Análisis de las variables biomecánicas para el
estudio del índice de ruptura de la Triple A
Autor: Enrique Navarro Ruiz
Ingeniería Biomédica
Trabajo Fin de Grado
28/05/2021
Pruebas diagnósticas Segmentación
Representación 3D lumen y AAA
Extracción medidas geométricas
Geometría lumen (.step)
Factores biomecánicos geométricos
Ecuación continuidad y Navier-Stokes
Modelo sanguíneo: Carreau
(Gabriela Ortiz León, Daniel Araya Luna, 2014)
Mallado
Ecuaciones fundamentales de mecánica de fluidos
Las velocidades deentrada en la AAA sigue elperfil del gráfico 1mientras que las presionesde salida en lasbifurcaciones iliacassiguen el perfil del gráfico
2. (Leung et al., 2006a)
Resultados
Velocidad WSSPresión
Índices de ruptura (IR)
MATERIALES Y MÉTODO
OBJETIVOSSe pretende analizar las variables morfológicas de las AAA y lumen mediante visualizacióntridimensional con ayuda de un software de imagen médica. Crear una herramienta desoporte a la decisión calculando el índice de ruptura. Simular mediante dinámica de fluidoscomputacional el flujo sanguíneo en el lumen de la AAA.
INTRODUCCIÓNLa aneurisma de aorta abdominal (AAA) es una dilatación de los vasos sanguíneos producidapor una lesión de la pared y presenta un gran impacto dentro de las enfermedades
cardiovasculares. Suele diagnosticarse a personas mayores de 55 (Sakalihasan et al., 2011)años y los criterios clínicos actuales se basan en el control del diámetro máximo y de la tasa
de crecimiento de este. (Vilalta et al., 2010)
RESULTADOS
CASO 01 CASO 02 CASO 03 CASO 04 CASO 05
3D
MAX-MIN 1,025 - 0 m/s21,968 - 0 m/s2 9,240 - 0 m/s2 0,783 - 0 m/s2 3,399 - 0 m/s2
PUNTO MAX Bifurcaciones iliacas Bifurcaciones iliacas
Reparación por "stent".
Las velocidades máximas
se encuentran en él.
Zona infrarrenal y
bifurcación iliaca.Bifurcación iliaca.
3D
MAX-MIN 17000 - 10790 Pa 17970 - 10960 Pa 16710 - 10760 Pa 16670 - 10810 Pa 31040 - 8289 Pa
PUNTO MAX Todo el contorno Todo el contorno Todo el contorno Todo el contorno Todo el contorno
3D
MAX-MIN 13,87 - 0 Pa 26,98 - 0 Pa 27,17 - 0 Pa 11,38 - 0 Pa 61,14 - 0 Pa
PUNTO MAX Bifurcaciones iliacas Bifurcaciones iliacas
Reparación por "stent".
Las tensiones
tangenciales máximas se
encuentran en él.
Zona infrarrenal y
bifurcación iliaca.Bifurcación iliaca.
VEL
OC
IDA
DP
RES
IÓN
WSS
CASO 01, 02 y 04: AAA con mayores velocidades y WSS en la bifurcacióniliaca.CASO 03: Reparación endovascular. Velocidades y WSS máximas en lareparación.CASO 05: Aorta abdominal sana. Sometida a presiones y WSS más altasque un caso de AAA.
Casos
Ta
sa d
e
de
form
ació
n
Asim
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Índ
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dila
tació
n
TIL/A
AA
Esp
eso
r
rela
tivo
Re
lació
n P
dia
stólica
Re
lació
n
ten
sion
es
IR1
IR2
01 2,324 0,495 0,695 0,602 0,037 0,889 1,387 0,632 0,325
02 2,395 0,259 0,522 0,769 0,04 0,889 1,293 0,765 0,428
03 1,891 0,043 0,752 0,852 0,037 0,889 0,974 0,459 0,277
04 2,222 0,151 0,426 0,484 0,029 0,889 1,575 0,539 0,397
05 - - - - - - - - -
06 2,063 0,144 0,536 0,446 0,05 0,889 1,362 0,512 0,397
07 2,493 0,555 0,49 0,677 0,043 0,889 1,178 0,699 0,397
08 1,548 0,131 0,401 0,219 0,06 0,889 1,052 0,339 0,277
09 1,01 0,998 0,273 0,566 0,056 0,889 0,15 0,296 0,246
10 1,695 0,837 0,837 0,791 0,032 0,889 0,093 0,263 0,204
Factores Biomecánicos Geométricos
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍAEl análisis biomecánico sirve para dar ayuda al diagnóstico de la posibleruptura de las AAA gracias a la creación de una herramienta de soporte a ladecisión que calcula los índices de ruptura. Además, la utilización desoftware de imágenes médicas aporta información tridimensional. Lassimulaciones por CFD ofrece información más enriquecida, como aquellospuntos donde las velocidades, tensiones tangenciales y presiones son losmáximos, y por lo tanto, son puntos críticos o candidatos a la ruptura. Losmáximos valores de estas variables se producen en la fase sistólica.
Vilalta, G., Nieto, F., Vaquero, C., & Vilalta Alonso, J. (2010). Quantitative indicator of abdominal aortic aneurysm rupture risk based on itsgeometric parameters. International Journal of Medical, Health, Biomedical, Bioengineering and Pharmaceutical Engineering. World Academyof Science, Engineering and Technology., 4, 181–185.Sakalihasan, N., Kuivaniemi, H., Nusgens, B., Durieux, R., & Defraigne, J.-O. (2011). Aneurysm: Epidemiology Aetiology and Pathophysiology. InT. McGloughlin (Ed.), Biomechanics and Mechanobiology of Aneurysms (pp. 1–33). Springer Berlin Heidelberg.https://doi.org/10.1007/8415_2010_47Kleinstreuer, C., & Li, Z. (2006). Analysis and computer program for rupture-risk prediction of abdominal aortic aneurysms. BioMedicalEngineering Online, 5, 19. https://doi.org/10.1186/1475-925X-5-19Gabriela Ortiz León, Daniel Araya Luna, M. V. M. (2014). Revisión de modelos teóricos de la dinámica de fluidos asociada al flujo de sangre -Dialnet. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=4835494Leung, J. H., Wright, A. R., Cheshire, N., Crane, J., Thom, S. A., Hughes, A. D., & Xu, Y. (2006a). Fluid structure interaction of patient specificabdominal aortic aneurysms: a comparison with solid stress models. https://doi.org/10.1186/1475-925X-5-33
• Diámetro Max• Diámetro Luz• Diámetro
infrarrenal• Espesor pared• Longitud AAA• Longitud Anterior
ANÁLISIS DE IMÁGENES CLINICAS Y REPRESENTACIÓN 3DEXTRACCIÓN VARIABLES Y CÁLCULO ÍNDICE DE RUPTURA
DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD) EN AAA
DEFINICIÓN CONDICIONES DE CONTORNO EN AAA
El estudio consta de 10 pruebas diagnósticas de aortasabdominales. Se realiza la segmentación de la AAA y lumen.
Proceso de simulación del fluidosanguíneo en el lumen de la AAA. Secalculan las variables de velocidades,presiones y tensiones tangenciales (WSS).
Se obtienen los valores de las variables geométricas de la AAA
propuestas por (Vilalta et al., 2012) y (Kleinstreuer & Li, 2006) y
se introducen a la herramienta AAARiskRupture para calcular losfactores biomecánicos geométricos (FBG) y los índices de ruptura.
1 2
IR1 IR2
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