Estudio Matemático del Flujo Sanguíneo Pulsátil en las Arterias Uterinas y Umbilicales Durante el Embarazo
Autores: Felias, Anastasios; Skentou, Charikleia; Paschopoulos, Minas; Tzimas, Petros; Vatopoulou, Anastasia; Gkrozou, Fani; Xenos, Michail
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio Matemático del Flujo Sanguíneo Pulsátil en las Arterias Uterinas y Umbilicales Durante el Embarazo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Dinámica de fluidos computacional
Modelado matemático
Embarazo
Cambios hemodinámicos
Ultrasonido Doppler
Parámetros de dinámica de fluidos
Fluido no newtoniano
Características del flujo sanguíneo
CFD
Patrones de flujo secundarios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este estudio aplica Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y modelado matemático para examinar el flujo sanguíneo arterial uterino y umbilical durante el embarazo, proporcionando una comprensión más detallada de los cambios hemodinámicos a lo largo de la gestación. El análisis estadístico de datos de ultrasonido Doppler de una gran cohorte de más de 200 mujeres embarazadas (en el segundo y tercer trimestre) revela aumentos significativos en la velocidad sistólica pico arterial umbilical (PSV) entre la semana 22 y la 30, mientras que las velocidades de la arteria uterina permanecen relativamente estables, sugiriendo adaptaciones en la resistencia vascular durante el embarazo. Al combinar las ecuaciones de Navier-Stokes con los perfiles de velocidad de entrada derivados del ultrasonido Doppler, cuantificamos varios parámetros clave de dinámica de fluidos, incluyendo el esfuerzo cortante promedio en la pared (TAWSS), el índice de esfuerzo cortante oscilatorio (OSI), el tiempo de residencia relativo (RRT), el número de Reynolds (Re) y el número de Dean (De), evaluando la estabilidad del flujo laminar en la arteria uterina y los patrones de flujo secundarios en la arteria umbilical. Dado que la sangre exhibe viscosidad dependiente del esfuerzo cortante y un comportamiento reológico complejo, modelarla como un fluido no newtoniano es esencial para capturar con precisión la dinámica del flujo pulsátil y los esfuerzos cortantes en estas vasculaturas. A diferencia de las técnicas de imagen convencionales, la CFD ofrece una visualización mejorada de las características del flujo sanguíneo, como las líneas de corriente, las distribuciones de velocidad y el movimiento instantáneo de partículas, proporcionando información que no se captura fácilmente solo con ultrasonido Doppler. Específicamente, la CFD revela patrones de flujo secundarios en la arteria umbilical, que interactúan con el flujo primario, un fenómeno que es difícil de observar con ultrasonido. Estos hallazgos refinan los modelos hemodinámicos existentes, proporcionan valores de referencia específicos para la población para evaluaciones clínicas y mejoran nuestra comprensión de la relación entre la dinámica del flujo arterial umbilical y la restricción del crecimiento fetal, con importantes implicaciones para el monitoreo de la salud materna y fetal.
Descripción
Este estudio aplica Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y modelado matemático para examinar el flujo sanguíneo arterial uterino y umbilical durante el embarazo, proporcionando una comprensión más detallada de los cambios hemodinámicos a lo largo de la gestación. El análisis estadístico de datos de ultrasonido Doppler de una gran cohorte de más de 200 mujeres embarazadas (en el segundo y tercer trimestre) revela aumentos significativos en la velocidad sistólica pico arterial umbilical (PSV) entre la semana 22 y la 30, mientras que las velocidades de la arteria uterina permanecen relativamente estables, sugiriendo adaptaciones en la resistencia vascular durante el embarazo. Al combinar las ecuaciones de Navier-Stokes con los perfiles de velocidad de entrada derivados del ultrasonido Doppler, cuantificamos varios parámetros clave de dinámica de fluidos, incluyendo el esfuerzo cortante promedio en la pared (TAWSS), el índice de esfuerzo cortante oscilatorio (OSI), el tiempo de residencia relativo (RRT), el número de Reynolds (Re) y el número de Dean (De), evaluando la estabilidad del flujo laminar en la arteria uterina y los patrones de flujo secundarios en la arteria umbilical. Dado que la sangre exhibe viscosidad dependiente del esfuerzo cortante y un comportamiento reológico complejo, modelarla como un fluido no newtoniano es esencial para capturar con precisión la dinámica del flujo pulsátil y los esfuerzos cortantes en estas vasculaturas. A diferencia de las técnicas de imagen convencionales, la CFD ofrece una visualización mejorada de las características del flujo sanguíneo, como las líneas de corriente, las distribuciones de velocidad y el movimiento instantáneo de partículas, proporcionando información que no se captura fácilmente solo con ultrasonido Doppler. Específicamente, la CFD revela patrones de flujo secundarios en la arteria umbilical, que interactúan con el flujo primario, un fenómeno que es difícil de observar con ultrasonido. Estos hallazgos refinan los modelos hemodinámicos existentes, proporcionan valores de referencia específicos para la población para evaluaciones clínicas y mejoran nuestra comprensión de la relación entre la dinámica del flujo arterial umbilical y la restricción del crecimiento fetal, con importantes implicaciones para el monitoreo de la salud materna y fetal.