Estudio de la hemodinámica de arterias carótidas con estenosis

Abstract

La estenosis de la arteria carótida corresponde a una enfermedad del sistema cardiovascular, en la que el flujo de sangre al cerebro se reduce producto de la acumulación de grasas en las paredes de la arteria. En la actualidad, los métodos usuales de cuantificación del riesgo clínico de la enfermedad han mostrado ser susceptibles de errores, por lo que existe un gran interés en estudiar el comportamiento del flujo de sangre en la arteria carótida con estenosis a través de un enfoque multiparamétrico que ayude en la toma de decisiones clínicas. De esta forma, el principal objetivo de este trabajo de tesis es estudiar la hemodinámica de 15 modelos de arterias carótidas con diferentes grados de estenosis y excentricidad para establecer correlaciones entre sus parámetros hemodinámicos y morfológicos. Esto se realiza mediante simulaciones CFD en modelos de arterias con estenosis reconstruidos a partir de características geométricas de pacientes reales obtenidas en la literatura. Los resultados de las simulaciones, validados a partir de medidas experimentales del flujo de sangre en la arteria carótida sana, se analizan usando como parámetros morfológicos el grado de estenosis y el grado de excentricidad, mientras que para la hemodinámica se estudian parámetros basados en el gradiente de presión, la velocidad y el esfuerzo de corte. Los resultados obtenidos muestran que el flujo de sangre en la arteria disminuye de forma no lineal con el grado de severidad, lo que explica que parámetros tales como la velocidad sistólica máxima (PSV) subestimen el grado de estenosis para altos niveles de obstrucción. Esta reducción del flujo es independiente del grado de excentricidad, el que sin embargo, tiene una gran influencia en la presencia de recirculaciones posteriores a la estenosis, las que se relacionan con las mayores pérdidas de presión en las geometrías excéntricas. En cuanto al nivel de obstrucción, se encuentra que parámetros hemodinámicos basados en la diferencia de presión, tales como el gradiente de presión sistólica y el coeficiente de pérdida de presión (CDPe), tienen alta correlación con el grado de estenosis. La relación entre estos parámetros y el flujo de sangre en la arteria enferma sugieren que pueden ser más precisos que la PSV en predecir la severidad de la enfermedad en altos niveles de obstrucción. Sin embargo, las relaciones anteriores no son capaces de diferenciar entre los diferentes niveles de excentricidad. Las simulaciones muestran que las estenosis excéntricas pueden ser asociadas a un mayor riesgo, debido a que mismos valores del esfuerzo de corte son acompañados de mayores pérdidas de carga. Esto último subraya la necesidad de contar métodos que ayuden diferenciar el tipo de geometría a partir de parámetros hemodinámicos. Al respecto se sugiere que una correlación entre el CDPe y la PSV (R cuadrado aprox. 0.99 en ambos tipos de morfología) podría ser útil para este próposito.