ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
5-ott-2023
2022/2023
La Malattia Arteriosa Coronarica (CAD) è la causa più comune di morte a livello globale,
responsabile del 15,6% di tutte le morti nel mondo. Si tratta di una condizione in cui
il flusso sanguigno al miocardio è ridotto a causa dell’accumulo di placca aterosclerotica
nelle arterie cardiache. Questa condizione diventa ancora più significativa quando coinvolge il tronco comune dell’arteria coronaria sinistra (LMCA) a causa dell’alta quantità
di massa miocardica distale alla lesione. La strategia di trattamento che ha mostrato
i risultati più promettenti nella prevenzione dell’infarto miocardico (MI) e nell’aumento
della qualità di vita nei pazienti affetti da CAD è l’intervento chirurgico di bypass aorto-coronarico (CABG). Tuttavia, la scelta della migliore configurazione del CABG dipende
dalla gravità della stenosi e dalla posizione della lesione, e per i pazienti affetti da stenosi
del tronco comune, il dibattito è ancora in corso.
In questo contesto, l’obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di effettuare uno studio
computazionale della fluidodinamica all’interno di geometrie paziente-specifiche al fine
di valutare le diverse strategie di trattamento CABG disponibili per i pazienti affetti da
stenosi del tronco comune (bypass singolo, doppio e a Y). Inizialmente, sono state ricostruite due geometrie paziente-specifiche a partire da immagini di Tomografia Computerizzata
fornite dall’Ospedale Luigi Sacco e dalla Fondazione IRCSS Ca’ Granda, Ospedale Maggiore Policlinico, Milano. Successivamente, sono state effettuate simulazioni numeriche
nelle geometrie ricostruite e trattate con le configurazioni CABG, virtualmente generate,
utilizzate nel trattamento della stenosi del tronco comune. Inoltre, il grado di stenosi è
stato variato virtualmente al fine di valutare le configurazioni CABG in caso di stenosi
intermedia e critica. Infine, sono stati calcolati e analizzati gli indici emodinamici rilevanti
per ottenere una migliore comprensione delle prestazioni dei trattamenti in analisi.
I risultati ottenuti suggeriscono che il bypass singolo è più efficace in caso di stenosi
intermedia, mentre il bypass doppio o a Y è più adatto in caso di stenosi critica.
Coronary Artery Disease (CAD) is the most common death cause globally being responsible for 15.6% of all deaths worldwide. It is a condition in which the blood flow to the
myocardium is reduced due to a build-up of atherosclerotic plaque in the hearth arteries.
This condition becomes even more significant when it affects the Left Main Coronary
Artery (LMCA) due to the high amount of myocardial mass distal to the lesion. The
treatment strategy that showed the most promising results in preventing myocardial infarction (MI) and in increasing the quality of life in patients affected by CAD is the
Coronary Artery Bypass Graft (CABG) surgery. However, the choice of the best CABG
configuration depends on the stenosis severity and lesion location and when it comes to
patients suffering from LMCA disease, the debate is still ongoing.
In this context, the aim of this thesis work is to perform a computational study of the
fluid dynamics inside patient specific geometries in order to assess the different available
CABG treatment strategies for patients suffering from LMCA disease (single, double and
Y grafts). Firstly, two patient specific domains were reconstructed from Computed Tomography images provided by Ospedale Luigi Sacco and Fondazione IRCSS Ca’ Granda,
Ospedale Maggiore Policlinico, Milan. Then, numerical simulations were carried out in
the reconstructed geometries treated with virtually generated CABG configurations used
in LMCA treatment. Moreover, the stenosis degree was virtually varied in order to assess
the CABG configurations under intermediate as well as critical stenosis. Finally, relevant
hemodynamic indexes were computed and analyzed to obtain a better understanding of
the performance of the treatments under analysis.
The obtained results suggest that the single bypass performs better in case of intermediate
stenosis, whereas a double or Y bypass is more suitable in case of critical stenosis.