Parámetros Agrupados Y Modelado De Elementos Finitos De La Insuficiencia Cardíaca Con Fracción De Eyección Preservada

Los esfuerzos científicos en el campo del modelado computacional de enfermedades cardiovasculares se han centrado en gran medida en la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección reducida (HFrEF), pasando por alto ampliamente la insuficiencia cardíaca con fracción de eyección preservada (HFpEF), que más recientemente se ha convertido en una forma dominante de insuficiencia cardíaca en todo el mundo. Motivados por la escasez de representaciones in silico de HFpEF, dos modelos de cómputo distintos se presentan en este papel para simular la hemodinámica de HFpEF resultando de sobrecarga ventricular izquierda de la presión. En primer lugar, se desarrolló un modelo de parámetros agrupados orientado a objetos utilizando un solucionador numérico. Este modelo se basa en una red de dimensión cero (0D) similar a Windkessel, que depende de las propiedades geométricas y mecánicas de los elementos constitutivos y ofrece la ventaja de bajos costos computacionales. En segundo lugar, se utilizó un paquete de software de análisis de elementos finitos (FEA) para la implementación de una simulación multidimensional. El modelo FEA combina modelos multifísicos tridimensionales (3D) de la respuesta cardíaca electromecánica, deformaciones estructurales y hemodinámica basada en cavidades de fluidos y utiliza un modelo simplificado de parámetros agrupados para definir los perfiles de intercambio de flujo entre diferentes cavidades de fluidos. Con cada acercamiento, los cambios hemodinámicos agudos y crónicos en el ventrículo izquierdo y la vasculatura próxima resultando de sobrecarga de la presión fueron simulados con éxito. Específicamente, la sobrecarga de presión se modeló mediante la reducción del área del orificio de la válvula aórtica, mientras que la remodelación crónica se simuló mediante la reducción del cumplimiento de la pared ventricular izquierda. De acuerdo con la literatura científica y clínica de la FEPH, los resultados de ambos modelos muestran (i) una elevación aguda del gradiente de presión transaórtico entre el ventrículo izquierdo y la aorta y una reducción en el volumen del accidente cerebrovascular y (ii) una disminución crónica del volumen ventricular izquierdo diastólico final, indicativo de disfunción diastólica. Finalmente, el modelo FEA demuestra que el estrés en el miocardio HFpEF es notablemente mayor que en el tejido cardíaco sano a lo largo del ciclo cardíaco.