Análisis hemodinámico de las características geométricas de los orificios laterales basados en el catéter GDK
Autores: Yang, Yang; Li, Yijing; Liu, Chen; Zhou, Jingyuan; Li, Tao; Xiong, Yan; Zhang, Ling
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis hemodinámico de las características geométricas de los orificios laterales basados en el catéter GDK
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Hemodiálisis
Catéteres
Dinámica de flujo
Tensión de corte
Trombosis
Impresión 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La hemodiálisis es un medio importante para mantener la vida en pacientes con enfermedad renal en etapa terminal (ERT). Aproximadamente el 76.8% de los pacientes que comienzan hemodiálisis lo hacen a través de catéteres, que desempeñan roles vitales en la entrega de hemodiálisis a los pacientes. Durante la última década, los materiales, estructuras y tecnologías de recubrimiento de superficie de los catéteres han estado evolucionando constantemente para mejorar los problemas relacionados con los catéteres, como la recirculación, la trombosis, las infecciones relacionadas con el catéter y el mal funcionamiento. En este estudio, basado en el catéter comercial GDK, se establecieron seis modelos de catéter (GDK, GDK1, GDK2, GDK3, GDK4 y GDK5) con diferentes diámetros de lumen y diferentes características geométricas de los orificios laterales, y se utilizaron dinámicas de fluidos computacionales (CFD) para medir la tasa de flujo, el estrés cortante, el tiempo de residencia (RT) y el índice de lisis plaquetaria (PLI). Estos seis catéteres se imprimieron luego con policarbonato PC utilizando tecnología de impresión 3D para verificar las tasas de recirculación. Los resultados indicaron que: (1) el catéter con un diámetro exterior de 5.5 mm tenía el menor estrés cortante promedio en el lumen arterial y la menor proporción de áreas con estrés cortante > 10 pa. Con el aumento del diámetro del catéter, el estrés cortante en el volumen de la punta se volvió más bajo, el RT promedio aumentó y el PLI disminuyó debido a los mayores cambios en el estrés cortante; (2) los catéteres con orificios laterales en forma ovalada tenían niveles de estrés cortante más bajos que aquellos con orificios en forma circular, lo que indica que el diseño ovalado era más efectivo; (3) el catéter con orificios laterales duales paralelos tenía un flujo uniformemente distribuido alrededor de los orificios laterales y exhibió tasas de recirculación más bajas tanto en conexiones hacia adelante como hacia atrás, mientras que los orificios laterales múltiples lineales tenían niveles de estrés cortante más altos debido a las grandes diferencias en el flujo alrededor de los orificios laterales. La selección del material y la optimización de los orificios laterales de los catéteres tienen un impacto significativo en el rendimiento hemodinámico y reducen la probabilidad de trombosis, mejorando así la eficiencia de la diálisis. Este estudio proporcionaría alguna orientación para optimizar las estructuras de los catéteres y ayudar hacia la comercialización de catéteres de HD más eficientes.
Descripción
La hemodiálisis es un medio importante para mantener la vida en pacientes con enfermedad renal en etapa terminal (ERT). Aproximadamente el 76.8% de los pacientes que comienzan hemodiálisis lo hacen a través de catéteres, que desempeñan roles vitales en la entrega de hemodiálisis a los pacientes. Durante la última década, los materiales, estructuras y tecnologías de recubrimiento de superficie de los catéteres han estado evolucionando constantemente para mejorar los problemas relacionados con los catéteres, como la recirculación, la trombosis, las infecciones relacionadas con el catéter y el mal funcionamiento. En este estudio, basado en el catéter comercial GDK, se establecieron seis modelos de catéter (GDK, GDK1, GDK2, GDK3, GDK4 y GDK5) con diferentes diámetros de lumen y diferentes características geométricas de los orificios laterales, y se utilizaron dinámicas de fluidos computacionales (CFD) para medir la tasa de flujo, el estrés cortante, el tiempo de residencia (RT) y el índice de lisis plaquetaria (PLI). Estos seis catéteres se imprimieron luego con policarbonato PC utilizando tecnología de impresión 3D para verificar las tasas de recirculación. Los resultados indicaron que: (1) el catéter con un diámetro exterior de 5.5 mm tenía el menor estrés cortante promedio en el lumen arterial y la menor proporción de áreas con estrés cortante > 10 pa. Con el aumento del diámetro del catéter, el estrés cortante en el volumen de la punta se volvió más bajo, el RT promedio aumentó y el PLI disminuyó debido a los mayores cambios en el estrés cortante; (2) los catéteres con orificios laterales en forma ovalada tenían niveles de estrés cortante más bajos que aquellos con orificios en forma circular, lo que indica que el diseño ovalado era más efectivo; (3) el catéter con orificios laterales duales paralelos tenía un flujo uniformemente distribuido alrededor de los orificios laterales y exhibió tasas de recirculación más bajas tanto en conexiones hacia adelante como hacia atrás, mientras que los orificios laterales múltiples lineales tenían niveles de estrés cortante más altos debido a las grandes diferencias en el flujo alrededor de los orificios laterales. La selección del material y la optimización de los orificios laterales de los catéteres tienen un impacto significativo en el rendimiento hemodinámico y reducen la probabilidad de trombosis, mejorando así la eficiencia de la diálisis. Este estudio proporcionaría alguna orientación para optimizar las estructuras de los catéteres y ayudar hacia la comercialización de catéteres de HD más eficientes.