基于物理学的神经网络用于血流模型中的参数估计
Jeremías Garay1, Jocelyn Dunstan2, Sergio Uribe3
1Department of Mechanical and Metallurgical Engineering, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; Center of Biomedical Imaging, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; Millennium Institute for Intelligent Healthcare Engineering (iHealth), Chile.
Computers in biology and medicine
|June 16, 2024
概括
基于物理学的神经网络 (PINNs) 从有限的血液动力学数据有效地估计参数和速度场. 这种深度学习方法对复杂的物理系统模拟非常有希望,其性能优于具有更多参数的传统方法.
科学领域:
- 计算流体动力学的流体动力学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机器学习 机器学习
背景情况:
- 基于物理学的神经网络 (PINNs) 对具有不完整数据的反向问题非常有价值.
- 血液动力学由于难以进行边界建模和稀缺的高质量测量提出了挑战.
研究的目的:
- 应用PINNs来估计大动脉中减少顺序模型参数和速度场.
- 通过噪音散射测量,分析静态和瞬态流量模式中的性能.
主要方法:
- 利用PINNs的方法来估计参数和重建速度场.
- 研究了两个不同的流动模式:静态和瞬态.
- 将PINNs的性能与卡尔曼波器方法进行比较.
主要成果:
- 从模拟数据中获得了强大而准确的参数估计.
- 速度重建的准确性取决于测量质量和流的复杂性.
- 在估计更高数量的参数时,PINNs的表现优于卡尔曼过器.
结论:
- PINNs提供了一种强大的深度学习驱动的方法来模拟复杂的合物理系统.
- 该方法证明了在推进血液动力学建模和分析方面具有重大潜力.


