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Características del flujo de fluidos de válvulas aórticas sanas y calcificadas utilizando análisis de estructuras coherentes lagrangianas tridimensionales

Autores: Mutlu, Onur; Salman, Huseyin Enes; Yalcin, Huseyin Cagatay; Olcay, Ali Bahadir

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Características del flujo de fluidos de válvulas aórticas sanas y calcificadas utilizando análisis de estructuras coherentes lagrangianas tridimensionales


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Calcificación de la válvula aórtica
Rigidez de las valvas
Dinámica de fluidos computacional
Dinámica del flujo
Estructuras coherentes lagrangianas
Tasa de calcificación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La calcificación de la válvula aórtica es un trastorno cardiovascular importante que deteriora el funcionamiento adecuado de las valvas de la válvula. La rigidez creciente debido a la calcificación impide el cierre completo de la válvula y, por lo tanto, conduce a alteraciones hemodinámicas significativas. La modelización de dinámica de fluidos computacional (CFD) permite investigar todo el dominio del flujo procesando imágenes médicas de pacientes con válvula aórtica. En este estudio, modelamos y simulamos computacionalmente una válvula aórtica 3D utilizando dimensiones específicas de pacientes de la raíz aórtica y el seno aórtico. La rigidez de las valvas se deteriora en la enfermedad de la válvula aórtica debido a la calcificación. Para investigar la influencia de la calcificación de las valvas en la dinámica del flujo, se consideraron tres valores diferentes de rigidez de las valvas para valvas sanas, ligeramente calcificadas y severamente calcificadas. Se utilizaron resultados CFD dependientes del tiempo para aplicar la técnica de estructuras coherentes de Lagrange (LCS) realizando cálculos del exponente de Lyapunov en tiempo finito (FTLE) junto con un análisis del tiempo de residencia de partículas de Lagrange (PRT) para identificar estructuras de vórtice únicas en la parte delantera y trasera de las valvas. Los resultados obtenidos indicaron que la velocidad máxima del flujo en el orificio de la válvula aumentó con la tasa de calcificación. Para la válvula aórtica sana, se observó un campo de baja presión en las puntas de las valvas. Este campo de baja presión se expandió gradualmente a través de todo el seno aórtico a medida que aumentaba el nivel de calcificación. Los gráficos de campo FTLE de las válvulas sanas y calcificadas mostraron una variedad de diferencias en términos de estructuras de flujo. Cuando se tomó el número de partículas de fluido en el modelo de válvula sana como referencia, se acumularon 1.59 y 1.74 veces más partículas en las válvulas ligeramente y severamente calcificadas, respectivamente, lo que indica que las válvulas calcificadas no estaban suficientemente abiertas para permitir tasas de flujo de masa normales.

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