Estudio Fluidodinamico Comparativo De Canulas De Salida Para Una Bomba De Sangre De Flujo Continuo.

Abstract

La simulación numérica de fluidos constituye una herramienta muy importante en el desarrollo de dispositivos de asistencia ventricular, ya sea de dispositivos pulsantes o bombas de flujo continuo. El análisis de fluidos no debe limitarse sólo a lo que sucede dentro del dispositivo, sino que también deben estudiarse los demás componentes del sistema que permiten la circulación de la sangre por la bomba, esto incluye a las conexiones o cánulas de entrada y de salida. En el presente trabajo se analizan, desde el punto de vista fluidodinámico, dos configuraciones de cánulas de salida para un sistema de asistencia ventricular formado por una bomba de flujo axial compuesta por dos rotores que giran en sentidos contrarios.
Para llevar a cabo este análisis, se proponen y modelan dos geometrías de cánulas de salida como así también una geometría aproximada de la arteria aorta, generada a partir de imágenes obtenidas por Tomografía Axial Computada (TAC) con medio de contraste. Las imágenes, luego de ser procesadas, son llevadas a un CAD de uso comercial (SOLID EDGE - UGS) para crear las superficies que luego se emplean en la construcción de las mallas por medio de un software específico (ICEM CFD 10.0 - ANSYS). A partir de las mallas, se realiza la simulación computacional de fluidos utilizando un software de simulación numérica de uso comercial (CFX 10.0 - ANSYS).
El estudio fluidodinámico apunta a analizar el comportamiento de la sangre en la zona de intersección de la cánula y la aorta, especialmente cuando interaccionan el flujo continuo proveniente de la bomba de flujo axial y el flujo pulsante proveniente del ventrículo izquierdo. De esta forma, se analiza la influencia de las dos configuraciones de cánulas de salida sobre el comportamiento de la sangre. Se evalúan: zonas de baja velocidad; formación de vórtices; separación de flujo y distribución de presiones y esfuerzos de corte.
Como resultado de este estudio, se puede observar que el ángulo de incidencia de la cánula en la aorta es de gran importancia ya que mientras menor sea éste, menor es la interacción de los dos flujos, situación que reduce la posibilidad de formación de patrones de flujo indeseados. Asimismo, la influencia pulsante del flujo proveniente del ventrículo izquierdo genera una oscilación en el chorro de sangre que ingresa a la aorta a través de la cánula, oscilación que será mayor, cuanto menor sea la asistencia de la bomba de flujo axial.