FEops Abaqus cálculo FEM

Seguridad y eficacia de TAVI usando cálculo FEM

En el post de hoy vemos el caso de FEops, empresa que quería contribuir a aumentar aún más la seguridad y eficacia de los «Transcatheter Aortic Valve Implantations» (TAVI) usando el cálculo FEM para ello

Las soluciones de SIMULIA, utilizadas junto con el software propietario de FEops, permitieron a FEops proporcionar a los cirujanos y diseñadores de dispositivos cardiovasculares una herramienta que les permite visualizar preoperatoriamente los procedimientos quirúrgicos y predecir con precisión el comportamiento de los dispositivos. Esto se traduce en ahorros de tiempo y costes para los clientes de FEops y mejora la calidad de la atención a los pacientes.
 
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Problemas de corazón y el TAVI

El corazón a menudo se compara con una bomba, facilitando el flujo de sangre entre sus cámaras superior e inferior. Las válvulas del corazón, que se abren y cierran con cada latido, regulan la presión y curso de sangre por todo el cuerpo. Por desgracias, puede ocurrir en una sola válvula o una combinación de las cuatro, pero la enfermedad de las válvulas aórtica y mitral son las más comunes.

La válvula aórtica controla el movimiento de la sangre oxigenada desde el ventrículo izquierdo a la aorta, la arteria principal que conduce a el resto del cuerpo. Sin un reemplazo de válvula aórtica (AVR, de las siglas en ingés), el 50 por ciento de las personas que padecen valvulopatía aórtica no sobrevivirán más que un promedio de dos años después de la aparición de los síntomas. Se estima que se realizan 85.000 procedimientos quirúrgicos de AVR cada año en los Estados Unidos.

Para los pacientes considerados demasiado viejos o demasiado enfermos para someterse a un AVR a través de cirugía tradicional a corazón abierto, la implantación de la válvula aórtica transcatéter (TAVI) es un enfoque alternativo en crecimiento. Es mucho menos invasivo, ya que evita el bypass cardiopulmonar y requiere menos tiempo y anestesia que un procedimiento quirúrgico mayor.

El TAVI consiste en insertar un catéter, generalmente, a través de la arteria femoral en el muslo, que luego se introduce en el corazón, donde inserta una válvula de reemplazo dentro de la válvula original. Esta válvula de reemplazo se monta sobre una prótesis endovascular o un stent.

¿Que problemas nos encontramos?

Incluso con el enfoque mucho menos invasivo de TAVI, las complicaciones todavía puede aparecer. Durante el despliegue del dispositivo, las partículas de calcio puede desprenderse de la pared aórtica, viajar a el cerebro y causar un derrame cerebral.

Los depósitos de calcio en la válvula original también pueden cambiar hacia los orígenes de la arteria coronaria y restringir el flujo sanguíneo al músculo cardíaco. Otra complicación potencialmente grave es la regurgitación aórtica, que ocurre cuando el nuevo implante no se sella completamente contra las paredes de la aorta. La fuga resultante permite que la sangre fluya a lo largo de los lados del dispositivo cuando se supone que la válvula aórtica está cerrada. También puede haber ocasionalmente problemas de conducción eléctrica, requiriendo un marcapasos para controlar la corriente eléctrica que viaja sobre el corazón y le indica que se contraiga.

«Estaba claro que estas complicaciones podían mitigarse mejorando aún más los diseños y la planificación de los procedimientos de TAVI», dice el Dr. Matthieu De Beule, cofundador de FEops, con sede en Bélgica.

«Por esta razón, FEops desarrolló su exclusiva tecnología TAVIguideTM, cuyo objetivo es mejorar el diseño, la planificación, la seguridad y la eficacia de los productos y procedimientos de TAVI».

FEops es una spinoff del grupo IBiTech-bioMMeda de la Universidad de Gante. Su equipo de doctores biomédicos tiene una amplia experiencia en el modelado avanzado de dispositivos y procedimientos cardiovasculares y endovasculares, en colaboración con investigadores académicos y médicos de todo el mundo.

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¿Como utilizar el cálculo FEM para mejorar el TAVI?

TAVIguide, el software desarrollado por FEops, utiliza imágenes preoperatorias, obtenidas a partir de las CT scans de una persona, para crear modelos de elementos finitos en 3D de las raíces aórticas de los pacientes mediante la combinación del software de análisis de elementos finitos (FEA) SIMULIA Abaqus de Dassault Systèmes para realizar un cálculo FEM con un software propio. «La tecnología permite el estudio de diferentes alternativas procesales virtuales, con el fin de estar óptimamente informado antes de realizar el procedimiento real», dice De Beule.

A través de un estudio piloto en colaboración con el profesor Peter de Jaegere del Centro Médico Erasmus de Rotterdam, Países Bajos, FEops ha comparado los resultados de la simulación de TAVIguide con las tomografías postoperatorias de pacientes que se sometieron a un procedimiento de TAVI. Hubo una excelente correlacion entre las simulaciones y los datos postoperatorios.

«Creo que esta tecnología tendrá una importante implicación clínica», dice de Jaegere. «Permitirá la selección del tipo y tamaño de la válvula para un paciente en particular. Ésta medicina a medida tiene el potencial de mejorar significativamente la planificación actual del TAVI y reducir las complicaciones».

«Con la simulación se puede obtener información mucho más precisa que utilizando pruebas simplificadas», dice De Beule. «Ahora puedes tener una mayor comprensión de las tensiones y deformaciones que estos dispositivos pueden soportar una vez que ves como se despliegan en la anatomía de una persona. Con las simulaciones se puede entonces predecir el comportamiento de las válvulas de reemplazo durante la administración de transcatéteres, la implantación e incluso después de que la nueva función de la válvula comienza en el cuerpo del paciente».

Abaqus FEA y el cálculo FEM ha demostrado ser altamente capaz de replicar los complicados paisajes y métodos del procedimiento TAVI. «Tenemos décadas de experiencia en el uso de Abaqus, específicamente para dispositivos cardiovasculares y endovasculares mínimamente invasivos», dice De Beule. «Abaqus puede simular con precisión las complejidades del procedimiento y los productos TAVI, lo que nos permite tener mucha confianza en los resultados.»

De Beule ya puede ver que esta tecnología se aplica a una amplia gama de campos, «Estamos convencidos de que esta tecnología y este enfoque personalizado no sólo puede aplicarse a dispositivos cardíacos adicionales, sino que nuestro marco de simulación también puede ayudar a los diseñadores de dispositivos médicos a considerar una variedad de nuevos productos cardiovasculares en anatomías de pacientes realistas y validadas al principio del estado preclínico de desarrollo, allanando el camino para ensayos clínicos virtuales».

 

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PD: Cover photo by rawpixel on Unsplash