基于代理模型的四腔心脏血流动力学全局敏感性分析
流体动力学
2022-04-04 v2 分布式、并行与集群计算
新兴技术
数值分析
数值分析
摘要
计算流体力学（CFD）被用于辅助设计人工瓣膜和规划手术，侧重于局部流动特征。然而，评估对整体心血管功能的影响或预测长期结果可能需要更全面的全心 CFD 模型。将此类模型拟合到患者数据需要大量计算昂贵的模拟，并依赖特定临床测量来约束模型参数，阻碍了临床采用。代理模型有助于加速拟合过程，同时考虑增加的的不确定性。我们基于 Navier-Stokes-Brinkman（NSB）方程创建经验证的特定患者四腔心脏 CFD 模型，并测试高斯过程模拟器（GPEs）作为代理模型以执行基于方差的全局敏感性分析（GSA）。GSA 确定前负荷分别为心脏左右两侧流动的主导驱动因素。在血管流出阻力方面观察到左右差异，肺动脉阻力对流动的影响远大于主动脉阻力。我们的结果表明，GPEs 可用于识别个性化全心 CFD 模型中的参数，并凸显准确前负荷测量的重要性。
引用
@article{arxiv.2111.08339,
title = {Global Sensitivity Analysis of Four Chamber Heart Hemodynamics Using Surrogate Models},
author = {Elias Karabelas and Stefano Longobardi and Jana Fuchsberger and Orod Razeghi and Cristobal Rodero and Marina Strocchi and Ronak Rajani and Gundolf Haase and Gernot Plank and Steven Niederer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.08339},
year = {2022}
}
备注
8 pages plus 15 pages supplement, 6 figures, 3 tables, submitted to IEEE Transactions on Biomedical Engineering