales, telles que les cardiopathies congénitales et le retard de croissance intra-utérin. Après avoir aidé la mère dans une position confortable appropriée sur la table d’IRM, réglez l’instrument pour effectuer un examen localisateur afin de localiser le corps fœtal à une résolution de 0,9 par 0,9 par 10 centimètres cubes, un temps d’écho de cinq millisecondes, un temps de répétition de 15 millisecondes, un champ de vision de 450 par 450 millimètres carrés et six tranches. Définissez les paramètres pour l’exécution d’un examen de localisation affiné afin de localiser le système vasculaire fœtal avec le groupe de tranches centré sur le cœur fœtal à une résolution de 1,1 par 1,1 par six millimètres cubes, un temps d’écho de 2,69 millisecondes, un temps de répétition de 1335,4 millisecondes, un champ de vision de 350 par 350 millimètres carrés, 10 tranches et une orientation axiale au fœtus.Répétez ensuite les localisateurs raffinés avec des orientations sagittales et coronales pour obtenir une vue plus claire des vaisseaux fœtaux. Pour mesurer le flux sanguin fœtal, après avoir localisé les vaisseaux fœtaux, identifiez les vaisseaux d’intérêt. Par exemple, l’aorte descendante est un long vaisseau droit près de la colonne vertébrale dans les plaines sagittales, l’aorte ascendante et les artères pulmonaires principales peuvent être identifiées comme des vaisseaux quittant respectivement les ventricules gauche et droit.Le canal artériel peut être suivi comme un segment en aval de l’artère pulmonaire principale proximale à l’aorte descendante. La veine cave supérieure peut être identifiée à partir de plaines axiales près de la base du cœur fœtal comme le vaisseau adjacent à l’aorte ascendante. Prescrire une tranche perpendiculaire à l’axe du vaisseau fœtal d’intérêt et faire pivoter et déplacer la ligne directrice de la tranche sur la console d’IRM de manière à ce que la tranche coupe perpendiculairement le vaisseau cible.Réglez les paramètres de balayage sur une acquisition IRM à contraste de phase radial, une résolution de 1,3 par 1,3 par cinq millimètres cubes, un temps d’écho de 3,25 millisecondes, un temps de résolution de 5,75 millisecondes, un champ de vision de 240 par 240 millimètres carrés, une tranche, une vitesse de 100 à 150 centimètres par seconde et un revêtement selon le navire d’intérêt, À travers l’avion, la radio visualise la vitesse et la direction du revêtement, et 1500 par code final de respiration libre. Après avoir exécuté l’analyse, vérifiez l’ordonnance en fonction de la durée initiale de reconstruction moyenne effectuée et affichée sur la console IRM. Répéter l’opération pour chaque vaisseau sanguin cible et si le vaisseau cible est absent ou identifiable.Après avoir reconstruit les CINE du flux fœtal, chargez les fichiers de données reconstruits dans un logiciel d’analyse de flux approprié et dessinez une région d’intérêt englobant la lumière du vaisseau sanguin d’intérêt dans les images anatomiques et sensibles à la vitesse. Propager la région d’intérêt à toutes les phases cardiaques et corriger les changements de diamètre du vaisseau. Enregistrez ensuite les mesures de débit dans chaque région d’intérêt.Dans cette analyse représentative, les paramètres de mouvement extraits pour le fœtus un et le fœtus deux décrivent le mouvement de l’aorte descendante pendant la durée de l’examen. Ici, les informations mutuelles partagées de chaque période en temps réel avec tous les autres cadres co-enregistrés pour le fœtus un et le fœtus deux peuvent être observées. Les deuxièmes reconstructions en temps réel utilisées pour dériver les informations de contrôle cardiaque ont pris 10 minutes par tranche, et les intervalles de battement cardiaque fœtal ont été dérivés par contrôle optimisé métrique à l’aide d’un modèle multiparamètre, comme démontré.Reconstitutions finales du CINE. L’utilisation rétrospective des données corrigées et fermées par mouvement a pris trois minutes par tranche et a permis de générer des reconstructions anatomiques et de vitesse pour les fœtus, à la systole maximale. Les reconstructions avec correction de mouvement montrent des vaisseaux avec des parois plus nettes.Sans correction de mouvement, l’aorte descendante est plus floue et moins visible. Les courbes d’écoulement mesurées de chaque fœtus ont révélé des débits de pointe et moyens plus élevés dans les reconstructions sans correction de mouvement que celles avec correction de mouvement. La technique est utilisée pour étudier la distribution du sang dans les pathologies fœtales.Une extension de cette méthode a permis la visualisation et la mesure multidimensionnelles du flux fœtal.

Research

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