Enfoque de Modelado por Elementos Finitos Basado en Imágenes para Caracterizar las Propiedades Mecánicas In Vivo de las Arterias Humanas
Autores: Wang, Liang; Maehara, Akiko; Lv, Rui; Guo, Xiaoya; Zheng, Jie; Billiar, Kisten L.; Mintz, Gary S.; Tang, Dalin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Enfoque de Modelado por Elementos Finitos Basado en Imágenes para Caracterizar las Propiedades Mecánicas In Vivo de las Arterias Humanas
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Propiedades mecánicas
Paredes arteriales
Enfermedades cardiovasculares
In vivo
Modelos de elementos finitos
Propiedades del material
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Las propiedades mecánicas de las paredes arteriales podrían proporcionar información significativa para el diagnóstico, manejo y tratamiento de enfermedades cardiovasculares. Clásicamente, se llevaron a cabo varios enfoques experimentales en tejidos arteriales disecados para obtener su relación tensión-deformación, la cual tiene un valor clínico limitado. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de obtener comportamientos biomecánicos de estos tejidos vasculares in vivo para un tratamiento personalizado. Este artículo revisa los métodos para cuantificar las propiedades mecánicas arteriales in vivo. Entre estos métodos, enfatizamos un enfoque novedoso que utiliza modelos de elementos finitos basados en imágenes para determinar iterativamente las propiedades del material de los tejidos arteriales. Este enfoque se ha aplicado con éxito a las paredes arteriales en varias camas vasculares. Las propiedades mecánicas obtenidas del enfoque in vivo se compararon con las de estudios experimentales ex vivo para investigar si existe alguna discrepancia en las propiedades del material para ambos enfoques. Los valores de rigidez del tejido arterial de los estudios in vivo generalmente estaban en la misma magnitud que los de los estudios ex vivo, pero con valores promedio más bajos. Se discutieron algunos problemas metodológicos, incluyendo la unicidad y robustez de la solución; validación del método; y suposiciones y limitaciones del modelo. También se abordaron las aplicaciones clínicas de este enfoque para resaltar su potencial en la traducción de herramientas de investigación a la gestión de enfermedades cardiovasculares.
Descripción
Las propiedades mecánicas de las paredes arteriales podrían proporcionar información significativa para el diagnóstico, manejo y tratamiento de enfermedades cardiovasculares. Clásicamente, se llevaron a cabo varios enfoques experimentales en tejidos arteriales disecados para obtener su relación tensión-deformación, la cual tiene un valor clínico limitado. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de obtener comportamientos biomecánicos de estos tejidos vasculares in vivo para un tratamiento personalizado. Este artículo revisa los métodos para cuantificar las propiedades mecánicas arteriales in vivo. Entre estos métodos, enfatizamos un enfoque novedoso que utiliza modelos de elementos finitos basados en imágenes para determinar iterativamente las propiedades del material de los tejidos arteriales. Este enfoque se ha aplicado con éxito a las paredes arteriales en varias camas vasculares. Las propiedades mecánicas obtenidas del enfoque in vivo se compararon con las de estudios experimentales ex vivo para investigar si existe alguna discrepancia en las propiedades del material para ambos enfoques. Los valores de rigidez del tejido arterial de los estudios in vivo generalmente estaban en la misma magnitud que los de los estudios ex vivo, pero con valores promedio más bajos. Se discutieron algunos problemas metodológicos, incluyendo la unicidad y robustez de la solución; validación del método; y suposiciones y limitaciones del modelo. También se abordaron las aplicaciones clínicas de este enfoque para resaltar su potencial en la traducción de herramientas de investigación a la gestión de enfermedades cardiovasculares.