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In-vitro validation of 4D flow MRI measurements with an experimental pulsatile flow model - 02/01/19

Doi : 10.1016/j.diii.2018.08.012 
A. David a, , D. Le Touze b, K. Warin-Fresse a, P. Paul-Gilloteaux c, F. Bonnefoy b, J. Idier d, S. Moussaoui d, P. Guerin e, J.-M. Serfaty a, f
a Department of cardiovascular imaging, centre hospitalier universitaire de Nantes, 44800 Saint-Herblain, France 
b Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement (CNRS, UMR 6598), École centrale Nantes, 44321 Nantes cedex 3, France 
c Structure fédérative de recherche santé François-Bonamy, institut de recherche en santé de l’université de Nantes, 44007 Nantes cedex 1, France 
d Laboratoire des sciences du numérique de Nantes (LS2N, UMR CNRS 6004), École centrale de Nantes, 44321 Nantes cedex 3, France 
e Department of cardiology, centre hospitalier universitaire de Nantes, 44800 Saint-Herblain, France 
f Unité de recherche Inserm UMR 1087, institut de recherche en santé de l’université de Nantes, 44007 Nantes cedex 1, France 

Corresponding author.

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Abstract

Purpose

The purpose of this study was to assess the precision of four-dimensional (4D) phase-contrast magnetic resonance imaging (PCMRI) to measure mean flow and peak velocity (Vmax) in a pulsatile flow phantom and to test its sensitivity to spatial resolution and Venc.

Material and methods

The pulsatile flow phantom consisted of a straight tube connected to the systemic circulation of an experimental mock circulatory system. Four-dimensional-PCMR images were acquired using different spatial resolutions (minimum pixel size: 1.5×1.5×1.5mm3) and velocity encoding sensitivities (up to three times Vmax). Mean flow and Vmax calculated from 4D-PCMRI were compared respectively to the reference phantom flow parameters and to Vmax obtained from two-dimensional (2D)-PCMRI.

Results

4D-PCI measured mean flow with a precision of −0.04% to+5.46%, but slightly underestimated Vmax when compared to 2D-PCMRI (differences ranging from −1.71% to −3.85%). 4D PCMRI mean flow measurement was influenced by spatial resolution (P<0.001) with better results obtained with smaller voxel size. There was no effect of Venc on mean flow measurement. Regarding Vmax, neither spatial resolution nor Venc did influence the precision of the measurement.

Conclusion

Using an experimental pulsatile flow model 4D-PCMRI is accurate to measure mean flow and Vmax with better results obtained with higher spatial resolution. We also show that Venc up to 3 times higher than Vmax may be used with no effect on these measurements.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : 4D flow magnetic resonance imaging (MRI), Phase-contrast magnetic resonance imaging, Experimental studies, Pulsatile flow model


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Vol 100 - N° 1

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