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Influence of stents as flow diverters on the hemodynamic conditions of intracranial aneurysms: a CFC study

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Universitat Pompeu Fabra. Grup de Recerca en Imatge Computacional i Tecnologies de la Simulació en Biomedicina (CISTIB)

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A pesar de la amplia disponibilidad de técnicas, tanto quirúrgicas como endovasculares, existen aneurismas intracraneales que son muy complejos para ser tratados con estos procedimientos. Recientemente, se han propuesto stents de baja porosidad como una alternativa terapéutica para dichos aneurismas. El propósito del presente estudio es valorar las condiciones hemodinámicas en aneurismas con diferente morfología antes y después de ser tratados con un stent de baja porosidad (también conocido como flow diverter), utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD).
Dos modelos vasculares, cada uno de ellos específico del paciente al que pertence y conteniendo sólo un aneurisma, se utilizaron para la evaluación del efecto del stent SILK (Balt Extrusion, Montmorency, Francia) sobre el flujo intra-aneurismático. Uno de los modelos presentaba un aneurisma de cuello ancho (RA = 1.07) localizado a nivel de la arteria coroidea anterior; el otro, uno de cuello angosto (RA = 2.45) a nivel la arteria comunicante posterior.
Los modelos vasculares fueron reconstruidos a partir de las imágenes médicas disponibles. Utilizando el método Fast Virtual Stenting, el stent fue implantado virtualmente, de manera que su posición con respecto a la pared arterial fuera apropiada. Se generaron mallas volumétricas de acuerdo a los resultados de varias pruebas de independencia de malla sobre el tamaño de elemento alrededor del stent, propiedades de la capa límite y tamaño del stent implantado. Para resolver las ecuaciones de continuidad y momentum, se llevaron a cabo simulaciones de flujo sanguíneo transiente, considerando a la sangre como un fluido Newtoniano y a las paredes del modelo como rígidas, donde la velocidad es cero cerca de ellas. Siguiendo el protocolo de análisis de datos del proyecto @neurIST sobre las condiciones de borde, se impusieron flujo másico en la entrada y presión en las salidas. Las simulaciones se llevaron a cabo en ANSYS-CFX para estimar el esfuerzo de corte en la pared aneurismática y la cantidad de flujo entrando a través del cuello del aneurisma.
Después del tratamiento, la reducción del flujo dentro del aneurisma con cuello ancho fue de 9.2% durante el pico sistólico y 58.1% a lo largo de todo el ciclo cardiaco. La reducción en el esfuerzo de corte promedio sobre la pared aneurismática fue de 57.6% y 83.3%, respectivamente.
El aneurisma de cuello angosto presentó un incremento general en la reducción de cada parámetro; el flujo dentro del aneurisma fue reducido en 37.3%y 64.7%, respectivamente y el esfuerzo de corte en la pared, en 65.6% y 83.6%, respectivamente.
A través de este estudio evidenciamos que las simulaciones de CFD pueden ser utilizadas para estimar la reducción del flow intra-aneurimático debido a la colocación de un flow diverter. Se observó que el flow diverter fue capaz de interrumpir el flujo de alta velocidad que entra al aneurisma y redireccionarlo hacia la circulación principal.

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Influence of stents as flow diverters on the hemodynamic conditions of intracranial aneurysms: a CFC study