NAERINGSPH-Nærings-phd

Novel techniques for ultrasound analysis of the heart can lead the way for a better understanding of heart disease in patients. Ultrasound is the most used imaging method for medical diagnosis of the heart. It provides us with important insight into the heart's anatomy and function. The complex anatomy and motion of the heart makes it important to be able to obtain quantitative measures in order to arrive at a correct diagnosis. A typical cardiac ultrasound exam consists of many different images from different angles and positions in order to make a proper assessment with many different measurements: the heart chambers' change in volume is indicative of their ability to pump blood, while blood flow measurements can detect leaks in the valves causing some of the blood to flow in the wrong direction, etc. This thorough exam is time consuming and requires a lot of experience to perform efficiently in an environment which often has considerable time pressure. So it's not enough to be able to get precise measurements, they also need to be based on tools that are easy and efficient to use. Based on these core challenges, this project will develop new tools for analysis of heart function. The tools will provide new information based on estimations of pressure and volume in the heart chambers, which have not been previously available without surgical procedures. Many of these measurements will potentially provide a more reliable basis for diagnosis as they are, unlike typical measurements, not affected by changes in pressure and volume. In addition to providing new measurments, time consuming aspects of the analysis will be automated in order to ensure efficient analysis and reduce variance in results between different users.

Hovedmålet med prosjektet er å utvikle nye og forbedrede målemetoder av hjertets arbeid basert på ultralydopptak. For å måle hjertes arbeid trenger man volum og trykk i hjertekammeret som funksjon av tid. For å identifisere viktige faser innefor et hjerteslag trenger man å identifisere åpning og lukking av 2 hjerteklaffer. For å gjøre metoden enkel å bruke er det ønskelig med mest mulig automatisering av målefunksjonene. Man tenker seg å bruke maskinlæring for automatisk identifiser de forskjellige fasene i hjerteslaget. I tillegg må man kunne estimere trykket i kammeret uten å måle dette direkte med en invasiv metode (katertet i hjertkammeret) Dette krever at det utvikles en ikke-invasiv trykkmodel basert på ekstern måling av blodtrykk og identifisering av tidspunktene for de forskjellige fasene av hjertefasene. GEVU har i dag en tilsvarende metode som ble utviklet i samarbeid med Oslo Universitetssykehus (OUS), men denne er tidkrevende å bruke fordi den krever mye manuell håndtering. Denne bruker deformasjon (Strain) i stedet for volume. Den er også begrenset til å kun dekke venstrekammer funksjon og er basert på 2D ultralyd avbilding. Viderutviklingen vil derfor bestå av å utnytte 3D avbilding for bedre volum og deformasjons estimering. Full automatisering av tidseventer av hjerteslaget, og gjøre analysen tilgjengelig også for høyre hjertekammer. Utviklingen vil skje med god faglig klinisk støtte fra OUS som er representert med bi-veileder. OUS er også interesert i å evaluere de endelige løsningene i en klinisk setting. Ved positiver resultater vil metodene bli integrert i kommersielt tilgjengelige produkter fra bedriften.