Algorithmically generated rodent hepatic vascular trees in arbitrary detail

Schwen, Lars Ole; Wei, Weiwei; Gremse, Felix; Ehling, Josef; Wang, Lei; Dahmen, Uta; Preußer, Tobias

doi:10.1016/j.jtbi.2014.10.026

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“…Os modelos utilizados para a geração deárvores arteriais podem ser classificados como: anatômicos [13], a parâmetros condensados [4], fractais [12,14] e otimizados [1,3,7,10]. Na linha de pesquisa deste trabalho, destacam-se os modelos otimizados deárvores circulatórias gerados pelo método CCO (Constrained Constructive Optimization) [8].…”

Section: Introductionunclassified

Influência da Escolha da Função Custo na Construção de Modelos de Arvores Arteriais Considerando o Efeito Fahraeus-Lindqvist

Brito¹,

Santos²,

Queiroz³

2018

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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Resumo. Modelos deárvores arteriais têm sido utilizados com sucesso para obter uma melhor compreensão de todos os aspectos relacionadosà hemodinâmica de regiões clinicamente relevantes do corpo humano, passando pelo diagnóstico e com aplicações no planejamento cirúrgico. Basicamente, os modelos podem ser agrupados nas classes: anatômico, parâmetro condensado, fractal e otimizado. Neste trabalho, foca-se na geração de modelos otimizados no contexto do método Constrained Constructive Optimization (CCO) equipado com o efeito Fåhraeus-Lindqvist, o qual indica que a viscosidade sanguínea depende do diâmetro do vaso através de uma função não linear. A geração desses modelos está ligadaà minimização de uma função custo. Neste trabalho, investiga-se a influência desta função na geração dos modelos. Os resultados obtidos mostram que esta função afeta as estruturas conectivas e topológicas dos modelos, assim como no seu perfil de pressão. Palavras-chave. Efeito Fåhraeus-Lindqvist,Árvores Arteriais, Modelagem Computacional IntroduçãoA partir da modelagem computacional tem sido possível a construção detalhada de modelosárvores arteriais possibilitando assim um estudo realístico e sistemático da hemodinâmica local em regiões clinicamente relevantes do corpo humano. Esse estudo tem sido utilizado para obter uma melhor compreensão de todos os aspectos relacionados ao escoamento sanguíneo, desde propagação de ondas e análise do pulso de pressão, passando pelo diagnóstico e com aplicações no planejamento cirúrgico.Os modelos utilizados para a geração deárvores arteriais podem ser classificados como: anatômicos [13], a parâmetros condensados [4], fractais [12,14] e otimizados [1,3,7,10]. Na linha de pesquisa deste trabalho, destacam-se os modelos otimizados deárvores circulatórias gerados pelo método CCO (Constrained Constructive Optimization) [8]. Os

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Section: Introductionunclassified

Influência da Escolha da Função Custo na Construção de Modelos de Arvores Arteriais Considerando o Efeito Fahraeus-Lindqvist

Brito¹,

Santos²,

Queiroz³

2018

Proceeding Series of the Brazilian Society of Computational and Applied Mathematics

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“…Different class of arterial trees models have been reported in the literature such as: lumped parameter models [1], anatomical models [2], fractal models [3,4] and optimized models [5,6,7,8,9,10,11,12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Construction of arterial networks considering a power law with exponent dependent on bifurcation level

Meneses

Brito

Rocha

et al. 2017

VII Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2016, Bucaramanga, Santander, Colombia, October 26th -28th, 2016

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Abstract-The structure of an arterial tree model is generated on the computer using an algorithm based on method of constrained constructive optimization(CCO). During the growth process of the model, the CCO method generates arterial tree model taking into account a power law at bifurcation with a constant exponent in all bifurcations throughout the tree. In this work we propose a different approach where the algorithm is able to adopt an exponent dependent on the number of proximal bifurcations along the path from the respective segment to the root segment, i.e. bifurcation level. The resulting model tree is analyzed regarding the relations between segment radii and bifurcation levels. Our results show satisfactory agreement with morphometric measurements taken from corrosion casts of human coronary arteries reported in the literature.

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“…These studies have been used to gain a better understanding of all aspects related to blood flow, from wave propagation and analysis of pressure pulse can be used for diagnosis and surgical planning applications. To date these simulations can employ one of following class of models of arterial trees: lumped parameter models [1], anatomical models [2], fractal models [3,4] and optimized [5,6,7,8,9,10,11,12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Construction of arterial networks considering the Fahraeus-Lindqvist effect

Brito

Meneses

Rocha

et al. 2017

VII Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2016, Bucaramanga, Santander, Colombia, October 26th -28th, 2016

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Abstract-Arterial networks can be generated from lumped parameter, anatomical, fractal and optimized models. Inside the optimized class, the computational method of Constrained Constructive Optimization (CCO) is able to generate models that mimic important properties of real coronary arterial trees. This work contributes with an algorithm based on CCO method to create arterial networks taking into account the FahraeusLindqvist effect during the growth process. This effect is associated with the viscosity of the blood changes with the diameter of the vessel nonlinearly. Similarly to the CCO, in this algorithm, a arterial tree is represented as dichotomously branching system of straight cylindrical tubes, with resistance and flow conditions calculated by Poiseuille's law. At bifurcations, the radii of parent and daughter segments obey a power law and the process of growing the tree is governed by minimizing total intravascular volume. The models obtained by the algorithm presented here have shown to adequately reproduce the distribution of the vessel radii of real coronary arterial trees when compared with experimental data.

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Algorithmically generated rodent hepatic vascular trees in arbitrary detail

Cited by 17 publications

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Influência da Escolha da Função Custo na Construção de Modelos de Arvores Arteriais Considerando o Efeito Fahraeus-Lindqvist

Influência da Escolha da Função Custo na Construção de Modelos de Arvores Arteriais Considerando o Efeito Fahraeus-Lindqvist

Construction of arterial networks considering a power law with exponent dependent on bifurcation level

Construction of arterial networks considering the Fahraeus-Lindqvist effect

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