[en] NUMERICAL STUDY OF THE INFLUENCE OF TILT VALVE ANGLE ON BLOOD FLOW IN AN AORTIC MODEL

• Main Author: DIEGO FERNANDO CELIS TORRES
• Other Authors: ANGELA OURIVIO NIECKELE
• Language: en
• Published: MAXWELL 2017
• Subjects: [pt] DINAMICA DOS FLUIDOS COMPUTACIONAL; [en] COMPUTATIONAL FLUIDS DYNAMICS; [pt] AORTA; [en] AORTA; [pt] SUBSTITUICAO DE VALVULA AORTICA POR CATETER; [en] TRANSCATHETER AORTIC VALVE REPLACEMENT; [pt] HEMODINAMICA; [en] HEMODYNAMICS
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=32320@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=32320@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.32320

[pt] A substituição de válvula aórtica por cateter (Transcatheter Aortic Valve Replacement, TAVR) tornou-se uma poderosa alternativa para pacientes com estenose aórtica e com alto risco de serem submetidos à cirurgia tradicional de peito aberto. O conhecimento da distribuição da pressão, bem como a tensão cisalhante na superfície da aorta podem ajudar a identificar regiões críticas, onde o processo de remodelamento da aorta pode ocorrer. O objetivo do presente trabalho é avaliar numericamente a influência do posicionamento do orifício da válvula protética no campo de escoamento. O estudo foi realizado com base em um paciente submetido a TAVR. Um modelo 3D foi gerado a partir de angiotomografia e de segmentação de imagens da aorta. Dados experimentais obtidos anteriormente na mesma geometria indicaram que o fluxo do jato através da válvula de entrada é de natureza turbulenta. O escoamento foi determinado numericamente com o software comercial FLUENT. A turbulência foi modelada com o modelo de dois equações k-omega SST. Para representar um fluxo pulsátil, foram impostos diferentes fluxo de massa na entrada da válvula. Para todas as vazões investigadas, obteve-se um padrão de escoamento semelhante. Mostrou-se que uma pequena variação dos ângulos de inclinação pode modificar a natureza do fluxo, deslocando a posição dos vórtices e alterando a localização das regiões de alta tensão de cisalhamento, assim como de alta pressão, na superfície interna da aorta. Mostrou-se também que um aumento da intensidade da turbulência na entrada diminui os valores de tensão cisalhante e de pressão nas paredes da aorta. Essas características hemodinâmicas podem ser relevantes no processo de remodelação aórtica e os estresses mecânicos podem influenciar na durabilidade da prótese valvular. === [en] Transcatheter Aortic Valve Replacement (TAVR) has become a powerful alternative for patients with aortic stenosis and a high surgical risk to face a traditional open chest surgery. The knowledge of the pressure distribution as well as shear stress at the aortic surface may help identify critical regions, where aortic remodeling process may occur. The purpose of the present work is to evaluate numerically the influence of the positioning of the prosthetic valve orifice in the flow field. The study was carried out on the basis of a particular patient who had undergone a TAVR. A 3D model was generated from computed tomography angiography and image segmentation of the aorta. Experimental data previously obtained in the same geometry indicated that the jet flow through the inlet valve is turbulent flow. The flow field was numerically determined with the commercial software Fluent. The turbulence was modeled with the two-equation k-omega SST model. To represent a pulsatile flow, different mass flow rates were imposed at the inlet valve. Similar flow pattern was observed for all flow rates investigated. It was shown that small variations of the tilt angle can modify the nature of the flow, displacing the position of the vortices and altering the location of high shear stress, as well as high pressure, at the aortic inner wall. It was also shown that an increase of the turbulent intensity at the entrance decreases the values of shear stress and pressure on the walls. These hemodynamic features may be relevant in the aortic remodeling process and the mechanical stresses may influence the durability of the valve prosthesis.