用于动脉血流动力学研究的生理真实虚拟患者数据库
医学物理
2021-08-05 v1
摘要
本研究创建了一个代表人体动脉系统的生理真实虚拟患者数据库（VPD），主要目的是研究动脉疾病对血流动力学的影响。文中概述了解剖学上精细动脉网络的低维表示，并通过贝叶斯方法构建了其参数的生理真实后验分布。该方法结合了生理/几何约束与文献中报道的可用测量值。本工作的一个关键贡献是提出了一个框架，用于纳入所有此类可用信息以创建虚拟患者（VP）。采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法从该后验分布中抽样随机 VP，并通过脉搏波传播模型计算与 VP 相关的压力和流量剖面。这种动脉网络参数（代表 VP）与不同位置处压力和流量的血流动力学波形（代表 VP 的功能响应）的组合构成了 VPD。虽然从后验分布中抽取了 75,000 个 VP，但其中 10,000 个作为初始老化期被丢弃。随后又因存在负平均流量而移除了 12,857 个 VP。由于在某些 VP 中观察到不良特性——动脉系统左右两侧压力和流量剖面的非对称欠阻尼与过阻尼——提出了一种滤波器将其去除。最终 VPD 包含 28,868 个受试者。通过将 VPD 统计量与文献中真实人群报道的统计量进行比较，表明该方法是合适的。在遵守生理/几何约束的同时，两者发现了良好的一致性。过滤前数据库可在 https://doi.org/10.5281/zenodo.4549764 获取。
引用
@article{arxiv.2102.10655,
title = {A physiologically realistic virtual patient database for the study of arterial haemodynamics},
author = {Gareth Jones and Jim Parr and Perumal Nithiarasu and Sanjay Pant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.10655},
year = {2021}
}