El presente trabajo trata sobre el estudio de aneurismas cerebrales, los cuales son una patología provocada por el debilitamiento de las paredes en los vasos sanguíneos, con posibilidad de sufrir ruptura y posterior hemorragia con alta probabilidad de muerte, de aquí la importancia de los recientes avances tecnológicos que han permitido su detección temprana. No obstante, aún no existe un consenso claro sobre cuáles son los factores y de qué manera estos inciden en su crecimiento y ruptura. En este sentido las simulaciones computacionales han resultado ser de un gran aporte al poder describir la hemodinámica del fenómeno de manera no invasiva.
El objetivo principal de este trabajo consiste en el estudio de 3 condiciones de contorno hemodinámicas relativas a diferentes presiones fisiológicas; en [𝑚𝑚𝐻𝑔]: normal o de reposo (120/80) hipertensión (180/100), y traumatismo (160/70), y sus efectos en el riesgo de ruptura de 6 modelos de aneurismas cerebrales de pacientes reales, analizando parámetros morfológicos, hemodinámicos y estructurales. Para ello, se realizan en primera parte 18 simulaciones fluidodinámicas (CFD) utilizando el método de los volúmenes finitos (FVM) considerando por lo tanto pared rígida, y luego considerando el efecto de pared deformable mediante 18 simulaciones fluidoestructurales (FSI), realizando un acople entre el método de los elementos finitos (FEM) con (FVM).
En primera parte, se presentan diferencias considerables en los resultados de las simulaciones CFD vs FSI, teniendo que en CFD en general se subestiman los esfuerzos de corte (WSS), alcanzando diferencias en los esfuerzos de corte promediados en el tiempo (TAWSS) de hasta un 111% en la condición de traumatismo, lo cual hace de esta elección una decisión critica.
Del análisis de las condiciones de contorno, respecto a los factores hemodinámicos se tiene un claro aumento en los WSS y el índice de corte oscilatorio (OSI) en hipertensión y traumatismo en comparación a la condición normal. Interesantemente, en la condición de traumatismo es donde se tienen los mayores aumentos, con TAWSS de hasta casi un 120 % y en OSI de hasta 300 %, infiriéndose así que en condiciones anómalas (traumatismo) con presiones menores que un estado de hipertensión, pueden presentarse cambios hemodinámicos más adversos. De los parámetros estructurales, se evidencio una relación lineal entre la presión actuante de la condición de contorno aplicada y el esfuerzo de von Mises máximo en el aneurisma, con las mayores magnitudes en hipertensión. Aunque en ninguna de ellas se llega a los valores de ruptura referenciales, si se tiene un aumento considerable en el aneurisma respecto a la arteria, con esfuerzos hasta un 45.3% superiores, lo cual podría significar un mayor riesgo de ruptura
Memoria
El presente trabajo trata sobre el estudio de aneurismas cerebrales, los cuales son una patología provocada por el debilitamiento de las paredes en los vasos sanguíneos, con posibilidad de sufrir ruptura y posterior hemorragia con alta probabilidad de muerte, de aquí la importancia de los recientes avances tecnológicos que han permitido su detección temprana. No obstante, aún no existe un consenso claro sobre cuáles son los factores y de qué manera estos inciden en su crecimiento y ruptura. En este sentido las simulaciones computacionales han resultado ser de un gran aporte al poder describir la hemodinámica del fenómeno de manera no invasiva.
El objetivo principal de este trabajo consiste en el estudio de 3 condiciones de contorno hemodinámicas relativas a diferentes presiones fisiológicas; en [𝑚𝑚𝐻𝑔]: normal o de reposo (120/80) hipertensión (180/100), y traumatismo (160/70), y sus efectos en el riesgo de ruptura de 6 modelos de aneurismas cerebrales de pacientes reales, analizando parámetros morfológicos, hemodinámicos y estructurales. Para ello, se realizan en primera parte 18 simulaciones fluidodinámicas (CFD) utilizando el método de los volúmenes finitos (FVM) considerando por lo tanto pared rígida, y luego considerando el efecto de pared deformable mediante 18 simulaciones fluidoestructurales (FSI), realizando un acople entre el método de los elementos finitos (FEM) con (FVM).
En primera parte, se presentan diferencias considerables en los resultados de las simulaciones CFD vs FSI, teniendo que en CFD en general se subestiman los esfuerzos de corte (WSS), alcanzando diferencias en los esfuerzos de corte promediados en el tiempo (TAWSS) de hasta un 111% en la condición de traumatismo, lo cual hace de esta elección una decisión critica.
Del análisis de las condiciones de contorno, respecto a los factores hemodinámicos se tiene un claro aumento en los WSS y el índice de corte oscilatorio (OSI) en hipertensión y traumatismo en comparación a la condición normal. Interesantemente, en la condición de traumatismo es donde se tienen los mayores aumentos, con TAWSS de hasta casi un 120 % y en OSI de hasta 300 %, infiriéndose así que en condiciones anómalas (traumatismo) con presiones menores que un estado de hipertensión, pueden presentarse cambios hemodinámicos más adversos. De los parámetros estructurales, se evidencio una relación lineal entre la presión actuante de la condición de contorno aplicada y el esfuerzo de von Mises máximo en el aneurisma, con las mayores magnitudes en hipertensión. Aunque en ninguna de ellas se llega a los valores de ruptura referenciales, si se tiene un aumento considerable en el aneurisma respecto a la arteria, con esfuerzos hasta un 45.3% superiores, lo cual podría significar un mayor riesgo de ruptura
Ingeniería Civil Mecánica
