Estudio de un injerto hepático mediante software CFD

Abstract

No hay ninguna duda que el desarrollo de la tecnología está ayudando cada vez más a numerosos campos de estudio entre ellos el campo de la salud. En concreto, el desarrollo de la tecnología del CFD (Computational Fluid Dynamics) permite el estudio de problemas de mecánica de fluidos bajo diversas condiciones. El CFD se basa en el cálculo numérico de ecuaciones en derivadas parciales de un dominio geométrico dividido en una serie de elementos finitos, conocido como malla. En el presente trabajo se trabajará con diferentes modelos geométricos para simular un injerto hepático. La simulación del flujo del torrente sanguíneo a través de un conducto venoso es tratada como pilar fundamental en este trabajo. El objetivo final es simular lo más preciso y fiel a la realidad la geometría del injerto, la entrada del flujo sanguíneo, la salida del mismo y todas las condiciones de contorno de nuestro problema. También se compararán los resultados obtenidos con dos softwares diferentes: ANSYS Fluent y Star CCM+. Todo este trabajo se encuentra motivado bajo la demanda del equipo sanitario del Hospital de Barcelona, que deseaban demostrar la existencia de flujo turbulento en una situación como es el injerto de hígado, con el fin de prevenir la coagulación de la sangre en ciertas zonas de dicho injerto. Este trabajo estudiará diferentes situaciones y modelos geométricos del injerto a fin de predecir y simular el flujo del torrente sanguíneo para dicho problema propuesto. Este proyecto se podría dividir en dos grandes bloques en función del número de entradas de flujo al injerto. Se estudiarán en primer lugar, los modelos geométricos con una sola entrada de flujo y posteriormente, aquellos modelos geométricos con tres entradas de flujo. Esto es debido a que al injerto real le llegan tres venas, pero no podemos descartar que el de una entrada podría resultar interesante para otro tipo de injertos.

There is no doubt that the development of the technology is increasingly helping numerous fields of knowledge among which the health field. In particular, the development of CFD technology allows us to study fluids dynamics problems under various conditions. CFD is based on solving a set of partial differential equations in a geometrical domain divided into small finite elements, known as mesh. In the present work, we will work with different geometric models in order to simulate a hepatic graft. The simulation of the blood flow through a venous channel is the main objective of this project. The final aim is to simulate the graft geometry, the inlets, outlets and all the boundary conditions as accurate as possible. Besides, we will compare the obtained results with two different softwares: ANSYS Fluent and Star CCM+. This work is motivated under the petition of the healthcare team from the hospital from Barcelona, who wish demonstrate the existence of turbulent flow in a situation such as hepatic graft for the purpose of preventing the blood coagulation in certain zones of the very graft. This work will study several situations and geometric models in order to predict and simulate the blood flow for this suggested problem. This project could be divided in two large parts according to the number of inlets of the graft. Firstly, we will focus on those geometric models which have only one inlet and after that, we will consider those graft models which have three inlets. This is because a real hepatic graft has three veins that provide blood. However, we cannot discard those with one inlets since they could be useful to study other sorts of grafts.