Česká radiologie - Czech Radiology
- AKTUÁLNÍ ČÍSLO
- VYDANÁ ČÍSLA
- VYHLEDÁVÁNÍ
- PERIODIKUM
- REDAKČNÍ RADA
- PŘEDPLATNÉ
- INZERCE
- POKYNY
PRO AUTORY - INSTRUCTIONS
FOR AUTHORS
ISSN 1210-7883
Původní práce
Ces Radiol 2023;77(3): 150 -155
Využití mřížkové Boltzmannovy metody k modelování průtoku v bifurkaci aorty: porovnání s 4D Flow MRI
Use of the lattice Boltzmann method to model flow in the aortic bifurcation: comparison with 4D Flow MRI
Radek Galabov1, Jan Kovář2, Pavel Eichler2, Kateřina Škardová2, Radomír Chabiniok3, Tomáš Oberhuber2, Radek Fučík2, Petr Pauš2, Aleš Wodecki2, Jiří Novotný1, Jaroslav Tintěra1
1 Institut klinické a experimentální medicíny, Praha
2 Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, České vysoké učení technické, Praha
3 UT Southwestern Medical Center, Dallas, USA
Hlavní stanovisko práce
Matematický model proudění může pomoci kvantitativně zhodnotit průtok ve stenty ošetřených místech cévy, kde magnetická rezonance selhává.
SOUHRN
Galabov R, Kovář J, Eichler P, Škardová K, Chabiniok R, Oberhuber T, Fučík R, Pauš P, Wodecki A, Novotný J, Tintěra J. Využití mřížkové Boltzmannovy metody k modelování průtoku v bifurkaci aorty: porovnání s 4D Flow MRI
Cíl: Zhodnotit kvalitativně použitelnost matematického modelu proudění pro zobrazení toku v bifurkaci aorty ošetřené stenty.
Metodika: Bylo provedeno devět vyšetření bifurkace aorty sekvencí 4D Flow. Vyšetřeni byli pacienti bez stentů, pacienti se stentem v jedné a pacienti se stenty v obou větvích bifurkace. Ze získaných dat o průtoku byla připravena vizualizace rychlostního pole. Na základě segmentace bifurkace aorty a naměřených dat o průtoku byla provedena simulace proudění, včetně oblastí, kde nebylo možné průtok naměřit kvůli artefaktům. Měřené a simulované rychlostní pole bylo porovnáno vizuálně.
Výsledky: U pacientů bez stentů simulovaný tok přispěl k odstranění malých nepřesností v měřeném poli. U pacientů se stenty byla simulovaná data konzistentnější než měřená a poskytovala navíc obrázek i o situaci ve stentech.
Diskuse: Simulované rychlostní pole musí být z podstaty konzistentní s fyzikálními zákony, čímž umožňuje korekci měřených dat v místech, kde měření selhává. V závislosti na přesnosti segmentace cév může simulace i poskytnout novou diagnostickou informaci. Získané výsledky jsou ovšem pouze kvalitativní a bude je třeba ověřit kvantitativně.
Závěr: Matematický model proudění může pomoci kvantitativně zhodnotit průtok v místech cévy ošetřených stenty, kde přímé měření proudění krve magnetickou rezonancí selhává.
Klíčová slova: 4D Flow, mřížková Boltzmanno-va metoda, bifurkace aorty
Major statement
Mathematical model of fluid dynamics can ameliorate flow assessment in vessels treated with stents, where MRI fails.
SUMMARY
Galabov R, Kovář J, Eichler P, Škardová K, Chabiniok R, Oberhuber T, Fučík R, Pauš P, Wodecki A, Novotný J, Tintěra J. Use of the lattice Boltzmann method to model flow in the aortic bifurcation: comparison with 4D Flow MRI
Aim: The aim of the article is to qualitatively assess the usability of a mathematical flow model for visualizing the flow in aortic bifurcation treated with stents.
Methodology: Nine examinations of aortic bifurcations were conducted using a 4D Flow sequence. Patients without stents, patients with a stent in one branch, and patients with stents in both branches of the aortic bifurcation were examined. 4D Flow data were used to prepare a visualization of the velocity field. Flow simulations were performed based on the segmented bifurcation and measured flow data, including areas where flow measurements were affected by artifacts. Measured and simulated velocity fields were visually compared.
Results: For patients without stents, the simulated flow contributed to eliminating small inaccuracies in the measured field. In patients with stents, the simulated data were more consistent than the measured data and provided additional insight into the situation within the stents.
Discussion: Simulated velocity fields must inherently adhere to the laws of physics, allowing for the correction of measured data in regions where measurements are compromised. Depending on the accuracy of the segmentation, it may also offer new diagnostic information. However, the obtained results are solely qualitative and will need quantitative validation.
Conclusion: The mathematical flow model can aid in quantitative assessment of flow in the vascular locations treated with stents where the direct MR measurement of blood flow fails.
Key words: 4D Flow, lattice Boltzmann method, aortic bifurcation