3D visualisering av lekkasje i hjerteklaff

Abstract

For å kunne gjøre en god gradering av en mitralinsuffisiens er det viktig med en nøyaktig presentasjon av tilbakestrømningen i fargedoppler. Presentasjon av data må også gjøres kjapt for å kunne holde følge med hjertets bevegelse. Selv med nøyaktig presentasjon av jeten kan det oppstå tvilstilfeller. I slike tilfeller må standardiserte metoder taes i bruk som gir presise mål på hvor alvorlig insuffisiensen er. Vena contracta er en slik enkel metode som beskriver det smaleste tverrsnittsarealet av jeten. Ved bruk av tredimensjonal ultralydavbildning unngår vi geometriske antagelser for størrelsen på jeten ut fra snittbilder. Dette åpner for en mer oversiktlig presentasjon av jeten og mer nøyaktig mål på tverrsnittsarealet av jeten i vena contracta. Tredimensjonal ultralydavbildning krever derimot teknikker som kan presentere jeten oversiktlig på en todimensjonal skjerm. For dette studiet så vi derfor på signal og visualiseringsteknikker som ga en rask og nøyaktig presentasjon av tredimensjonale opptak av jeten. I tillegg ble det også sett på teknikker som ga et best mulig estimat av arealet i vena contracta. Opptakene ble gjort på et flow fantom som forestiller jetstrømmen gjennom en dysfunksjonell hjerteklaff. En blanding med vann og glyserol, og med tilsvarende fluid egenskaper som blod, ble benyttet. Trykket i fantomet ble justert til å gi hastigheter fra 3m/s til 5m/s, hvor 5m/s antas å være hastigheten til jeten for alvorlig insuffisienser. Både sirkulær og halvmåneformet hull ble brukt. Innstillingene på skanneren ble satt for å gi et best mulig estimat av tverrsnittsarealet i vena contracta. De tredimensjonale dataene ble post prosessert i matlab. Volview visualiseringsprogram laget av kitware.Inc ble brukt til å presentere dataene. En kombinasjon av composite projeksjon og voksel klassifisering og gjennomsiktighet satt ut fra histogrammet, ga en oversiktlig og forventet representasjon av jeten. Projeksjon med Maximum intensity ga en mer nøyaktig presentasjon av jeten, men kun for symmetrisk strømning. Kombinasjonen av ray casting og tekstur mapping ga meget gode forståelse av jetens form og oppbygging, men klarte ikke å projiseres data raskt nok på skjermen til å kunne benyttes i sanntid ultralydavbildning av hjertet. Nøyaktig presentasjon av dataene krever god undertrykkelse av støy og virvelstrøm. Vi fikk tilstrekkelig støyundertrykkelse ut fra visuelle mål ved å midle over minimum 4 rammer. Ved å sette knekkfrekvensen på høypassfilteret høy fikk vi også tilfredsstillende undertrykking av virvelstrømning. Kvantitativt mål av tversnittsarealet i vena contracta viste at terskling på voksel klassifiserte regioner, og med hastighet på 4ms, ga best samsvar med arealet til hullet. Avviket var her på kun 4% i forhold til arealet til hullet.