Análisis Computacional de los Patrones de Tensión de Corte en la Pared de Válvulas Aórticas Calcificadas y Bicuspidales: Enfoque en Patrones Radiales y de Coaptación
Autores: Salman, Huseyin Enes; Saltik, Levent; Yalcin, Huseyin C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis Computacional de los Patrones de Tensión de Corte en la Pared de Válvulas Aórticas Calcificadas y Bicuspidales: Enfoque en Patrones Radiales y de Coaptación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Calcificación
Formación de válvula bicúspide
Hemodinámica
Válvula aórtica
Interacción fluido-estructura
Tensiones de corte en la pared
Licencia
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La calcificación y la formación de válvula bicúspide son trastornos importantes de la válvula aórtica que alteran la hemodinámica y la función de la válvula. El análisis detallado de la hemodinámica de la válvula aórtica conduciría a una mejor comprensión de la etiología de la enfermedad. Modelamos computacionalmente la válvula aórtica utilizando geometría tridimensional simplificada y condiciones de velocidad de entrada obtenidas a través de ecocardiografía. Examinamos varias severidades de calcificación y la formación de válvula bicúspide. Se adaptaron análisis de interacción fluido-estructura (FSI) utilizando ANSYS Workbench para incorporar con precisión tanto la dinámica del flujo como la deformación de las valvas. Los resultados de la simulación fueron validados al comparar los movimientos de las valvas en grabaciones de eco en modo B. Los resultados indican que el entorno biomecánico cambia significativamente para las válvulas calcificadas y bicúspides. Se observan altas velocidades de chorro de flujo en las válvulas calcificadas, lo que resulta en una alta diferencia de presión transvalvular (TPG). Las tensiones de corte en la pared (WSS) aumentaron con la calcificación en ambas superficies de la valva, fibrosa (lado de la aorta) y ventricularis (lado del ventrículo izquierdo). La distribución de WSS es regular en la ventricularis, ya que los valores de WSS aumentan proporcionalmente desde la base hasta la punta de la valva. Sin embargo, los patrones de WSS son espacialmente complejos en el lado fibroso. Los niveles bajos de WSS y los patrones de WSS espacialmente complejos en el lado fibroso se consideran factores que promueven una mayor calcificación y enfermedades valvulares.
Descripción
La calcificación y la formación de válvula bicúspide son trastornos importantes de la válvula aórtica que alteran la hemodinámica y la función de la válvula. El análisis detallado de la hemodinámica de la válvula aórtica conduciría a una mejor comprensión de la etiología de la enfermedad. Modelamos computacionalmente la válvula aórtica utilizando geometría tridimensional simplificada y condiciones de velocidad de entrada obtenidas a través de ecocardiografía. Examinamos varias severidades de calcificación y la formación de válvula bicúspide. Se adaptaron análisis de interacción fluido-estructura (FSI) utilizando ANSYS Workbench para incorporar con precisión tanto la dinámica del flujo como la deformación de las valvas. Los resultados de la simulación fueron validados al comparar los movimientos de las valvas en grabaciones de eco en modo B. Los resultados indican que el entorno biomecánico cambia significativamente para las válvulas calcificadas y bicúspides. Se observan altas velocidades de chorro de flujo en las válvulas calcificadas, lo que resulta en una alta diferencia de presión transvalvular (TPG). Las tensiones de corte en la pared (WSS) aumentaron con la calcificación en ambas superficies de la valva, fibrosa (lado de la aorta) y ventricularis (lado del ventrículo izquierdo). La distribución de WSS es regular en la ventricularis, ya que los valores de WSS aumentan proporcionalmente desde la base hasta la punta de la valva. Sin embargo, los patrones de WSS son espacialmente complejos en el lado fibroso. Los niveles bajos de WSS y los patrones de WSS espacialmente complejos en el lado fibroso se consideran factores que promueven una mayor calcificación y enfermedades valvulares.