Super-resolution ultrasound (SRU) is a new ultrasound imaging mode that promises to facilitate the detection of microvascular disease by providing new vascular bio-markers that are directly linked to microvascular pathophysiology, thereby augmenting current knowledge and potentially enabling new treatment. Such a capability can be developed through thorough understanding as articulated by means of mathematical models. In this study, a 2D numerical flow model is adopted for generating flow adaptation in response to ischaemia, in order to determine the ability of SRU to register the resulting flow perturbations. The flow model results demonstrate that variations in flow behaviour in response to locally induced ischaemia can be significant throughout the entire vascular bed. Measured velocities have variations that are dependent on the location of ischaemia, with median values ranging between 2-7 mms

Abstract The study of microcirculation can reveal important information related to pathology. Focusing on alterations that are
represented by an obstruction of blood flow in microcirculatory regions may provide an insight into vascular biomarkers.
The current in silico study assesses the capability of CEUS and SRU flow-quantification to study occlusive actions in a
microvascular bed, particularly the ability to characterise known and model induced flow behaviours. The aim is to in-
vestigate theoretical limits with the use of CEUS and the upcoming particle-tracking in SRU in order to propose realistic
biomarker targets relevant for clinical diagnosis. Results from CEUS flow parameters display limitations congruent with
prior investigations. Conventional resolution limits lead to signals dominated by large vessels, making discrimination
of microvasculature specific signals difficult. Additionally, some occlusions lead to weakened parametric correlation
against flow rate in the remainder of the network. Loss of correlation is dependent on the degree to which flow is redis-
tributed, with comparatively minor redistribution correlating in accordance with ground truth measurements for change
in mean transit time, dM T T (CEUS, R = 0.85; GT, R = 0.82) and change in peak intensity, dIp (CEUS, R = 0.87;
GT, R = 0.96). Major redistributions, however, result in a loss of correlation, demonstrating that TIC-related parame-
ters have efficacy dependent on the location of occlusion. Conversely, results from SRU processing provides accurate
depiction of the anatomy and dynamics present in the vascular bed, that extends to individual microvessels. Correspon-
dence between model vessel structure displayed in SRU maps with the ground truth was > 91% for cases of minor and
major flow redistributions. In conclusion, SRU appears to be a highly promising technology in the quantification of
subtle flow phenomena due ischaemia induced vascular flow redistribution.