Un método no ajustado con condiciones de límite elástico para el análisis de secciones arteriales heterogéneas
Autores: Gahima, Stephan; Díez, Pedro; Stefanati, Marco; Rodríguez Matas, José Félix; García-González, Alberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un método no ajustado con condiciones de límite elástico para el análisis de secciones arteriales heterogéneas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Formulación
Modelo elástico lineal
Sección arterial heterogénea
Presión
Régimen cuasiestático
Frontera Inmersa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Este manuscrito presenta una formulación novedosa para un modelo elástico lineal de una sección arterial heterogénea sometida a presión uniforme en un régimen cuasiestático. Las novedades son dobles. En primer lugar, un soporte elástico en el borde externo (condición de contorno de cama elástica) reemplaza la condición de contorno de Dirichlet clásica (es decir, bloqueo de desplazamientos en nodos seleccionados arbitrariamente) para sólidos elásticos para garantizar un problema resoluble. Además, este enfoque de modelado puede usarse para tener en cuenta de manera efectiva el efecto del material circundante en el vaso. En segundo lugar, para estudiar muchas configuraciones geométricas correspondientes a diferentes pacientes, ideamos una estrategia no ajustada basada en el marco de Frontera Inmersa (IB). Permite utilizar la misma malla (de fondo) para todas las configuraciones posibles tanto para describir las características geométricas de la sección transversal (usando conjuntos de nivel) como para calcular la solución del problema mecánico. Los resultados en secciones arteriales coronarias de imágenes segmentadas realistas demuestran que el enfoque propuesto basado en IB no ajustado proporciona resultados equivalentes a los elementos finitos estándar (FE) para el mismo número de grados de libertad activos con una diferencia promedio en el campo de desplazamiento de menos del 0.5%. Sin embargo, la metodología propuesta no requiere el uso de una malla diferente para cada configuración. Por lo tanto, está allanando el camino para la reducción de la dimensionalidad.
Descripción
Este manuscrito presenta una formulación novedosa para un modelo elástico lineal de una sección arterial heterogénea sometida a presión uniforme en un régimen cuasiestático. Las novedades son dobles. En primer lugar, un soporte elástico en el borde externo (condición de contorno de cama elástica) reemplaza la condición de contorno de Dirichlet clásica (es decir, bloqueo de desplazamientos en nodos seleccionados arbitrariamente) para sólidos elásticos para garantizar un problema resoluble. Además, este enfoque de modelado puede usarse para tener en cuenta de manera efectiva el efecto del material circundante en el vaso. En segundo lugar, para estudiar muchas configuraciones geométricas correspondientes a diferentes pacientes, ideamos una estrategia no ajustada basada en el marco de Frontera Inmersa (IB). Permite utilizar la misma malla (de fondo) para todas las configuraciones posibles tanto para describir las características geométricas de la sección transversal (usando conjuntos de nivel) como para calcular la solución del problema mecánico. Los resultados en secciones arteriales coronarias de imágenes segmentadas realistas demuestran que el enfoque propuesto basado en IB no ajustado proporciona resultados equivalentes a los elementos finitos estándar (FE) para el mismo número de grados de libertad activos con una diferencia promedio en el campo de desplazamiento de menos del 0.5%. Sin embargo, la metodología propuesta no requiere el uso de una malla diferente para cada configuración. Por lo tanto, está allanando el camino para la reducción de la dimensionalidad.