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C-30 · TÉRMICA & FLUIDOS · CARDIOVASCULAR

Flujo en válvulas cardíacas

Observe cómo la sangre sale del corazón a través de una válvula de bola enjaulada, de disco basculante, bivalva o nativa en una simulación de flujo en directo en su navegador: el propio flujo abre y cierra las valvas. Vea el chorro, su ángulo, los vórtices en el seno y cuánto estrecha la válvula la salida.

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DATOS DE ENTRADA2D · en directo en su navegador
1 · Válvula

Tipo Björk–Shiley, apertura de 70°. Un disco sobre un pivote excéntrico abre un orificio mayor y otro menor: el chorro sale en ángulo y gira en el seno.

2 · Apertura
3 · Mostrar

El flujo se calcula en directo en su dispositivo, con un número de Reynolds de unos 167, en dos dimensiones. Las lecturas aparecen tras el primer latido.

EN DIRECTO · RAÍZ AÓRTICA 2D · DISCO BASCULANTE

CHORRO / ENTRADA— ×pico del chorro sobre el pico del tracto de salida
COCIENTE DE VELOCIDADES—v_tract / v_jet, como lo indica el informe ecocardiográfico
ORIFICIO EFECTIVO— %del tracto de salida, por continuidad
ÁNGULO DEL CHORRO— °respecto al eje aórtico
COCIENTE DE VELOCIDADES · CÓMO LO GRADÚA UN INFORME ECOCARDIOGRÁFICO (EAE/ASE 2009, TABLA 3, VÁLVULA NATIVA)
por encima de 0,50: rango leve o sin estrechamiento
0,25–0,50: rango moderado
por debajo de 0,25: rango grave
EL SOLVER, VERIFICADO CON · EJECUTADO EN NUESTRA BATERÍA DE PRUEBAS
CasoReferenciaEste solver
Flujo en canalexacto (Poiseuille, Couette)10⁻¹³
Canal pulsátilWomersley0.1–0.8 %
Cilindro en rotaciónpar de Taylor–Couette, exacto0.01–0.4 %
Cavidad con tapa móvil, Re 100Ghia, Ghia & Shin 19820.5 %
Estela de un cilindro, Re 100St 0.168–0.1720.1695
Arrastre de un cilindro, Re 20C_D 2.01–2.222.22
Cuerpo móvil frente a fijomismo arrastre0.07 %
Cilindro libre en cizallaω = γ̇/2, Jeffery0.75 %
  • Solo para aprendizaje y comparación: no apto para diagnóstico, tratamiento ni elección de un dispositivo.
  • Un corte bidimensional estrecha la salida más que la válvula tridimensional real: compare las válvulas entre sí, no con valores de pacientes.
  • El solver de flujo procede del mismo trabajo que Tessera, nuestro propio software de simulación. Ver Tessera →
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CÓMO SE CALCULA · CON SUS VALORES

Paso a paso, con sus valores

  1. 01
    Malla y fluidoD2Q9 · TRT Λ = 3/16 · ν = 0.012 → τ = 3ν + ½ = 0.536El tracto de salida mide 50 nodos de ancho; un nodo equivale a unos 0,5 mm para un anillo de 25 mm.
  2. 02
    Número de ReynoldsRe = U·D / ν = 0.04 × 50 / 0.012 = 167Pico sistólico, en dos dimensiones. Una aorta real ronda los 4000.
  3. 03
    Un latidou_in = U·sin(π t / 0.35T) · T = 16 000 pasosLa sístole ocupa el 35 % del latido. En diástole, la presión de entrada se mantiene por debajo de la aórtica en Δp = c_s²·Δρ = 0.0020 (unidades de malla), y el reflujo cierra la válvula.
  4. 04
    Valvas movidas por el flujo(I + I_a)·θ̈ = M_fluid + I_a·θ̈_prevTopes: disco sobre un pivote excéntrico, cerrado ↔ 70°. Densidad 2× la de la sangre; apertura limitada al 100 % del recorrido.
  5. 05
    Chorrov_jet / v_tract = max|u| / Utras el primer latido
  6. 06
    Cociente de velocidadesVR = v_tract / v_jettras el primer latido
  7. 07
    Orificio efectivoEOA / A_tract = VRtras el primer latido

Referencias: Krüger et al., The Lattice Boltzmann Method (Springer 2017), cap. 5, 10, 11; Bouzidi, Firdaouss & Lallemand (2001); Wen et al. (2014); Ghia, Ghia & Shin, J. Comput. Phys. 48 (1982); Sarkar & Sarkar, Prog. CFD 10 (2010); Baumgartner et al., recomendaciones EAE/ASE, Eur. J. Echocardiogr. 10 (2009); Dasi et al. (2009); Sotiropoulos et al., Annu. Rev. Fluid Mech. 48 (2016).

MÁS ALLÁ DE UN CORTE 2D

Estudios tridimensionales de válvulas y stents, interacción fluido–estructura, bancos de flujo para dispositivos: los realizamos con CFD y FEA.

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