体外 使用四维流动磁共振成像评估主动脉瓣反流

瓣膜疾病的特征可以通过该方案来识别，否则很难通过体内诊断研究。此外，4D流MRI的体外评估在该方案中演示。该技术可以测量体外心脏瓣膜模型的时间分辨3D速度场。

这包括回顾性地分析流速和冲程量。4D流量MRI测量通过DICOM医疗格式图像提供结果。然而，对于初学者来说，理解这些医学图像并将图像传输到物理流数据可能很困难。

由于普通研究人员对MRI的访问有限，因此在许多领域对4D流量MRI测量的认识有限。该协议的视觉演示将增加其应用。首先，确定主动脉根部的参数值，例如基于瓣膜的直径和鼻窦半径。

通过单击草图运行三维建模软件，然后转到工具，草图，工具并单击草图图片。使用圆工具绘制对应于 R 最大值和 R 最小值的圆，以制作正弦模式。使用自由曲线功能绘制正弦的曲线，单击放样工具，然后选择放样草图区域。

在当前模型的顶部和底部草绘其他圆，单击拉伸工具并选择圆。将选项设置为向下 20 毫米，向上 30 毫米。以相同的方式制作六面体模型。

从插入菜单中，转到要素，选择组合，然后单击组合工具。在属性管理器中选择减去。选择六面体模型和正弦模型。

根据制造商的说明，使用五轴CNC机床将最终设计制作为亚克力模型。运行 3D 建模软件并打开新的草图。在阀座中心手动绘制一个正方形和一个圆。

单击拉伸工具，将阀座的高度调整为五毫米。以 23.5 毫米的高度和 3 毫米的厚度拉伸圆。使用线条工具将模型分成 12 个统一的零件，以便每个零件有 30 度。

选择三块120度间隔，并以16.5毫米的高度挤出，制成三根柱子。单击圆角工具，然后选择柱子。将顶部和底部的圆角半径分别调整为 4 毫米和 10 毫米。

将其保存为 STL 文件格式。通过将填充密度设置为100%并使用丙烯腈丁二烯苯乙烯作为薄膜材料来3D打印阀架。运行 3D 建模软件并打开新的草图。

绘制一条 23 毫米的水平线和一条 15 毫米的垂直线。单击 ARC 命令管理器中的三点 ARC 工具。在水平线的每一端设置两个点，在垂直线的末端设置最后一个点，并以五毫米的厚度拉伸草图。

使用 STL 文件格式导出模型并打印出来。将ePTFE膜重叠两层。使用打印的传单以两毫米的间隔绘制传单边框。

沿绘制的线条和侧边框以一毫米的间隔缝合直径为0.1毫米的聚酰胺缝合线。将ePTFE阀以一毫米的间隔从上到下缝合在框架上。切割膜的外侧并相互缝合。

对三种不同的模型执行修改。对于扩张模型，将指定小叶参数的比例降低到90%，使用剪刀在穿孔模型的一个小叶的中心做一个直径为两毫米的圆形孔。对于脱垂，将阀门的两个连塞固定在柱子高度较低的孔上。

准备由主动脉模型，心脏模拟泵和MRI组成的实验系统。在MRI室中设置实验模型，并使用内径为25毫米的硅胶管连接泵，储液器和模型。使用10厘米长的电缆并固定连接部件以防止任何泄漏。

在 MRI 的视野内定位模型。执行侦察扫描以观察 MRI 操作控制台监视器中日冕、轴向和矢状视图中的幻像图像。将二维图像平面定位在主动脉模型的中心。

运行可变速度编码参数 2D 相差成像，为 4D 流 MRI 选择最合适的速度编码值。在 4D 流 MRI 中将 VENC 设置为高 10%的值。在 MRI 控制台上输入所需的空间分辨率和时间分辨率。

对于主动脉血，这些值为2至3毫米和20至40毫秒，并使用三种类型的AR瓣膜和不带瓣膜采集有流量和无流量的数据。从扫描仪复制原始数据文件以分析数据。使用DICOM排序软件根据名为系列描述的标题对DICOM文件进行排序。

在 DICOM 排序软件中单击排序图像，对不同文件夹中的三向相位图像和幅度图像进行排序。将幅度图像加载到 ITK-SNAP 软件中。单击 ITK-SNAP 中的画笔，然后使用画笔工具手动绘制幻像的内部流体区域。

保存分割图像。或者，加载使用 MATLAB 打开和关闭流时获得的两个相位图像数据。将流中的数据减去不带流的数据，以删除后台错误。

对每个方向和心脏周期重复此操作。使用供应商特定的像素到速度方程计算 5D 矩阵相位数据的速度。将先前获得的5D矩阵速度加载到流动可视化分析软件中。

单击等值面零件，然后单击等值线按钮更改 3D 分析的数据类型。拖动变量命令管理器中的速度数据并将其添加到等值线中，以检查模型的速度分布。单击主菜单中的粒子追踪发射器工具。

选中高级选项以获得更准确的分析。选择所需的可视化效果，例如创建中的流线或路径线。设置实验的值。

创建并检查一段时间内的结果。右键单击粒子跟踪模型，然后单击颜色依据。选取速度分量，用速度为流线着色。

将先前获得的速度数据和分割图像加载到 MATLAB 上。通过将分段矩阵和速度矩阵数据逐个元素相乘，将分割区域外的速度设置为零。使用 MATLAB 的图像显示功能检查速度数据是否具有相位包装。

速度方向的反演表示相位包绕。对矩阵数据的所需平面进行切片。求和平面内的所有速度数据，并乘以空间分辨率以计算通过平面的流速。

对整个心脏周期中的所有流速求和，并乘以时间分辨率以计算心搏量。该图显示了4D流MRI的结果，该MRI简化了收缩期和舒张期的正常和反流射流。可以观察到，如果没有阀门，就会发生整体的向前和向后流动。

扩张模型的反流射流从中心出来，并随着时间的推移倾向于改变方向。此外，除穿孔型号外，所有型号的前射流都是直的。在穿孔模型中发生了收缩期的壁偏置射流。

此外，穿孔和脱垂模型反流射流向壁。该图显示了每个阀门的流速以及远离阀座的3D平面中的正向和反流体积。每种型号的流速显示不同的波形和数量。

通常，正百分比值表示低估，而负百分比值表示高估。按照这个方案，研究人员可以制造各种体外心脏瓣膜，包括狭窄的心脏瓣膜和反流心脏瓣膜。此外，可以研究这些瓣膜中的血流动力学。

该技术探索了患病心脏瓣膜的体外制造和4D流MRI演示。