| TAZ-TFG-2018-2911 |
Integración de modelos hemodinámicos y de autoregulación en situaciones de hipercapnia e hipoxia
Escribano Tambo, Eva
Murillo Castarlenas, Javier (dir.)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2018
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Mecánica de Fluidos
Graduado en Ingeniería Mecánica
Resumen: En este trabajo de fin de grado se ha desarrollado un modelo matemático computacional hemodinámico con los sistemas de autorregulación cardiovasculares que existen en el cuerpo humano. Para dar un paso más en la construcción de una herramienta de simulación de grandes capacidades, se han definido los sistemas de regulación locales y reflejos. Se ha partido de un modelo lo suficientemente simple y detallado, a la vez, para facilitar la definición del sistema de regulación sin perder de vista la aplicación futura del mismo. Se tiene la intención de introducir el sistema de regulación definido en modelos más complejos y realistas para llegar a conseguir un simulador capaz de predecir las condiciones fisiológicas del paciente en una intervención médica. El esquema circulatorio presenta innovaciones respecto a lo que existe a día de hoy en la literatura en cuatro regiones: en la función cardio-pulmonar, definiendo la función atrio-ventricular de una forma más fiel a la realidad; en la circulación coronaria incluyendo el efecto de la resistencia al flujo generada por la contracción del miocardio; en la distribución del flujo entre tramos de la aorta y finalmente incorporando las venas intratorácicas y la vena cava (unificando vena cava inferior y superior). Con este fin, se ha realizado una descripción detallada de dicho esquema circulatorio identificando el origen de sus componentes y las ecuaciones que describen matemáticamente el comportamiento del mismo. De un modo más extenso se ha explicado el modelo de regulación implementado. Para definir la regulación refleja, se han descrito las señales de entrada del sistema nervioso central, que son tres señales aferentes: barorrefleja, quimiorrefleja y del estiramiento pulmonar. Se ha detallado la formulación que ha permitido definir cada una de ellas. Se presentan las señales de salida del sistema nervioso central así como el efecto de la hipoxia en las mismas. Quedan completamente definidas de este modo las ecuaciones que permiten reproducir las señales eferentes (simpática y vagal). Estas señales permiten entender cómo reacciona el cuerpo humano ante distintas situaciones de presión e hipoxia. Para cerrar el círculo de la regulación refleja, se ha descrito la actuación de los efectores que son los que modifican las variables del circuito. En paralelo a la regulación refleja está implementada la regulación local del oxígeno y del dióxido de carbono. El efecto local de regulación es especialmente importante en situaciones de hipoxia e hipercapnia, por ello, su definición es una parte relevante del trabajo. Para concluir, se han llevado a cabo numerosas pruebas que han permitido identificar errores, corregirlos y comprobar el correcto funcionamiento del simulador hemodinámico. Entre ellas se encuentra la simulación de una situación de hipoxia severa prolongada y temporal, así como el análisis de las principales variables ante distintos niveles de hipoxia. Se han anulado uno a uno cada camino del sistema de regulación (receptores barorreflejos, quimiorreflejos, de estiramiento pulmonar y respuesta del CNS ante hipoxia) para reflejar su efecto individual. Se ha reproducido la situación de denervación en sujetos despiertos y anestesiados, para lo cual se han anulado diversos caminos agrupados de formas determinadas. También se ha reproducido la situación de ventilación controlada en sujetos anestesiados.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
Notas: Anexos en inglés
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