Análisis de Sensibilidad en Simulaciones de Aneurismas Cerebrales Considerando Interacción Fluido Estructura

Abstract

El presente trabajo de título forma parte del proyecto FONDECYT Flow Dynamics and Arterial Wall Interaction in Realistic Cerebral Aneurysm Models. El principal objetivo de este trabajo es optimizar la metodología de simulación de la mecánica de aneurismas cerebrales desarrollada en trabajos anteriores [4],[5] en los siguientes sentidos: crear una metodología de reconstrucción para dotar a las geometrías de espesor variable y cuantificar la sensibilidad de los resultados al variar el modelo constitutivo del material de la pared arterial, la cantidad de sifones de la vasculatura precedente al aneurisma, la condición de salida del flujo y el espesor de la pared. El primer objetivo se logró en colaboración con Rojo [2]. Para cumplir el segundo objetivo, se seleccionó uno de los nueve casos reconstruidos en este trabajo de título y se realizaron tres simulaciones estructurales puras, tres simulaciones CFD puras y cinco simulaciones FSI con el programa ADINA 8.3®. Mediante las simulaciones se pudo hallar la proporción en que diferían los resultados al variar los parámetros mecánicos antes mencionados. Se concluyó que la utilización de un modelo elástico equivalente es suficientemente buena aproximación para simular la mecánica de la pared arterial. Por otro lado, se concluyó que los resultados fluidodinámicos están fuertemente influenciados por la creación de flujo secundario producto de la curvatura de la vasculatura precedente al aneurisma. Al realizar las simulaciones, se debe considerar al menos un sifón suficientemente curvo en la geometría. Los resultados de las simulaciones FSI indican que las diferencias más grandes que se producen al variar cualquier parámetro se hallan en el sólido, de hecho los resultados fluidodinámicos, en su gran mayoría, no superan el 10 %. Por otro lado, el parámetro que genera mayor sensibilidad en los resultados es el espesor de la pared. Esta variable produce diferencias cercanas al 60% en el sólido, mientras que la variación de la condición de presión o la elasticidad de la pared, tan sólo producen diferencias del orden del 30 %. Se concluyó que la simulación más precisa desarrollada es la FSI que considera modelo de pared elástica Seshaiyer equivalente, presión normal a la salida y espesor de pared variable. En general, bajo esta metodología los esfuerzos y deformaciones son sobreestimados, mientras que el esfuerzo de corte en la pared es subestimado, lo cual la convierte en una prueba conservadora del riesgo de ruptura.