基于速度测量误差加权最小二乘的 4D-Flow MRI 压力估计
流体动力学
2019-05-01 v1 计算物理
摘要
本文提出一种 4D-flow 磁共振成像（MRI）压力重建方法，采用加权最小二乘（WLS）进行压力积分。压力梯度由速度场计算，速度误差由不可压流的速度散度估计。压力梯度误差通过将速度误差经 Navier-Stokes 动量方程传播来估计。基于压力梯度误差生成权重矩阵，并用于压力重建。该压力重建方法利用合成速度场以及体外 4D-flow MRI 测量的 Poiseuille 流进行了演示与分析。将所提 WLS 方法与求解压力泊松方程的方法（既往研究的主要方法）进行比较。误差分析表明，该方法对速度测量误差更具鲁棒性。对于空间变化速度误差水平的情况，压力结果改善更为显著，误差降低幅度为 50% 至超过 200%。最后，将该方法应用于特定患者脑动脉瘤流场。使用粒子追踪测速（PTV）与 Shake the Box（STB）方法采集的体外流场数据以及 4D-flow MRI 获取的体内流场测量进行验证。WLS 计算的压力相较于泊松方程更与流场结构一致，且体内与体外数据间吻合更好。这些结果表明 WLS 方法可从临床流场测量数据获取可靠压力场的效用。
引用
@article{arxiv.1904.13201,
title = {4D-Flow MRI Pressure Estimation Using Velocity Measurement-Error based Weighted Least-Squares},
author = {Jiacheng Zhang and Melissa C. Brindise and Sean Rothenberger and Susanne Schnell and Michael Markl and David Saloner and Vitaliy L. Rayz and Pavlos P. Vlachos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.13201},
year = {2019}
}