Volume Perfussion Index (VPI): Developing a New Tool for Measuring Fetal Blood Flow by using Four Dimensional Ultrasound and Power Doppler Signal

Abstract

Objetivos Objetivo principal: Desarrollar una herramienta para medir el flujo y perfusión fetales, mediante el uso de ecografía tridimensional en tiempo real por correlación espacio-tiempo (4D) y el uso de la señal power-Doppler. Objetivo secundario: evaluar y calibrar la herramienta diseñada en un modelo animal bien controlado (ovino). Métodos: Modelación matemática de un algoritmo de la velocidad de desplazamiento de color vectorial de la señal de color. Medida experimental del algoritmo al compararlo con los perfiles de flujo conocidos in vitro mediante el diseño de un modelo fantasma de flujo pulsátil e in vivo, mediante la comparación de los valores obtenidos con las mediciones reales obtenidas por métodos invasivos, desde el arco aórtico fetal en ocho ovejas gestantes plazo. La adquisición de bases de datos 4D de volumen en línea con el análisis de la señal de color mediante el índice de vascularización de flujo ya validado (VFI), ® y el Índice de Volumen de perfusión, diseñado por nuestro equipo (VPI). La comparación de ambos métodos en términos de replicabilidad y precisión, in vitro, así como in vivo. Resultados: Durante el ensayo in vitro, ambas técnicas mostraron una buena capacidad de repetición. Intra-observador coeficiente de correlación intraclase (ICC, IC 95%) fue similar para VPI (0,95; 0,91 a 0.99) y VFI (0,9; 0,88 a 0.92). Inter-observador CCI también fue igual para VPI (0,90; 0,87 a 0,99) y VFI (0,88; 0,84 a 0,91). Al trazar VPI contra la corriente real de cálculo Índice de correlación de Pearson (95% IC) fue de 0,88 (.58 a .97) para VPI y 0,34 (0,31-0,44) para la VFI. Cuando la prueba in vivo el VPI exhibió una Corte Penal Internacional intra-observador (95% IC) de 0.9 (0.88-0.99) y la VFI 0,79 (0,75 a 0,92), y una Corte Penal Inter-observador (955 CI) de 0,88 (0,87- 0,99) para VPI y 0.78 (0.74 a 0.91) para la VFI. La medición de flujo en el modelo animal se correlacionó significativamente mejor en VPI que en VFI con un índice de correlación de Pearson (95% IC) de 0.88 (0.58-0.97) vs -0,34 (-0,31 hasta 0,44). p <0,001. Conclusión El VPI muestra una correlación más fuerte con el flujo sanguíneo fetal real que el VFI, actualmente en uso, y futuros trabajos e inversión en este sentido están claramente justificados.

Primary aim: To develop a tool for measuring fetal flow and perfussion by Spatio- time correlation (4D) and power Doppler signal. Secondary aim: To test and calibrate the designed tool in a well controled animal (sheep) model Methods: Mathematical modelling of a vectorial velocity color signal displacement algorithm. Experimental measurement of the algorithm by comparing it to known flow profiles in vitro by designing a phantom model of pulsatile flow and in-vivo by comparing obtained values to actual measurements obtained, by invasive methods, from fetal aortic arch in eight term pregnant sheep. Acquisition of 4D volume datasets with offline analysis of color signal by using the already validated Vascularization Flow Index (VFI)® and the newly designed Volume Perfusion Index (VPI). Comparison of both methods in terms of repeatability and accuracy, in-vitro as well as in-vivo. Results: When tested in-vitro, both techniques showed a good repeatability. Intra-Observer Intraclass Correlation Coefficient (ICC; 95% CI) was similar for VPI (0.95; 0.91-0.99) and VFI (0.9; 0.88-0.92). Inter-Observer ICC was also alike for VPI (0.90; 0.87-0.99) and VFI (0.88; 0.84-0.91). When plotting VPI against actual flow calculation the Pearson’s correlation Index (95% CI) was 0.88 (0.58-0.97) for VPI and 0.34 (0.31-0.44) for VFI. When tested in-vivo the VPI exhibited an Intra-Observer ICC(95% CI) of 0.9(0.88-0.99) and the VFI 0.79(0.75-0.92); and an Inter-Observer ICC (955 CI) of 0.88 (0.87-0.99) for VPI and 0.78 (0.74-0.91) for VFI. The flow measurement in the animal model correlated significantly better in VPI than in VFI with a Perason’s Correlation Index (95% CI) of 0.88(0.58-0.97) Vs -0.34 (-0.31-0.44). p< 0.001 Conclusion The Volume Perfusion Index exhibits a more robust correlation with actual flow than the currently used Vazcularization Flow Index and further work and investment in this direction is clearly justified