Modelado de trombectomía por aspiración en vasos sanguíneos de pequeño diámetro : aplicación a la mejora de la geometría del catéter y de las condiciones de la intervención

Talayero Giménez de Azcárate, Carlos Alberto (2019). Modelado de trombectomía por aspiración en vasos sanguíneos de pequeño diámetro : aplicación a la mejora de la geometría del catéter y de las condiciones de la intervención. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Industriales (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.57248.

Description

Title: Modelado de trombectomía por aspiración en vasos sanguíneos de pequeño diámetro : aplicación a la mejora de la geometría del catéter y de las condiciones de la intervención
Author/s:
  • Talayero Giménez de Azcárate, Carlos Alberto
Contributor/s:
  • Romero Rey, Gregorio
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2019
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Mecánica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Las enfermedades del sistema circulatorio suponen una partida considerable en los sistemas de salud y presupuestos estatales. De hecho, en los últimos años más de dos millones de personas al año fallecen por enfermedades cardiovasculares en la Unión Europea (EU-28) lo que supone más del 37% de todas las muertes. Dentro de estas enfermedades, el tromboembolismo (obstrucción total o parcial de un vaso sanguíneo) cobra especial importancia, existiendo diversos tratamientos para la extracción o eliminación del trombo. En el caso particular del tromboembolismo cerebral, en concreto en el denominado Polígono de Willis, la intervención quirúrgica con medios mecánicos ha demostrado ser efectiva en pacientes, si bien, la técnica usada en la extracción del trombo está en constante evolución. Debido al pequeño tamaño de las arterias cerebrales, así como a los pequeños radios de curvatura, las soluciones que se aplican con éxito en otros vasos sanguíneos de mayor diámetro no son utilizables en este caso debido a la existencia de piezas rígidas o mecanismos móviles que pueden causar daño potencial en las arterias durante la maniobra, además de la dificultad existente en el guiado. En este aspecto, la trombectomía por aspiración se está asentando como solución fiable y segura frente a dispositivos mecánicos debido a sus altas tasas de recanalización. Con el fin de analizar y proponer mejoras potenciales tanto a la intervención médica como a los dispositivos usados (catéter de aspiración), así como para evaluar el daño potencial en las arterias afectadas, se han realizado una serie de modelos virtuales que buscan predecir el comportamiento del trombo y de su entorno durante la intervención médica. Así, se considera esencial evaluar y definir cómo se realiza la extracción y eliminación del trombo para buscar una intervención exitosa. Las herramientas de simulación existentes permiten realizar el modelado del sistema en etapas sucesivas, validando el comportamiento del sistema en cada uno de los dominios físicos en que se enmarca el problema: dominio fluido (sistema de aspiración) y dominio mecánico (arteria y trombo). Tras la realización de una serie de ensayos virtuales, apoyados en herramientas de optimización, se han conseguido proponer una serie de parámetros potencialmente eficientes y seguros para su uso por el neurointervencionista. De igual manera, se proponen una serie de geometrías del catéter de aspiración que, independientemente de las condiciones de aspiración y de las propiedades del trombo (que pueden variar en amplios rangos), consiguen mejorar potencialmente los resultados de recanalización. Los ensayos físicos realizados con prototipos a escala permiten validar cualitativamente y visualmente el comportamiento previsto en los modelos virtuales. ----------ABSTRACT---------- Diseases of the circulatory system place a considerable burden on healthcare systems and government budgets. In fact, in recent years more than two million people per year die from cardiovascular diseases in the European Union (EU-28), which accounts for more than 37% of all deaths. Within these diseases, thromboembolism (total or partial occlusion of a blood vessel) becomes especially important, with various treatments for the removal of the blood clot. In the case of cerebral thromboembolism, specifically in the so-called Circle of Willis, surgical intervention with mechanical devices has proven to be effective in patients, although the technique used in clot removal is constantly evolving. Due to the small size of the cerebral arteries, as well as the small radii of curvature, the solutions that are successfully applied in other blood vessels of greater diameter are not usable in this case due to the existence of rigid parts or mobile mechanisms that can cause potential damage to the arteries during the maneuver, in addition to the difficulty in guiding towards the affected area. In this regard, aspiration thrombectomy is becoming a reliable and safe solution against mechanical devices due to its high recanalization rates. In order to analyze and propose potential improvements to both the medical intervention and the devices used (aspiration catheter), as well as to assess the potential damage in the affected arteries, a series of virtual models have been made that seek to predict the behavior of the thrombus and its surroundings during medical intervention. Thus, it is considered essential to evaluate and define how the thrombus is removed and removed to seek a successful intervention. The existing simulation tools allow modeling of the system in successive stages, validating the behavior of the system in each of the physical domains in which the problem is framed: fluid domain (aspiration system) and mechanical domain (artery and thrombus). After conducting a series of virtual tests, supported by optimization tools, a series of potentially efficient and safe parameters have been proposed for use by the neurointerventionist. In the same way, a series of geometries of the aspiration catheter are proposed, which, independently of the aspiration conditions and the properties of the thrombus (which can vary in wide ranges), potentially improve the recanalization results. Physical tests carried out with scale prototypes allow qualitatively and visually validate the expected behavior predicted in virtual models.

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Item ID: 57248
DC Identifier: http://oa.upm.es/57248/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:57248
DOI: 10.20868/UPM.thesis.57248
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 18 Nov 2019 08:35
Last Modified: 18 May 2020 22:30
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