Análisis de flujo sanguíneo en equinos

Abstract

In this thesis, blood flow in horses has been modeled, considering arteries with stenosis and aneurysms. Blood has been taken as a non-Newtonian multiphasic fluid following the Ostwald de Waele model. Flow parameters such as arterial pressure at the entrance of a hypothetical arterial segment, stenosis, and aneurysm for various concentrations of red blood cells in blood plasma corresponding to ponies, English Thoroughbreds, and Quarter Horses Arabs. Found that the maximum velocity occurs in the athermanous area, being greater at a greater degree of stenosis. The hematocrit contributes to a change in blood flow velocity, decreasing it with higher hematocrit values. A multiphase turbulent flow model was obtained by coupling the Ostwald de Waele model with the RANS model of turbulent flow. Characteristic curves were obtained for velocity, dynamic viscosity, turbulent dynamic viscosity, turbulent kinetic energy, and turbulent dissipation rate along the arterial segment and into the aneurysm. In addition, it was found that Arabian Quarter Horses tend to have higher blood pressure values at the aneurysm than ponies and Thoroughbreds. This may explain why quarter horses can hemorrhage due to ruptured aneurysms. Finally, in the computational study of the aneurysm, it was found that the magnitude of the velocity decreases as the percentage of swelling of the aneurysm increases. This decrease in velocity can lead to clot formation in the aneurysm.

En la presente tesis se ha modelado el flujo sanguíneo en equinos, considerando arterias con estenosis y aneurismas. La sangre se ha tomado como un fluido multifásico no-Newtoniano que sigue el modelo de Ostwald de Waele. Los parámetros de flujo como son la presión arterial a la entrada de un segmento de arteria, en la estenosis y en un aneurisma hipotéticos para diversas concentraciones de glóbulos rojos en el plasma sanguíneo que corresponden a ponis, caballos pura sangre ingleses, y cuarto de milla árabes. Encontrándose que la velocidad máxima se presenta en la zona ateromatosa, siendo mayor a mayor grado de estenosis. El hematocrito contribuye a un cambio en la velocidad del flujo sanguíneo, disminuyéndola con mayores valores de hematocrito. Se logró obtener un modelo de flujo multifásico turbulento, acoplando el modelo de Ostwald de Waele con el modelo RANS de flujo turbulento. Se obtuvieron curvas características para la velocidad, viscosidad dinámica, viscosidad dinámica turbulenta, energía cinética turbulenta y tasa de disipación turbulenta a lo largo del segmento arterial y en el aneurisma. Además, se encontró que los caballos cuarto de milla árabes tienden a presentar mayores valores de presión sanguínea en el aneurisma que los ponis y caballos pura sangre. Lo anterior puede explicar porque los caballos cuarto de milla pueden llegar a presentar hemorragias debido a la ruptura de los aneurismas. Finalmente, en el estudio computacional del aneurisma se encontró que la magnitud de la velocidad disminuye conforme aumenta el porcentaje de hinchamiento del aneurisma. Este decremento en la velocidad puede conducir a la formación de coágulos en el aneurisma.