Análisis Computacional de un Sistema de Válvulas de Salida para el Desarrollo de un Dispositivo de Asistencia Ventricular Pulsátil

Abstract

En anteriores trabajos de nuestro grupo de investigación, se propuso un nuevo dispositivo de asistencia ventricular pulsátil que depende de cuatro válvulas para su correcto funcionamiento (dos de entrada y dos de salida). La bomba consta de un pistón de doble efecto que puede bombear 4 l/min
funcionando con una frecuencia de 4,25 Hz.
En este trabajo se estudia por separado la interacción fluido estructura de la sangre que pasa a través de las dos válvulas de salida del dispositivo. Debido a que las válvulas deben trabajar a una frecuencia bastante alta, es necesario que las mismas sean electromecánicas y su movimiento dependa solo de la velocidad de cierre. Se escogieron válvulas tipo cizallas que abren y cierran en escasos milisegundos sin considerar posibles efectos de rebote.
Por simplicidad, el modelo construido supone que el flujo en el dispositivo es plano y que la sangre se comporta como un fluido Newtoniano. Las condiciones de contorno consideran el desplazamiento de las partes móviles del dispositivo. Para resolver el sistema de ecuaciones resultante, se utiliza un
software comercial (COMSOL Multiphysics 3.3) basado en elementos finitos. Mediante el procesamiento del campo de flujo obtenido, se determinan las zonas de elevado esfuerzo cortante que pueden provocar hemólisis y activación plaquetaria. Teniendo en cuenta la magnitud y el tiempo de aplicación de los esfuerzos de corte que son capaces de soportar las células sanguíneas, se delimitan regiones donde se podría producir hemólisis y se calcula el índice normalizado de hemolisis. Las zonas de activación plaquetaria se calculan utilizando un rango de esfuerzos cortantes sobre los que se
conoce que las plaquetas se activarían. Por otro lado, mediante el campo de presiones se estudia la posibilidad de que exista cavitación.
Los resultados nos permiten inferir que el dispositivo provoca un daño sanguíneo mínimo, ya que el índice normalizado de hemólisis se mantuvo por debajo de los valores admisibles, y los valores de esfuerzo de corte encontrados hacen poco probable la activación plaquetaría. Aunque, es probable que se produzca cavitación, mientras se alcancen picos de presión negativos como los observados.