Dissertação

{en_GB=Numerical simulation of the dilatation pattern of the ascending aorta in Aortopathies} {} EVALUATED

{pt=A dilatação aórtica (DA) está associada à doença congénita da válvula aórtica bicúspide (VAB) e à doença genética de Síndrome de Marfan (SM). A principal causa de DA em SM é o enfraquecimento da parede aórtica, mas, na doença de VAB, este processo não está completamente compreendido. Neste trabalho, considera-se a hemodinâmica sanguínea em pacientes de VAB com diferentes dilatações e regurgitação aórtica (RA) e num paciente com SM e raiz aórtica dilatada, comparativamente a uma aorta saudável. Implementa-se um modelo numérico de interação fluidoestrutura, considerando geometrias realistas com válvulas aórticas definidas por orifícios analíticos. Os resultados mostram que, enquanto a aorta saudável apresenta comportamento hemodinâmico típico de fluxo em geometrias curvilíneas, nas aortas de VAB existe fluxo acelerado ao longo da parede aórtica exterior. Obtiveram-se tensões de cisalhamento (TC) elevadas na curvatura exterior e, no centro da aorta ascendente (AA), observou-se comportamento helicoidal, fatores salientados em aortas mais dilatadas. Estes resultados mostram que os fatores hemodinâmicos são importantes na formação e desenvolvimento de DA em pacientes com VAB, causada por exposição prolongada da curvatura exterior da AA a TC anormais. Alternativamente, associou-se maior regurgitação a distribuições atípicas de TC na AA durante a diástole, concluindo-se que uma regurgitação severa pode facilitar a dilatação da raiz aórtica. Contrariamente, o paciente de SM apresentou baixos valores de TC na raiz dilatada, condição encontrada em aneurismas. Através da modelação numérica obtêm-se biomarcadores importantes na descrição do ambiente hemodinâmico em várias patologias aórticas, que podem constituir um guia valioso na intervenção médica preventiva., en=Aortic dilation (AD) is associated with the congenital bicuspid aortic valve (BAV) disease and with the genetic Marfan Syndrome (MFS) disorder. Although the main cause for AD in MFS is aortic wall weakening, in BAV disease this is still not completely understood. In this work, we consider blood hemodynamics in BAV patients with different AD and aortic regurgitation (AR), and in an MFS patient with dilated aortic root, in comparison with a healthy aorta. A fluid-structure interaction numerical approach is implemented regarding patient-specific geometries, where the aortic valves are defined by analytical orifices. Results show that, while the healthy aorta displayed a typical hemodynamic behavior of flows in bends, BAV related aortas present an accelerated flow along the outer aortic wall. Wall shear stress (WSS) overload in the outer curvature was observed, more marked in more dilated aortas. Moreover, helices in the ascending aorta (AA) were present in all BAV patients, enhanced with greater dilation. These findings support that hemodynamic factors play an important role in AD formation and development in BAV patients, caused by a prolonged exposure of the outer AA curvature to altered WSS. Alternatively, greater regurgitation was associated with abnormal WSS distributions in the AA during diastole, showing that severe AR can facilitate aortic root dilation. Besides, the MFS patient presented very low WSS in the dilated root, a condition seen in intracranial aneurysms. Numerical modeling can therefore provide important biomarkers for the description of the hemodynamic environment in several aortic pathologies, hence guiding preventive medical intervention.}
{pt=Aorta ascendente, Válvula aórtica bicúspide, Síndrome de Marfan, Tomografia Axial Computorizada, Interação Fluido-Estrutura, Simulação Numérica, en=Ascending aorta, Bicuspid aortic valve, Marfan Syndrome, Computed Tomography, Fluid-Structure Interaction, Numerical Simulation}

Junho 24, 2016, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Jorge Filipe Duarte Tiago

Departamento de Matemática (DM)

Colaborador Não Remunerado Docente

ORIENTADOR

Adélia da Costa Sequeira dos Ramos Silva

Departamento de Matemática (DM)

Professor Catedrático