Estudio de la Fluidodinámica de Aneurismas Cerebrales Usando Simulaciones CFD

Abstract

Los aneurismas son una enfermedad de los vasos sanguíneos, que consiste en, una dilatación anormal y localizada producto de un debilitamiento en la pared de la arteria. El rompimiento de aneurismas cerebrales puede provocar severos daños irreversibles en el paciente e incluso la muerte, de aquí la importancia de desarrollar avances en la medicina preventiva de esta enfermedad, la cual se puede establecer bajo investigaciones de simulaciones numéricas que describan el comportamiento fluidodinámico de la sangre y mecánico de las arterias.

El trabajo de título realizado se enmarca dentro de la investigación desarrollada en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile en el estudio de aneurismas cerebrales, investigación que es parte de un proyecto FONDECYT "Dinámica del Flujo y la Interacción con la Pared Arterial en Modelos Reales de Aneurismas Cerebrales". Investigación que ha desarrollado una metodología de reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales a archivos de formato CAD desde exámenes médicos de angiografía rotacional 3D, los cuales fueron proporcionados por el Instituto de Neurocirugía ASENJO, como también la metodología de modelación del problema.

Se simularon 10 casos reales de aneurismas cerebrales terminales en el software de elemento finito ADINA 8.5, bajo los supuestos de paredes rígidas, condición de Womersley para flujo pulsante, fluido no-newtoniano e incompresible.

Se estudiaron modificaciones al modelo considerando fluido newtoniano, presiones distintas en las salidas y se integró temporalmente usando una aproximación de segundo orden. Estos resultados fueron comparados con los entregados por el modelo usado en trabajos anteriores. También se modificó gráficamente un caso terminal eliminando el aneurisma, y se estudiaron las diferencias que se producen al formarse la malformación en la arteria.

Con las simulaciones de los 10 casos, se estudió estadísticamente los resultados, encontrando relaciones estadísticas lineales para la presión y esfuerzo de corte de la pared en el aneurisma y el tiempo de residencia dentro de él.