Non-invasive imaging for improved cardiovascular diagnostics

Tid: Fr 2019-09-20 kl 09.00

Plats: T2, Hälsovägen 11C, Huddinge (English)

Ämnesområde: Medicinsk teknologi

Respondent: David Marlevi , Medicinsk avbildning

Opponent: Professor Kathryn Nightingale, Duke University

Handledare: Universitetslektor Matilda Larsson, Medicinsk avbildning; Professor Reidar Winter, Department of Clinical Sciences, Karolinska Institutet; Universitetslektor Massimiliano Colarieti-Tosti, Medicinsk avbildning

Abstract

Medicinsk avbildning utgör idag en central del av modern klinisk diagnostik, och bildgivande diagnostikverktyg har kommit att i grunden förändra sättet på vilket dagligt kliniskt arbete utförs. Medicinsk bildteknik används också i stor utsträckning inom hjärt-kärldiagnostik, och i takt med att nya tekniker utvecklas kan förfinad information inhämtas: ultraljudsbaserad elastografi möjliggör avbildning av vävnaders mekaniska egenskaper, fyrdimensionella blodflödesmönster kan kartläggas genom 4D flödes-magnetresonanstomografi (MRI), och mikro-Datortomografi (mikro-CT) möjliggör preklinisk avbildning i mikrometerupplösning. För att kunna dra nytta av dessa teknikers potential i ett kliniskt sammanhang behövs dock förfinade och validerade analysverktyg, särskilt med tanke på hjärt-kärlsjukdomars komplexa och multifaktoriella natur.

Syftet med följande avhandling har varit att utveckla sådana metoder för förbättrad hjärt-kärlavbildning. Avhandlingen innehåller totalt åtta delarbeten fördelat över tre fokusområden: fyra inom vaskulär skjuvvågselastografi (SWE), tre inom icke-invasiv tryckfallsmätning, och en inom pre-klinisk tomografisk bildrekonstruktion.

I studie I-IV utvärderades vaskulär SWE, med särskilt fokus på teknikens potential för förfinad karaktärisering av karotisplack. I alla studier undersöktes SWE grupp- och fashastighet, med estimerade hastigheter och styvheter validerade mot mekanisk referensmätning eller kompletterande avbildning. Resultaten visar hur spatialt avgränsade kärl eller plack har en tydlig inverkan på SWE:s noggrannhet, men indikerar även hur rupturbenägna plack kan identifieras genom en kombination av grupp- och fashastighetsanalys.

I studie V-VII utvecklades en ny metod för icke-invasiv tryckfallsmätning baserad uteslutande på uppmätt 4D-flödesdata. Genom en komplett flödesmekanisk beskrivning i kombination med ett virtuellt flödesfält kan exakta och robusta tryckfallsmätningar genomföras genom komplexa, turbulensinducerande, och kliniskt relevant kardiovaskulära strukturer. Metoden användes också för att analysera en klinisk kohort med dilaterad kardiomyopati, där tydliga förändringar i arteriellt blodtrycksbeteende detekterades.

I studie VIII utvecklades en metod för multidimensionell bildrekonstruktion av tomografisk mikro-CT-data. Genom domän- och operatorseparering visar resultaten hur högupplöst rekonstruktion av en subdomän kan uppnås till en bråkdel av den totala tids- eller minnesåtgången som annars fordras för en fullupplöst bildrekonstruktion.

Tillsammans har de åtta delstudierna använt ett antal olika avbildningsmodaliteter, applicerat både vävnadsbaserat och hemodynamisk utvärdering av hjärt-kärlsystemet, och slutligen inkluderat preklinisk avbildning, allt för att uppnå samma mål: att förbättra klinisk hjärt-kärlavbildning och ge en fördjupad förståelse av olika hjärt-kärlsjukdomars kliniska manifestation genom icke-invasiv avbildning. Avhandlingen utgör också grunden för fortsatta vetenskapliga studier, där de utvärderade metoderna kan komma att förfinas ytterligare som del av en mer omfattande klinisk implementering.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-256321

Innehållsansvarig:Sabina Fabrizi
Tillhör: CBH
Senast ändrad: 2019-09-03