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Publicação
Estudo do impacto da elasticidade da parede na hemodinâmica numa aorta ascendente a aneurismática
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 2.71 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
O envelhecimento, condições hereditárias, entre outros, podem enfraquecer a parede
da artéria aorta e causar um aumento da sua secção transversal que, se for igual ou
superior a 50%, é diagnosticado como um aneurisma. Atualmente,em casos de Aneurisma
da Aorta Torácica Ascendente (AATA), a única estratégia de tratamento existente é a
intervenção cirúrgica, o que revela uma insuficiência na resposta a este problema que
pode resultar em ruptura ou dissecação aórtica. No sentido de avaliar a condição de
AATA atempadamente, surge a modelação numérica como uma promissora estratégia
complementar ao diagnóstico médico, por permitir a avaliação do estado aneurisma e
antecipar eventos agudos de forma não evasiva.
Esta dissertação tem como objetivo explorar os métodos numéricos com a aplicação
de técnicas Interação Fluido-Estrutura (FSI) num AATA para estudar o impacto da elasticidade
da parede da aorta na pressão, deslocamento, Tensão de corte na parede (WSS) e
velocidade. Em adição, é abordada o impacto da elasticidade na pré-tensão e na escolha
de perfis de velocidade ideais.
A introdução da pré-tensão teve um impacto mínimo na carga computacional e convergiu
rapidamente após cerca de 55 iterações. Observou-se que o módulo de Young não afeta
o desempenho deste método após a convergência. O uso de um perfil ideal parabólico
originou valores menos conservadores de velocidade e de WSS comparativamente com
um perfil ideal uniforme pelo que deve ser utilizado quando se pretende ter em conta
a aorta ascendente. Um maior módulo de Young (𝐸) e uma maior espessura conduz a
um menor deslocamento da aorta e uma maior pressão. A zona de curvatura na zona
ascendente da aorta está associado a um risco elevado no desenvolvimento de aneurismas
uma vez que é uma zona com valores elevados de WSS. Além disso, verificou-se que os
campos de velocidade e de WSS são influenciados pela espessura e pelo 𝐸 mas não foi
possível estabelecer uma correlação exata entre eles, existindo a necessidade de analisar
um conjunto maior de aortas.
Ageing and hereditary among other factors may weaken the wall of the aortic artery and cause an increase in its cross-section which, if it is equal to or greater than 50%, is diagnosed as an aneurysm. Currently, in cases of AATA, the only existing treatment strategy is surgical intervention, which reveals an insufficient response to this problem, whichcan result in aortic rupture or dissection. In order to assess the condition ofAATAin a timely manner, numerical modelling has emerged as a promising complementary strategy to medical diagnosis, as it allows the assessment of aneurysm status and anticipates acute events in a non-evasive way. The aim of this dissertation is to explore AATA biomechanics using FSI techniques to study the impact of aorticwall elasticity on pressure, displacement, tensões de corte na parede (WSS) and velocity. In addition, the impact of elasticity on pre-stress and the choice of optimal velocity profiles is discussed. The introduction of pre-stress had a minimal impact on the computational load and converged quickly after around 55 iterations. It was observed that Young’s modulus does not affect the performance of this method after convergence. The use of a parabolic ideal profile resulted in less conservative values for velocity and WSS compared to a uniform ideal profile, which is why it should be used when the ascending aorta is to be taken into account. A greater Young’s modulus (𝐸) and greater thickness leads to less aortic displacement and greater pressure. The zone of curvature in the ascending zone of the aorta is associated with a high risk of developing aneurysms since it is an area with high values ofWSS. In addition, it was found that the velocity and WSS fields are influenced by thickness and 𝐸, but it was not possible to establish an exact correlation between them, and there is a need to analyse a larger set of aortas.
Ageing and hereditary among other factors may weaken the wall of the aortic artery and cause an increase in its cross-section which, if it is equal to or greater than 50%, is diagnosed as an aneurysm. Currently, in cases of AATA, the only existing treatment strategy is surgical intervention, which reveals an insufficient response to this problem, whichcan result in aortic rupture or dissection. In order to assess the condition ofAATAin a timely manner, numerical modelling has emerged as a promising complementary strategy to medical diagnosis, as it allows the assessment of aneurysm status and anticipates acute events in a non-evasive way. The aim of this dissertation is to explore AATA biomechanics using FSI techniques to study the impact of aorticwall elasticity on pressure, displacement, tensões de corte na parede (WSS) and velocity. In addition, the impact of elasticity on pre-stress and the choice of optimal velocity profiles is discussed. The introduction of pre-stress had a minimal impact on the computational load and converged quickly after around 55 iterations. It was observed that Young’s modulus does not affect the performance of this method after convergence. The use of a parabolic ideal profile resulted in less conservative values for velocity and WSS compared to a uniform ideal profile, which is why it should be used when the ascending aorta is to be taken into account. A greater Young’s modulus (𝐸) and greater thickness leads to less aortic displacement and greater pressure. The zone of curvature in the ascending zone of the aorta is associated with a high risk of developing aneurysms since it is an area with high values ofWSS. In addition, it was found that the velocity and WSS fields are influenced by thickness and 𝐸, but it was not possible to establish an exact correlation between them, and there is a need to analyse a larger set of aortas.
Descrição
Palavras-chave
Aneurisma da aorta torácica ascendente Elasticidade da parede da aorta Hemodinâmica Interação fluido estrutura (FSI) Pré-tensão