Diseño y simulaciones CFD para el tratamiento de una malformación arteriovenosa del cerebro humano

Abstract

Las malformaciones arteriovenosas (MAV) del cerebro humano son una patología que conllevan un alto riesgo de sufrir una hemorragia cerebral. Las MAV pueden ser detectadas mediante imágenes médicas y recibir tratamiento para disminuir el riesgo de hemorragia. Sin embargo, los tratamientos son invasivos y requieren intervenir zonas complejas del cerebro. Una operación en el cerebro puede tener consecuencias negativas para la salud, como problemas cognitivos o motores. Es necesario tratar las MAV con la menor intervención posible. Este trabajo tiene como propósito comprender los efectos de una intervención en la MAV simulando un tratamiento de oclusión en una zona de la MAV. La metolodogía consiste primero en diseñar la geometría de la MAV en formato CAD desde una imágen médica. Luego, realizar una simulación CFD transiente de 2 segundos de duración implementando un pulso de velocidad y presión como condiciones de borde en la entrada y salida de la MAV, respectivamente. Los resultados del estudio transiente son presentados en dos instantes de tiempo: diástole (baja presión) y sístole (alta presión). Con los resultados del primer caso, MAV pre tratamiento, se identificó la zona de mayor esfuerzo wall shear stress (WSS) con un valor de 71 Pa. Luego, se modificó el diseño de la MAV pre tratamiento para eliminar la zona donde se producen mayores esfuerzos. En el segundo caso, MAV post tratamiento, los resultados del esfuerzo WSS aumentaron a 95 Pa. En los dos casos anteriores, el esfuerzo fue mucho mayor al rango de valores normales de WSS (0 − 3 Pa) encontrados en la literatura. Los esfuerzos obtenidos en este trabajo son mucho mayores debido al pulso de presión y velocidad utilizado, y debido también al alto nivel de detalle de la geometría que provocó cambios abruptos en la dirección del flujo que circula por la MAV. La simulación del tratamiento de la MAV permitió conocer que los esfuerzos aumentan al remover una zona de la MAV estudiada, por lo que la intervención propuesta no disminuye el riesgo de hemorragia. Este trabajo entrega las directrices para abordar el estudio de esta enfermedad de una forma no invasiva.