Modal decomposition and flow analysis of Aorta’s MRI-Acquired blood flow

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dc.catalogadoraba
dc.contributor.advisorCádiz Cádiz, Rodrigo Fernando
dc.contributor.advisorBrevis Vergara, Wernher
dc.contributor.authorKantor Nagel, Nicolás
dc.contributor.otherPontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
dc.date.accessioned2025-02-04T19:08:15Z
dc.date.available2025-02-04T19:08:15Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionTesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2024
dc.description.abstractThis study utilizes Proper Orthogonal Decomposition (POD) and Bessel functions to analyze arterial blood flow from MRI data. By decomposing velocity fields into Bessel functions, we efficiently captured the majority of kinetic energy with a low-order model, demonstrating that dominant POD modes align closely with specific Bessel functions across various arterial geometries. We analyzed spatial and temporal dynamics by examining POD modes and their temporal evolution through singular value decomposition (SVD) and Fourier transforms. Results show that lower POD modes capture significant kinetic energy and exhibit consistent patterns across geometries, while higher modes reveal complex, turbulent features. Notably, higher POD modes correspond to higher temporal frequencies, supporting theoretical predictions from Womersley’s flow equations and simulations. The phantom data displayed increased turbulence with higher-order modes contributing more to the kinetic energy, highlighting the impact of geometric sharpness on flow dynamics. In summary, this approach integrates spatial and temporal analyses to provide a robust framework for interpreting 4D flow MRI data, improving our understanding of arterial dynamics and offering potential for enhanced diagnostic capabilities by simplifying flow reconstruction and emphasizing key flow characteristics.
dc.description.abstractEste estudio utiliza la Descomposicion en Modos Ortogonales (POD) y funciones de ´Bessel para analizar el flujo sangu´ıneo en arterias a partir de datos de resonancia magnetica ´(MRI). Mediante la descomposicion de los campos de velocidad en funciones de Bessel, ´capturamos de manera eficiente la mayor parte de la energ´ıa cinetica con un modelo de ´orden bajo, demostrando que los modos dominantes de POD se alinean estrechamentecon funciones de Bessel espec´ıficas en diversas geometr´ıas arteriales. Analizamos lasdinamicas espaciales y temporales examinando los modos POD y su evoluci ´ on temporal a ´traves de la descomposici ´ on en valores singulares (SVD) y transformadas de Fourier. Los ´resultados muestran que los modos inferiores de POD capturan una cantidad significativade energ´ıa cinetica y exhiben patrones consistentes en distintas geometr ´ ´ıas, mientras quelos modos superiores revelan caracter´ısticas complejas y turbulentas. Es destacable quelos modos superiores de POD corresponden a frecuencias temporales mas altas, apoyando ´las predicciones teoricas de las ecuaciones de flujo de Womersley. Los datos de un modelo ´arterial artificial mostraron un aumento de turbulencia, con modos de orden superior contribuyendo mas a la energ ´ ´ıa cinetica, lo que resalta el impacto de una geometr ´ ´ıa complejaen la dinamica del flujo. En resumen, este enfoque integra an ´ alisis espaciales y tempo- ´rales para proporcionar un marco solido para la interpretaci ´ on de datos de flujo 4D en ´MRI, mejorando nuestra comprension de la din ´ amica arterial y ofreciendo un potencial ´para mejorar las capacidades diagnosticas mediante la simplificaci ´ on de la reconstrucci ´ on´del flujo y el enfasis en caracter ´ ´ısticas clave del mismo.
dc.fechaingreso.objetodigital2025-02-04
dc.format.extentxii, 56 páginas
dc.fuente.origenSRIA
dc.identifier.doi10.7764/tesisUC/ING/102152
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.7764/tesisUC/ING/102152
dc.identifier.urihttps://repositorio.uc.cl/handle/11534/102152
dc.information.autorucEscuela de Ingeniería; Cádiz Cádiz, Rodrigo Fernando; S/I; 4402
dc.information.autorucEscuela de Ingeniería; Kantor Nagel, Nicolás; S/I; 1064771
dc.information.autorucEscuela de Ingeniería; Brevis Vergara, Wernher; 0000-0001-8161-4677; 1059019
dc.language.isoen
dc.nota.accesocontenido completo
dc.rightsacceso abierto
dc.subject4D-Flow MRI
dc.subjectProper Orthogonal Decomposition
dc.subject2D Bessel Functions
dc.subjectWomersely Flow Equation
dc.subjectSingular Value Decomposition
dc.subjectMRI de flujo 4D
dc.subjectDescomposicion en Modos Ortogonales
dc.subjectFunciones de Bessel 2D
dc.subjectEcuacion de Flujo de Womersley
dc.subjectDescomposición en Valores Singulares
dc.subject.ddc620
dc.subject.deweyIngenieríaes_ES
dc.titleModal decomposition and flow analysis of Aorta’s MRI-Acquired blood flow
dc.typetesis de maestría
sipa.codpersvinculados4402
sipa.codpersvinculados1064771
sipa.codpersvinculados1059019
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