Crédito: Universidad de Rice
La vista dentro de un corazón que late es algo que no se ha visto, ni siquiera se puede ver, hasta ahora, según el ingeniero mecánico de la Universidad de Rice, Tayfun Tezduyar, quien dice que tales visualizaciones pueden ayudar a los médicos a comprender el mecanismos que empujan la sangre a través del cuerpo y arreglan las cosas cuando van mal.
Tezduyar, profesor James F. Barbour de Ingeniería Mecánica en la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice, es un experto en el modelado de interacciones entre fluidos y estructuras cuyo trabajo abarca la biomecánica, incluido el sistema circulatorio, y sistemas a gran escala como paracaídas, aerogeneradores y vehículos terrestres.
En esta investigación, Tezduyar y sus colegas de la Universidad de Waseda en Japón abordaron lo que dijo que es uno de los problemas más difíciles de la biomecánica: una manera de caracterizar con precisión el flujo de sangre alrededor y a través de las válvulas del corazón, tomando en cuenta los detalles de flujo cerca de las superficies de las tres valvas de la válvula a lo largo del camino.
La asombrosa simulación de un ventrículo-válvula-aorta en funcionamiento representa los cálculos presentados por primera vez por Tezduyar y sus colegas de Waseda en 2020. Líder del proyecto Kenji Takizawa, profesor de la Escuela de Ciencias Creativas e Ingeniería de Waseda, fue investigador asociado en Rice a partir de 2007, estableciendo una colaboración continua con Tezduyar. Su investigador asociado, Takuya Terahara, quien también pasó un tiempo en Rice como doctorado visitante. estudiante en 2018, produjo la animación.
La animación muestra dos vistas del ventrículo-válvula-aorta, superior y lateral, y revela con gran detalle cómo el ventrículo se llena de sangre, qué tan rápido La válvula se abre para aliviar la presión y el flujo turbulento de sangre a medida que avanza.
Crédito: Universidad de Rice
«Esta es una tecnología computacional que nadie más en el mundo tiene actualmente con este nivel de precisión cerca de las superficies de los folletos», dijo Tezduyar. «Recientemente nos dimos cuenta de que las personas en el Centro Médico de Texas están solicitando simulaciones CFD (dinámica de fluidos computacional) del sistema cardiovascular. Creo que tal vez se referían a lo que sucede solo en la aorta, y eso habría sido mucho más fácil. Pero fuimos un poco más allá».
Tezduyar dijo que la simulación incorpora el mecanismo de la válvula y el flujo de fluido a través de la aorta y sus tres ramas arteriales. «Ese es un cálculo muy difícil», dijo. «Cuando alguien necesita tomar decisiones basadas en una simulación, el problema principal es qué tan precisa y confiable es. La apertura y el cierre de las válvulas lo hacen extremadamente complejo y, en general, cuanto más compleja se vuelve una simulación, menos confiable podría ser.
«Lo que hemos hecho es mantener tanto la complejidad como la precisión», dijo. «Fue un trabajo minucioso. Modelar válvulas de tres valvas que se tocan entre sí, cierran por completo el flujo sanguíneo y luego se abren de nuevo, y hacerlo con una representación precisa de los patrones de flujo cercanos a las valvas, es una nueva y desafiante clase de problemas en la mecánica de fluidos».
Dijo que el modelo es lo suficientemente detallado como para capturar el movimiento en espiral de la sangre en la aorta.»Necesitamos representar correctamente los patrones de flujo en estas paredes para evaluar la tensión de cizallamiento en las paredes arteriales, que está relacionada con el riesgo de aneurismas», dijo Tezduyar, quien codirige el Equipo de Modelado y Simulación de Flujo Avanzado con Takizawa.
«Esta es información valiosa para los médicos que buscan formas de curar enfermedades del corazón», dijo. «Por ejemplo , el modelo los ayudaría a evaluar las válvulas de reemplazo, incluida la geometría, el grosor y el material».
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Los ingenieros encuentran tejidos más delgados en las válvulas cardíacas de reemplazo que crean un aleteo problemático Proporcionado por la Universidad de Rice Cita: La simulación muestra cómo b la sangre fluye a través del corazón (2022, 11 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-simulation-blood-heart.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.