Análisis de flujo peristáltico a través del conducto traqueoesofágico

Análisis de flujo peristáltico a través del conducto traqueoesofágico

Análisis de flujo peristáltico a través del conducto traqueoesofágico en pacientes con
disfagia
Dr. Martín Salinas Vázquez
La Disfagia es la dificultad para la deglución o tragado de alimentos que suele estar acompañada
de dolores en la zona por donde transita el bolo alimenticio. Esta enfermedad se puede presentar
en la zona del esófago y/o en la zona orofaríngea. Los síntomas pueden ir desde molestias al
tragar, hasta atragantamiento, carraspeo, regurgitación y ahogamiento. Sin embargo, los
problemas que cobran más vidas, son los problemas respiratorios como la bronquitis y la
neumonía. Estas enfermedades respiratorias se generan por la aspiración de los pulmones del
bolo alimenticio, el cual es un material lleno de microorganismos.
Las causas principales de esta enfermedad es el cáncer, enfermedades neurodegenrativos o de
tiroides. Aunque se sabe, que en menor o mayor medida prácticamente toda la población con
edad avanzada la padece.
Los tratamientos van desde evitar ciertos alimentos en estados tempranos de la enfermedad,
hasta la introducción de sondas nasogástricas (sonda introducida por la nariz hasta el esófago) o
sondas abdominales (directas al estómago) por donde se alimenta al paciente.
Una gran parte de la población con este problema, si bien no necesita una alimentación por sonda,
si requiere una adaptación de la textura de los alimentos y es en esta zona donde empresas como
la alemana Fresenius–Kabi es líder en el mercado de complementos nutricionales con texturas
específicas.
A pesar de ser ampliamente usado el uso de texturizadores que modifican las características
reológicas de las substancias nutricionales (principalmente densidad y viscosidad). Desde un punto
de vista de uso médico este procedimiento es totalmente empírico. Con el fin de conocer mejor la
dinámica del bolo alimenticio dentro de la faringe, el Instituto de Ingeniería en colaboración con el
CCADET iniciaron el proyecto financiado por la compañía Fresenius-Kabi, donde se pretende
estudiar este flujo.
En el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Computacional que dirigen los Investigadores Martín
Salinas y William Vicente se desarrolló un código numérico para este fin. El principal reto de este
problema es poder modelar el movimiento de las paredes de la faringe, ya que el bolo alimenticio
se transporta por medio de un movimiento peristáltico. Este movimiento se produce por medio de
una serie de contracciones y relajaciones radialmente simétricas que transportan el alimento a lo
largo de la faringe, llamadas ondas peristálticas.
La forma en que se resolvió el problema, fue el siguiente. Primeramente se obtuvo la forma de la
faringe en diferentes tiempos en un proceso de tragado de 20ml de una substancia líquida. La
figura 1, muestra este proceso obtenido de resultados experimentales en dos dimensiones por
Chang et al. (J. of Rehabilitation Research and Development, Vol . 35 No . 3, 327-334, 1998). A
partir de estas figuras se generaron una serie de funciones temporales que permiten conocer la
forma de la faringe en cualquier tiempo.
Figura 1. Cambio temporal de la geometría de la deformación de la faringe en la cual pasan 20 ml de bolo
alimenticio.
Esta geometría de la faringe se sumerge en la malla computacional, ver figura2a, donde se
resuelven las ecuaciones de dinámica de fluidos numéricamente. Los nodos computacionales
fuera de la faringe se bloquean impidiendo el paso del flujo, ver figura 2b, sólo permitiéndose el
paso de fluido dentro de ella.
Figura 2. a) Geometría de la faringe dentro de la malla computacional. b) Bloqueo de nodos que permite
generar la forma de la faringe dentro de la malla computacional.
Los resultados que se obtienen son la presión a lo largo de la faringe, velocidades, rapidez de
deformación entre otros, con lo que se puede conocer la dinámica completa del bolo desde que
entra, hasta la salida de la faringe. En la figura 3 se muestra la trayectoria del fluido, para 3
diferentes presiones de entrada. Esta presión de entrada se relaciona con la presión que crea la
lengua con el paladar al tragar y que varía con la edad y ciertas condiciones del paciente.
Figura 3. Líneas de trayectoria en 7 diferentes tiempo del fluido dentro de la faringe. El tiempo total de
tragado es de 1.04 s.
A partir de estos resultados se podrá entender mejor el efecto de los texturizantes en los
alimentos. Si bien queda mucho trabajo, pues la geometría real de la faringe es mucho más
compleja, al igual que la onda peristáltica no tiene una velocidad constante. Se ha creado un
código numérico que permite el estudio de este tipo de flujos.
Debido a la complejidad del flujo y a lo cambiante de la geometría, es prácticamente imposible
mostrar resultados estáticos. Por tal motivo, el modelado numérico de la deglución puede ser
visualizado a partir de películas en la dirección http://www.iingen.unam.mx/esmx/BancoDeInformacion/Videoteca/Paginas/Proyectos.aspx
Este trabajo es parte de un camino que se construyendo junto con el CCADET (Dr. Gabriel
Ascanio), la Facultad de Ingeniería (Dr. Francisco Solorio) y el Instituto de Ingeniería (Dr. Martín
Salinas y William Vicente) en el estudio de flujos biológicos. Un área poco explorada en la
Universidad.