Geometría computacional y análisis biomecánico de una intervención endovascular en aneurismas cerebrales mediante láminas delgadas de Kirchoff-Love de espesor variable

Abstract

En la actualidad, los mecanismos de ruptura de aneurismas intracraneales no han sido caracterizados en su totalidad. El riesgo de ruptura durante la intervención endovascular de oclusión podría incrementarse debido a cargas localizadas en regiones cercanas al cuello del aneurisma, una situación común durante el procedimiento. Como un primer acercamiento al desarrollo de un análisis aplicable a una gran cantidad de casos con relevancia estadística, describimos la cinemática de deformación mediante un modelo de láminas delgadas geométricamente no lineales bajo la teoría de Kirchhoff-Love, en conjunto con un modelo material hiperelástico de Kirchhoff-St. Venant. Si bien este modelo no refleja la complejidad del tejido arterial, este enfoque nos permite considerar la aplicación de una carga localizada en múltiples ubicaciones de la arteria para una base de datos con número significativo de casos, imitando el efecto de un microcatéter utilizado en el tratamiento endovascular. Realizamos simulaciones numéricas en 4 casos de la base de datos AneuriskWeb, y presentamos resultados preliminares considerando un espesor variable entre la arteria y el domo del aneurisma, poniendo el foco en la construcción de las mallas de superficie y en los experimentos realizados.

The mechanism of aneurysm rupture is still not fully understood. The rupture risk of the intervention may increase during endovascular occlusion of cerebral aneurysms due to a localized load in the parent vessel close to the neck, a common dayto-day situation. As a first attempt on the road towards developing a plausible analysis capable of dealing with many cases in a statistical sense, we describe the deformation kinematics using a geometrically nonlinear thin shell model under KirchhoffLove’s assumptions in conjunction with a simplistic Kirchhoff-St. Venant’s hyperelastic material model. Though it cannot assess the artery’s complexity, this more straightforward yet not trivial approach enables us to statistically study the application of a concentrated load in many locations, which mimics the action of an instrument during the endovascular treatment. We performed numerical simulations on 4 cases from the AneuriskWeb Database. We present preliminary results considering a smoothly varying thickness between the parent vessel and the aneurysm dome, focusing on the mesh construction process and loading.