Simulações computacionais do escoamento cardiovascular guiadas por ressonância magnética

Abstract

As doenças cardiovasculares representam hoje uma das maiores causas de morte no mundo. Desta forma, o conhecimento dos padrões de escoamento sanguíneo no corpo humano se faz importante no diagnóstico e pesquisa de algumas doenças. Utilizando a ressonância magnética (RM), o escoamento sanguíneo pode ser mensurado in vivo diretamente usando ressonância magnética (RM) com contraste de fase (CF) ou através da codificação de velocidade em Fourier (CVF). Por outro lado, o escoamento sanguíneo pode também ser simulado utilizando uma abordagem baseada em modelos da dinâmica dos fluidos computacional (DFC). O CF tem como desvantagens os longos tempos de aquisição, a resolução espaço-temporal limitada, efeitos de volume parcial e baixa relação sinal-ruído (SNR). Por outro lado, a codificação de velocidade em Fourier é um método de imageamento por ressonância magnética promissor para realizar medidas do escoamento cardiovascular. A CVF oferece SNR consideravelmente maior que o CF e também é robusto aos efeitos de volume parcial. Os conjuntos de dados com CVF são adquiridos com baixa resolução espacial devido aos longos tempos de aquisição relacionados a sua alta dimensionalidade, (x,y,v,t), mas proporcionam a distribuição de velocidade associada a cada um dos seus grandes voxels. Entretanto, não um mapa de velocidades do escoamento. Finalmente, a DFC proporciona alta resolução temporal e espacial, além de tempos de aquisição reduzidos. Porém a sua acurácia é dependente das hipóteses do modelo. O objetivo deste trabalho é apresentar um método capaz de integrar medidas diretas de RM (CF ou CVF) a um algoritmo para determinar solução das equações da dinâmica dos fluidos, tendo como principal interesse a redução no tempo de exame num ambiente clínico. Desta forma, este trabalho apresenta duas contribuições originais: (i) um método para extrair mapas de velocidade de alta resolução espacial a partir de dados com CVF de baixa resolução espacial; e (ii) um método para reconstruir campos de velocidade que são influenciados ao mesmo tempo pelas medidas diretas por RM (CF ou CVF) e pelos modelos físicos da dinâmica dos fluidos.