Simulación CFD del Efecto de Perturbaciones Sobre la Hemodinámica de Aneurismas Cerebrales

Abstract

Los aneurismas son patologías vasculares que se manifiestan como dilataciones en lugares puntuales de los vasos sanguíneos, causadas por un debilitamiento de sus paredes. Los aneurismas cerebrales son quizás el caso tipo más riesgoso y difícil de tratar. Su detección temprana es particularmente compleja, pues generalmente no presentan síntomas antes de la ruptura.

Según datos del Instituto Nacional de Estadística (INE), en Chile la segunda causa de muerte son los accidentes vasculares encefálicos (AVE), muchos de los cuales involucran aneurismas. Es por este motivo que la biomecánica ha dedicado esfuerzos a estudiar la física de esta mortal patología, con el fin facilitar su prevención y el desarrollo de soluciones médicas. Es en el marco de este esfuerzo donde se origina el proyecto FONDECYT del cual forma parte el presente trabajo.

Una motivación importante de este trabajo es la iniciativa de abrir camino en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile (DIMEC) en el uso del software libre u open source.

El principal objetivo del presente trabajo es estudiar la fluidodinámica en aneurismas cerebrales ante perturbaciones de las condiciones de borde normales, a través de simulaciones CFD y usando software libre.

Se modelaron y simularon 11 casos a través del software CFD de código abierto y gratuito OpenFOAM y del comercial Fluent, introduciendo modificaciones en la frecuencia cardíaca, en la presión y en la forma del perfil de velocidad. Todas las modificaciones se hicieron considerando condiciones consistentes con la fisiología humana y sus patologías.

Al modificar la frecuencia se observaron cambios en el WSS que dependen del punto donde se hace la medición. En ninguno de los dos casos en los que se modificó la presión en la salida se observaron cambios significativos en las variables relacionadas con el campo de velocidades. Para los distintos perfiles de velocidad estudiados, se encontraron resultados en los que el WSS máximo depende tanto del punto donde se realiza la medición como de los factores adimensionales que caracterizan cada perfil.

También se estudió el efecto combinado de las distintas perturbaciones, lo que es consistente con los que experimenta el cuerpo durante un esfuerzo físico. Se encontró que los resultados son consistentes con los efectos individuales de cada perturbación.