University of Groningen
Hemodynamic analysis based on biofluid models and MRI velocity measurements
Nolte, David
DOI:
10.33612/diss.95571036
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2019
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Nolte, D. (2019). Hemodynamic analysis based on biofluid models and MRI velocity measurements. Rijksuniversiteit Groningen. https://doi.org/10.33612/diss.95571036
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
Samenvatting
Voor de diagnose, behandelplanning en postoperatieve monitoring van hart- en vaat-ziekten (CVD), zijn hemodynamische markers van groot belang gebleken. Niet-in-vasieve beoordeling van de hemodynamiek van een patiënt is echter nog steeds een uitdaging. Fasecontrast magnetische resonantie beeldvorming (PC-MRI) kan de ver-deling van de bloedsnelheid meten langs tweedimensionale vlakken of in driedimen-sionale volumes en is beperkt in nauwkeurigheid voornamelijk door de resolutie van de afbeelding en de ruis die daar in aanwezig is. De lokale variatie in de bloeddruk, vereist in de klinische praktijk om CVD te evalueren, kan enkel invasief worden ge-meten. Andere hemodynamische hoeveelheden, zoals de arteriële wandstijfheid of wandschuifspanning kunnen ook relevant zijn als diagnostische hoeveelheden en voor het begrijpen van het begin van CVD, maar zijn niet waarneembaar met beeld-vormingstechnieken.
Dit proefschrift benadert het onderwerp van patiëntspecifieke hemodynamica via drie verschillende wegen.
In Hoofdstuk 2 van dit proefschrift werd een methode gepresenteerd om de nauw-keurigheid van hemodynamische gegevensherstel van gedeeltelijke 2D PC-MRI-me-tingen te verbeteren door middel van het oplossen van een inverse probleem geba-seerd op de Navier-Stokes vloeistofvergelijkingen. Vaatgeometrieën afkomstig van MRI- of CT-afbeeldingen worden beïnvloed door fouten als gevolg van ruis, artefac-ten en beperkte beeldresolutie. Kleine fouartefac-ten in de geometrie verspreiden zich naar de herstelde gegevens en leiden tot grote fouten in de oplossing wanneer standaard antislip-randvoorwaarden zijn gebruikt op onnauwkeurig geplaatste domeinwan-den. Het kernidee van dit werk was het vervangen van antislip-randvoorwaarden bij de arteriële wanden door slip/transpiratievoorwaarden met parameters die werden geschat uit snelheidsmetingen. De numerieke resultaten van synthetische testgeval-len lieten een belangrijke verbetering zien in de nauwkeurigheid van de geschatte drukverschillen en de gereconstrueerde snelheidsvelden.
In Hoofdstuk 3 werd een vergelijkingsstudie van verschillende directe druk gra-diëntschattingstechnieken gepresenteerd. Deze methoden berekenen relatieve druk-velden rechtstreeks van 3D PC-MRI-gegevens. De nieuwe Stokes schattingsmethode (STE) van Švihlová e.a. [Švi+16] werd voor het eerst toegepast op echte fantoom- en patiëntgegevens. In vergelijking met de klassieke Poisson drukschattingsmethode (PPE), bleek de STE-methode nauwkeuriger en in de meeste gevallen beter bestand
92 APPENDIX A. SAMENVATTING
tegen ruis en beeldsegmentatie.
Hoofdstuk 4 was gewijd aan een numerieke validatie van het nieuwe MAPDD-model Bertoglio e.a. [Ber+19] voor een domeinontbinding van vasculaire netwerken. Deze benadering beschouwt de vaten als een netwerk van dunne pijpen waarin de stroming de vorm heeft van een Womersley-stroming, verbonden door willekeurige 3D-knooppuntdomeinen waar de stroom wordt beschreven door de Navier-Stokes vergelijkingen. In het MAPDD-model worden de dunne pijpen vervangen door kop-peling voorwaarden op de knooppuntdomeinen. Een strategie om het MAPDD-model eenvoudig te implementeren met de eindige-elementenmethode werd gepresenteerd en de theoretische resultaten van Bertoglio e.a. [Ber+19] werden gereproduceerd met numerieke simulaties van een eenvoudige testcase. De methode bleek nauwkeurige resultaten te leveren, zelfs voor matig grote Reynolds getallen, ver van het regime waar de theorie geldig is.
