Simulaciones de dinámica de fluidos computacionales del flujo sanguíneo en un aneurisma cerebral

Fuente: Joseph C. Muskat, Vitaliy L. Rayz, y Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Universidad Purdue, West Lafayette, Indiana

El objetivo de este video es describir los avances recientes de las simulaciones dinámicas de fluidos computacionales (CFD) basadas en la vasculatura específica del paciente o animal. Aquí, se crearon segmentaciones de buques basadas en temas y, utilizando una combinación de herramientas comerciales y de código abierto, se determinó una solución numérica de alta resolución dentro de un modelo de flujo. Numerosos estudios han demostrado que las condiciones hemodinámicas dentro de la vasculatura afectan el desarrollo y progresión de la aterosclerosis, aneurismas, y otras enfermedades arteriales periféricas; concomitantemente, las mediciones directas de la presión intraluminal, la tensión de cizallamiento de la pared (WSS) y el tiempo de residencia de partículas (PRT) son difíciles de adquirir in vivo.

CFD permite que estas variables sean evaluadas de manera no invasiva. Además, CFD se utiliza para simular técnicas quirúrgicas, que proporciona a los médicos una mejor previsión con respecto a las condiciones de flujo postoperatorio. Dos métodos en imágenes por resonancia magnética (RM), angiografía por resonancia magnética (MRA) con tiempo de vuelo (TOF-MRA) o MRA con contraste mejorado (CE-MRA) y contraste de fase (PC-MRI), nos permiten obtener geometrías de recipientes y campos de velocidad 3D resueltos en el tiempo Respectivamente. TOF-MRA se basa en la supresión de la señal del tejido estático por pulsos de RF repetidos que se aplican al volumen de imagen. Se obtiene una señal a partir de giros insaturados moviéndose en el volumen con la sangre que fluye. CE-MRA es una mejor técnica para la toma de imágenes de recipientes con flujos de recirculación complejos, ya que utiliza un agente de contraste, como el gadolinio, para aumentar la señal.

Por separado, PC-MRI utiliza gradientes bipolares para generar cambios de fase que son proporcionales a la velocidad de un fluido, proporcionando así distribuciones de velocidad resueltas en el tiempo. Mientras que PC-MRI es capaz de proporcionar velocidades de flujo sanguíneo, la precisión de este método se ve afectada por la resolución espaciotemporal limitada y el rango dinámico de velocidad. CFD proporciona una resolución superior y puede evaluar el rango de velocidades de jets de alta velocidad a vórtices de recirculación lenta observados en vasos sanguíneos enfermos. Por lo tanto, aunque la fiabilidad de CFD depende de los supuestos de modelado, abre la posibilidad de una representación completa y de alta calidad de los campos de flujo específicos del paciente, que pueden guiar el diagnóstico y el tratamiento.