Investigadors d’IQS han desenvolupat un model computacional per a replicar la fluidodinàmica de l’artèria aorta toràcica, per tal de millorar el diagnòstic de pacients amb aneurismes aòrtics i poder oferir-los una solució mèdica més personalitzada.
Instantània de la simulació d’interacció fluid-estructura realitzada
Els aneurismes de l’aorta són una dilatació progressiva i irreversible de la paret aòrtica, que pot causar la ruptura o dissecció del vas, el que resulta en una pèrdua catastròfica de sang que pot conduir a la mort. Existeixen dos possibles tractaments quirúrgics: la cirurgia oberta, on es reemplaça la zona afectada per un tub sintètic, o la reparació endovascular, en què un stent recobert, implantat mitjançant un catèter, re-canalitza la sang. En ambdós casos, el remei pot ser pitjor que la malaltia, de forma que el maneig del pacient i l'estratificació de risc són crítics, especialment en l'aorta ascendent on la reparació endovascular no és viable.
Segons les directrius actuals, el diàmetre aòrtic màxim aneurismal és l'únic criteri acceptat com a predictor clínic del risc de ruptura. No obstant, l’anormal fluidodinàmica en l'aorta ascendent s'ha reportat àmpliament com una possible font de progressió de l’aneurisma, i la seva comprensió podria millorar l'avaluació del risc del pacient.
En aquest context, el Dr. Ramon Pons va defensar recentment la seva tesi ‘Anàlisi computacional de dinàmica de fluids a l’aorta ascendent en pacients amb síndrome de Marfan’, dirigida pel Dr. Jordi Martorell, professor del Departament d’Enginyeria Química i Ciència de Materials i coordinador del grup de recerca Grup d’Enginyeria Vascular i Biomedicina – GEVAB d’IQS School of Engineering.
La tesi ha estat realitzada en col·laboració amb l’Hospital Vall d’Hebron i el Barcelona Supercomputing Center – BSC.
En la recerca s’ha simulat amb alta precisió la fluidodinàmica de l’aorta toràcica en controls sans i de pacients amb síndrome de Marfan, per tal de poder correlacionar alteracions fluidodinàmiques amb la progressió dels aneurismes. S’han utilitzat simulacions fluid-estructura basades en imatges clíniques, i s’han extret marcadors fluidodinàmics – com la vorticitat o l’esforç de cisalla – que han servit per estratificar els pacients.
Simulacions FSI com a suport per a solucions mèdiques
Aquest model computacional podrà ajudar en el futur a personalitzar les solucions mèdiques per aquesta patologia. La plataforma dissenyada i desenvolupada pel Dr. Pons permet realitzar simulacions d’interacció fluid-estructura (FSI) amb condicions de contorn especifiques de cada pacient. S’han emprat dades de pacients amb síndrome de Marfan, una malaltia genètica que afecta al teixit connectiu i provoca aneurismes aòrtics.
Els models geomètrics han estat segmentats amb SolidWorks®, el tractament de dades s’ha realitzat amb MATLAB® i les simulacions amb el codi de simulació per a mecànica computacional d’alt rendiment ALYA, aquest darrer facilitat pel BSC.
Així mateix, l’equip ha pogut dissenyar un sistema in vitro que pot exposar les cèl·lules endotelials aòrtiques humanes a un entorn fluidodinàmic que imita el observat en simulacions i imatges mediques.
L’estudi conclou que l’acoblament de la paret a les simulacions és essencial per obtenir resultats amb precisió i similars als observats en imatges clíniques. A més, s’ha obtingut un paràmetre adimensional – la relació d’esforços tallants (o relació entre el que li costa rotar al fluid i el que li costa avançar) – com a potencial marcador per estratificar la progressió de l’aneurisma en pacients amb síndrome de Marfan.
Aquesta tesi ha estat finançada a través del programa de Beques IQS per a la realització de tesis doctorals.
