Hemodynamic modeling of cerebral aneurysms
- Autores: Adrianus Johannes Geers
- Directores de la Tesis: Alejandro Frangi Caregnato (dir. tes.), Iñaki Larrabide (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Yiannis Ventikos (presid.), Juan Miguel Macho Fernández (secret.), Petia Radeva Ivanova (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
INTRODUCCIÓN Los aneurismas cerebrales son dilataciones patológicas y localizadas de las arterias cerebrales. Su ruptura causa una hemorragia subaracnoidea y está asociada a altas tasas de morbilidad y mortalidad. Un mejor entendimiento de los mecanismos de fondo de la patofisiología de los aneurismas es crucial para desarrollar nuevas estrategias preventivas y terapéuticas.
Adicionalmente a los factores de riesgo sistémicos, como la hipertensión, el género y la edad, se cree que la hemodinámica juega un papel importante como factor de riesgo local. Mientras que hay técnicas para medir la hemodinámica in vivo, éstas proveen datos de baja resolución y están limitadas a evaluar la condición actual del paciente. Durante la última década, la emergencia del modelado computacional ha mejorado nuestro entendimiento de como los estreses hemodinámicos están asociados a la iniciación, el crecimiento y la ruptura de los aneurismas, y, como son alterados por los tratamientos con dispositivos endovasculares.
Las simulaciones hemodinámicas se obtienen usando técnicas de dinámica computacional de fluidos. Éstas se personalizan extrayendo la geometría vascular a partir de imágenes médicas. Otros parámetros de contorno, como la viscosidad sanguínea y la velocidad de flujo, típicamente se estiman de medidas fisiológicas promedio reportadas en la literatura. Antes de que las simulaciones hemodinámicas puedan hacerse parte de las decisiones clínicas rutinarias, es esencial evaluar su reproducibilidad y exactitud.
OBJECTIVOS El objetivo de esta tesis era identificar factores hemodinámicos que puedan calcularse confiablemente y puedan usarse para estudiar la patofisiología de los aneurismas. Hemos abordado las siguientes preguntas: 1. Son las simulaciones hemodinámicas reproducibles entre modalidades de imagen usadas comunmente en la práctica clínica? 2. Son las simulaciones hemodinámicas reproducibles entre diferentes solvers computacionales? 3. Podemos usar simulaciones computacionalmente económicas de flujo estable para responder preguntas clínicamente relevantes? 4. Cuales factores hemodinámicos confiables están asociados con la iniciación de aneurismas? ESQUEMA El primer capítulo introduce la tesis. En él explicamos el contexto clínico, la importancia de la hemodinámica, y el proceso de modelado hemodinánico. También resumimos las preguntas de investigación, contribuciones y conclusiones. Cada capítulo del 2 al 5 se dirige a una de las preguntas postuladas en los objectivos.
CONCLUSIONES - Las características principales del flujo en un aneurisma son reproducibles a través de distintas modalidades de imagen. Sin embargo, hay discrepancias substanciales en las variables hemodinámicas cuantitativas, como la tensión cizallante de la pared (WSS --- del ingles wall shear stress). Por lo tanto, uno puede solamente referirse confiablemente a las características principales del flujo. --- Capítulo 2 - Dada la geometría y las condiciones de contorno de flujo, diferentes grupos de investigación pueden simular con precisión el campo de velocidad dentro de un aneurisma cerebral, y, encontrar un excelente consenso del efecto hemodinámico de diferentes configuraciones de stent. --- Capítulo 3 - Las simulaciones de flujo estable pueden aproximar exactamente el campo de WSS promediado en el tiempo en un aneurisma, pero no el campo correspondiente al pico sistólico ni al final de diástole. La reducción en tiempo computacional, con respecto a las simulaciones de flujo pulsátil, podría facilitar la introducción de las mismas en la práctica clínica. --- Capítulo 4 - Los aneurismas se forman en regiones de alta magnitud y gradiente de WSS. Éstos coinciden con regiones focales de alta pulsatilidad de WSS. --- Capítulo 5 - Al contrario de las magnitudes, las distribuciones de WSS promediadas en el tiempo son poco afectadas por cambios fisiológicos de flujo de entrada. Dada la falta de condiciones de contorno específicos del paciente, recomendamos normalizar los campos de WSS para enfocar el análisis en las distribuciones de WSS en estudios de relacionándolo con la iniciación, el crecimiento y la ruptura de los aneurismas. --- Capítulo 4 and 5
