Pulsatile blood flow-split in aortic arch dissection

Abnormalities of the aortic arch, as the most proximal site of the cardiovascular system, are of great interest due to its major role in blood distribution to all downstream members. Wall dissection is one of the disorders that an aorta may suffer due to hypertension or degradation of aortic wall properties. A geometrical change of the aortic arch caused by the dissected wall, and consequently the blood flow path, makes the time-varying flow curves to be different in comparison to the healthy aortic arch. This phenomenon modifies wall shear stress (WSS) history during the cardiac cycle. In the current work, the pulsatile blood flow in a typical Stanford A (DeBakey II) dissected aorta is simulated by CFD technique, STAR-CCM+. The boundary conditions are calculated based on a combination of the impedance boundary condition and the auto-regulation concept in the cardiovascular system.

La Casa Domínguez. Alejandro de la Sota: Construir - Habitar

La Tesis Doctoral nace con una intensa vocación pedagógica. La hipótesis de trabajo se establece en torno a una cuestión de interés personal, un tema sobre el que se vertebran, desde el comienzo del doctorado, los diferentes cursos y trabajos de investigación: LA CASA DOMÍNGUEZ como paradigma de la dialéctica en la obra de Alejandro de la Sota. La clasificación de la realidad en categorías antagónicas determina un orden conceptual polarizado, una red de filiaciones excluyentes sobre las que Sota construye su personal protocolo operativo: la arquitectura intelectual o popular, experimental o tradicional, universal o local, ligera o pesada, elevada o enterrada, etc. Se propone el abordaje de una cuestión latente en el conjunto de la obra ‘sotiana’, desde la disección y el análisis de una de sus obras más pequeñas: la casa Domínguez. Se trata de una organización sin precedentes, que eleva la estrategia dialéctica al paroxismo: la vivienda se separa en dos estratos independientes, la zona de día, elevada, y la zona de noche, enterrada; cada uno de los estratos establece su propio orden geométrico y constructivo, su propio lenguaje y carácter, su propia identidad e incluso su propio presupuesto. Las relaciones entre interior y exterior se especializan en función de la actividad o el reposo, estableciéndose una compleja red de relaciones, algunas evidentes y otras celosamente veladas, entre los diferentes niveles. La estancia destinada a las tareas activas se proyecta como un objeto de armazón ligero y piel fría; la precisa geometría del cubo delimita la estancia vigilante sobre el paisaje conquistado. La ladera habitada se destina al reposo y se configura como una topografía verde bajo la que se desarrollan los dormitorios en torno a patios, grietas y lucernarios, generando un paisaje propio: la construcción del objeto frente a la construcción del lugar La casa Domínguez constituye uno de los proyectos menos estudiados, y por lo tanto menos celebrados, de la obra de Don Alejandro. Las publicaciones sucesivas reproducen la documentación gráfica junto a la memoria (epopeya) que el propio Sota compone para la publicación del proyecto. Apenas un par de breves textos críticos de Miguel Ángel Baldellou y, recientemente de Moisés Puente, abordan la vivienda como tema monográfico. Sin embargo, la producción de proyecto y obra ocupó a De la Sota un periodo no inferior a diez años, con casi cien planos dibujados para dos versiones de proyecto, la primera de ellas, inédita. El empeño por determinar hasta el último detalle de la ‘pequeña’ obra, conduce a Sota a controlar incluso el mobiliario interior, como hiciera en otras obras ‘importantes’ como el Gobierno Civil de Tarragona, el colegio mayor César Carlos o el edificio de Correos y Telecomunicaciones de León. La complicidad del cliente, mantenida durante casi cuarenta años, habilita el despliegue de una importante colección de recursos y herramientas de proyecto. La elección de la casa Domínguez como tema central de la tesis persigue por lo tanto un triple objetivo: en primer lugar, el abordaje del proyecto como paradigma de la dialéctica ‘sotiana’, analizando la coherencia entre el discurso de carácter heroico y la obra finalmente construida; en segundo lugar, la investigación rigurosa, de corte científico, desde la disección y progresivo desmontaje del objeto arquitectónico; y por último, la reflexión sobre los temas y dispositivos de proyecto que codifican la identificación entre la acción de construir y el hecho de habitar, registrando los aciertos y valorando con actitud crítica aquellos elementos poco coherentes con el orden interno de la propuesta. This doctoral thesis is the fruit of a profound pedagogical vocation. The central hypothesis was inspired by a question of great personal interest, and this interest has, since the very beginning of the doctorate, been the driving force behind all subsequent lines of research and investigation. The “Casa Domínguez” represents a paradigm of the dialectics found in the work of Alejandro de la Sota. The perception of reality as antagonistic categories determines a polarized conceptual order, a network of mutually excluding associations upon which Sota builds his own personal operative protocol: intellectual or popular architecture, experimental or traditional, universal or local, heavy or light, above or below ground, etc. Through the analysis and dissection of the “Casa Domínguez”, one of Sota’s smallest projects, an attempt is made to approach the underlying question posed in “Sotian” work as a whole. This is about organization without precedent, raising the strategic dialectics to levels of paroxysm. The house is divided into two separate levels, the day-time level above ground, and the lower night-time level beneath the surface of the ground. Each level has its own geometrical and stuctural order, its own language and character, its own identity and even has its own construction budget. The interaction between the two areas is centered on the two functions of rest and activity, and this in turn establishes a complex relationship network between both, which is sometimes self-evident, but at other times jealously guarded. The living area designed for daily activity is presented as an object of light structure and delicate skin; the precise geometry of the cube delimiting the ever watchful living area’s domain over the land it has conquered. A green topography is created on the slope below which lies an area adapted for rest and relaxation. Two bedrooms, built around patios, skylights and light crevices, generate an entirely independent environment: the construction of an object as opposed to the creation of a landscape. The “Casa Domínguez” project has been subject to much less scrutiny and examination than Don Alejandro’s other works, and is consequently less well-known. A succession of journals have printed the blueprint document together with a poetic description (epopee), composed by Sota himself, to mark the project’s publication. There has, however, scarcely been more than two brief critical appraisals, those by Miguel Ángel Baldellou and more recently by Moisés Puente, that have regarded the project as a monographic work. The project and works nevertheless occupied no less than ten years of De La Sota’s life, with over a hundred draft drawings for two separate versions of the project, the first of which remains unpublished. The sheer determination to design this “small” work in the most meticulous detail, drove Sota to manage and select its interior furniture, as indeed he had previously done with more “important” works like the Tarragona Civil Government, César Carlos College, or the Post Office telecommunications building in León. Client collaboration, maintained over a period of almost forty years, has facilitated an impressive array of the project’s tools and resources. The choice of “Casa Domínguez” as the central subject matter of this thesis, was made in pursuance of a triple objective: firstly, to approach the project as a paradigm of the “Sotian” dialectic, the analysis of the discourse between the heroic character and the finished building; secondly, a rigorous scientific investigation, and progressive disassembling and dissecting of the architectonic object; and finally, a reflection on aspects of the project and its technology which codify the identification between the action of construction and the reality of living, thus marking its achievements, whilst at the same time subjecting incoherent elements of the proposal’s established order to a critical evaluation.

Pulsatile blood flow interaction with arterial walls of aorta : autoregulation and impedance pressure boundary condition and its biomedical applications

Para las decisiones urgentes sobre intervenciones quirúrgicas en el sistema cardiovascular se necesitan simulaciones computacionales con resultados fiables y que consuman un tiempo de cálculo razonable. Durante años los investigadores han trabajado en diversos métodos numéricos de cálculo que resulten atractivos para los cirujanos. Estos métodos, precisos pero costosos desde el punto de vista del coste computacional, crean un desajuste entre la oferta de los ingenieros que realizan las simulaciones y los médicos que operan en el quirófano. Por otra parte, los métodos de cálculo más simplificados reducen el tiempo de cálculo pero pueden proporcionar resultados no realistas. El objetivo de esta tesis es combinar los conceptos de autorregulación e impedancia del sistema circulatorio, la interacción flujo sanguíneo-pared arterial y modelos geométricos idealizados tridimensionales de las arterias pero sin pérdida de realismo, con objeto de proponer una metodología de simulación que proporcione resultados correctos y completos, con tiempos de cálculo moderados. En las simulaciones numéricas, las condiciones de contorno basadas en historias de presión presentan inconvenientes por ser difícil conocerlas con detalle, y porque los resultados son muy sensibles ante pequeñas variaciones de dichas historias. La metodología propuesta se basa en los conceptos de autorregulación, para imponer la demanda de flujo aguas abajo del modelo en el ciclo cardiaco, y la impedancia, para representar el efecto que ejerce el flujo en el resto del sistema circulatorio sobre las arterias modeladas. De este modo las historias de presión en el contorno son resultados del cálculo, que se obtienen de manera iterativa. El método propuesto se aplica en una geometría idealizada del arco aórtico sin patologías y en otra geometría correspondiente a una disección Stanford de tipo A, considerando la interacción del flujo pulsátil con las paredes arteriales. El efecto de los tejidos circundantes también se incorpora en los modelos. También se hacen aplicaciones considerando la interacción en una geometría especifica de un paciente anciano que proviene de una tomografía computarizada. Finalmente se analiza una disección Stanford tipo B con tres modelos que incluyen la fenestración del saco. Clinicians demand fast and reliable numerical results of cardiovascular biomechanic simulations for their urgent pre-surgery decissions. Researchers during many years have work on different numerical methods in order to attract the clinicians' confidence to their colorful contours. Though precise but expensive and time-consuming methodologies create a gap between numerical biomechanics and hospital personnel. On the other hand, simulation simplifications with the aim of reduction in computational time may cause in production of unrealistic outcomes. The main objective of the current investigation is to combine ideas such as autoregulation, impedance, fluid-solid interaction and idealized geometries in order to propose a computationally cheap methodology without excessive or unrealistic simplifications. The pressure boundary conditions are critical and polemic in numerical simulations of cardiovascular system, in which a specific arterial site is of interest and the rest of the netwrok is neglected but represented by a boundary condition. The proposed methodology is a pressure boundary condition which takes advantage of numerical simplicity of application of an imposed pressure boundary condition on outlets, while it includes more sophisticated concepts such as autoregulation and impedance to gain more realistic results. Incorporation of autoregulation and impedance converts the pressure boundary conditions to an active and dynamic boundary conditions, receiving feedback from the results during the numerical calculations and comparing them with the physiological requirements. On the other hand, the impedance boundary condition defines the shapes of the pressure history curves applied at outlets. The applications of the proposed method are seen on idealized geometry of the healthy arotic arch as well as idealized Stanford type A dissection, considering the interaction of the arterial walls with the pulsatile blood flow. The effect of surrounding tissues is incorporated and studied in the models. The simulations continue with FSI analysis of a patient-specific CT scanned geometry of an old individual. Finally, inspiring of the statistic results of mortality rates in Stanford type B dissection, three models of fenestrated dissection sac is studied and discussed. Applying the developed boundary condition, an alternative hypothesis is proposed by the author with respect to the decrease in mortality rates in patients with fenestrations.

De la ciudad a la estancia: casas con patio en la vivienda social madrileña (1956-1961). Saénz de Oíza y Vázquez de Castro

La tesis aborda el estudio de la casa patio y su relación con todas las escalas del proyecto, dentro del ámbito de la vivienda colectiva desarrollada en Madrid desde el comienzo de la década de los cincuenta hasta principio de los sesenta. Se investiga su vínculo con la ciudad a partir de la configuración de la trama y los espacios públicos, la organización de la casa en torno a un vacío y las relaciones espaciales entre el patio exterior y las estancias interiores. Mediante el análisis de los diferentes ejemplos existentes de casas con patio en el contexto señalado, se realiza la selección de los casos de estudio de esta investigación. Los proyectos analizados se organizan a partir del trabajo desarrollado por los arquitectos Francisco Javier Sáenz de Oíza y Antonio Vázquez de Castro, liderando equipos más amplios y como representantes de la construcción definitiva de un verdadero lenguaje moderno en la arquitectura española. Cada uno de los proyectos, estructurados en dos apartados para cada uno de los autores, muestran de forma particular, la evolución de las herramientas arquitectónicas empleadas, a partir de la casa patio, en las distintas escalas de trabajo. En los proyectos de Oíza, se analiza en primer lugar la definición de un modelo mínimo y racional de vivienda con patio en el poblado de absorción de Fuencarral “A” (1956) y con el prototipo del concurso de vivienda experimental (1956). A continuación se estudia, en el Poblado Dirigido de Entrevías (1956), la construcción de la ciudad horizontal a partir del patio como elemento estructurante de las tramas urbanas. Las obras de Vázquez de Castro muestran inicialmente la incorporación del patio como una estancia privada más de la casa con la definición de un modelo tipológico en “L” en el Poblado Dirigido de Caño Roto (1956). Finalmente, se analiza el desarrollo de nuevas y complejas estructuras urbanas en forma de tapiz en el proyecto de la Unidad Vecinal de Costa Rica (1961). Los ejemplos, antes descritos, protagonizan un proceso delimitado desde la importación y adaptación de los modelos de vivienda europeos producidos en el periodo de entreguerras, con un significativo retraso; hasta la apuesta por sistemas complejos como el “mat-building”, en diálogo directo, con los proyectos de las nuevas corrientes arquitectónicas internacionales de principios de los sesenta. El estudio y análisis de los ejemplos se realiza mediante la disección pormenorizada de cada uno de ellos, en los sistemas arquitectónicos que establecen la relación del patio con las tres escalas objeto de estudio: la ciudad, la casa y la estancia. Para ello se realiza una reconstrucción de los proyectos mediante la elaboración de una nueva documentación gráfica a partir de los planos y fotografías originales. Finalmente, a partir de los temas arquitectónicos más significativos extraídos del análisis de los casos de estudio y organizados en función de las distintas escalas de proyecto, se realiza una comparación transversal, a modo de conclusiones, respecto a otros ejemplos de similares características del panorama internacional de casas con patio. De esta forma se produce una síntesis sobre los distintos mecanismos que sirvieron para construir, a partir de la tradición del patio en la casa, la vivienda moderna. ABSTRACT The thesis deals the study of the house with courtyard and its relation with all the scales of the project inside the ambience of the collective housing developed in Madrid from the beginning of the fifties up to beginning of the sixties. This document investigates its link with the city from the configuration of the weave and the public spaces, the organization of the house around a void and the spatial relations between the exterior courtyard and the interior spaces. The selection of the case studies of this research is made Through the analysis of the different existing examples of courtyard houses in this defined context. The analyzed projects are organized from the work developed by the architects Francisco Javier Sáenz de Oíza and Antonio Vázquez de Castro, leading wider teams and as representatives of the definitive construction of a real modern language in the Spanish architecture. Each of the projects, structured in two sections to each one of the authors, show in a particular way, the evolution of the architectural tools employed, from the house with courtyard, at different scales of work. In the projects of Oiza, it´s analyced the definition of a minimum and rational model of a house with courtyard in the absorption village of Fuencarral “A” (1956) and with the experimental housing contest prototype (1956). Next, in “el Poblado Dirigido de Entrevías” (1956), the construction of the horinzontal city with the courtyard as a structuring element of the urban weave will be studied. The works of Vázquez de Castro initially show the incorporation of the courtyard as another private area of the house with the typological model definition as an “L” in El Poblado Dirigido de Caño Roto (1956). Finally, the thesis analyzes the development of new and complex urban structures with a mat-building shape in the project of Unidad Vecinal de Costa Rica (1961). The examples described above, starring a process delimited from the import and the adaptation of european housing models produced in the interwar period, with a significant delay; until the opt for complex systems such as the “mat-building”, in direct dialog, with the projects of the new architectural international flows of the beginning of the sixties. The study and analysis of the examples is made by the dissection of them, in the architectural systems that establish the relation of the courtyard with the three scales of the study: the city, the house and the stay. To reach this objetive this document reconstructs the projects making a new graphic documentation from the original maps and photos. Finally, from the most important architectural issues drawn from the analysis of the case studies and organised by the different scales of project, as conclussions, a cross comparison of similar examples of houses with courtyard around the world is made. This produces a synthesis about the different mechanisms that served to build, from the tradition of the courtyard in the house, the modern housing.

Fluid-solid interaction in arteries incorporating the autoregulation concept in boundary conditions

In pre-surgery decisions in hospital emergency cases, fast and reliable results of the solid and fluid mechanics problems are of great interest to clinicians. In the current investigation, an iterative process based on a pressure-type boundary condition is proposed in order to reduce the computational costs of blood flow simulations in arteries, without losing control of the important clinical parameters. The incorporation of cardiovascular autoregulation, together with the well-known impedance boundary condition, forms the basis of the proposed methodology. With autoregulation, the instabilities associated with conventional pressure-type or impedance boundary conditions are avoided without an excessive increase in computational costs. The general behaviour of pulsatile blood flow in arteries, which is important from the clinical point of view, is well reproduced through this new methodology. In addition, the interaction between the blood and the arterial walls occurs via a modified weak coupling, which makes the simulation more stable and computationally efficient. Based on in vitro experiments, the hyperelastic behaviour of the wall is characterised and modelled. The applications and benefits of the proposed pressure-type boundary condition are shown in a model of an idealised aortic arch with and without an ascending aorta dissection, which is a common cardiovascular disorder.