Development and evaluation of non-invasive imaging techniques for the characterization of the coronary arteries and the myocardium in patients with ischemic heart disease
Thesis supervisor: Ákos Varga-Szemes
Location of studies (in Hungarian): Semmelweis Egyetem Abbreviation of location of studies: SE
Description of the research topic:
Bevezetés
A non-invazív szívképalkotás az elmúlt évtizedben dinamikus fejlődésen ment keresztül mind a komputer tomográfia (CT), mind a mágneses rezonancia (MRI) területén. E két modalitás kiegészíti egymást a szívbetegségek diagnosztikájában. Amíg a szív CT kiváló anatómiai információval szolgál, addig a szív MRI alkalmas nagy pontosságú funkcionális és áramlási paraméterek, valamint szöveti karakterisztika meghatározására.
A jelentős technológiai innovációknak köszönhetően a CT modalitás mára a krónikus koronária szindrómás betegek elsővonalbeli diagnosztikai eszközeként lépett elő. A fotonszámláló detektorral rendelkező CT (PCD-CT) a hagyományos CT berendezések limitációit képes lehet kiküszöbölni az újszerű technológiai adottságainak köszönhetően. Az ún. ultranagy felbontás (UHR) segítségével akár 0,2 mm-es térbeli felbontás is elérhető, valamint a spektrális képalkotás új dimenziói megsokszorozhatják a képekben kódolt adatmennyiséget.
Hasonló jelentőségű technológiai újdonságok jellemezték a szív MRI képalkotást is az utóbbi években. A szív MRI egyik legjelentősebb kihívása, különösen poszt-infarktusos és/vagy szívelégtelenségben szenvedő betegekben, a légzésvisszatartás és EKG kapuzás szükségessége az akvizíciók során. Ennek kiküszöbölésére különböző megoldások születtek, melyek közül a legújabb “compressed sensing”, “real time”, és “free running” technikák kellően bíztatóak akár a légzésvisszatartás és/vagy EKG kapuzás nélküli adatgyűjtésre is.
A kutatási téma fő célja a jelenlegi szív CT és MRI technikák alkalmazhatóságának javítása, illetve potenciálisan új technikák fejlesztése és tesztelése az alábbi célkitűzéseken keresztül:
Célkitűzés 1 – PCD-CT akvizíciós és rekonstrukciós technikák fejlesztése, optimalizálása és tesztelése a szívkoszorúerek és a szívizom érintettség vizualizációjára
A PCD-CT klinikai bevezetése számos kaput nyitott meg a szív CT akvizíció és képrekonstrukció újragondolására, amelyek lehetőséget adnak alacsonyabb sugár- és kontrasztdózis, valamint magasabb képminőség elérésére, illetve új alkalmazások kidolgozására a plakk analízis és/vagy a szívizom karakterizáció irányába. Ezen célkitűzés az alábbi projekteket foglalja magába:
PCD-CT rekonstrukciós protokoll-ok optimalizálása a sugárdózis csökkentése érdekében, statikus koronária fantom és humán vizsgálatok során. Iteratív rekonstrukció, monoenergetikus szint és kernel paraméterek kerülnek optimalizálásra diagnosztikus képminőség eléréséhez, a lehető legalacsonyabb sugárdózis mellett.
A PCD-CT spektrális tulajdonságainak alkalmazása a kontrasztdózis optimalizálására dinamikus keringésű koronária fantomban és betegekben. A monoenergetikus szint optimalizálásával a legalacsonyabb kontrasztdózis kerül meghatározásra, amely még diagnosztikus képminőséget biztosít.
UHR PCD-CT előnyeinek vizsgálata statikus koronária fantomban és betegekben. Az UHR akvizíciós mód parciális volumen effektusra és “blooming” műtermékekre gyakorolt hatása kerül demonstrálásra, beleértve a klinikai következményeket, mint pl. a rizikó újraklasszifikálást.
A PCD-CT spektrális képességein alapuló szívizom karakterizálási módszer, az úgynevezett extracelluláris volumen (ECV), további fejlesztése és optimalizálása betegekben, szív MRI referenciával.
PCD-CT alapú “Fractional flow reserve” (FFR) kivitelezhetőségének vizsgálata standard spektrális és UHR felbontás mellett koronária betegekben. A mérések konvencionális CT és invazív mérésekkel kerülnek összehasonlításra.
A PCD-CT UHR és spektrális képességeinek demonstrálása koronária plakkok analízisére. Az UHR és spektrális módok alkalmasak a kalcium blooming csökkentésére és az egyéb plakk komponensek elkülönítésére.
Célkitűzés 2 – Kontraszt, légzésvisszatartás és EKG kapuzás nélküli MRI technikák fejlesztése és tesztelése a szívkoszorúerek vizualizálására
A koszorúerek szív MRI-vel történő megjelenítése jelenleg egy komplikált, akadályokkal teli folyamat. A klinikai gyakorlatban jelenleg elérhető technikák hosszú, sokszor 15-20 perces akvizíciós ideje önmagában megnehezíti a szívbetegek vizsgálatát, különösen, ha a légzésvisszatartás és a stabil szinusz ritmus követelményei nem adottak. Kutatócsoportunk évek óta dolgozik olyan koronária megjelenítésére alkalmas MRI technikákon, amelyek képesek lehetnek ezen problémák kiküszöbölésére. Ezen célkitűzés az alábbi projekteket foglalja magába:
Az ún. “free running” MRI protokoll továbbfejlesztése koronária képalkotás céljára. A 3-6 perc alatt történő folyamatos, EKG- és légzéskontroll nélküli adatgyűjtés optimalizálása az ún. SIMBA (similarity based) gyors rekonstrukcióval.
Rekonstrukciós algoritmus fejlesztése MatLab applikációval 5 dimenzióban. A cél olyan algoritmus létrehozása, amely képes azonnali statikus képeket készíteni 3 dimenzióban, továbbá megjeleníti a szív saját (4. dimenzió, EKG-hoz szinkronizálva), illetve a szabad légzés miatti passzív mozgását (5. dimenzió).
Free running MRI klinikai tesztelése és validálása koronária betegekben. Intra-individuális MRI és CT mérések kerülnek összehasonlításra ép koronária státuszú és koronária betegségben szenvedő egyéneknél.
Deadline for application: 2024-05-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Login
