Simulación de Interacción Fluido-Estructura Guiada por Imagen de la Hemodinámica Transvalvular: Cuantificación de los Efectos de la Variación del Grosor de las Valvas de la Válvula Aórtica
Autores: Gilmanov, Anvar; Barker, Alexander; Stolarski, Henryk; Sotiropoulos, Fotis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Simulación de Interacción Fluido-Estructura Guiada por Imagen de la Hemodinámica Transvalvular: Cuantificación de los Efectos de la Variación del Grosor de las Valvas de la Válvula Aórtica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Fuerzas inducidas por el flujo
Remodelación maladaptativa
Válvula aórtica
Hemodinámica
Rigidez de las valvas
Enfermedad valvular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Cuando las fuerzas inducidas por el flujo se alteran en el vaso sanguíneo, puede ocurrir una remodelación maladaptativa. Una razón por la que puede ocurrir tal remodelación tiene que ver con el funcionamiento anormal de la válvula aórtica debido a enfermedades, calcificación, lesiones o una válvula prostética mal diseñada, que restringe la apertura de las valvas de la válvula y altera drásticamente la hemodinámica en la aorta ascendente. Si bien los detalles subyacentes a los mecanismos fundamentales que conducen a cambios en la función de la válvula cardíaca pueden diferir de una causa a otra, un cambio común e importante es en la rigidez y/o masa de las valvas. Aquí, examinamos el vínculo entre la rigidez y la masa de la válvula y el entorno hemodinámico en la aorta al acoplar imágenes por resonancia magnética (IRM) con dinámica de fluidos computacional de interacción fluido-estructura (IFS) de alta resolución para simular el flujo sanguíneo en un modelo específico del paciente. La aorta torácica y una válvula aórtica nativa fueron reconstruidas en el modelo IFS a partir de los datos de IRM y se utilizaron para las simulaciones. El efecto de la rigidez y la masa de la válvula se investiga paramétricamente variando el grosor (h) de las valvas (h = 0.6, 2, 4 mm). Las simulaciones de IFS fueron diseñadas para investigar sistemáticamente niveles progresivamente más altos de rigidez de la válvula aumentando el grosor de la válvula y cuantificando parámetros hemodinámicos conocidos por estar vinculados a la aortopatía y la enfermedad de la válvula. Los resultados computados revelan diferencias dramáticas en todos los parámetros hemodinámicos: (1) el área del orificio geométrico (AOG), (2) la velocidad máxima Vmax del chorro que pasa a través del área del orificio aórtico, (3) la tasa de disipación de energía Ediss(t), (4) la pérdida total de energía Ediss, (5) la energía cinética del flujo sanguíneo Ekin(t), y (6) la magnitud promedio de la vorticidad Ohma(t), ilustrando el cambio en la hemodinámica que ocurre debido a la presencia de estenosis de la válvula aórtica.
Descripción
Cuando las fuerzas inducidas por el flujo se alteran en el vaso sanguíneo, puede ocurrir una remodelación maladaptativa. Una razón por la que puede ocurrir tal remodelación tiene que ver con el funcionamiento anormal de la válvula aórtica debido a enfermedades, calcificación, lesiones o una válvula prostética mal diseñada, que restringe la apertura de las valvas de la válvula y altera drásticamente la hemodinámica en la aorta ascendente. Si bien los detalles subyacentes a los mecanismos fundamentales que conducen a cambios en la función de la válvula cardíaca pueden diferir de una causa a otra, un cambio común e importante es en la rigidez y/o masa de las valvas. Aquí, examinamos el vínculo entre la rigidez y la masa de la válvula y el entorno hemodinámico en la aorta al acoplar imágenes por resonancia magnética (IRM) con dinámica de fluidos computacional de interacción fluido-estructura (IFS) de alta resolución para simular el flujo sanguíneo en un modelo específico del paciente. La aorta torácica y una válvula aórtica nativa fueron reconstruidas en el modelo IFS a partir de los datos de IRM y se utilizaron para las simulaciones. El efecto de la rigidez y la masa de la válvula se investiga paramétricamente variando el grosor (h) de las valvas (h = 0.6, 2, 4 mm). Las simulaciones de IFS fueron diseñadas para investigar sistemáticamente niveles progresivamente más altos de rigidez de la válvula aumentando el grosor de la válvula y cuantificando parámetros hemodinámicos conocidos por estar vinculados a la aortopatía y la enfermedad de la válvula. Los resultados computados revelan diferencias dramáticas en todos los parámetros hemodinámicos: (1) el área del orificio geométrico (AOG), (2) la velocidad máxima Vmax del chorro que pasa a través del área del orificio aórtico, (3) la tasa de disipación de energía Ediss(t), (4) la pérdida total de energía Ediss, (5) la energía cinética del flujo sanguíneo Ekin(t), y (6) la magnitud promedio de la vorticidad Ohma(t), ilustrando el cambio en la hemodinámica que ocurre debido a la presencia de estenosis de la válvula aórtica.