Caracterización del daño mecánico de la aorta en condición de hipoxia

Abstract

RESUMEN Para evaluar de manera fidedigna el riesgo de ruptura de la aorta – junto a los índices de peligrosidad de enfermedades cardiovasculares u otras condiciones extremas y los efectos de posibles tratamientos – se requiere conocer los mecanismos de daño que conducen a ésta. En este trabajo, se caracteriza el daño mecánico del tejido aórtico en condición de hipoxia, analizando numéricamente su respuesta al ser sujeto a un estado de presurización similar al inducido por un ensayo de acopado hidráulico. El comportamiento mecánico de la pared aórtica, se describe mediante un modelo de material hiperelástico con dos direcciones de isotropía transversal y un modelo de daño isótropo; ambos calibrados experimentalmente, a partir de resultados de ensayos de tracción uniaxial previamente reportados, realizados a muestras de aorta torácica de corderos expuestos a hipoxia hipobárica crónica. Se estudia un grupo tratado con melatonina, en contraste a un grupo control. Una vez calibrado el modelo constitutivo, se evalúa su desempeño en la simulación numérica del ensayo de acopado hidráulico, en la cual se analiza la respuesta cuasi-estática de una estructura – en forma de cuarto de disco, fijada en el perímetro curvo – solicitada fuera de su plano por una presión o fuerza por unidad de superficie, permanentemente normal al área de carga. Los datos experimentales y los resultados de las simulaciones numéricas indican, que un tratamiento con melatonina reduce rigidez de la aorta. Adicionalmente, las presiones asociadas al inicio del daño entregadas por la simulación del ensayo son compatibles con una condición de hipertensión arterial.

Biomechanical effects of hemin and sildenafil treatments on the aortic wall of chronic-hypoxic lambs

“…Their main results did not reveal significant evidence of changes on the ex-vivo mechanical response of arterial tissue. A similar trend was reported by Bezmalinovic et al (2021) , who addressed the hyperelastic and damage properties of thoracic aortas in the same animal model and treatment as Rivera et al (2020) . Besides, Navarrete et al (2020) determined the effect of Atrial Natriuretic Peptide (ANP) and Cinaciguat on arterial residual strains, considering the same environmental conditions and animal model than Rivera et al (2020) .…”

“…Therein, no significant differences were found on the mechanical parameters from uniaxial-tensile tests, neither on slopes at low and high strain, nor on the transition stress and stretch. Likewise, Bezmalinovic et al (2021) evaluated thoracic aortas of lambs subjected to chronic HAHH and treated with melatonin, finding no significant differences on the uniaxial stress. After analyzing the biomechanical parameters presented in Tables 2 , 3 , it can be seen that there is a tendency for a greater degree of material stiffness in both arterial zones when treatment is applied.…”

“…This study was performed on aorta, carotid and femoral arteries, finding significant changes in the residual strain measurements on treated subjects. More recently, Laubrie et al (2023) studied the effect of Cinaciguat on the hyperelastic, damage and dissipation behavior of thoracic aortas on the same animal model as Rivera et al (2020) , Navarrete et al (2020) and Bezmalinovic et al (2021) . The initial progress in this area reflects the need to better understand the effects of new treatments on the arterial-wall response, in order to have a more global overview related to the application of these therapies.…”