Numerical analysis of the pressure drop across highly-eccentric coronary stenoses: application to the calculation of the fractional flow reserve

DSpace/Manakin Repository

español português english

Numerical analysis of the pressure drop across highly-eccentric coronary stenoses: application to the calculation of the fractional flow reserve

Show full item record

Title: Numerical analysis of the pressure drop across highly-eccentric coronary stenoses: application to the calculation of the fractional flow reserve
Author: Agujetas Ortiz, Rafael; González Fernández, María Reyes; Nogales Asensio, Juan Manuel; Montanero Fernández, José María
Abstract: ANTECEDENTES: El flujo fraccionado inverso (FFR) es la evaluación de referencia de la importancia hemodinámica de las estenosis coronarias. Sin embargo, requiere el cateterismo de la arteria coronaria para determinar las formas de onda de presión proximal y distal a la estenosis. Por el contrario, la dinámica de fluidos computacional permite el cálculo del valor FFR a partir de una angiografía por tomografía computarizada (ATC) relativamente no invasiva. MÉTODOS: Analizamos el flujo a través de estenosis coronarias altamente excéntricas idealizadas resolviendo las ecuaciones de Navier-Stokes. Examinamos la influencia de varios aspectos (aproximaciones) del método de simulación en el cálculo del valor FFR. Estudiar los efectos sobre el valor FFR de los errores cometidos en la segmentación de las imágenes clínicas. Para ello, comparamos el valor FFR para la geometría nominal con el calculado para otras formas que se desvían ligeramente de esa geometría. Este análisis se realizó para un rango de severidades de estenosis y diferentes velocidades de entrada y formas de onda de presión. RESULTADOS Y CONCLUSIONES: Los errores cometidos al asumir un perfil de velocidad uniforme delante de la estenosis, así como los debidos a las aproximaciones newtoniana y laminar, son insignificantes para las severidades de la estenosis que conducen a valores de FFR alrededor del umbral de 0,8. La resolución limitada de la reconstrucción de la geometría de la estenosis es la principal fuente de error al predecir el valor FFR. Tanto los errores sistemáticos en la detección de contornos de sólo 1 píxel en las imágenes CTA como una representación de baja calidad de la superficie de la estenosis (geometría facetada gruesa) pueden producir resultados erróneos de la evaluación FFR para un conjunto importante de estenosis excéntricas. Por el contrario, la resolución espacial de las imágenes adquiridas con tomografía de coherencia óptica puede ser suficiente para asegurar predicciones precisas del valor FFR.BACKGROUND: Fractional flow reverse (FFR) is the gold standard assessment of the hemodynamic significance of coronary stenoses. However, it requires the catheterization of the coronary artery to determine the pressure waveforms proximal and distal to the stenosis. On the contrary, computational fluid dynamics enables the calculation of the FFR value from relatively non-invasive computed tomography angiography (CTA). METHODS: We analyze the flow across idealized highly-eccentric coronary stenoses by solving the Navier–Stokes equations. We examine the influence of several aspects(approximations) of the simulation method on the calculation of the FFR value. Westudy the effects on the FFR value of errors made in the segmentation of clinicalimages. For this purpose, we compare the FFR value for the nominal geometry withthat calculated for other shapes that slightly deviate from that geometry. This analysisis conducted for a range of stenosis severities and different inlet velocity and pressurewaveforms. RESULTS AND CONCLUSIONS: The errors made in assuming a uniform velocity profile in front of the stenosis, as well as those due to the Newtonian and laminar approximations, are negligible for stenosis severities leading to FFR values around the threshold 0.8. The limited resolution of the stenosis geometry reconstruction is the major source of error when predicting the FFR value. Both systematic errors in the contour detection of just 1-pixel size in the CTA images and a low-quality representation of the stenosis surface (coarse faceted geometry) may yield wrong outcomes of the FFR assessment for an important set of eccentric stenoses. On the contrary, the spatial resolution of images acquired with optical coherence tomography may be sufficient to ensure accurate predictions for the FFR value.
URI: http://hdl.handle.net/10662/9917
Date: 2018


Files in this item

Files Size Format View
s12938_018_0503_7.pdf 1.428Mb PDF View  Thumbnail

The following license files are associated with this item:

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record

Attribution 4.0 International Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution 4.0 International

Search DSpace


Browse

My Account

Statistics

Help

Redes sociales