Estudio de rigidez de arteria radial en personas sanas y con diagnóstico clínico mediante modelo hiperelástico

Abstract

Este estudio presenta un estudio comparativode la rigidez de la arteria radial en sujetos sanos y en pacientes con insuficiencia renal crónica en etapa terminal (ERC), empleando un enfoque de modelado hiperelástico. A partir de datos geométricos y fisiológicos obtenidos de la literatura, se implementó un procedimiento de resolución de un problema semi-inverso para estimar parámetros materiales mediante el modelo de Mooney-Rivlin, considerado el más adecuado frente a otros modelos evaluados. Posteriormente, se realizaron simulaciones por elementos finitos en geometrías idealizadas y anatómicamente fieles, lo que permitió analizar el efecto de la forma del vaso sobre la distribución de tensiones y deformaciones. Los resultados muestran que la rigidez obtenida para el grupo control fue mayor que en el grupo con ERC, lo que contrasta con la tendencia esperada según la literatura. Se discuten posibles causas de esta discrepancia, tales como el tamaño de la muestra, la influencia de medicación antihipertensiva y la ubicación de las mediciones, concluyendo que la segunda es la más probable, lo que sí tendría sentido con la fisiología. El estudio evidencia la relevancia de integrar la mecánica de medios continuos con información fisiológica y morfológica para caracterizar el comportamiento arterial, así como la importancia de la geometría real en el análisis biomecánico.

This study presents a comparative study of radial artery stiffness in healthy subjects and patients with end-stage chronic kidney disease (ESRD), using a hyperelastic modeling approach. Based on geometric and physiological data from the literature, a semi-inverse problem solving procedure was implemented to estimate material parameters using the Mooney-Rivlin model, deemed the most suitable compared to other evaluated models. Finite element simulations were then performed on both idealized and anatomically accurate geometries, enabling the analysis of vessel shape effects on stress and strain distribution. Results showed that stiffness in the control group was higher than in the ESRD group, contrary to trends reported in the literature. Possible causes for this discrepancy include small sample size, the influence of antihypertensive medication, and measurement location variability, concluding that the second one is the most likely, which would make sense with physiology. This study highlights the relevance of integrating continuum mechanics with physiological and morphological information to characterize arterial behavior, as well as the importance of considering real vascular geometry in biomechanical analysis.