Simulación fluidodinámica del flujo en estenosis arteriales, en vías aéreas y del humor acuoso

Abstract

La aplicación de las técnicas de ingeniería a fluidos biológicos está suponiendo un gran avance para la medicina desde hace bastantes años. En la presente tesis doctoral, se ha empleado esta herramienta para realizar un estudio fluidodinámico en distintas estructuras humanas: (i) estenosis arteriales, (ii) vías aéreas y (iii) globo ocular. En cuanto a las estenosis arteriales, proponemos un método no invasivo para estimar la caída de presión a través de estenosis reales. El método CFD se usa cada vez con mayor frecuencia en el estudio de la deposición de fármacos en el tracto respiratorio. Para ello, se hace imprescindible disponer de una malla que permita obtener unos resultados numéricos fiables. Dichas mallas suelen estar formadas por un número elevado de celdas que requieren un tiempo de computación elevado. En este trabajo, presentamos una combinación de algoritmos de mallado de un software comercial que reducen el tiempo de computación, sin perder precisión en los resultados. Por último, se analiza la influencia de la presencia de lentes intraoculares en la dinámica del humor acuoso. Concretamente, se han estimado el daño endotelial y la alteración en el transporte de nutrientes por el humor acuoso, provocados por la colocación de este tipo de lentes.

The application of engineering tecniques to biological fluids is becoming a turning point to the medicine long time ago. In the present doctoral thesis, this tool has been used to perform a fluid dynamic study in different human structures: (i) arterial stenoses, (ii) airways and (iii) eyeball. Regarding the arterial stenoses, we propose a non-invasive method to estimate the pressure drop through real stenoses. The CFD method is used more and more frequently in the study of drugs deposition in the respiratory system. In order to get this point, it is essential to have a mesh that allows obtaining reliable numerical results. Those meshes are usually composed of a huge number of cells that require an elevated computational time. In this work, we present a combination of commercial software meshing algorithms that reduce computing time, without losing precision in the results. Finally, the influence of the presence of intraocular lenses in the dynamics of aqueous humor is analyzed. Specifically, the endothelial damage and the alteration in the transport of nutrients by the aqueous humor, caused by the placement of this type of lenses, have been estimated.