Changes in cardiovascular hemodynamics are closely related to the development of aortic regurgitation (AR), a type of valvular heart disease. Pressure gradients derived from blood flows are used to indicate AR onset and evaluate its severity. These metrics can be non-invasively obtained using four-dimensional (4D) flow magnetic resonance imaging (MRI), where accuracy is primarily dependent on spatial resolution. However, insufficient resolution often results from limitations in 4D flow MRI and complex AR hemodynamics. To address this, computational fluid dynamics simulations were transformed into synthetic 4D flow MRI data and used to train a variety of neural networks. These networks generated super resolution, full-field phase images with an upsample factor of 4. Results showed decreased velocity error, high structural similarity scores, and improved learning capabilities from previous work. Further validation was performed on two sets of in-vivo 4D flow MRI data and demonstrated success in de-noising flow images. This approach presents an opportunity to comprehensively analyse AR hemodynamics in a non-invasive manner.


翻译:心血管热动力学的变化与一种脉冲心脏病的动脉回流(AR)的发育密切相关。血液流产生的压力梯度用于表示ARED和评估其严重程度。这些测量指标可以使用四维(4D)流磁共振成像(MRI)的非侵入性获得,其准确性主要取决于空间分辨率。然而,由于4D流MRI和复杂的AR热动力学的局限性,分辨率往往不足。为此,计算流体动态模拟被转换成合成4D流MRI数据,用于培训各种神经网络。这些网络生成了超分辨率,全场图像,具有4个上层抽样系数。结果显示速度误差减少,结构相似得分高,以及以往工作学习能力提高。对四维流MRI数据中的两组数据进行了进一步验证,并证明流流解成功。这一方法提供了一个机会,以非侵入方式全面分析AR的血液动力学。

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