Modelado y simulación visual de aneurismas de bifurcación utilizando hidrodinámica de partículas suavizadas y la ley de Murray
Autores: Wu, Yong; Yan, Yongjie; Zhang, Jiaxin; Wang, Fei; Cai, Hao; Xiong, Zhi; Zhou, Teng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado y simulación visual de aneurismas de bifurcación utilizando hidrodinámica de partículas suavizadas y la ley de Murray
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Modelado
Simulación
Aneurismas
Dinámica del flujo sanguíneo
Progresión de la bifurcación
Hidrodinámica de Partículas Suavizadas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
La modelización y simulación de aneurismas juegan un papel importante en muchas áreas especializadas en el campo de la medicina, como la educación y formación quirúrgica, el diagnóstico clínico y la predicción, y la planificación del tratamiento. A pesar del considerable esfuerzo invertido en el desarrollo de la dinámica computacional de fluidos hasta ahora, la simulación visual de la dinámica del flujo sanguíneo en aneurismas, especialmente el aspecto poco explorado de los aneurismas de bifurcación, sigue siendo un problema desafiante. Para aliviar la situación, este estudio introduce un novedoso método basado en la Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) para modelar y simular visualmente el flujo sanguíneo, la progresión de la bifurcación y la interacción fluido-estructura. En primer lugar, esta investigación considera la sangre en un vaso como un tipo de fluido incompresible y modela su dinámica de flujo utilizando SPH; y en segundo lugar, para simular aneurismas de bifurcación en diferentes etapas de progresión, incluyendo formación, crecimiento y ruptura, esta investigación modela partículas de fluido utilizando la simulación del mecanismo de crecimiento del aneurisma en combinación con la simulación de la geometría vascular. La geometría incorpora una estructura de bifurcación ajustable basada en la Ley de Murray, y considera la interacción entre el flujo sanguíneo, el fluido tisular y la resistencia de la pared arterial. Finalmente, esta investigación discretiza el cálculo de la tensión de cizallamiento en la pared utilizando SPH y lo visualiza en una representación novedosa basada en partículas. Para examinar la viabilidad y validez del método propuesto, esta investigación diseñó una serie de experimentos numéricos y escenarios de validación bajo condiciones y parámetros de prueba variables. Los resultados experimentales basados en simulaciones numéricas demuestran la efectividad y eficiencia del método propuesto en la modelización y simulación de la formación y crecimiento de aneurismas de bifurcación. Además, los resultados también indican la viabilidad del esquema de simulación y visualización de la tensión de cizallamiento en la pared propuesto, lo cual enriquece los medios de análisis sanguíneo.
Descripción
La modelización y simulación de aneurismas juegan un papel importante en muchas áreas especializadas en el campo de la medicina, como la educación y formación quirúrgica, el diagnóstico clínico y la predicción, y la planificación del tratamiento. A pesar del considerable esfuerzo invertido en el desarrollo de la dinámica computacional de fluidos hasta ahora, la simulación visual de la dinámica del flujo sanguíneo en aneurismas, especialmente el aspecto poco explorado de los aneurismas de bifurcación, sigue siendo un problema desafiante. Para aliviar la situación, este estudio introduce un novedoso método basado en la Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) para modelar y simular visualmente el flujo sanguíneo, la progresión de la bifurcación y la interacción fluido-estructura. En primer lugar, esta investigación considera la sangre en un vaso como un tipo de fluido incompresible y modela su dinámica de flujo utilizando SPH; y en segundo lugar, para simular aneurismas de bifurcación en diferentes etapas de progresión, incluyendo formación, crecimiento y ruptura, esta investigación modela partículas de fluido utilizando la simulación del mecanismo de crecimiento del aneurisma en combinación con la simulación de la geometría vascular. La geometría incorpora una estructura de bifurcación ajustable basada en la Ley de Murray, y considera la interacción entre el flujo sanguíneo, el fluido tisular y la resistencia de la pared arterial. Finalmente, esta investigación discretiza el cálculo de la tensión de cizallamiento en la pared utilizando SPH y lo visualiza en una representación novedosa basada en partículas. Para examinar la viabilidad y validez del método propuesto, esta investigación diseñó una serie de experimentos numéricos y escenarios de validación bajo condiciones y parámetros de prueba variables. Los resultados experimentales basados en simulaciones numéricas demuestran la efectividad y eficiencia del método propuesto en la modelización y simulación de la formación y crecimiento de aneurismas de bifurcación. Además, los resultados también indican la viabilidad del esquema de simulación y visualización de la tensión de cizallamiento en la pared propuesto, lo cual enriquece los medios de análisis sanguíneo.