In vitro study of the buoyancy effects in solute dispersion of the CSF

Abstract

Este trabajo consiste en un estudio experimental del comportamiento de solutos de diferente densidad inyectados en el seno de un volumen fluido confinado en un conducto anular excéntrico, inspirado en los efectos de flotabilidad de fármacos inyectados en el líquido cefalorraquídeo (LCR) en el canal espinal (ESAE). Para ello, se han realizado experimentos utilizando agua destilada y líquidos trazadores como LCR y soluto, respectivamente. El movimiento de estos trazadores se ha registrado mediante una rutina de tratamiento digital de imágenes, especialmente diseñada para este caso. Para evaluar este efecto, se han realizado experimentos para diferentes números de Richardson, variando la relación de densidades entre los fluidos a la vez que se fuerza un movimiento oscilatorio en el LCR, en comparación con el caso sin forzado. Los resultados muestran diferencias existentes entre componentes de igual y de distintas densidades, mostrando un mayor avance del trazador en estos últimos.This work aims at characterizing experimentally the behaviour of solutes with different densities, injected inside a confined fluid volume, representing the buoyancy effects of a drug injected in the cerebrospinal fluid (CSF) into the spinal canal (SSAS). To that end, several in vitro experiments have been conducted in a facility, using distilled water and tracers, which represent the CSF and the injected solutes, respectively. The advance of the tracers has been tracked through a custom-made digital image processing routine. The density of CSF has been varied to evaluate the buoyancy effects, according to the dimensionless Richardson number. In addition, CSF has been perturbed to induce its characteristic motion, comparing with the stagnant case. The results of the experiments show differences between neutrally-buoyant components and components with different densities, being the advances of the latter larger than the first experiments.