临床衍生参数数据不确定性在具有可变形管壁的患者特异性冠脉模拟中的影响
医学物理
2020-02-24 v2 计算物理
流体动力学
摘要
心血管模拟日益用于心血管疾病的无创诊断、指导治疗决策以及医疗器械设计。由于输入不确定性导致模拟输出变异性的定量评估，是进一步推动心血管模拟融入临床流程的关键步骤。在本研究中，我们对冠脉循环的计算模型进行不确定性量化，以考察不确定参数的影响，包括冠脉压力波形、心肌内压、形态测量指数和血管壁杨氏模量。我们采用具有可变形管壁的左冠状动脉模型，通过用于流固耦合（FSI）的任意拉格朗日-欧拉（ALE）框架进行模拟，并施加规定的入口压力和开环集总参数网络出口边界条件。不确定输入的随机建模由冠脉内导管数据确定或取自文献。使用多种方法进行不确定性传播，包括蒙特卡洛、拟蒙特卡洛、随机配置和多小波随机展开。评估了关注量（QoI）的变异性，包括分支压力、流量、壁面切应力和管壁变形。我们发现入口压力和心肌内压的不确定性显著影响所有得到的 QoI，而弹性模量的不确定性仅影响血管壁的力学响应。形态测量指数的变异性对冠脉血流动力学或管壁力学影响甚微。最后，我们比较了若干不确定性传播方法下 QoI 统计量的收敛行为。根据模拟结果，我们得出结论：多小波随机展开相比拟蒙特卡洛和随机配置方法展现出更优的精度与性能。
引用
@article{arxiv.1908.07522,
title = {The effects of clinically-derived parametric data uncertainty in patient-specific coronary simulations with deformable walls},
author = {Jongmin Seo and Daniele E. Schiavazzi and Andrew M. Kahn and Alison L. Marsden},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07522},
year = {2020}
}