Sensibilidad de Resultados de Simulaciones no FSI de Modelos de Aneurismas Cerebrales

Abstract

El presente trabajo de título forma parte del proyecto FONDECYT Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models. El objetivo general del trabajo es mejorar la descripción de la mecánica de sólidos en aneurismas cerebrales hecho hasta la fecha en el proyecto, a través de un análisis de sensibilidad de los resultados de simulaciones numéricas sin interacción fluido-estructura (No FSI), modificando parámetros mecánicos y geométricos. El desafío que representa en el área de la Biomecánica el análisis de esta enfermedad motiva a aportar al entendimiento de su evolución y con ello, a la posible prevención de las complicaciones asociadas a la formación, crecimiento y posible ruptura de estas dilataciones anormales de la pared arterial. Mediante programas de diseño gráfico y la implementación de las metodologías realizadas en trabajos previos al presente, se reconstruyeron nueve casos reales de pacientes, entregados por el Instituto de Neurocirugía Asenjo, y se realizaron simulaciones numéricas con el programa computacional ADINA® (Automatic Dynamic Incremental Nonlinear Analysis), analizando los esfuerzos y deformaciones dados por la forma de la geometría, los valores de presión interna del pulso sanguíneo y externa intracraneal, y por el espesor y modelo de material utilizado en la pared arterial y en el aneurisma. Los resultados muestran que, al considerar una geometría con espesor variable entre arteria y aneurisma, no sólo se obtiene una distribución de esfuerzos diferente en comparación a la simulación con espesor constante de aneurisma, sino también los valores de esfuerzos y deformaciones alcanzados disminuyen en hasta un 76% en el aneurisma, debido a la presencia de una arteria más gruesa, que además opone resistencia al desplazamiento de la geometría. Por otro lado, al utilizar un modelo de material diferenciado en las dos zonas principales de la geometría, se obtienen diferencias menores al 6% en los resultados, al comparar con simulaciones que consideran la presencia de un modelo único de aneurisma. Se concluye entonces que las condiciones de simulación que describen de manera más realista la situación estudiada, incluyen el uso del espesor adecuado en cada zona de la geometría, siendo suficiente para una descripción rápida y acertada el uso de un modelo hiper-elástico de aneurisma (o incluso su aproximación elástica) único en toda la geometría. Se logró cuantificar además, el efecto de otras variables y decisiones al momento de simular, en el estado de esfuerzos y deformaciones de las geometrías analizadas.