Developing new cardiac flow quantification methods using MRI
- Reference number
- SM09-0070
- Start and end dates
- 100101-111130
- Amount granted
- 580 500 SEK
- Administrative organization
- Lund University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
Routine cardiovascular MR (CMR) examinations as well as front-end CMR research often use phase contrast MR (PCMR) flow measurements. In normal vessels, the velocity of blood rarely exceeds 2 m/s. The relevant viscosity, velocities and length scales will not result in turbulence, at least not in straight vessel segments. In pathological states, the blood velocity can easily exceed 5 m/s. Examples are extreme narrowing of vessels due to congenital aortic coarctation or stenoses. Changes in geometry and increased velocities can result in jet streams and turbulence. To be able to visualize and quantify the flow in these clinically highly relevant conditions, improvements of standard PCMR sequences are required. We aim to study the physics that governs the flow patterns in high-velocity flows and the techniques used for quantifying them. The project goal is to condense these results into a more robust high-velocity PCMR sequence, validate this method, and introduce it to the clinical practice. The objectives will be met by investigating the structure of current PCMR sequences in order to pinpoint weaknesses that render them unreliable or too time consuming in a high-velocity situation, and then improve the measurement strategy. Sequence performance will be studied using well defined phantoms, and MR results will be compared with ultrasound measurements. In the project context, in-vivo tests will be performed on healthy volunteers as well as selected patient groups.
Popular science description
Hjärt- och kärlsjukdomar är bland de vanligaste sjukdomstillstånden i västvärlden. Under det senaste årtiondet har diagnostisering av hjärtsjukdom med hjälp av magnetisk resonanstomografi (MRI) ökat kraftigt. MRI passar bra till att undersöka hjärtat eftersom bilderna har fin kontrast mellan till exempel blod och muskler, något andra typer av avbildningstekniker har svårt för. MRI kan avbilda hjärtats anatomi, men kan även användas för att bedöma dess funktion. Denna bedömning kan göras visuellt genom att titta på bildserier som visar hur hjärtat pumpar. Om man istället introducerar kvantitativa mått på hjärtfunktion blir bedömningen mindre subjektiv. Detta leder till en ökad patientsäkerhet, eftersom det objektiva måttet reducerar vikten av vilken läkare som tolkar bilderna. Ett objektivt mått som ofta används i såväl rutinmässiga hjärt-MR undersökningar som i avancerade forskningsprojekt, är kvantifiering av flöde i de stora kärlen med hjälp av faskontrast MR (PCMR). Med denna metod kan man mäta blodets hastighet, och från det beräkna hur stor flödesvolym som går igenom olika kärl. En vanlig tillämpning av denna metod är att kvantifiera shuntar, d.v.s. läckage mellan olika kärl eller olika delar av hjärtat. Hur stort läckaget är avgör om tillståndet skall opereras, och MR-flödesmätningen har alltså stor betydelse för beslutet om patientens behandling. Detta medför också att man ställer höga krav på tillförlitlighet i mätningen. Dagens flödesmätningar är pålitliga vid normala flödeshastigheter, d.v.s. upp till 2-3 m/s. Det finns dock många sjukdomar då blodet accelereras upp till över 5 m/s, och då blir mätningarna osäkra. Exempel på sådana tillstånd är medfödda förträngningar av kroppspulsådern, förkalkningar av densamma, eller läckage i hjärtklaffarna. För att kunna kvantifiera dessa höga hastigheter måste dagens metoder för flödesmätningar utvecklas. Detta projekt siktar till att undersöka fysiken bakom flödesförändringarna i insnävade kärl, att utreda hur de befintliga metoderna fungerar i detalj, samt att använda dessa kunskaper till att utveckla en metod för att mäta höga flödeshastigheter. Den föreslagna metoden skall testas i fantomförsök, i friska frivilliga och i utvalda patienter. Målet är att utrusta kliniken med ett verktyg för att kvantifiera och bedöma förträngningar i blodkärl.