Modelando el vínculo entre el flujo del ventrículo izquierdo y el riesgo tromboembólico utilizando estructuras coherentes lagrangianas
Autores: May-Newman, Karen; Vu, Vi; Herold, Brian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Modelando el vínculo entre el flujo del ventrículo izquierdo y el riesgo tromboembólico utilizando estructuras coherentes lagrangianas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Trombo
Embolia pulmonar
Estructuras Coherentes Lagrangianas
Ventrículo izquierdo
Soporte LVAD
Análisis FTLE
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Un trombo es un coágulo de sangre que se forma en una superficie y puede crecer y desprenderse, presentando un alto riesgo de accidente cerebrovascular y embolia pulmonar. Este riesgo aumenta con los dispositivos médicos que contactan con la sangre, debido a la respuesta inmunológica a superficies extranjeras y patrones de flujo alterados que activan la sangre y promueven el tromboembolismo (TE). El transporte anormal de sangre, incluyendo el comportamiento de vórtice y la estasis regional, puede ser evaluado a partir de Estructuras Coherentes Lagrangianas (LCS). Las LCS son estructuras de flujo que delimitan el transporte dentro de un campo de flujo y dividen el flujo en regiones con superficies que atraen/repelemos al máximo, maximizando el corte local. Las LCS pueden ser identificadas a partir de campos de exponente de Lyapunov de tiempo finito (FTLE), que se calculan a partir de datos del campo de velocidad. En este estudio, el objetivo fue utilizar el análisis FTLE para evaluar las LCS en el ventrículo izquierdo (VI) utilizando datos de velocidad obtenidos de la visualización del flujo de un circuito circulatorio simulado. Se utilizó un modelo de miocardiopatía dilatada (DCM) para investigar el efecto del soporte del dispositivo de asistencia ventricular izquierda (LVAD) en el llenado diastólico y el transporte en el VI. También se consideró un pequeño trombo en el tracto de salida del ventrículo izquierdo utilizando datos de un modelo correspondiente del VI. El VI DCM exhibió un flujo directo de 0.8 L/ciclo cardíaco, que se triplicó durante el soporte del LVAD. El flujo de eyección retardada se duplicó, ilustrando aún más el impacto del soporte del LVAD en el transporte de sangre. Un examen de las crestas LCS atractivas durante el llenado diastólico mostró que el aumento se debe principalmente a la augmentación del flujo de la onda A, que está asociada con un aumento de la circulación de vórtice, energía cinética y FTLE hacia adelante. La introducción de un pequeño trombo en el tracto de salida del ventrículo izquierdo (LVOT) del VI tuvo un efecto mínimo en el flujo diastólico, pero obstruyó el flujo sistólico, lo que llevó a un transporte disminuido en comparación con la geometría del LVOT no obstruido. El FTLE localizado en el LVOT aumentó dramáticamente con el modelo de pequeño trombo, lo que refleja una mayor recirculación distal a la ubicación del trombo. La combinación del trombo y el LVAD aumentó la estasis distal al trombo, aumentando la probabilidad de coagulación recurrente durante condiciones de flujo en serie. La extensión de los resultados de los estudios anteriores con este análisis proporciona un indicador más sensible del riesgo de TE que los valores de velocidad euleriana, y puede proporcionar una herramienta importante para evaluar el diseño de dispositivos médicos, la implantación quirúrgica y las opciones de tratamiento.
Descripción
Un trombo es un coágulo de sangre que se forma en una superficie y puede crecer y desprenderse, presentando un alto riesgo de accidente cerebrovascular y embolia pulmonar. Este riesgo aumenta con los dispositivos médicos que contactan con la sangre, debido a la respuesta inmunológica a superficies extranjeras y patrones de flujo alterados que activan la sangre y promueven el tromboembolismo (TE). El transporte anormal de sangre, incluyendo el comportamiento de vórtice y la estasis regional, puede ser evaluado a partir de Estructuras Coherentes Lagrangianas (LCS). Las LCS son estructuras de flujo que delimitan el transporte dentro de un campo de flujo y dividen el flujo en regiones con superficies que atraen/repelemos al máximo, maximizando el corte local. Las LCS pueden ser identificadas a partir de campos de exponente de Lyapunov de tiempo finito (FTLE), que se calculan a partir de datos del campo de velocidad. En este estudio, el objetivo fue utilizar el análisis FTLE para evaluar las LCS en el ventrículo izquierdo (VI) utilizando datos de velocidad obtenidos de la visualización del flujo de un circuito circulatorio simulado. Se utilizó un modelo de miocardiopatía dilatada (DCM) para investigar el efecto del soporte del dispositivo de asistencia ventricular izquierda (LVAD) en el llenado diastólico y el transporte en el VI. También se consideró un pequeño trombo en el tracto de salida del ventrículo izquierdo utilizando datos de un modelo correspondiente del VI. El VI DCM exhibió un flujo directo de 0.8 L/ciclo cardíaco, que se triplicó durante el soporte del LVAD. El flujo de eyección retardada se duplicó, ilustrando aún más el impacto del soporte del LVAD en el transporte de sangre. Un examen de las crestas LCS atractivas durante el llenado diastólico mostró que el aumento se debe principalmente a la augmentación del flujo de la onda A, que está asociada con un aumento de la circulación de vórtice, energía cinética y FTLE hacia adelante. La introducción de un pequeño trombo en el tracto de salida del ventrículo izquierdo (LVOT) del VI tuvo un efecto mínimo en el flujo diastólico, pero obstruyó el flujo sistólico, lo que llevó a un transporte disminuido en comparación con la geometría del LVOT no obstruido. El FTLE localizado en el LVOT aumentó dramáticamente con el modelo de pequeño trombo, lo que refleja una mayor recirculación distal a la ubicación del trombo. La combinación del trombo y el LVAD aumentó la estasis distal al trombo, aumentando la probabilidad de coagulación recurrente durante condiciones de flujo en serie. La extensión de los resultados de los estudios anteriores con este análisis proporciona un indicador más sensible del riesgo de TE que los valores de velocidad euleriana, y puede proporcionar una herramienta importante para evaluar el diseño de dispositivos médicos, la implantación quirúrgica y las opciones de tratamiento.