正常和关闭不全二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型构建和检测方法技术

本发明专利技术公开了一种二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型构建和检测方法，其包括：(A)制备关闭不全的二尖瓣，(B)体外模型组装，(C)体外模型磁共振扫描，和(D)体外模型磁共振数据分析步骤。本发明专利技术构建了可模拟体内正常和二尖瓣关闭不全的体外模型，并且可用于测试磁共振仪器和血流动力学序列的准确性和稳定性，并建立一套4Dflow序列测试规范体系。并建立一套4Dflow序列测试规范体系。并建立一套4Dflow序列测试规范体系。

【技术实现步骤摘要】
正常和关闭不全二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型构建和检测方法


[0001]本专利技术属于医用设备领域，具体涉及一种正常和关闭不全二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型，以及该体外模型的构建和检测方法。

技术介绍

[0002]二尖瓣关闭不全是最常见的心脏瓣膜疾病之一，我国一项流行研究在2016年对中国30个省、市、自治区的8900余例老年瓣膜性心脏病患者的进行病因分析，结果显示我国老年人最常见的瓣膜病类型为联合瓣膜病(33.6％)，其次为单纯二尖瓣反流(26.9％)。重度二尖瓣反流可导致心房颤动、心力衰竭、肺动脉高压，甚至死亡。合并心力衰竭的二尖瓣反流患者生活质量下降再住院及死亡风险升高。部分研究证明早期的外科瓣膜手术或经导管介入术可改善二尖瓣反流患者预后。因此，二尖瓣反流严重程度的准确分级对于患者管理和确定干预时机至关重要。
[0003]目前临床上常用于二尖瓣反流测量的方法是经胸超声心动图和心脏磁共振成像。然而，经胸超声心动图的观察者间可重复性较差，仅利用二维成像测量单向血流时可能导致结果不准确，且当二尖瓣反流存在复杂情况，如：反流孔为非圆形或偏心反流时结果准确性较差。心脏磁共振成像可通过从左心室每搏输出量中减去主动脉前向流量来间接计算二尖瓣反流量，但当存在多个瓣膜反流或心脏分流时，间接方法的使用将受到限制。使用2D相位对比磁共振的直接二尖瓣流量测量可克服上述限制，但当存在多束反流或反流孔形状复杂时2D相位对比磁共振法也无法准确测量。
[0004]4Dflow是一种利用相位对比磁共振技术，对三维空间、各个心跳时相的血流进行流速编码成像并采集信号，能够无创评估心脏和大血管的血流动力学变化。其对流速的准确性在体外模型中已得到证实。既往研究表明4Dflow技术与心脏磁共振间接测量方法和超声心动图测量反流有一定相关性，但三者对反流量的测量结果在数值上存在一定差异，且目前对于二尖瓣反流量的评估缺乏金标准，使用4Dflow技术进行二尖瓣反流的定量测量仍存在争议。体外模型可以通过流速，压力和容量测定计算二尖瓣反流流量。且人体心脏的血流动力学较为复杂，存在多种湍流和反流，并且还有心跳和呼吸的运动影响，体外模型以直行管道为主并且流速恒定，因此两者存在较大差异，这种差异使得4Dflow在不同厂商之间存在异质性，因此构建一套准确衡量4Dflow在复杂血流动力学环境下的模体，对制定4Dflow国际序列标准和规范性具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供一种二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型以及其构建和检测方法，用来模拟正常和二尖瓣关闭不全的情况，有助于测试磁共振仪器和血流动力学序列的工作性能。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下措施达到：
[0007]一种二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型构建和检测方法，其包括如下步骤：
[0008](A)制备关闭不全的二尖瓣：将医用二尖瓣生物瓣通过牵拉扩张至原直径的1.2～3倍并持续牵拉，使之直径维持在牵拉扩张后的尺寸，得到瓣叶对合不齐的关闭不全的二尖瓣；
[0009](B)体外模型组装：将医用二尖瓣生物瓣或者步骤(A)制得的关闭不全的二尖瓣，装入并固定在磁共振模体管道内，将磁共振模体管道装入体外模型中；体外模型包括磁共振模体管道、协调模块、导管控制单元、储水槽、脉冲泵装置和心电控制系统，所述磁共振模体管道的出口通过回流管路I与所述协调模块的液体入口相连通；协调模块包括协调液体容器和压力调节单元，压力调节单元调节所述协调液体容器内的压力呈现周期性变化用以模拟心脏跳动的压力变化；协调模块的液体出口通过管路与储水槽的液体入口相连通，在储水槽内可装有血液模拟液，储水槽的液体出口通过管路与脉冲泵装置的入口相连接，脉冲泵装置的出口通过管路与磁共振模体管道的入口相连通，磁共振模体管道的出口通过回流管路II直接与储水槽的液体入口相连通；导管控制单元通过电路分别与磁共振模体管道、协调模块和心电控制系统相连接；
[0010](C)体外模型磁共振扫描：启动步骤(B)的体外模型，使储水槽内的血液模拟液经由脉冲泵装置进入磁共振模体管道内，并经回流管路I或回流管路II返回至储水槽内，磁共振模体管道内装有医用二尖瓣生物瓣或者步骤(A)制得的关闭不全的二尖瓣；采用3T磁共振系统，使用4Dflow序列对模型进行扫描，获得磁共振模体管道内二尖瓣处的磁共振成像数据；
[0011](D)体外模型磁共振数据分析：利用磁共振分析软件对所述磁共振成像数据进行数据分析，对数据进行偏倚校正和信号混叠校正预处理，然后分别测量通过医用二尖瓣生物瓣和所述关闭不全的二尖瓣的前向峰值流速、前向流量、反流峰值流速和反流量。
[0012]在步骤(A)中，优选的，可以将医用二尖瓣生物瓣通过牵拉扩张至原直径的1.3～2倍并持续牵拉10～60min，或者通过牵拉扩张至直径40～50mm并持续牵拉，持续牵拉的时间可维持在10～60min，特别是30min，使生物瓣的直径维持在牵拉扩张后的尺寸，即得到关闭不全的二尖瓣。
[0013]在步骤(B)中，医用二尖瓣生物瓣或者关闭不全的二尖瓣可采用柔性树脂固定在磁共振模体管道中。
[0014]在体外模型中，磁共振模体管道、协调模块、储水槽和脉冲泵装置之间的管道优选采用硅胶管。
[0015]在体外模型中，在脉冲泵装置与磁共振模体管道之间的管路上可设有止回阀I，在协调模块与储水槽之间的管路上或者在回流管路I上可设有切断阀I，在回流管路II上设有止回阀II和切断阀II。
[0016]回流管路I和协调模块可以用来模拟心脏跳动时带动二尖瓣中产生反流的情况。其中协调模块包括协调液体容器和压力调节单元，压力调节单元调节协调液体容器内的压力呈现周期性变化用以模拟心脏跳动的压力变化。进一步的，体外模型中的水流在脉冲泵作用下匀速流动，协调模块的压力调节单元使得协调液体容器中的压力呈现周期性变化，用以模拟心脏跳动的压力变化，进而对前端的瓣膜的管道结构产生变化的压力，使得在较
高的后方压力下，超过前方水泵提供的压力，进而在关闭不全的二尖瓣结构中产生反流。压力调节单元包括但不限于活塞结构、类活塞结构或可收缩气囊结构等。
[0017]回流管路II作为旁道，是连续恒速的管道，为磁共振成像数据的获得和分析提供依据和参照。一般情况下，回流管路I和回流管路II不同时打开。
[0018]体外模型中的脉冲泵装置可与磁共振兼容且带有控制单元，能够控制峰值流量、每搏输出量、心率和流量波形。
[0019]体外模型中的储水槽装入血液模拟液，血液模拟液主要由50％～70％蒸馏水和50％～30％甘油组成。在一种优选方案中，血液模拟液由60％蒸馏水和40％甘油组成。
[0020]导管控制单元通过电路与磁共振模体管道连接并进一步与心电控制系统相连接，可以通过设在磁共振模体管道外的磁头线圈获得磁共振成像数据，并通过前向信号电路和后向信号电路分别获取用于得到前向峰值流速、前向流量、反流峰值流速和反流量的相关数据。导管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正常和关闭不全二尖瓣的磁共振成像血流动力学的体外模型构建和检测方法，其特征在于包括如下步骤：(A)制备关闭不全的二尖瓣：将医用二尖瓣生物瓣通过牵拉扩张至原直径的1.2～3倍并持续牵拉，使之直径维持在牵拉扩张后的尺寸，得到瓣叶对合不齐的关闭不全的二尖瓣；(B)体外模型组装：将医用二尖瓣生物瓣或者步骤(A)制得的关闭不全的二尖瓣，装入并固定在磁共振模体管道内，将所述磁共振模体管道装入体外模型中；所述体外模型包括磁共振模体管道(2)、协调模块(3)、导管控制单元(4)、储水槽(5)、脉冲泵装置(6)和心电控制系统(7)，所述磁共振模体管道(2)的出口通过回流管路I(21)与所述协调模块(3)的液体入口相连通；所述协调模块(3)包括协调液体容器和压力调节单元，所述压力调节单元调节所述协调液体容器内的压力呈现周期性变化用以模拟心脏跳动的压力变化；所述协调模块(3)的液体出口通过管路与所述储水槽(5)的液体入口相连通，在所述储水槽(5)内可装有血液模拟液，所述储水槽(5)的液体出口通过管路与所述脉冲泵装置(6)的入口相连接，所述脉冲泵装置(6)的出口通过管路与所述磁共振模体管道(2)的入口相连通，所述磁共振模体管道(2)的出口通过回流管路II(22)直接与所述储水槽(5)的液体入口相连通；所述导管控制单元(4)通过电路分别与所述磁共振模体管道(2)、协调模块(3)和心电控制系统(7)相连接；(C)体外模型磁共振扫描：启动步骤(B)的体外模型，使所述储水槽(5)内的血液模拟液经由所述脉冲泵装置(6)进入所述磁共振模体管道(2)内，并经所述回流管路I(21)或回流管路II(22)返回至所述储水槽(5)内，所述磁共振模体管道(2)内装有医用二尖瓣生物瓣或者步骤(A)制得的关闭不全的二尖瓣；采用3T磁共振系统，使用4D flow序列对模型进行扫描，获得所述磁共振模体管道(2)内二尖瓣处的磁共振成像数据；(D)体外模型磁共振数据分析：利用磁共振分析软件对所述磁共振成像数据进行数据分析，对数据进行偏倚校正和信号混叠校正预处理，然后分别测量通过医用二尖瓣生物瓣和所述关闭不全的二尖瓣的前向峰值流速、前向流量、反流峰值流速和反流量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(A)中，将医用二尖瓣生物瓣通过牵拉扩张至原直径的1.3～2倍并持续牵拉10～60min，或者通过牵拉扩张至直径40～50mm并持续牵拉10～60min，使之直径维持在牵拉扩张后的尺寸，得到关闭不全的二尖瓣。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(B)中，所述医用二尖瓣生物瓣或者关闭不全的二尖瓣采用柔性树脂固定在所述磁共振模体管道中；所述磁共振模体管道(2)、协调模块(3)、储水槽(5)和脉冲泵装置(6)之间的管道为硅胶管。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述脉冲泵装置(6)与磁共振模体管道(2)之间的管路上设有止回阀I(11)，在所述协调模块(3)与储水槽(5)之间的管路上或者在回流管路I(21)上设有切断阀I(12)，在所述回流管路II(22)上设有止回阀II(14)和切断阀II(13)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述体外模型中，所述脉冲泵装置可与磁共振兼容且带有控制单元，能够控制峰值流量、每搏输出量、心率和流量波形；所述储水槽装入血液模拟液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：项美香，赵成琛，陈冠仲，谢銚，马宏，孙建忠，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：