Recent Advances in the Application of Computational Mechanics to the Diagnosis and Treatment of Cardiovascular Disease

During the last 30 years, research into the pathogenesis and progression of cardiovascular disease has had to employ a multidisciplinary approach involving a wide range of subject areas, from molecular and cell biology to computational mechanics and experimental solid and fluid mechanics. In general, research was driven by the need to provide answers to questions of critical importance for disease management. Ongoing improvements in the spatial resolution of medical imaging equipment coupled to an exponential growth in the capacity, flexibility, and speed of computational techniques have provided a valuable opportunity for numerical simulations and complex experimental techniques to make a contribution to improving the diagnosis and clinical management of many forms of cardiovascular disease. This paper contains a review of recent progress in the numerical simulation of cardiovascular mechanics, focusing on three particular areas: patient-specific modeling and the optimization of surgery in pediatric cardiology, evaluating the risk of rupture in aortic aneurysms, and noninvasive characterization of intraventricular flow in the management of heart failure.

Durante los últimos 30 años, el estudio de la patogenia y la progresión de las enfermedades cardiovasculares ha necesitado de un esfuerzo multidisciplinario en el que intervienen muy diversas disciplinas, desde la biología celular y molecular a la mecánica computacional y experimental de sólidos y fluidos. Generalmente estos estudios están motivados por la necesidad de obtener respuestas a las cuestiones esenciales para el control de la enfermedad. Los continuos avances en la resolución de los equipos de imagen médica, junto con el crecimiento exponencial en magnitud, flexibilidad y velocidad de las técnicas computacionales, han creado un importante espacio para el uso de simulaciones numéricas y técnicas experimentales complejas para mejorar el diagnóstico y el manejo clínico de muchas enfermedades cardiovasculares.En este trabajo revisamos los últimos avances en simulaciones numéricas de la mecánica cardiovascular centrándonos en tres áreas específicas: el modelado específico del paciente y la optimización de la cirugía en cardiología pediátrica, la evaluación del riesgo de rotura de los aneurismas aórticos y la caracterización no invasiva del flujo intraventricular para el control de la insuficiencia cardiaca.