In Vitro Validation of 4D Flow MRI Measured Hepatic Flow Distribution Following a Fontan Procedure
(2024) BMEM01 20241Department of Biomedical Engineering
- Abstract
- The treatment for children born with only one functioning ventricle culminates in a Fontan procedure, which aims to create a total cavopulmonary connection (TCPC), i.e. where the superior and inferior vena cava has been connected to the pulmonary arteries, bypassing the right atrium and ventricle. The blood flow to the right and left lung plays an important part in preventing pulmonary arteriovenous malformations in the lungs and is therefore of importance to study in these patients. The hepatic blood in the inferior vena cava contains a “hepatic factor” that inhibits the formation of pulmonary arteriovenous malformations. The use of 4D flow MRI to measure this distribution has not previously been validated. Therefore, this study aims to... (More)
- The treatment for children born with only one functioning ventricle culminates in a Fontan procedure, which aims to create a total cavopulmonary connection (TCPC), i.e. where the superior and inferior vena cava has been connected to the pulmonary arteries, bypassing the right atrium and ventricle. The blood flow to the right and left lung plays an important part in preventing pulmonary arteriovenous malformations in the lungs and is therefore of importance to study in these patients. The hepatic blood in the inferior vena cava contains a “hepatic factor” that inhibits the formation of pulmonary arteriovenous malformations. The use of 4D flow MRI to measure this distribution has not previously been validated. Therefore, this study aims to validate the use of 4D flow MRI for quantifying hepatic flow distribution and doing so by developing an in vitro phantom setup to facilitate this validation. Three different TCPC patient anatomies were 3D-printed and 4D flow MRI was used in different spatial resolutions to measure the distribution of fluids pumped through the phantom. Simultaneously, a tracer was introduced in the inlet of the inferior vena cava to work as a reference method for measuring the true distribution. The results indicate that 4D flow MRI provides accurate and reliable measurements of hepatic flow distribution, with no significant effect from spatial resolution variations. These findings suggest that 4D flow MRI could be a valuable tool for preventively monitoring and managing complications, potentially improving the outcome of Fontan patients. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Att filma blodflöden med MR-kamera kan vara ovärdeligt för patienter med ett enkammarhjärta.
Denna studie visar att magnetkamera kan bli ett värdefullt verktyg för att övervaka och hantera möjliga komplikationer hos barn födda med hjärtfel, vilket i sin tur kan förbättra deras hälsa och livskvalitet.
Barn som föds med ett defekt hjärta där en av hjärtats sidor inte funkar som det ska, behöver oftast genomgå olika typer av hjärtoperationer i unga åldrar. Vid en av dessa operation kopplas blodflödet från kroppen direkt till lungorna, vilket innebär att ena sidan av hjärtat passeras. Operationen skapar en kärlkoppling mellan de stora kärlen som leder blodet tillbaka till hjärtat från kroppen, och blodkärlen som går till höger och... (More) - Att filma blodflöden med MR-kamera kan vara ovärdeligt för patienter med ett enkammarhjärta.
Denna studie visar att magnetkamera kan bli ett värdefullt verktyg för att övervaka och hantera möjliga komplikationer hos barn födda med hjärtfel, vilket i sin tur kan förbättra deras hälsa och livskvalitet.
Barn som föds med ett defekt hjärta där en av hjärtats sidor inte funkar som det ska, behöver oftast genomgå olika typer av hjärtoperationer i unga åldrar. Vid en av dessa operation kopplas blodflödet från kroppen direkt till lungorna, vilket innebär att ena sidan av hjärtat passeras. Operationen skapar en kärlkoppling mellan de stora kärlen som leder blodet tillbaka till hjärtat från kroppen, och blodkärlen som går till höger och vänster lunga.
Det är viktigt att blodet från den nedre delen av kroppen fördelar sig jämnt mellan höger och vänster lunga för att undvika missbildningar i lungorna.
Detta beror på att blodet från den undre delen passerar levern och hämtar upp ett viktigt ämne som motverkar dessa missbildningar.
För att mäta denna flödesfördelning kan en avancerad teknik kallad magnetkamera potentiellt användas.
Detta forskningsprojekt har testat om denna avancerade teknik kan mäta blodflödet som uppstår i kopplingen som skapas när patienterna har opererats.
4D-flödes-MR är en avancerad avbildningsteknik som används inom medicin för att bland annat filma blodflöde i kroppen. Den tar traditionella bilder från en magnetkamera (MR) över tid, vilket innebär att den inte bara visar detaljerade bilder av blodkärl och organ, utan även hur blodet rör sig genom dem över tid. Detta gör det möjligt för läkarna att få en tydlig bild av blodcirkulationen och identifiera eventuella problem, vilket är särskilt användbart för att övervaka och behandla hjärtsjukdomar och kärlproblem.
För att läkarna ska kunna använda dessa filmer av blodflödet som görs med magnetkameran för att utvärdera patienternas framtida hälsa, måste de vara säkra på att dessa filmer visar rätt och inte missar några viktiga detaljer i blodflödet. Vårt forskningsprojekt har visat att dessa filmer ger rätt mätningar.
Genom att 3D-printa modeller av denna kärlkoppling och sedan pumpa vatten genom dessa, samtidigt som MR-bilder togs med olika noggranna bilder, kunde flödes-fördelningen mätas. Mängden vatten till höger och vänster "lunga" från kärlet från nedre delen av kroppen jämfördes med vad MR-bilderna sa, och det kunde konstateras att de mätte väldigt likt.
Eftersom vi nu vet att 4D-flödestekniken kan mäta blodflödet på ett korrekt sätt, hoppas vi kunna förbättra hälsan hos patienter som har genomgått en denna typ av hjärtoperation. Genom att noggrant mäta blodflödet till höger och vänster lunga, kan läkare utföra förebyggande åtgärder för att förhindra framtida problem för patienterna. Detta innebär bättre vård och en högre livskvalitet för patienterna. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9164970
- author
- Florentsson, Sara LU
- supervisor
- organization
- alternative title
- In Vitro Validering av Hepatisk Flödesfördelning Mätt med 4D-flödes-MR Efter en Fontanoperation
- course
- BMEM01 20241
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Magnetic resonance imaging, Fontan procedure, 4D flow MRI, Phase contrast MRI, In vitro validation, TCPC
- language
- English
- additional info
- 2024-14
- id
- 9164970
- date added to LUP
- 2024-06-18 15:20:24
- date last changed
- 2024-06-24 13:01:02
@misc{9164970,
abstract = {{The treatment for children born with only one functioning ventricle culminates in a Fontan procedure, which aims to create a total cavopulmonary connection (TCPC), i.e. where the superior and inferior vena cava has been connected to the pulmonary arteries, bypassing the right atrium and ventricle. The blood flow to the right and left lung plays an important part in preventing pulmonary arteriovenous malformations in the lungs and is therefore of importance to study in these patients. The hepatic blood in the inferior vena cava contains a “hepatic factor” that inhibits the formation of pulmonary arteriovenous malformations. The use of 4D flow MRI to measure this distribution has not previously been validated. Therefore, this study aims to validate the use of 4D flow MRI for quantifying hepatic flow distribution and doing so by developing an in vitro phantom setup to facilitate this validation. Three different TCPC patient anatomies were 3D-printed and 4D flow MRI was used in different spatial resolutions to measure the distribution of fluids pumped through the phantom. Simultaneously, a tracer was introduced in the inlet of the inferior vena cava to work as a reference method for measuring the true distribution. The results indicate that 4D flow MRI provides accurate and reliable measurements of hepatic flow distribution, with no significant effect from spatial resolution variations. These findings suggest that 4D flow MRI could be a valuable tool for preventively monitoring and managing complications, potentially improving the outcome of Fontan patients.}},
author = {{Florentsson, Sara}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{In Vitro Validation of 4D Flow MRI Measured Hepatic Flow Distribution Following a Fontan Procedure}},
year = {{2024}},
}