关于超声波基于多普勒的腹腔大动脉个性化血液动力学建模的可行性

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 医疗成像医学成像
• 计算流体动力学的流体动力学.

背景情况:

• 个性化建模增强了腹腔大动脉动脉瘤 (AAA) 破裂风险评估.
• 计算机断层扫描 (CT) 和定量流 (Q-flow) 磁共振成像 (MRI) 是黄金标准,但也有缺点.
• 超声波为患者特定数据采集提供了安全,快速和经济有效的替代方案.

研究的目的:

• 从多普勒超声波中提取和验证患者特定的速度概况.
• 评估这些超声波衍生速度配置文件对计算血液动力学的影响.

主要方法:

• 从志愿者和患者获得的脉冲波多普勒 (PWD) 和彩色多普勒 (CD) 数据.
• 超声波衍生的流动脉冲和速度配置文件与MRI数据和通用Womersley配置文件的比较.
• 计算流体动力学 (CFD) 模拟以评估流动脉冲和速度配置文件的联合影响.

主要成果:

• 在超声波和MRI速度配置文件之间发现了显著的差异,与Womersley配置文件相似.
• 超声波通常对流动脉冲表现良好,准确地捕获最大和前向流量,但往往高估了后向流量.
• 计算血液动力学受到规定的速度边界条件的重大影响,患者与志愿者之间的错误较大.

结论:

• 患者特定的流动脉冲是可行的,从PWD数据近似到动脉瘤,产生三相模式.
• 彩色多普勒 (CD) 数据对于获得患者特定的横截面速度概况是不可靠的.
• 使用超声波流量概况改善了志愿者和超过一半的患者的血液动力学建模性能.