Análisis fluido estructural en aneurisma cerebral humano utilizando modelo de material obtenido experimentalmente

Abstract

El presente trabajo de título forma parte del proyecto FONDECYT N: 1110008. El principal objetivo de éste trabajo es realizar simulaciones numéricas a traves del método de elementos nitos, modelando el comportamiento uido dinámico y estructural en un aneurisma cerebral humano. Las simulaciones se realizaron en el programa ADINA 8.8 y consistieron de 8 simulaciones CSD, 1 simulación CFD y 4 simulaciones FSI. La mecánica del material se modelo con un ajuste de Mooney-Rivlin y un ajuste lineal elástico, los cuales se obtuvieron con muestras de tejido del aneurisma que se utilizó para obtener la geometría para las simulaciones. La geometría se modeló con espesor variable, esto signi ca que el aneurisma y la arteria tienen espesores de pared propios y se encuentran unidos por una sección de espesor variable. Mediante las simulaciones se pudo comparar los resultados obtenidos en las simulaciones CSD y CFD con las simulaciones FSI. Se observo que las simulaciones CSD y FSI con material lineal elástico subestiman los resultados obtenidos en un 29% para los esfuerzos en la pared del aneurisma en comparación a simulaciones similares con material ajustado por Mooney-Rivlin. Las simulaciones CSD subestiman los esfuerzos en 34 %, las deformaciones en 20% y los desplazamientos en 30% con respecto a las simulaciones FSI. La simulación CFD, en comparación con las simulaciones FSI, muestra diferencias muy pequeñas para la presión interna pero sobreestima los esfuerzos de corte en la pared de la arteria en 32 %, subestima la velocidad en 9% y esfuerzo de corte dentro del aneurisma en 32 %. Los resultados tambien muestran que simulaciones FSI acopladas en una dirección subestiman los resultados obtenidos para la pared del aneurisma en 6%, en comparación con las simulaciones FSI totalmente acopladas. Se concluye que la simulación más precisa es la FSI totalmente acoplada, con material ajustado por Mooney-Rivlin. Dado que se requiere de mucha capacidad computacional para completar la simulación mencionada previamente, se considera que una simulación FSI acoplada en una dirección con material ajustado por Mooney-Rivlin entrega resultados aceptables, requiriendo una capacidad computacional menor.