CHIASTRA, CLAUDIO
Numerical modeling of hemodynamics in stented coronary arteries [Tesi di dottorato]
Politecnico di Milano, 2014-03-13

Le patologie delle arterie coronariche rappresentano una delle principali cause di morte prematura e di invalidità precoce nei Paesi sviluppati. Sono causate da lesioni infiltrate di lipidi - placche aterosclerotiche - che si sviluppano nella parete dei vasi coronarici, riducendone il lume e determinando un ridotto apporto di sangue al cuore con conseguenti gravi complicazioni quali infarto cardiaco o angina pectoris. L’angioplastica coronarica con impianto di stent è la procedura più comunemente eseguita per il trattamento delle lesioni aterosclerotiche delle coronarie. Questo trattamento è ancora oggi associato a gravi complicazioni cliniche come la restenosi, ovvero la riocclusione parziale o totale del lume del vaso nel periodo successivo all’impianto in seguito a iperplasia della neointima. I meccanismi e le cause della restenosi non sono stati ancora completamente spiegati. Si ritiene che la riocclusione dell’arteria possa essere provocata, oltre che dal danno alle pareti determinato dall’impianto del dispositivo e dalla reazione da corpo-estraneo, dalle alterazione emodinamiche indotte dalla presenza dello stent. Di conseguenza, lo studio della fluidodinamica delle arterie coronariche in presenza di stent è di estrema importanza per una migliore comprensione dei meccanismi delle restenosi. Il lavoro di tesi qui riassunto si inserisce in questo ambito ed è incentrato sulla modellazione numerica della fluidodinamica in arterie coronariche con stent. Infatti, la fluidodinamica computazionale consente lo studio dell’emodinamica locale a un livello di dettaglio non sempre accessibile con le tecniche sperimentali, calcolando grandezze fluidodinamiche, come lo sforzo di taglio in parete (“wall shear stress” – WSS), che possono essere usate per predire i siti di restenosi. La tesi è caratterizzata da tre principali argomenti: (1) Lo studio degli effetti della compliance della parete coronarica in presenza di stent sulle grandezze emodinamiche. I risultati di modelli fluido-struttura di un’arteria rettilinea con stent sono stati confrontati con i corrispondenti modelli a parete rigida. Dallo studio è emerso che l’assunzione di parete rigida per le simulazioni fluidodinamiche è adeguata quando lo scopo del lavoro è il calcolo delle grandezze emodinamiche di parete, come i WSS. (2) Il confronto, dal punto di vista della fluidodinamica, di differenti procedure di stenting per il trattamento di lesioni alle biforcazioni coronariche. Simulazioni a parete rigida sono state effettuate su modelli idealizzati di biforcazioni coronariche con stent. Un metodo di discretizzazione ibrido, che impiega sia elementi tetraedrici che esaedrici, è stato sviluppato al fine di ridurre il costo computazionale. I seguenti lavori sono stati condotti: studio della procedura “final kissing balloon” (FKB) a conclusione della tecnica di stenting “provisional side branch” (PSB), che attualmente è la procedura maggiormente eseguita per il trattamento delle lesioni alle biforcazioni; confronto dei differenti scenari determinati dalla PSB eseguita con accesso prossimale o distale al ramo secondario; studio della tecnica a due stent “culotte”, confrontando l’uso di stent convenzionali o dedicati alle biforcazioni. (3) Lo studio dell’emodinamica di arterie coronariche con stent ricostruite a partire da immagini di pazienti. Due casi di arterie coronariche discendenti anteriori sinistre ricostruite da tomografia computerizzata angiografica e angiografica convenzionale sono stati investigati, calcolando le grandezze emodinamiche sia di parete sia di massa. Inoltre, sono stati sviluppati dei metodi di ricostruzione di modelli di arterie coronariche con stent in vivo ed in vitro a partire da immagini di tomografia a coerenza ottica (“optical coherence tomography” - OCT). L’OCT rappresenta un promettente strumento per la ricostruzione di geometrie tridimensionali grazie all’alta risoluzione spaziale e alla possibilità di individuare sia il vaso che il stent. In conclusione, i risultati delle simulazioni fluidodinamiche sono molto utili per studiare il fenomeno della restenosi nelle arterie coronariche e per confrontare differenti tipi di tecniche di stenting. Tuttavia, questi risultati dovrebbero essere integrati con altre informazioni, quali gli sforzi nella parete arteriosa e nel dispositivo, ed il trasporto di farmaco, poiché la restenosi non è un fenomeno associabile esclusivamente a fattori emodinamici.

diritti: info:eu-repo/semantics/openAccess
SONCINI, MONICA
MIGLIAVACCA, FRANCESCO
ING-IND/34 - BIOINGEGNERIA INDUSTRIALE


Tesi di dottorato. | Lingua: en. | Paese: | BID: TD16092135