Reduced-order models based on physics are a popular choice in cardiovascular modeling due to their efficiency, but they may experience reduced accuracy when working with anatomies that contain numerous junctions or pathological conditions. We develop one-dimensional reduced-order models that simulate blood flow dynamics using a graph neural network trained on three-dimensional hemodynamic simulation data. Given the initial condition of the system, the network iteratively predicts the pressure and flow rate at the vessel centerline nodes. Our numerical results demonstrate the accuracy and generalizability of our method in physiological geometries comprising a variety of anatomies and boundary conditions. Our findings demonstrate that our approach can achieve errors below 2% and 3% for pressure and flow rate, respectively, provided there is adequate training data. As a result, our method exhibits superior performance compared to physics-based one-dimensional models, while maintaining high efficiency at inference time.


翻译:基于物理的减序模型因其效率而成为心血管建模的流行选择,但在与包含众多交叉点或病理条件的解剖师合作时,其精确度可能会降低。我们开发了单维减序模型,利用经过三维热动模拟数据培训的图形神经网络模拟血液流动动态。根据该系统的初始状况,该网络反复预测了船舶中线节点的压力和流速。我们的数字结果显示,在由各种解剖和边界条件组成的生理地理不对称中,我们的方法的准确性和可概括性会降低。我们的调查结果表明,只要有足够的培训数据,我们的方法在压力和流速方面可以分别达到2%和3%以下的错误。因此,我们的方法比基于物理的一维模型表现得更好,同时在交错时保持高效率。</s>

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