Condiciones de frontera de entrada y salida y cuantificación de incertidumbre en el método de Boltzmann de red volumétrica para hemodinámica computacional basada en imágenes
Autores: Yu, Huidan; Khan, Monsurul; Wu, Hao; Zhang, Chunze; Du, Xiaoping; Chen, Rou; Fang, Xin; Long, Jianyun; Sawchuk, Alan P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Condiciones de frontera de entrada y salida y cuantificación de incertidumbre en el método de Boltzmann de red volumétrica para hemodinámica computacional basada en imágenes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Condiciones de contorno de entrada
Condiciones de contorno de salida
Flujos sanguíneos
Hemodinámica computacional
Condiciones de contorno fisiológicas
Cuantificación de la incertidumbre
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las condiciones de contorno de entrada y salida (BCs) juegan un papel importante en la hemodinámica computacional basada en imágenes que ha surgido recientemente para los flujos sanguíneos en las arterias humanas extraídas anatómicamente de imágenes médicas. Desarrollamos condiciones de contorno fisiológicas de entrada y salida basadas en los datos médicos de los pacientes e integradas en el método de Boltzmann en red volumétrica. La condición de contorno de entrada es un perfil de velocidad paraboloidal pulsátil, que se ajusta a la forma arterial real, construido a partir de la forma de onda de velocidad Doppler. La condición de contorno de cada salida es una presión pulsátil calculada a partir del modelo de Windkessel de tres elementos, en el cual se ajustan tres parámetros fisiológicos mediante la correspondiente forma de onda de velocidad Doppler. Tanto las condiciones de contorno de velocidad como de presión se introducen en las ecuaciones de Boltzmann en red a través del esquema de extrapolación fuera de equilibrio de Guo. Mientras tanto, realizamos una cuantificación de incertidumbre para el impacto de las incertidumbres en los resultados de la computación. Se llevó a cabo un estudio de aplicación para seis sistemas arteriales aortorrenales humanos. Las formas de onda de presión calculadas tienen una buena concordancia con los datos de medición médica. Un análisis sistemático de cuantificación de incertidumbre demuestra la fiabilidad de la presión calculada con las incertidumbres asociadas en el modelo de Windkessel. Con las condiciones de contorno fisiológicas desarrolladas, se espera que la hemodinámica computacional basada en imágenes proporcione un potencial computacional para la evaluación no invasiva de anormalidades hemodinámicas en vasos humanos enfermos.
Descripción
Las condiciones de contorno de entrada y salida (BCs) juegan un papel importante en la hemodinámica computacional basada en imágenes que ha surgido recientemente para los flujos sanguíneos en las arterias humanas extraídas anatómicamente de imágenes médicas. Desarrollamos condiciones de contorno fisiológicas de entrada y salida basadas en los datos médicos de los pacientes e integradas en el método de Boltzmann en red volumétrica. La condición de contorno de entrada es un perfil de velocidad paraboloidal pulsátil, que se ajusta a la forma arterial real, construido a partir de la forma de onda de velocidad Doppler. La condición de contorno de cada salida es una presión pulsátil calculada a partir del modelo de Windkessel de tres elementos, en el cual se ajustan tres parámetros fisiológicos mediante la correspondiente forma de onda de velocidad Doppler. Tanto las condiciones de contorno de velocidad como de presión se introducen en las ecuaciones de Boltzmann en red a través del esquema de extrapolación fuera de equilibrio de Guo. Mientras tanto, realizamos una cuantificación de incertidumbre para el impacto de las incertidumbres en los resultados de la computación. Se llevó a cabo un estudio de aplicación para seis sistemas arteriales aortorrenales humanos. Las formas de onda de presión calculadas tienen una buena concordancia con los datos de medición médica. Un análisis sistemático de cuantificación de incertidumbre demuestra la fiabilidad de la presión calculada con las incertidumbres asociadas en el modelo de Windkessel. Con las condiciones de contorno fisiológicas desarrolladas, se espera que la hemodinámica computacional basada en imágenes proporcione un potencial computacional para la evaluación no invasiva de anormalidades hemodinámicas en vasos humanos enfermos.