< Terug naar vorige pagina
Project
Nieuwe methoden voor snelle utrasone beeldvorming van het hart
Cardiale beeldvorming met behulp van ultrasone golven speelt een belangrijke rol in de dagdagelijkse klinische praktijk. Deze techniek is niet-invasief (ze maakt gebruik van niet-ioniserende stralen), relatief goedkoop en ze is wijdsverspreid. Ze heeft een goede temporele resolutie, typisch 30 tot 100 beelden per seconde, wat voldoende is om de globale beweging van het hart in beeld te brengen. Deze resolutie laat echter niet toe om kortstondige hartfasen in detail te bestuderen, zoals bijvoorbeeldde isovolumetrische contractie/relaxatie. Deze fasen bevatten mogelijksnochtans diagnostische of prognostische informatie. Vanuit technisch standpunt is het echter niet triviaal om het hart sneller in beeld te brengen zonder te veel te moeten inboeten aan beeldkwaliteit. In dit doctoraatswerk werden er daarom nieuwe beeldvormingsmethoden voorgesteld die hiermee kunnen omgaan en ze werden extensief gevalideerd.
Concreet werden er twee beeldvormingstechnieken voorgesteld: zij die meerdere ultrasone golven gebruiken in de ontvangst-modus (multi-line acquisition, MLA), en zij die hetzelfde doen maar in transmissie-modus (multi-line transmit, MLT). De performantie van verschillende MLA technieken werd eerstgrondig onderzocht in-silico en in-vitro experimenten. Er werd vastgesteld dat conventionele 4MLA technieken en beeldvormingstechnieken met behulp van samengestelde vlakke golven (compound plane wave imaging) een gelijkwaardige beeldkwaliteit hebben terwijl een vergelijkbaar aantal beelden per seconde kunnen opmeten. Met behulp van een in-vivo experiment werd vervolgens aangetoond dat de functie van het hart kon bepaald worden door gebruik te maken van niet-samengestelde vlakke golven (non-compounded plane wave imaging). Op basis van deze resultaten werd een eigen beeldvormingssequentie geprogrammeerd waarmee de cardiale mechanica in beeldgebracht kon worden. Deze techniek werd eveneens gevalideerd in een in-vivo model.
De traditionele MLT beeldvormingstechniek heeft vaak te kampen met cross-talk artefacten. Allereerst werd er een methode ontwikkeld om deze artefacten te kwantificeren. Vervolgens werd een 4MLT beeldvormingstechniek voorgesteld om deze cross-talk te beperken. We kondenin verschillende experimenten (in-silico, in-vitro en in-vivo) aantonendat de resulterende beeldkwaliteit vergelijkbaar was aan die van de conventionele beeldvorming, maar dat ze wel 4 maal sneller was.
We toonden ook aan dat MLT en MLA technieken gecombineerd konden worden om het hart aan nog meer beelden per seconde in kaart te brengen. In een in-vivo experiment konden we met behulp van een 4MLT-4MLA systeem het hart reconstrueren aan 450 beelden per seconde en dat met een wijd gezichtsveld. Op basis van deze resultaten ontwikkelden we verder een functionele beeldvormingstechniek gebaseerd op een combinatie van het Doppler principe en MLT, en toonden aan dat dit kon gebruikt worden om de cardiale vervorming in-vivo te meten.
Tot slot toonden we ook aan dat de ontwikkelde 2D MLT techniek verder kon uitgebreid worden naar 3D om zo tegemoet te komen aan de lage spatio-temporele resolutie eigen aan de huidige3D beeldvorming.
Concreet werden er twee beeldvormingstechnieken voorgesteld: zij die meerdere ultrasone golven gebruiken in de ontvangst-modus (multi-line acquisition, MLA), en zij die hetzelfde doen maar in transmissie-modus (multi-line transmit, MLT). De performantie van verschillende MLA technieken werd eerstgrondig onderzocht in-silico en in-vitro experimenten. Er werd vastgesteld dat conventionele 4MLA technieken en beeldvormingstechnieken met behulp van samengestelde vlakke golven (compound plane wave imaging) een gelijkwaardige beeldkwaliteit hebben terwijl een vergelijkbaar aantal beelden per seconde kunnen opmeten. Met behulp van een in-vivo experiment werd vervolgens aangetoond dat de functie van het hart kon bepaald worden door gebruik te maken van niet-samengestelde vlakke golven (non-compounded plane wave imaging). Op basis van deze resultaten werd een eigen beeldvormingssequentie geprogrammeerd waarmee de cardiale mechanica in beeldgebracht kon worden. Deze techniek werd eveneens gevalideerd in een in-vivo model.
De traditionele MLT beeldvormingstechniek heeft vaak te kampen met cross-talk artefacten. Allereerst werd er een methode ontwikkeld om deze artefacten te kwantificeren. Vervolgens werd een 4MLT beeldvormingstechniek voorgesteld om deze cross-talk te beperken. We kondenin verschillende experimenten (in-silico, in-vitro en in-vivo) aantonendat de resulterende beeldkwaliteit vergelijkbaar was aan die van de conventionele beeldvorming, maar dat ze wel 4 maal sneller was.
We toonden ook aan dat MLT en MLA technieken gecombineerd konden worden om het hart aan nog meer beelden per seconde in kaart te brengen. In een in-vivo experiment konden we met behulp van een 4MLT-4MLA systeem het hart reconstrueren aan 450 beelden per seconde en dat met een wijd gezichtsveld. Op basis van deze resultaten ontwikkelden we verder een functionele beeldvormingstechniek gebaseerd op een combinatie van het Doppler principe en MLT, en toonden aan dat dit kon gebruikt worden om de cardiale vervorming in-vivo te meten.
Tot slot toonden we ook aan dat de ontwikkelde 2D MLT techniek verder kon uitgebreid worden naar 3D om zo tegemoet te komen aan de lage spatio-temporele resolutie eigen aan de huidige3D beeldvorming.
Datum:1 okt 2009 → 3 jan 2014
Trefwoorden:cardiovascular, high temporal resolution, ultrasound imaging
Disciplines:Cardiale en vasculaire geneeskunde
Project type:PhD project