Suitability of poroelastic and viscoelastic mechanical models for high and low frequency MR elastography
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: Descriptions of the structure of brain tissue as a porous cellular matrix support application of a poroelastic (PE) mechanical model which includes both solid and fluid phases. However, the majority of brain magnetic resonance elastography (MRE) studies use a single phase viscoelastic (VE) model to describe brain tissue behavior, in part due to availability of relatively simple direct inversion strategies for mechanical property estimation. A notable exception is low frequency intrinsic actuation MRE, where PE mechanical properties are imaged with a nonlinear inversion algorithm. METHODS: This paper investigates the effect of model choice at each end of the spectrum of in vivo human brain actuation frequencies. Repeat MRE examinations of the brains of healthy volunteers were used to compare image quality and repeatability for each inversion model for both 50 Hz externally produced motion and ≈1 Hz intrinsic motions. Additionally, realistic simulated MRE data were generated with both VE and PE finite element solvers to investigate the effect of inappropriate model choice for ideal VE and PE materials. RESULTS: In vivo, MRE data revealed that VE inversions appear more representative of anatomical structure and quantitatively repeatable for 50 Hz induced motions, whereas PE inversion produces better results at 1 Hz. Reasonable VE approximations of PE materials can be derived by equating the equivalent wave velocities for the two models, provided that the timescale of fluid equilibration is not similar to the period of actuation. An approximation of the equilibration time for human brain reveals that this condition is violated at 1 Hz but not at 50 Hz. Additionally, simulation experiments when using the "wrong" model for the inversion demonstrated reasonable shear modulus reconstructions at 50 Hz, whereas cross-model inversions at 1 Hz were poor quality. Attenuation parameters were sensitive to changes in the forward model at both frequencies, however, no spatial information was recovered because the mechanisms of VE and PE attenuation are different. CONCLUSIONS: VE inversions are simpler with fewer unknown properties and may be sufficient to capture the mechanical behavior of PE brain tissue at higher actuation frequencies. However, accurate modeling of the fluid phase is required to produce useful mechanical property images at the lower frequencies of intrinsic brain motions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».