Enfoque de modelado computacional para perfilar el comportamiento hemodinámico en una aorta sana
Autores: Al-Jumaily, Ahmed M.; Al-Rawi, Mohammad; Belkacemi, Djelloul; Sascu, Radu Andy; Sttescu, Cristian; urcanu, Florin-Emilian; Anghel, Larisa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Enfoque de modelado computacional para perfilar el comportamiento hemodinámico en una aorta sana
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Enfermedades cardiovasculares
Detección temprana
Dinámica de fluidos computacional
Geometría de la aorta
Parámetros hemodinámicos
Tipos de malla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) siguen siendo la principal causa de mortalidad entre los adultos mayores. La detección temprana es crucial ya que el pronóstico para las ECV en etapas avanzadas suele ser pobre. En consecuencia, las herramientas de diagnóstico no invasivas que pueden evaluar la función hemodinámica, especialmente de la aorta, son esenciales. La dinámica de fluidos computacional (CFD) ha surgido como un método prometedor para simular de manera eficiente y rentable la dinámica cardiovascular, utilizando recursos computacionales cada vez más accesibles. Este estudio desarrolló un modelo CFD para evaluar la geometría de la aorta utilizando mallas tetraédricas y poliédricas. Se modeló una aorta sana con tamaños de malla que van desde 0,2 hasta 1 mm. Se evaluaron parámetros hemodinámicos clave, incluyendo la forma de onda de la presión sanguínea, la diferencia de presión, la tensión de corte en la pared (WSS), y parámetros de la pared asociados como el tiempo de residencia relativo (RRT), el índice de corte oscilatorio (OSI) y el potencial de activación de células endoteliales (ECAP). El rendimiento de las simulaciones CFD, centrándose en la precisión y el tiempo de procesamiento, se evaluó para determinar la viabilidad clínica. El modelo CFD demostró resultados clínicamente aceptables, logrando más del 95% de precisión mientras reducía el tiempo de simulación hasta en un 54%. Todo el proceso de simulación, desde la construcción de la imagen hasta el postprocesamiento de los resultados, se completó en menos de 120 min. Ambos tipos de malla (tetraédrica y poliédrica) proporcionaron resultados confiables para el análisis hemodinámico. Este estudio proporciona una nueva demostración del impacto del tipo de malla en la obtención de datos hemodinámicos precisos, de forma rápida y eficiente, utilizando simulaciones CFD para evaluaciones aórticas no invasivas. El método es particularmente beneficioso para chequeos de rutina, ofreciendo diagnósticos mejorados para poblaciones con acceso limitado a la atención médica o mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares.
Descripción
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) siguen siendo la principal causa de mortalidad entre los adultos mayores. La detección temprana es crucial ya que el pronóstico para las ECV en etapas avanzadas suele ser pobre. En consecuencia, las herramientas de diagnóstico no invasivas que pueden evaluar la función hemodinámica, especialmente de la aorta, son esenciales. La dinámica de fluidos computacional (CFD) ha surgido como un método prometedor para simular de manera eficiente y rentable la dinámica cardiovascular, utilizando recursos computacionales cada vez más accesibles. Este estudio desarrolló un modelo CFD para evaluar la geometría de la aorta utilizando mallas tetraédricas y poliédricas. Se modeló una aorta sana con tamaños de malla que van desde 0,2 hasta 1 mm. Se evaluaron parámetros hemodinámicos clave, incluyendo la forma de onda de la presión sanguínea, la diferencia de presión, la tensión de corte en la pared (WSS), y parámetros de la pared asociados como el tiempo de residencia relativo (RRT), el índice de corte oscilatorio (OSI) y el potencial de activación de células endoteliales (ECAP). El rendimiento de las simulaciones CFD, centrándose en la precisión y el tiempo de procesamiento, se evaluó para determinar la viabilidad clínica. El modelo CFD demostró resultados clínicamente aceptables, logrando más del 95% de precisión mientras reducía el tiempo de simulación hasta en un 54%. Todo el proceso de simulación, desde la construcción de la imagen hasta el postprocesamiento de los resultados, se completó en menos de 120 min. Ambos tipos de malla (tetraédrica y poliédrica) proporcionaron resultados confiables para el análisis hemodinámico. Este estudio proporciona una nueva demostración del impacto del tipo de malla en la obtención de datos hemodinámicos precisos, de forma rápida y eficiente, utilizando simulaciones CFD para evaluaciones aórticas no invasivas. El método es particularmente beneficioso para chequeos de rutina, ofreciendo diagnósticos mejorados para poblaciones con acceso limitado a la atención médica o mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares.