Análisis numérico del flujo sanguíneo en la bifurcación de la arteria coronaria izquierda

Romero Sánchez, Sara
Malvè, Mauro (dir.)

Martínez Barca, Miguel Ángel (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras

Ingeniero Técnico Industrial (Esp. Mecánica)

Resumen: Las enfermedades cardiovasculares constituyen la primera causa de muerte en España [1]. La aterosclerosis es la causa principal de este grupo de enfermedades del corazón y los vasos sanguíneos [2]. La aparición y la progresión de la enfermedad aterosclerótica están en relación con una predisposición genética asociada con factores de riesgo cardiovascular, como el tabaco, la hipertensión arterial,... Las diferentes fases de progresión de las placas ateroscleróticas ya han sido definidas, pero todavía no se conocen bien los factores relacionados con la naturaleza y la velocidad de progresión de una determinada placa aterosclerótica [3]. De hecho, la aterosclerosis es una enfermedad con una distribución muy desigual e importantes variaciones en la localización y la evolución de las diferentes placas. Por ejemplo, en el árbol coronario se ha indicado una progresión preferente de las placas en segmentos con bifurcaciones, así como en la curva interna de las arterias coronarias [3]. Por otra parte, se desconoce por qué algunas placas permanecen quiescentes durante años, mientras que otras presentan una rápida progresión. Todo ello invita a pensar que, independientemente de los factores sistémicos, la presencia de factores hemodinámicos locales, como la tensión de cizallamiento (WSS), debe desempeñar un papel importante en la generación, progresión y desestabilización de las placas ateroscleróticas [3]. En 1969, Caro et al [4] ya demostraron la relación entre la disminución del WSS vascular y la aterosclerosis. Posteriormente, numerosos estudios han confirmado que la generación y la progresión de las placas ateroscleróticas tienden a producirse en zonas vasculares con baja tensión de cizallamiento. Stone et al [5] estudiaron los efectos del WSS en la progresión de la placa aterosclerótica en las arterias coronarias. Las zonas de bajo WSS presentaron un incremento significativo de la placa aterosclerótica y del área vascular, las zonas con un WSS fisiológico no mostraron cambios significativos y las zonas sometidas a un alto WSS no presentaron cambios en la placa de ateroma. La importancia de este estudio radicaba en relacionar un factor dinámico (como el WSS) en el ámbito coronario, con la subsiguiente progresión de la placa aterosclerótica [3]. Las grandes bifurcaciones coronarias están predispuestas a la aparición de aterosclerosis (Nichols and O’Rourke, 1998; Asakura and Karino, 1990; Debakey et al 1985) debido a factores como el bajo WSS [6]. El ángulo de bifurcación (α) es un factor importante que puede afectar a los parámetros hemodinámicos en las bifurcaciones (Ku, 1997), un aumento de α induce a unas peores condiciones hemodinámicas [6]. Según esto, numerosos estudios realizados [6] aseguran que el ángulo de bifurcación coronaria (α) es determinante en la aparición de aterosclerosis. Pese a estas afirmaciones, los resultados obtenidos de este estudio no han sido determinantes en la aparición de bajos valores de WSS, aunque sí se ha podido observar una cierta tendencia a que esta variable hemodinámica disminuya al aumentar α. Por otro lado, el reconocimiento clínico de tortuosidad vascular anormal es importante en el diagnóstico de enfermedades [7], dado que muchas están afectadas por la morfología de los vasos sanguíneos. La estimación de la tortuosidad de los vasos grandes es importante en la evaluación de la aterosclerosis [7]. Además, las lesiones tempranas de aterosclerosis se desarrollan preferentemente en las bifurcaciones, puntos de ramificación y regiones de alta curvatura del árbol arterial [8]. Este Proyecto Fin de Carrera se centra en el análisis del flujo sanguíneo, modelizado como no newtoniano, a su paso por la bifurcación de la arteria coronaria izquierda. Para el cual, previamente, se ha llevado a cabo un modelado en 3D de los distintos casos de geometrías de bifurcaciones de las arterias coronarias izquierdas; todos ellos casos reales, a partir de su geometría inicial. El objetivo de modificar dichas geometrías se debe a la carencia de forma fisiológica que presentaban inicialmente tal y como fueron facilitadas. Además, tras el modelado de los distintos casos, se ha realizado un mallado para el posterior análisis numérico de las distintas geometrías de las bifurcaciones. Para el desarrollo de todo lo citado anteriormente, se ha requerido del uso de programas como Rhinoceros para el modelado en 3D, de ANSYS ICEM para el mallado de las geometrías y de ANSYS CFX para la simulación del fluido no newtoniano por la bifurcación de la coronaria y posterior análisis.

Palabra(s) clave (del autor): análisis numérico

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera