基于超声波的个性化血液动力学建模外围动脉的大区域,使用一种新的光学跟踪方法
Milan Gillissen1, Lotte Piek2, Arjen van der Horst3
1Photoacoustics & Ultrasound Laboratory Eindhoven (PULS/e), Department of Biomedical Engineering, Eindhoven University of Technology, the Netherlands; Department of Vascular Surgery, Catharina Hospital Eindhoven, the Netherlands; Image Guided Therapy Devices, Royal Philips, Best, the Netherlands.
这项研究介绍了一种新的3D超声波方法,用于重建表面大腿动脉模型,从而实现精确的计算流体动力学模拟,用于对外围动脉疾病的评估和个性化治疗计划.
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:
- 周围动脉疾病 (PAD) 影响全球超过2亿人.
- 像双重超声波 (DUS) 这样的当前诊断方法在3D成像和准确性方面存在局限性.
- CT和MRI提供3D数据,但价格昂贵,难以获得.
研究的目的:
- 开发一个准确的,无辐射的3D重建框架,用于表面大腿动脉 (SFA).
- 为了使可靠的血液动力学评估使用计算流体动力学 (CFD) 进行个性化PAD评估.
- 将拟议的方法与现有的电磁跟踪系统进行比较.
主要方法:
- 结合自由手的2D超声波与光学跟踪系统 (Polaris Vega ST) 进行SFA 3D几何重建.
- 使用幻影验证的几何重建精度 (±0.1毫米直径误差).
- 在重建的SFA几何形状上进行CFD模拟,包括现实的狭窄,以分析血液动力学参数.
主要成果:
- 该框架实现了精确的,无辐射的3D SFA重建,扩展了扫描长度 (54-160毫米).
- 在CFD模型中,压力下降和流量减少增加,狭窄的严重程度更高.
- 确定和量化了随着狭窄的严重程度而扩大的"atheroprone区域".
结论:
- 基于光学跟踪的超声波框架为血液动力学分析提供了准确的3D SFA重建.
- 这种方法通过捕捉关键的血液动力学变化,促进了个性化的PAD评估和治疗计划.
- 在扫描长度和无辐射成像方面,比电磁跟踪系统具有优势.
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