Passive biomechanics of abdominal aortic aneurysms

• Autores: Fabian Mauricio Riveros Moyano
• Directores de la Tesis: José Félix Rodríguez Matas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2015
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Bart H. Bijnens (presid.), Estefanía Peña Baquedano (secret.), Stephan Avril (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología e ingeniería mecánicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Zaguán
• Resumen

  • En esta tesis se estudia la respuesta elástica de aneurismas aórticos abdominales (AAA), buscando ahondar en su conocimiento y con la finalidad de proveer un mejor criterio de decisión para la realización, o no, de una intervención quirúrgica para la reparación de la lesión. Parámetros biomecánicos como la tensión pico de la pared arterial (singlas en inglés: PWS) o el riesgo de ruptura de la pared arterial (siglas en inglés: PWRR) han mostrado ser una alternativa posible y prometedora a ser utilizada para determinar el riesgo de ruptura. De la misma manera, el entender la biomecánica pasiva de los AAA permite realizar una evaluación más correcta de las tensiones, lo que se puede realizar mediante el uso de modelos de material adecuados para los tejidos junto con modelos geométricos fiables en los que se apliquen condiciones de frontera realistas. Esta tesis presenta un novedoso algoritmo iterativo para determinar la geometría cero-presión de un AAA para pacientes específicos, la cual supera las limitaciones de las metodologías existentes y permite una mejor estimación de las tensiones. La importancia de este algoritmo se debe a que los modelos de AAA de pacientes específicos son generados a partir de imágenes médicas de CT (tomografía axial computarizada) sincronizadas en las cuales la arteria está bajo presión, por lo tanto la identificación de la geometría cero-presión de AAAs permite una estimación más realista de la respuesta mecánica de la pared arterial. La metodología permite considerar el comportamiento hiperelástico anisótropo de la pared arterial, su espesor y la presencia del trombo intraluminal (ILT). Resultados en doce geometrías de de AAAs, paciente específico, indican que el algorítmo es computacionalmente tratable y eficiente, a la vez que preserva el volumen global del modelo. Adicionalmente, una comparación de resultados de PWS calculados usando geometría cero-presión y geometría basada en CT al aplicar la presión sistólica indica que los resultados a partir de geometría CT subestiman (significativamente) la tensión pico de la pared arterial en casos de modelos isótropo y anisótropo de la pared arterial. Adicionalmente, en base a los resultados experimentales publicados para la pared arterial del aneurisma y aorta sana, los resutados de esta tesis no encuentran diferencias significativas entre el uso de un modelo de material isótropo o anisótropo. Con respecto al ILT, el cual es un pseudo-tejido que se desarrolla a partir de sangre coagulada y se encuentra en la mayor parte de los AAAs de tamaño relevante, algunos estudios sugieren que las características mecánicas del ILT pueden estar relacionadas con el riesgo de ruptura del AAA, aunque existe una gran controversia en este respecto. Esta tesis investiga como la constitución y topología del ILT influye en la magnitud y localización de las tensiones pico en la pared arterial. El ILT, isótropo y no homogéneo, puede aparecer como un tejido flexible (una capa) o rígido (fibrótico multicapa). El estudio se extendió a 21 AAAs, pacientes específicos, (diámetro: 4.2-5.4 cm) que fueron reconstruidos a partir de imágenes CT y analizados numéricamente empleando el algoritmo de tirón propuesto para identificar la geometría cero presión. Los resultados indican que la PWS está mayormente correlacionada con el volumen de ILT (¿=0.44, p=0.05) y con el espesor de capa mínimo de ILT (¿=0.73, p=0.001) que con el diámetro máximo de AAA (¿=0.05, p=0.82). En promedio la PWS fue un 20% (desv estándar 12%) más alta para modelos en los que se usaron modelos suaves de ILT en lugar de modelos rígidos de ILT (p<0.001). La localización del PWS está altamente correlacionada con los puntos de menor espesor de ILT, en las secciones de máximo diámetro del AAA, y esto fue independiente de la rigidez del ILT. Adicionalmente, la heterogeneidad del ILT, i.e. la composición espacial de trombo suave o rígido, puede influenciar sustancialmente la tensión de la pared arterial. El presente estudio está limitado a identificar la influencia de factores biomecánicos, el cómo estos resultados se trasladan a la evaluación del riesgo de ruptura de AAA debe ser desarrollado a partir de estudios clínicos.