患者特异性血流的0D和1D简化模型的自动生成
摘要：从三维(3D)心血管流体动力学模拟通常需要在高性能计算集群上花费几小时到几天的计算时间。一维(1D)和聚合参数零维(0D)模型在准确预测血液体积流和压力波形方面显示出很大的潜力，而成本只有一部分。它们还可以加速不确定性量化、优化和设计参数化研究。尽管之前有几项研究生成了1D和0D模型，并将它们与3D解决方案进行了比较，但这些研究通常仅限于1D或0D以及单一类别的血管解剖学。本研究提出了一个完全自动化和公开可用的框架，从3D的患者特定几何中生成和模拟1D和0D模型，自动检测血管交汇点和狭窄段。我们的唯一输入是3D几何；我们不使用任何来自3D模拟的先前知识。本研究中提出的所有计算工具都在开源软件平台SimVascular中实现。我们通过与各种解剖学、血管类型和疾病情况下的N=72个公开可用模型进行全面比较，展示了降阶近似的质量对刚性壁3D解决方案的优势。在终端血管分支出口处测量，1D和0D模型流量和压力的相对平均近似误差通常在1%到10%之间。总的来说，尽管只需要1D运行时间的三分之一，0D模型的误差只略高于1D模型的误差。自动生成的ROM可以显著加快模型的开发速度，并将计算负载从高性能机器转移到个人计算机上。
作者：Martin R. Pfaller, Jonathan Pham, Aekaansh Verma, Luca Pegolotti, Nathan M. Wilson, David W. Parker, Weiguang Yang, Alison L. Marsden
论文ID：2111.04878
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2022-08-12