Desarrollo de un modelamiento representativo de la obstrucción arterial como herramienta de exploración en la progresión de la enfermedad arterial periférica, por medio de la presión arterial, el índice tobillo-brazo y la curva de flujo sanguíneo
Cargando...
Fecha
2024-05
Título de la revista
Publicado en
Publicado por
URL de la fuente
Enlace a contenidos multimedia
ISSN de la revista
Título del volumen
Resumen
La dinámica de fluidos computacional cuenta con un campo de acción bastante amplio, inclusive en el área de la medicina, donde resulta ser una herramienta invaluable para diferentes usos médicos como la planificación quirúrgica, la optimización de tratamientos, la investigación y desarrollo de diferentes enfermedades,etc. En el contexto de la EAP, que es una enfermedad infradiagnosticada dado el diagnóstico tardío que suele presentar a causa de la sintomatología inespecífica que solo suele manifestarse en los estadios más avanzados; Resulta pertinente el desarrollo de herramientas de simulación que permitan reconocer de cierta la progresión de la enfermedad. Por ende, este proyecto pretende sentar las bases para el desarrollo de una herramienta de exploración de la progresión de la EAP, por medio del ITB (el gold-estándar diagnóstico) y la curva de flujo sanguíneo, con el fin de que los profesionales del área de la salud cuenten con una herramienta intuitiva que les permita observar la evolución de la enfermedad. Por medio de una metodología de fases, en la que inicialmente se construyo un conjunto de casos clínicos reportados para así considerar las variables de entrada, de la simulación que se ejecutó en ANSYS Fluent, posterior a un proceso de selección por la evaluación de diferentes software, en donde se consideraron las ecuaciones gobernantes del modelo, como las ecuaciones de Navier-Stokes, de la Ley de continuidad, el modelo reológico de Carreau y el modelo de Winkessel para definir el perfil de velocidad teniendo como base la representación de la gráfica de la curva de flujo sanguíneo. El proceso de simulación dio inicio con la obtención del render representativo de la arteria femoral, en la fase de simulación se realizaron dos grupos de simulaciones: casos clínicos y progresión por porcentaje de estenosis desde 0\% a 90\% para así considerar la variación de la presión arterial a causa de la estenosis, una vez finiquitado la estandarización de las simulaciones y de procesar los resultados obtenidos se procedió a realizar la programación pertinente para obtener la PAS tibial, el ITB, la curva de flujo sanguíneo ya definida por UDF en ANSYS y la interfaz gráfica que mostrase el compendio de resultados de simulación relacionados tanto a la presión arterial como al flujo sanguíneo. Finalmente, se realizó un proceso de validación tanto cuantitativa como cualitativamente, de manera cuantitativa se obtuvo un coeficiente de correlación de Spearman que arrojo resultados bastante coherentes en los que se destacan índices de correlación muy fuertes con respecto al ITB teórico de los casos y la PAS tibial simulada y el ITB de los datos de simulación, 0.9 y 0.99, respectivamente. Cualitativamente, se realizó sé un protocolo de usabilidad con profesionales especialistas en el área, donde se concluyo que la herramienta de exploración tuvo muy buena recepción con respecto al uso y a los resultados presentados, donde se consideran relevantes para la parte clínica, que resultan coherentes con respecto a lo observado durante la práctica clínica.
Descripción
Abstract
Computational fluid dynamics has a very wide field of action, including in the area of medicine, where it is an invaluable tool for different medical uses such as surgical planning, optimisation of treatments, research and development of different diseases, etc. In the context of PAD, which is an underdiagnosed disease due to the late diagnosis it usually presents because of the non-specific symptomatology that only manifests itself in the most advanced stages, it is relevant to develop simulation tools that allow the progression of the disease to be recognised. Therefore, this project aims to lay the foundations for the development of a tool to explore the progression of PAD, by means of the ABI (the diagnostic gold-standard) and the blood flow curve, in order to provide health professionals with an intuitive tool that allows them to observe the evolution of the disease. By means of a methodology of phases, in which initially a set of reported clinical cases was constructed in order to consider the input variables of the simulation that was executed in ANSYS Fluent, after a selection process by the evaluation of different software, where the governing equations of the model were considered, such as the Navier-Stokes equations, the Law of Continuity, the rheological model of Carreau and the Windkessel model to define the velocity profile based on the representation of the graph of the blood flow curve. The simulation process started with obtaining the representative rendering of the femoral artery, in the simulation phase two groups of simulations were performed: clinical cases and progression by percentage of stenosis from 0\% to 90\% in order to consider the variation in arterial pressure due to stenosis. Once the standardisation of the simulations was completed and the results obtained were processed, the relevant programming was carried out to obtain the tibial SBP, the ABI, the blood flow curve already defined by UDF in ANSYS and the graphic interface that showed the compendium of simulation results related to both arterial pressure and blood flow. Finally, a validation process was carried out both quantitatively and qualitatively. Quantitatively, a Spearman correlation coefficient was obtained that yielded fairly consistent results in which very strong correlation indexes stand out with respect to the theoretical ABI of the cases and the simulated tibial SBP and the ABI of the simulation data, 0.9 and 0.99, respectively. Qualitatively, a usability protocol was carried out with professional specialists in the area, where it was concluded that the exploration tool was very well received with respect to its use and the results presented, where they are considered relevant for the clinical part, which are coherent with respect to what was observed during clinical practice.
Palabras clave
Enfermedad arterial periférica, Flujo sanguíneo, Presión arterial, Modelamiento
Keywords
Peripheral arterial disease., Blood flow, Blood pressure, Modelling