Análisis fluido-estructural del fenómeno Brain Shift

Abstract

Al realizar una neurocirugía, es necesario hacer una perforación en el cráneo para lograr llegar al área de interés, que presenta la anomalía. Esta operación, por el lugar donde se realiza, es de extrema delicadeza; su planificación está sujeta y basada en imágenes de los órganos y tejidos tomadas previamente a la operación descrita, hecho que supone que las estructuras están estáticas y en la misma disposición que antes de comenzar la intervención quirúrgica. Este supuesto es incorrecto ya que, luego de realizada la apertura del cráneo, los tejidos del cerebro y el líquido intracraneal, llamado líquido cefalorraquídeo (LCR), cambian su posición, por lo que las imágenes antes captadas ya no representan la forma y lugar exacto de los órganos en cuestión. Esto se debe al cambio de presión existente al abrir el cráneo, a la pérdida de líquido, y a los distintos esfuerzos generados por la manipulación de los implementos quirúrgicos. Tal fenómeno de desplazamiento de los tejidos del cerebro es conocido como Brain Shift. El fenómeno descrito es un gran inconveniente a la hora de operar basándose en las imágenes pre-operativas pues, a medida que la cirugía avanza, las nuevas condiciones influyen en el estado del cerebro y sus tejidos. El objetivo de este trabajo es incorporar el líquido cefalorraquídeo (LCR), al estudio de este fenómeno, este líquido se modela con el método de volúmenes finitos, luego, por separado, se modela mediante elementos finitos la parte estructural, que incluye cerebro y cráneo. Así, se obtendrán los desplazamientos, modelando la parte del fluido, acoplado con un modelo estructural, para simular todas las partes de la cavidad craneal, y obtener la presión sobre todo el cerebro; de esta manera como resultado de la modelación se obtendrá el cambio de presión y deformación de los tejidos. Al incorporar el LCR se muestra y valora la importancia de este componente, que está todo el tiempo aportando nutrientes y siendo amortiguador para que el cerebro este totalmente protegido. Con la simulación se obtiene la carga que el líquido realizará sobre el cerebro y la tendencia a ir al lugar de la apertura, lo que conlleva a la deformación del tejido cerebral.

Así se representa en un modelo, la realidad de la interacción fluido-estructura, y se logra cuantificar la deformación del cerebro en una cirugía. Para disminuir el riesgo en las operaciones, potenciando y mejorando el uso de cirugías asistidas por computadores, con el llamado sistema de neuro-navegación, para disminuir el error y aumentar la precisión, al momento de localizar el lugar de la anomalía y, ser un gran aporte para la medicina. Se realizan 3 tipos de craneotomías, para estudiar el fenómeno descrito.