定义心肌纤维束结构的 atrial digital twins
医学物理
2024-10-16 v1 数值分析
数值分析
摘要
开发 atrial digital twins (ADT) - 患者心房的虚拟表征 - 的关键组成部分是准确的心肌纤维 prescribed，这对于组织表征至关重要。由于从医学影像重建心房纤维的困难，ADT中常用的纤维生成策略依赖于数学模型。现有方法采用半自动方法，针对特定形态，缺乏对影像纤维数据的严格验证。本研究引入一种新型心房 Laplace-Dirichlet-Rule-Based Method (LDRBM)，用于 prescribe 高度细致的 myofiber 取向并为任意复杂性的 bi-atrial 形态提供稳健的区域注释。我们在八个极其细致的 bi-atrial 几何模型中验证了该方法，这些模型来源于亚毫米级 Diffusion-Tensor-Magnetic-Resonance Imaging (DTMRI) 人类心房纤维数据集。我们通过 LDLRB 重建每个 DTMRI fiber 架构进行了定量验证：对 DTMRI ground truth 数据进行全面比较，探讨了 LDRBM 和 DTMRI 纤维所提供的电生理 (EP) 模拟之间的差异。最后，我们表明新型 LDRBM 在当前最先进的纤维模型中取得优异性能，确认了该方法的卓越准确性以及在 EP 模拟中纳入详细纤维取向的关键重要性。最终，这项工作代表了发展人类心房 physics-based digital twins 的 fundamental 步骤，为 ADT 中的纤维 prescribe 树立了新标准。
引用
@article{arxiv.2410.11601,
title = {Defining myocardial fiber bundle architecture in atrial digital twins},
author = {Roberto Piersanti and Ryan Bradley and Syed Yusuf Alid and Alfio Quarteroni and Luca Dede' and Natalia A. Trayanova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.11601},
year = {2024}
}