Measurement and Analysis of Intracardiac Blood Flow and Vortex Ring Formation

Abstract: Popular Abstract in Swedish Ökad förståelse för hjärtats pumpfunktion är av stort intresse för att kunna förbättra diagnostik, behandling och prognoser för hjärtsjuka patienter. Blodflöde i hjärtat är direkt kopplat till hjärtats form och rörelse och kan därför vara en viktig markör för hjärtats funktion. Därför var målet med denna avhandling att utveckla och förbättra mätningar av blodflöde med hjälp av magnetisk resonanstomografi (MR, eller magnetkamera) i hjärtat. Speciellt behandlas tredimensionella, tidsupplösta flödesmätningar, även kallat 4D-flöde. Avhandlingen behandlar tre områden: mätningarnas noggrannhet, virvelbildning och visualisering. Mätningarnas noggrannhet jämfördes med så kallat 2D-flöde, som ger en mer begränsad, men exaktare mätning. Resultaten visar att starkare magnetfält ger bättre flödesmätningar än ett svagare magnetfält. En snabbare variant på 4D-flödessekvensen ger inte tillräckligt bra mätningar för kliniskt utvärdering av hjärtats funktion, medan en något längre bildinsamling ger fullgod kvalitet. Dessutom utvecklades en ny uppställning för att validera 4D-flödesmätningar jämfört med mer exakta lasermetoder. Med hjälp av den nya uppställningen visas att 4D-flöde visar rätt hastighet i medel, men att topphastigheter underskattas med 8-25%. Vidare visades att 4D-flöde kan mäta volymen på virvlar i blodflödet, men att det fortfarande är svårt att mäta hur blodet blandar sig i virveln. En ny metod för att mäta virvelbildning under hjärtats fyllnadsfas, kallad Lagrangian Coherent Structures, utvecklades. Mätningar av virvelbildning under hjärtats fyllnadsfas utfördes i friska frivilliga och patienter med hjärtsvikt. I friska personer fyllde virveln ut c:a 50\% av blodvolymen, men bara 20\% hos patienterna. Detta kan betyda att blodet blandar sig mindre effektivt hos patienterna, vilket kan leda till en ökad risk för blodproppar. Slutligen undersöktes visualisering av blodflöde, det vill säga hur flödesmätningarna kan presenteras i bildform för tolkning av läkare och forskare. En ny metod, Volume Tracking, utvecklades för att följa hur blodvolymer rör sig genom hjärtat. Dessutom jämfördes visualiseringar med tidigare standardmetoder mellan två olika snabba 4D-flödessekvenser. Ingen skillnad i kvaliteten på visualiseringarna kunde mätas, vilket betyder att den snabbare sekvensen kan användas om målet med undersökningen enbart är att visualisera flödet och därmed ge en kortare undersökning för patienten.