Reconstruction of right ventricle morphology and displacements by merging time resolved MRI series

In the present work, three-dimensional reconstruction of cardiac ventricles during the entire cardiac cycle in healthy and pathological cases has been carried out with a new effective and accurate reconstruction method: the Multi-Series Morphing (MSMorph) technique is based on merged information from multiple magnetic resonance images to obtain accurate models, with increased automatization of the segmentation and endocardial generation processes that can reduce the reconstruction time. Through these models, shape and motion of cardiac ventricles are at disposal for evaluation of different clinical scenarios. Analysis of results comprehends a comparison with right ventricle models obtained used a standard reconstruction technique found in literature and the gold standard segmentation method, completely manual. Reconstruction of right and left ventricles in an healthy case with the two variants of the method, MSMorph II and MSMorph III, were obtained and evaluated through estimation of clinically relevant parameters. The reconstructed models of right ventricle, whose clinical attention is increasingly growing, can represent a powerful diagnostic tool for the assessment of function and dysfunction of the heart, especially in presence of complex shapes of cardiac chambers due to congenital heart diseases. For this reason, the 3D model of right ventricle in a heart affected by Tetralogy of Fallot was generated and analyzed to comprehend the differences with respect to the healthy case.

In questo lavoro, è stata ottenuta la ricostruzione tridimensionale di ventricoli cardiaci durante l’intero ciclo cardiaco in caso di cuore sano o patologico tramite una nuova efficiente ed accurata tecnica: il metodo Multi-Series Morphing si basa sulla fusione di diverse serie di immagini, ottenute da risonanza magnetica cardiaca, per ottenere modelli accurati e incrementare l’automatizzazione dei processi di segmentazione e generazione dell’endocardio, riducendo quindi i complessivi tempi di ricostruzione. Con questi modelli, per la valutazione di differenti scenari clinici vi sono a disposizione la morfologia e il movimento dei ventricoli cardiaci. L’analisi dei risultati è comprensiva anche di un confronto con modelli del ventricolo destro ottenuti tramite una tecnica standard di ricostruzione presente in letteratura e con il metodo di segmentazione di riferimento, completamente manuale. Le ricostruzioni 3D di ventricoli destri e sinistri di un paziente sano sono state ottenute utilizzando le due varianti, MSMorph II and MSMorph III, del metodo sopracitato e sono state analizzate tramite l’ottenimento di parametri rilevanti dal punto di vista clinico. I modelli tridimensionali del ventricolo destro, la cui attenzione dal punto di vista clinico è in continuo aumento, possono rappresentare un potente mezzo diagnostico nella valutazione della funzionalità o di disfunzioni del cuore, specialmente in casi di morfologie complesse delle strutture cardiache dovute alla presenza di malattie cardiache congenite. Per questo motivo, è stato generato un modello tridimensionale di ventricolo destro di paziente affetto da Tetralogia di Fallot, per essere analizzato in termini di differenze con il caso sano.