Wall shear stress vector field topology characterization using 4D-flow MRI

The major form of cardiovascular disease, which is the leading cause of death in the US, is atherosclerosis, defined as the accumulation of fatty material inside the arterial wall, for which the study of wall shear stress (WSS) as a common hemodynamic parameter is of high interest. This is due to the fact that low and oscillatory WSS causes inflammatory EC behavior and induces atherosclerosis. As a modern tool for non-invasive analysis, time-resolved three-dimensional spatial decoding paired with a three-directional velocity-encoded phase-contrast magnetic resonance imaging (called 4D-Flow MRI) provides useful information for vascular disease diagnosis, treatment, and surveillance. This study explains how these patient-specific, non-invasive, objective assessment can be conducted using 4D-Flow MRI, being compared to the computational fluid dynamics (CFD) approaches in a fluid dynamics analysis.

La principale forma di malattia cardiovascolare, che è la principale causa di morte negli Stati Uniti, è l'aterosclerosi, definita come l'accumulo di materiale grasso all'interno della parete arteriosa, per cui lo studio dello stress da taglio a parete (WSS) come parametro emodinamico comune è di grande interesse. Ciò è dovuto al fatto che un WSS basso e oscillatorio provoca un comportamento infiammatorio della CE e induce l'aterosclerosi. Come strumento moderno per l'analisi non invasiva, la decodifica spaziale tridimensionale risolta nel tempo abbinata a una risonanza magnetica a contrasto di fase codificata in velocità tridimensionale (chiamata 4D-Flow MRI) fornisce informazioni utili per la diagnosi, il trattamento delle malattie vascolari, e sorveglianza. Questo studio spiega come queste valutazioni obiettive specifiche per il paziente, non invasive, possano essere condotte usando la 4D-Flow MRI, confrontandole con gli approcci della fluidodinamica computazionale (CFD) in un'analisi fluidodinamica.