Influence of the Local Curvature on the Abdominal Aortic Aneurysm Wall Stress and New Methodologies for Manufacturing Realistic Phantoms

Resumen

El aneurisma de aorta abdominal (AAA) es una dilatación focalizada de la aorta abdominal de al menos 1.5 veces su diámetro habitual. La rotura de AAA causa alrededor de 1.3% de muertes en países desarrollados en hombres con una edad comprendida entre 65 y 85 años. En la práctica todavía existe incertidumbre con respecto al momento correcto de llevar a cabo la operación, sin embargo, el criterio de diámetro máximo es aceptado habitualmente como el factor de predicción de rotura; generalmente a aquellos pacientes cuyo diámetro del AAA supera los 5 cm se les recomienda reparar el AAA siempre y cuando estén en condiciones para ello. No obstante, el porcentaje de fallo de este criterio es considerable y falla en torno al 10% y 25% de los casos: 13% de los aneurismas con diámetros inferiores a 50 mm rompieron, mientras que el 60% de aneurismas con diámetros superiores a 50 mm permanecieron intactos. Varios estudios numéricos han intentado encontrar nuevos parámetros que puedan ayudar a los médicos a la hora de estimar el riesgo de rotura del AAA. Por el contrario, se han realizado pocos estudios experimentales debido al alto coste y tiempo que lleva la fabricación de réplicas de AAAs de pacientes. Esta tesis abarca tanto el estudio numérico como el experimental. Por un lado se ha estudiado la influencia de nuevos parámetros geométricos en la distribución de esfuerzos en la pared del AAA. Por otro lado se han investigado nuevas metodologías para la fabricación de réplicas de AAA. Con lo referido a los estudios numéricos, después de analizar 30 geometrías de AAAs de pacientes, se ha descubierto que la curvatura local afecta de forma considerable a la distribución de esfuerzos en la pared, y consecuentemente al riesgo de rotura del AAA. Los resultados sugieren que considerar este parámetro en un futuro para estimar la rotura de AAA puede ayudar a las decisiones clínicas. Con respecto al apartado experimental, se ha definido una nueva metodología para fabricar réplicas de AAA más realistas mediante la técnica de inyección al vacío. Esta metodología nueva tiene en cuenta el espesor variable de la pared y el comportamiento anisótropo del AAA. Asimismo, la tecnología de fabricación aditiva multi-material se ha utilizado para fabricar réplicas de AAA ideales con propiedades anisótropas. Los resultados de los ensayos uniaxiales y biaxiales certifican la idoneidad de las dos metodologías para la fabricación de réplicas de AAA con propiedades similares a las del tejido del AAA. Por último, se ha realizado un estudio experimental con las réplicas de AAA fabricadas y se ha verificado la distribución de esfuerzos en la pared del AAA. Este último estudio se llevó a cabo en la Universidad de Texas en San Antonio (UTSA) gracias a la colaboración con el Dr. Ender Finol.