Modelado de la formación y crecimiento de la placa de ateroma y su tratamiento mediante difusión de fármacos

La aterosclerosis es un proceso generalizado relacionado con la edad que se presenta como un aumento del grosor de las capas íntima y media de las arterias, con una pérdida de elasticidad de las mismas. Cuando este proceso tiene lugar como consecuencia de la formación de una placa de ateroma recibe el nombre de aterosclerosis. Con este trabajo se busca explicar en qué consiste el proceso de formación de la placa de ateroma y qué variables le afectan, todo ello desde un punto de vista computacional. Este estudio se enfoca en las arterias coronarias, propensas a sufrir esta enfermedad, pero podría ser extrapolable a cualquier otra arteria del cuerpo humano siempre y cuando se consideren las dimensiones y parámetros específicos de la nueva arteria de estudio. Para desarrollar al modelo computacional se necesitan conocer las principales sustancias que participan en el proceso de la arterosclerosis, cómo fluyen éstas dentro de la sangre y cómo se comportan y reaccionan entre ellas. Conocidas las ecuaciones que rigen estos comportamientos y la geometría de estudio, se implementa el modelo en un software de elementos finitos para poder obtener conclusiones sobre el proceso de crecimiento de la placa de ateroma. Se van a llevar a cabo dos modelos: primero un modelo simplificado en el que se considera que la pared arterial está formada por una sola capa, y un segundo modelo más complejo, en el que la pared está dividida en las tres capas que se pueden diferenciar en una arteria. Finalmente se estudia la influencia de administrar un fármaco para limitar/ralentizar el proceso de aparición de la placa de ateroma. Para ello se modelarán las ecuaciones que definen el comportamiento del fármaco. Dichos modelos computacionales para la simulación del proceso de formación y crecimiento de placa se desarrollarán mediante el software comercial COMSOL Multyphysics 5.0, incorporando ecuaciones de reacción-convección-difusión e incluyendo las principales poblaciones celulares y concentraciones de sustancias que intervienen en el proceso. En resumen, este trabajo está orientado extraer conclusiones sobre la dependencia que existen entre las principales variables de ámbito mecánico (hemodinámicas y tensionales dentro de la pared arterial) en la formación y crecimiento de la placa de ateroma, comparar los resultados si se considera un modelo simple de una capa o un modelo multicapa y, por último, evaluar la influencia de fármacos que ralentizar el crecimiento de placa