A computational study of transport phenomena in haemodynamics: biodegradable stents and thrombus formation in the left atrial appendage

Resumen

Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality worldwide. In recent years, the usefulness of computational fluid mechanics for the study of these diseases has been demonstrated. If these simulations are also supported by new imaging techniques, they allow us to advance in the treatment and prevention of these diseases, since they allow for a personalized study of the patient. These ad hoc studies are considered to be one of the challenges with the greatest potential impact on cardiovascular biomechanics. The work developed throughout this PhD thesis will focus mainly on the study of blood flow in two areas: in coronary arteries with biodegradable stents and in the left atrial appendage (cavity located in the left atrium of the heart). It is therefore a study of flow at reduced scales and with complex boundary conditions. Therefore, although the specific objectives are different, many of the techniques that will be used for theoretical, experimental, and numerical modelling will be similar. The common objective is to apply the tools of experimental and numerical fluid mechanics to the personalized study of patients in order to obtain criteria and guidelines for action that can be useful in clinical practice. ----------RESUMEN---------- Las enfermedades cardiovasculares son ya la principal causa de mortalidad a nivel mundial. En los últimos años se ha demostrado la utilidad de la mecánica de fluidos computacional para el estudio de estas enfermedades. Si además estas simulaciones se apoyan en las nuevas técnicas de imagen nos permiten avanzar en el tratamiento y prevención de estas enfermedades, ya que permiten realizar un estudio personalizado del paciente. Estos estudios “ad hoc” son considerados como uno de los desafíos con mayor impacto potencial en la biomecánica cardiovascular. El trabajo desarrollado a lo largo de esta tesis doctoral se centrará fundamentalmente en el estudio del flujo sanguíneo en dos zonas: en arterias coronarias con stents biodegradables y en la orejuela izquierda (cavidad situada en la aurícula izquierda del corazón). Se trata pues, del estudio de un flujo a escalas reducidas y con condiciones de contorno complejas. Por tanto, aunque los objetivos específicos sean diferentes, muchas de las técnicas que se usarán para el modelado teórico, experimental y numérico serán similares. El objetivo común es la aplicación de las herramientas de la mecánica de fluidos experimental y numérica al estudio personalizado de pacientes para obtener criterios y pautas de actuación que puedan ser de utilidad en la práctica clínica.