Modello di calcolo per la valutazione delle prestazioni propulsive di un motore ibrido

Questo lavoro di tesi, svolto presso AVIO S.P.A, sede di Colleferro (RM), divisione spazio, si inserisce all'interno del progetto Theseus, che ha come scopo finale lo sviluppo di un dimostratore di un motore ibrido a combustibile solido e ossidante gassoso. In particolare, in questo momento è richiesto un codice di calcolo, preciso ma allo stesso tempo abbastanza contenuto nei tempi di calcolo, che permetta l'analisi e le previsioni della balistica interna di tale motore ibrido. Il codice di calcolo si basa su una versione già esistente per i motori a solido (CUBIC) scritto in ambiente FORTRAN, ed è stato riadattato ai motori ibridi. In particolare è stata scritta una routine per il calcolo della velocità di combustione che tiene conto di diversi fattori, tra cui blowing e il fenomeno di entrainment presente in superficie. Sempre per quanto riguarda la velocità di combustione, nel suo calcolo si tiene conto dell'impingement dell'iniettore sul grano e del valore locale (per quanto riguarda la temperatura di fiamma) dell'O/F. Inoltre è stato anche modellato il comportamento termodinamico delle eventuali protezioni termiche presenti internamente al motore, considerando tutti i fenomeni di pirolisi e ablazione che caratterizzano tali materiali. In fine il modello completo è stato testato e validato grazie al fatto che si disponeva di alcuni tiri al banco di un motore ibrido, effettuati presso il dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università di Napoli Federico II.

La misura dell'impedenza locale con tecnologia Contact nello studio elettrofisiologico

Questo lavoro di Tesi Magistrale, si focalizza sulla più importante delle aritmie atriali, ovvero la Fibrillazione Atriale, e sul trattamento della stessa attraverso le procedure di ablazione a radio frequenza (RF). Il lavoro di tesi, svolto presso l'Ospedale 'M. Bufalini' di Cesena, affronta in particolare l'uso della tecnologia EnSite NavX (un sistema di mappaggio elettroanatomico delle cavità cardiache) ed EnSite Contact (un sistema basato sulla misura dell'impedenza locale per la valutazione del contatto elettrodo tessuto). L'acquisizione e l'analisi dei dati di ECI (indice di accoppiamento elettrico), forniti dal modulo Contact, hanno permesso di comprendere come questo parametro, derivato dalla misura dell'impedenza locale, possa contribuire a fornire importanti informazioni in real-time all'elettrofisiologo e come lo studio della sua dinamica, con particolare attenzione alle variazioni tra pre e post ablazione, possa risultare utile per verificare l'avvenuta erogazione di energia ai tessuti.

Ricostruzione tridimensionale dell'anatomia dell'atrio sinistro da immagini di risonanza magnetica

Il lavoro fornisce una ricostruzione anatomica tridimensionale dell'atrio sinistro in pazienti affetti da fibrillazione atriale. Le immagini utilizzate sono state acquisite in risonanza magnetica e, precisamente sono dati coronali di angio RM. L'elaborazione prevede una segmentazione dei dati e un'individuazione del contorno dell'area anatomica di interesse. Il risultato finale è l'interpolazione lungo l'asse z di acquisizione e una visualizzazione in tre dimensioni.

Studio e sviluppo di un metodo per il monitoraggio della posizione dell'esofago durante l'ablazione transcatetere

Lo scopo del presente lavoro di tesi è l’implementazione di un metodo per la detezione automatica dei contorni dell’esofago in immagini ecografiche intracardiache acquisite durante procedure di ablazione transcatetere per il trattamento della fibrillazione atriale. Il progetto si è svolto in collaborazione con il laboratorio di elettrofisiologia, Unità Operativa di Cardiologia, Dipartimento Cardiovascolare, dell’ospedale ‘’ S. Maria delle Croci ’’ di Ravenna, Azienda Unità Sanitaria Locale della Romagna e si inserisce in un progetto di ricerca più ampio in cui sono stati sviluppati due differenti metodi per il tracciamento automatico della parete posteriore dell’atrio sinistro. L’obiettivo è consentire al clinico il monitoraggio della posizione dell’esofago rispetto all’atrio sinistro per ridurre il rischio di lesioni della parete esofagea. L’idea di base dell’algoritmo è di lavorare sull’immagine per linee di scansione orizzontali, valutando la distribuzione dei livelli di intensità di grigio. Una volta individuati i punti appartenenti alle pareti anteriore e posteriore dell’esofago, sono stati utilizzati dei polinomi rispettivamente del quarto e secondo ordine per interpolare i dati. Per assicurarsi che la detezione sia corretta è stato introdotto un check aggiuntivo che consente la correzione del risultato qualora il clinico non sia soddisfatto, basandosi su input manuale di due punti richiesto all’operatore. L’algoritmo è stato testato su 15 immagini, una per ogni paziente, e i contorni ottenuti sono stati confrontati con i tracciamenti manuali effettuati da un cardiologo per valutare la bontà del metodo. Le metriche di performance e l’analisi statistica attestano l’accuratezza del metodo. Infine sono state calcolate delle misure di interesse clinico, quali la distanza tra parete posteriore dell’atrio sinistro e parete anteriore dell’esofago e la larghezza media di quest’ultimo che risulta comparabile con quanto riportato in letteratura.

Nuovi approcci al trattamento della valvulopatia aortica

Background L’incidenza di malattie valvolari aortiche è in costante aumento. La terapia definitiva è chirurgica o interventistica, determinando un evidente miglioramento della qualità di vita, a fronte di un rischio operatorio ormai estremamente basso. Le linee guida internazionali più recenti pongono in classe I entrambe le procedure nella fascia di età fra 65 e 80 anni. Materiali e metodi È stata effettuata un’analisi retrospettiva dei pazienti di età compresa fra 65 e 80 anni, sottoposti a sostituzione valvolare aortica isolata chirurgica con bioprotesi sutureless (gruppo SU-AVR), oppure trans-catetere (gruppo TAVR), presso Maria Cecilia Hospital tra gennaio 2011 e dicembre 2021. Mediante propensity score matching sono stati analizzati, nei due gruppi risultanti, gli outcomes di mortalità e complicanze intraospedaliere, a 30 giorni, ad un anno e attuariale. Risultati Sono stati inclusi nello studio 638 pazienti, di cui 338 (52.98%) nel gruppo SU-AVR e 300 (47.02%) nel gruppo TAVR. Dopo propensity score matching, sono stati ottenuti due gruppi di pazienti (124 per gruppo) senza differenze statisticamente significative nelle comorbidità preoperatorie. La mortalità a 30 giorni è risultata sovrapponibile nei 2 gruppi. Il gruppo TAVR ha mostrato un’incidenza significativamente maggiore di impianto di pacemaker definitivo e di danni vascolari maggiori, mentre il gruppo SU-AVR ha mostrato una maggior incidenza di fibrillazione atriale, di trasfusioni e di insufficienza renale. La mortalità per tutte le cause a un anno è risultata significativamente maggiore per il gruppo TAVR e il divario continua ad aumentare con il tempo. Conclusioni La sostituzione valvolare aortica trans-catetere (TAVR) mostra risultati molto buoni nel breve termine nei pazienti fra 65 e 80 anni di età. Al follow-up a medio termine, tuttavia, i risultati preliminari mostrano un miglior outcome dei pazienti sottoposti a sostituzione valvolare chirurgica, sia in termini di mortalità per qualsiasi causa che di eventi cardiovascolari e cerebrovascolari maggiori.

Studio della fluidodinamica e della reazione chimica in un reattore agitato tramite modellazione cfd

L’attività di tesi è stata rivolta a realizzare l’accoppiamento tra modelli di reazione chimica e modelli di fluidodinamica per una reazione eterogenea solido-liquido in un reattore agitato, in ambito di un codice commerciale di fluidodinamica numerica. Lo studio ha avuto come punto di partenza la definizione e la discretizzazione del dominio di calcolo tramite un apposito programma. Per una trattazione completa, si sono svolti studi preliminari volti ad identificare le incertezze dovute ai metodi numerici e i limiti dovuti alla formulazione dei modelli per la descrizione del sistema. Lo studio si è svolto considerando sistemi di complessità crescente, partendo da simulazioni monofase fino ad arrivare allo studio di diverse soluzioni per sistemi reagenti con reazioni eterogenee solido-liquido. Questi ultimi esempi applicativi sono serviti come verifica del modello sviluppato (dove con modello si è indicato l’insieme dei modelli relativi alla fluidodinamica accoppiati al modello di reazione). Questa attività ha contribuito ad affrontare un problema di simulazione completa e completamente predittiva dei reattori chimici, essendo la letteratura a riguardo limitata, a differenza di quella relativa alle simulazioni puramente fluidodinamiche.

Development of a patient-specific model for stroke risk assessment in atrial fibrillation patients

Atrial fibrillation is associated with a five-fold increase in the risk of cerebrovascular events,being responsible of 15-18% of all strokes.The morphological and functional remodelling of the left atrium caused by atrial fibrillation favours blood stasis and, consequently, stroke risk. In this context, several clinical studies suggest that stroke risk stratification could be improved by using haemodynamic information on the left atrium (LA) and the left atrial appendage (LAA). The goal of this study was to develop a personalized computational fluid-dynamics (CFD) model of the left atrium which could clarify the haemodynamic implications of atrial fibrillation on a patient specific basis. The developed CFD model was first applied to better understand the role of LAA in stroke risk. Infact, the interplay of the LAA geometric parameters such as LAA length, tortuosity, surface area and volume with the fluid-dynamics parameters and the effects of the LAA closure have not been investigated. Results demonstrated the capabilities of the CFD model to reproduce the real physiological behaviour of the blood flow dynamics inside the LA and the LAA. Finally, we determined that the fluid-dynamics parameters enhanced in this research project could be used as new quantitative indexes to describe the different types of AF and open new scenarios for the patient-specific stroke risk stratification.

Etiology of first-ever ischaemic stroke in European young adults: the 15 cities young stroke study.

BACKGROUND AND PURPOSE: Risk factors for IS in young adults differ between genders and evolve with age, but data on the age- and gender-specific differences by stroke etiology are scare. These features were compared based on individual patient data from 15 European stroke centers. METHODS: Stroke etiology was reported in detail for 3331 patients aged 15-49 years with first-ever IS according to Trial of Org in Acute Stroke Treatment (TOAST) criteria: large-artery atherosclerosis (LAA), cardioembolism (CE), small-vessel occlusion (SVO), other determined etiology, or undetermined etiology. CE was categorized into low- and high-risk sources. Other determined group was divided into dissection and other non-dissection causes. Comparisons were done using logistic regression, adjusting for age, gender, and center heterogeneity. RESULTS: Etiology remained undetermined in 39.6%. Other determined etiology was found in 21.6%, CE in 17.3%, SVO in 12.2%, and LAA in 9.3%. Other determined etiology was more common in females and younger patients, with cervical artery dissection being the single most common etiology (12.8%). CE was more common in younger patients. Within CE, the most frequent high-risk sources were atrial fibrillation/flutter (15.1%) and cardiomyopathy (11.5%). LAA, high-risk sources of CE, and SVO were more common in males. LAA and SVO showed an increasing frequency with age. No significant etiologic distribution differences were found amongst southern, central, or northern Europe. CONCLUSIONS: The etiology of IS in young adults has clear gender-specific patterns that change with age. A notable portion of these patients remains without an evident stroke mechanism according to TOAST criteria.

Simulació mitjançant tècniques CFD d'una culata per al motor del vehicle de baix consum "Àliga-EPS-UdG"

El projecte pretén estudiar i quantificar les restriccions creades al fluid en circular pelsconductes d’admissió i escapament de la culata del motor del vehicle Àliga. L’estudi consta de quatre etapes: estudi de les restriccions actuals dels sistemes d’admissió i escapament; anàlisi dels resultats de la culata de sèrie i proposta de millores aplicables al model real; càlcul de les restriccions creades pels models millorats, i finalment, estudi comparatiu dels resultats obtinguts, interpretant els resultats dels principals paràmetres a analitzar

Simulació mitjançant tècniques CFD d'una culata per al motor del vehicle de baix consum "Àliga-EPS-UdG"

El projecte pretén estudiar i quantificar les restriccions creades al fluid en circular pels conductes d’admissió i escapament de la culata del motor del vehicle Àliga. L’estudi consta de quatre etapes: estudi de les restriccions actuals dels sistemes d’admissió i escapament; anàlisi dels resultats de la culata de sèrie i proposta de millores aplicables al model real; càlcul de les restriccions creades pels models millorats, i finalment, estudi comparatiu dels resultats obtinguts, interpretant els resultats dels principals paràmetres a analitzar

Fluidodinamica biomedica computazionale del flusso sanguigno in presenza di affezioni strumentali e/o patologiche

La tesi di Dottorato studia il flusso sanguigno tramite un codice agli elementi finiti (COMSOL Multiphysics). Nell’arteria è presente un catetere Doppler (in posizione concentrica o decentrata rispetto all’asse di simmetria) o di stenosi di varia forma ed estensione. Le arterie sono solidi cilindrici rigidi, elastici o iperelastici. Le arterie hanno diametri di 6 mm, 5 mm, 4 mm e 2 mm. Il flusso ematico è in regime laminare stazionario e transitorio, ed il sangue è un fluido non-Newtoniano di Casson, modificato secondo la formulazione di Gonzales & Moraga. Le analisi numeriche sono realizzate in domini tridimensionali e bidimensionali, in quest’ultimo caso analizzando l’interazione fluido-strutturale. Nei casi tridimensionali, le arterie (simulazioni fluidodinamiche) sono infinitamente rigide: ricavato il campo di pressione si procede quindi all’analisi strutturale, per determinare le variazioni di sezione e la permanenza del disturbo sul flusso. La portata sanguigna è determinata nei casi tridimensionali con catetere individuando tre valori (massimo, minimo e medio); mentre per i casi 2D e tridimensionali con arterie stenotiche la legge di pressione riproduce l’impulso ematico. La mesh è triangolare (2D) o tetraedrica (3D), infittita alla parete ed a valle dell’ostacolo, per catturare le ricircolazioni. Alla tesi sono allegate due appendici, che studiano con codici CFD la trasmissione del calore in microcanali e l’ evaporazione di gocce d’acqua in sistemi non confinati. La fluidodinamica nei microcanali è analoga all’emodinamica nei capillari. Il metodo Euleriano-Lagrangiano (simulazioni dell’evaporazione) schematizza la natura mista del sangue. La parte inerente ai microcanali analizza il transitorio a seguito dell’applicazione di un flusso termico variabile nel tempo, variando velocità in ingresso e dimensioni del microcanale. L’indagine sull’evaporazione di gocce è un’analisi parametrica in 3D, che esamina il peso del singolo parametro (temperatura esterna, diametro iniziale, umidità relativa, velocità iniziale, coefficiente di diffusione) per individuare quello che influenza maggiormente il fenomeno.

Analisi cfd in un motore pfi del moto di tumble a carico parzializzato al variare dell'angolo di rotazione della valvola a farfalla

Studio del moto di tumble e della generazione di turbolenza tramite simulazioni CFD tridimensionali al variare del grado di parzializzazione e del verso di rotazione della valvola a farfalla

PLAATO (Percutaneous Left Atrial Appendage Transcatheter Occlusion) for prevention of cardioembolic stroke in non-anticoagulation eligible atrial fibrillation patients: results from the European PLAATO study

The European PLAATO (Percutaneous Left Atrial Appendage Transcatheter Occlusion) study was performed to determine the safety and efficacy of left atrial appendage occlusion by catheter technique. Embolic stroke due to atrial fibrillation is a common observation, especially in the elderly. Most thrombi in atrial fibrillation form in the left atrial appendage (LAA), its occlusion may therefore reduce the incidence of stroke in these patients.

Percutaneous devices for stroke prevention

The most important approaches to prevent cerebral ischemia by catheter technique are patent foramen ovale (PFO) closure in patients with a history of cryptogenic stroke and left atrial appendage (LAA) occlusion in atrial fibrillation (AF) patients. Over the past years, several new devices have been developed for these procedures. Results of randomized trials comparing device therapy, antiplatelet, or anticoagulation therapy are still not available. However, several nonrandomized studies have shown promising results. This article gives a review on the current results and techniques of the most commonly used devices as well as on new developments and approaches to catheter-based stroke prevention.