혈류 역학 수치 번역에 대해서 알아 보겠습니다(한영번역)
혈류 역학 수치 번역(한국어 원본)Hemodynamic numerical model 의 경우 일반적으로 CT, MRI, IVUS 등과 같은 medical imaging을 reconstruction하여 3 Dimensional vessel geometry를 획득한다. 이와 같은 절차를 통하여 구성된 vessel model은 실제 vessel의 geometry를 가장 근사하게 표현할 수 있기 때문에 여러 종류의 analysis에서 널리 활용되고 있다. 또한 순환기 질환의 기저를 이해하기 위해서는 환자위주의 medical imaging뿐만 아니라 이를 역추적하여 생성된 normal model의 혈류 특성을 함께 고려해야 한다. 그러나 medical imaging을 토대로 구성된 numerical model은 필요 이상의 불규칙성을 포함하게 되어 불필요한 hemodynamic singularity와 계산 효율을 저하시키게 된다. 또한 vessel wall의 modeling을 필요로 하는 FSI 등의 analysis에서 model의 구성을 지나치게 복잡하게 하여 pre-process 및 solution process의 부하를 증대시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 데이터 처리 및 계산의 효율 증대를 위하여 vessel의 centerline, eccentricity, area information을 토대로 circular cross section으로 구성된 simplified arterial model을 제안하였다. 제안된 simplified model을 사용하여 CFD method을 통해 normal 및 abnormal arterial model의 hemodynamic numerical analysis 을 수행하였으며 이를 original model을 사용한 analysis results와 비교/분석하였다. 제안된 simplified model을 사용한 analysis의 results는 기존에 수행된 original model을 사용한 결과와 정량적/정성적으로 유사한 경향을 보여주고 있음을 확인할 수 있다. 이와 같이 제안된 simplified model은 기존 arterial model의 curvature, eccentricity 및 area를 온전하게 포함하고 있으며 이에 vessel의 geometric characteristics로 야기되는 flow characteristics을 효과적으로 표현할 수 있음을 확인할 수 있었다. CFD (Computational Fluid Dynamics) method나 FSI (Fluid-Structure Interaction) method를 이용한 hemodynamic numerical analysis는 hemodynamics의 대표적인 접근 분야 중 하나로서 컴퓨터의 발전과 기술의 진보와 함께 널리 활용되고 있다. numerical analysis는 정량적인 hemodynamic index의 검토뿐만 아니라 실제환자를 포함한 가상의 모의 실험을 할 수 있다는 장점을 가진다. hemodynamic numerical model은 pre-process에서 3Dimensional vascular geometry을 필요로 하며 보다 현상학적 blood flow를 모사하기 위하여 실제 환자의 CT, MRI, IVUS 등의 medical imaging을 reconstruction하여 3차원 vascular geometry를 생성한다. 그러나 medical imaging을 그대로 reconstruction하여 생성된 hemodynamic numerical model은 필요 이상의 불규칙성을 포함하게 되어 이를 그대로 hemodynamic numerical model에 활용할 경우 불필요한 혈류 특이성을 내포하거나 계산 효율의 저하를 야기할 수 있다. 또한 arterial wall의 modeling을 필요로 하는 FSI 등의 analysis에서 model의 구성을 지나치게 복잡하게 하여 pre-process 및 solution process의 부하를 증대 시킬 수 있다. 특히 coronary artery와 같이 전체 CT나 MRI images에서 lumen region이 차지하는 pixel의 비율이 작은 경우, contrast ratio에 따라 reconstruction되는 lumen region의 변화가 상대적으로 크게 나타난다. 또한 불규칙한 vessel geometry를 표현하기 위해 수많은 삼각형으로 연결된 닫힌 공간의 3차원 geometry가 생성 된다. 이에 연구자에 따라 추가적인 표면 간소화 작업을 수행한 후 hemodynamic numerical model을 생성하는 경우도 있다. Medical imaging를 활용한 hemodynamic numerical model의 또 다른 특징은 환자 위주의 numerical model이다. 순환기 질환은 일반적으로 lesion이 진행된 다음에 자각증세가 나타나며 조영검사의 어려움 등으로 인해 환자를 대상으로 이뤄진다. 따라서 lesion을 지닌 혈관에 대한 연구들이 상대적으로 많이 진행되고 있는 실정이다. 혈관 질환의 발생부위 예측이나 발생 기저를 이해하기 위해서는 환자의 혈관 뿐만 아니라 lesion이 발생하기 이전의 혈관 상태에 대한 연구가 함께 이뤄져야 한다. 따라서 본 연구에서는 medical imaging를 토대로 생성된 초기 혈관 형상과 lesion이 제거된 normal vessel model 생성 및 이에 대한 simplified model링 작업을 수행하였다. 이를 위하여 구체적으로 2명의 실제 환자의 medical imaging를 이용하여 2개의 abnormal model, 2개의 normal model 및 이에 대한 4개의 simplified normal 및 abnormal model을 생성하였으며 이를 numerical analysis에 활용하였다. abnormal model을 생성하기 위해 LAD에 lesion을 지닌 2명의 환자의 CT image를 reconstruction하였다. 또한 선행연구를 통해 제안한 normal model 생성 기술을 적용하여 abnormal model의 plaque을 가상적으로 제거한 normal model을 생성하였다. 마지막으로 abnormal model과 normal model들의 curvature와 eccentricity, area information을 토대로 circular cross sectional area을 가진 simplified model을 생성하였으며 이를 활용하여 numerical analysis를 수행하였다. |
혈류 역학 수치 번역(영어 번역본)In the case of the hemodynamic numerical model, 3 Dimensional vessel geometry is obtained through medical imaging, such as CT, MRI and IVUS. Vessel models obtained through this method are being used in many types of analysis because it can express vessel geometry in a realistic manner. In order to better understand the basis of a cardiovascular disease, not only do you have to consider the patient’s medical imaging, but also the normal model’s characteristics of blood flow, which are constructed through tracing back those images. However, a numerical model constructed based on medical images includes too much irregularities, which leads to unnecessary hemodynamic singularities and a drop in calculation efficiency. When conducting analysis like FSI, which needs vessel wall modeling, it can also overcomplicate the structure of a model and increase the load in the pre-process and the solution process. Therefore, this study has proposed a simplified arterial model composed of circular cross sections based on centerline, eccentricity and area information, in order to improve data processing and calculation efficiency. Using the simplified model hemodynamic numerical analysis was conducted on normal and abnormal arterial models with the CFD method and compared this with analysis results obtained using the original model. The recommended simplified model showed quantitatively and qualitatively similar results to the existing original model. The recommended simplified model fully included the original arterial model’s curvature, eccentricity and area and was able to effectively express the flow characteristics caused by the vessel’s geometric characteristics. Hemodynamic numerical analysis using the CFD (Computational Fluid Dynamics) method and the FSI (Fluid-Structure Interaction) method is one of the fields representing hemodynamics and is being widely used with the advancement of computers and technology. Numerical analysis not only has the advantage of being able to quantitatively examine hemodynamic indexes, but to perform a virtual trial examination involving a real patient. The hemodynamic numerical model requires 3Dimensional vascular geometry during the pre-process and in order to obtain a more phenomenological analysis of blood flow, a 3 dimensional vascular geometry is produced by reconstructing a real patient’s medical images, such as CT, MRI and IVUS. However, a hemodynamic numerical model produced by reconstructing raw medical images includes too much unnecessary irregularities and if this is used directly in the model it will include too much unnecessary specificity in blood flow or lower calculation efficiency. When conducting analysis like FSI, which needs vessel wall modeling, it can also overcomplicate the structure of a model and increase the load in the pre-process and the solution process. Especially in the coronary artery, where the pixel proportion of the lumen region is lower within CT or MRI images, the change in the lumen region becomes relatively large during reconstruction in accordance to the contrast ratio. Also, in order to express the vessel geometry, a geometry of a closed 3 dimensional space is produced with many connected triangles. Because of this, in some cases an additional surface simplification process is done before producing a hemodynamic numerical model depending on the researcher. Another characteristic of the hemodynamic numerical model using medical imaging is that it is a patient centered numerical model. In general, in cardiovascular diseases symptoms occur after the progression of a lesion and angiography must be performed cautiously. Therefore, there is relatively more progress in research in vessels with lesions. In order to predict the location and understand the basis of occurrence, research must be done on not only current state of the patient’s vessel, but also on the state of the vessel before the occurrence of the lesion. Therefore, in this study the initial raw forms of the vessels based on medical imaging were produced and after forming the normal vessel models with the lesions eliminated simplified modeling was performed. For this, specifically, using two real patients’ medical imaging 2 abnormal models and two normal models were produced and based on these models a total of 4 simplified normal and abnormal models were produced and these were used in numerical analysis. In order to produce the abnormal models CT images of two patients with lesions on the LAD were reconstructed. Also, the normal models were produced by virtually eliminating the abnormal models’ plaque using the normal model producing technique , which was recommended in the pilot study. Lastly, based on the abnormal and normal models’ curvature, eccentricity and area information, simplified models with circular cross sectional areas were produced and numerical analysis was performed using these models. |
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이상 연세대학교에서 의뢰한 혈류 역학 수치 번역(한영번역)의 일부를 살펴 보았습니다.
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