Effects of heart valve prostheses on phase contrast flow measurements in Cardiovascular Magnetic Resonance - a phantom study

Background: Cardiovascular Magnetic Resonance is often used to evaluate patients after heart valve replacement. This study systematically analyses the influence of heart valve prostheses on phase contrast measurements in a phantom trial. Methods: Two biological and one mechanical aortic valve prostheses were integrated in a flow phantom. B-0 maps and phase contrast measurements were acquired at a 1.5 T MR scanner using conventional gradient-echo sequences in predefined distances to the prostheses. Results were compared to measurements with a synthetic metal-free aortic valve. Results: The flow results at the level of the prosthesis differed significantly from the reference flow acquired before the level of the prosthesis. The maximum flow miscalculation was 154 ml/s for one of the biological prostheses and 140 ml/s for the mechanical prosthesis. Measurements with the synthetic aortic valve did not show significant deviations. Flow values measured approximately 20 mm distal to the level of the prosthesis agreed with the reference flow for all tested all prostheses. Conclusions: The tested heart valve prostheses lead to a significant deviation of the measured flow rates compared to a reference. A distance of 20 mm was effective in our setting to avoid this influence

Effects of heart valve prostheses on phase contrast flow measurements in Cardiovascular Magnetic Resonance

Die Kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (CMR) ist eine etablierte Methode zur Evaluation von Patienten mit Herzklappenerkrankungen und nach Herzklappenersatz. Diese Studie analysiert systematisch den Einfluss von Herzklappenprothesen auf Phasenkontrast (PC)- Flussmessungen in der CMR im Flussmodell [1]. Zwei biologische und eine mechanische Aortenklappenprothese wurden in ein Flussphantom eingesetzt. B0-Maps und Phasenkontrast- Flussmessungen wurden am 1.5 und 3 Tesla (T) CMR in definierten Abständen von der Prothese durchgeführt. Die Resultate wurden mit Messungen eines Kunststoff-Inlays verglichen. Zudem wurde exemplarisch für jede Prothese jeweils ein Patient untersucht und die Resultate mit einem herzgesunden Probanden verglichen [1]. Die Resultate der Flussmessungen in Höhe der Prothese unterschieden sich signifikant von Referenzmessungen proximal der Prothese. Die maximale Fehlkalkulation sowohl im 1.5T als auch im 3T CMR betrug etwa 150 ml/s in einer der beiden biologischen Prothesen und 140 ml/s in der mechanischen Prothese im 1.5T CMR. Messungen mit eingesetztem Kunststoff-Inlay zeigten demgegenüber keine signifikanten Abweichungen. Die Ergebnisse der Flussmessungen circa 20 mm in-vitro und 30 mm in-vivo distal der Prothese entsprachen den Referenzflussmessungen in allen getesteten Prothesen und Feldstärken [1]. Die untersuchten Herzklappenprothesen zeigten eine signifikante Abweichung der gemessenen Flussraten verglichen mit einem Referenzpunkt. Mit einem Abstand 20 mm in-vitro und 30 mm in-vivo distal zur Prothese war diese Abweichung nicht mehr zu verzeichnen [1].Cardiovascular Magnetic Resonance is established in patients with heart valve diseases before and after surgery. This study analyses systematically the influence of heart valve prostheses on phase contrast measurements in a phantom [1]. Two biological and one mechanical aortic valve prostheses were placed in a flow phantom. B0 maps and phase contrast flow measurements were acquired at a 1.5T and 3T CMR scanner using in predefined distances to the prostheses. Results were compared to measurements with a synthetic metal-free aortic valve. Additionally for each prosthesis a patient was examined and the results were compared to a hearth- healthy volunteer [1]. The flow results at the level of the prosthesis differed significantly from the reference flow acquired before the level of the prosthesis. The maximum flow miscalculation was around 150 ml/s in 1.5.T and 3T CMR for one of the biological prostheses and 140 ml/s in 1.5T CMR for the mechanical prosthesis. Measurements with the synthetic aortic valve did not show significant deviations. Flow values measured approximately 20 mm in-vitro and 30 mm in-vivo distal to the level of the prosthesis agreed with the reference flow for all tested all prostheses [1]. The tested heart valve prostheses lead to a significant deviation of the measured flow rates compared to a reference. A distance of 20 mm in-vitro and 30mm in-vivo was effective in our setting to avoid this influence [1]