Publicação

Simulação de escoamento sanguíneo em biomodelos digitais de patologias vasculares humanas

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais permitem ao cirurgião um planeamento detalhado e simulação de intervenções complexas. Estes modelos virtuais permitem a melhoria da capacidade de visualização, interação e otimização perante a situação clínica, possibilitando a identificação precoce de problemas. O objetivo deste trabalho é a análise do escoamento sanguíneo na aorta abdominal com aneurisma. A primeira etapa do trabalho consistiu na extração de dados anatómicos de um aneurisma, com recurso à imagiologia médica e à reconstrução do biomodelo digital utilizando softwares apropriados de modo a obter um modelo realista da artéria em estudo. Posteriormente, efetuou-se o estudo numérico no biomodelo construído, sendo para tal utilizado o programa comercial Fluent de dinâmica de fluidos computacional. Nas simulações numéricas, realizadas para escoamento laminar, a reologia do sangue foi descrita por três modelos: modelo Newtoniano, modelo de Carreau e Lei da Potência. Com a utilização destes três modelos foi possível averiguar o impacto das propriedades não-Newtonianas do sangue nos fluxos estudados. Adicionalmente, as simulações realizadas no biomodelo foram efetuadas num domínio geométrico similar ao biomodelo, mas mais simples. Esta análise foi efetuada de modo a averiguar se para as condições estudadas era possível recorrer a um modelo simplificado sem comprometer a análise do escoamento pretendido. Quanto aos resultados obtidos no estudo dos modelos reológicos não-Newtonianos e Newtoniano, para os perfis de velocidade e taxas de deformação o comportamento do modelo de Carreau aproximou-se do comportamento do modelo Newtoniano devido às taxas de deformação estarem maioritariamente abaixo de 0.1 s-1. Em relação às quedas de pressão foi a Lei da Potência quem se aproximou mais do modelo Newtoniano. Por último, foi calculada a razão de tensão de corte entre os fluidos não-Newtonianos e o fluido Newtoniano, dependendo a aproximação da velocidade de entrada utilizada. Esta aproximação diferiu do modelo simplificado para o modelo real. Em conclusão, verificou-se que o modelo simplificado, proposto no presente trabalho, apresentou resultados compatíveis e distintos do modelo real dependendo do estudo em causa, não sendo possível optar pela utilização de um ou de outro modelo.
Autores principais:	Geraldes, Rita
Assunto:	Imagiologia médica Biomodelos virtuais Aneurisma da aorta abdominal Dinâmica dos fluidos computacional
Ano:	2015
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Instituto Politécnico de Bragança
Idioma:	português
Origem:	Biblioteca Digital do IPB

Descrição
Resumo:	Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais permitem ao cirurgião um planeamento detalhado e simulação de intervenções complexas. Estes modelos virtuais permitem a melhoria da capacidade de visualização, interação e otimização perante a situação clínica, possibilitando a identificação precoce de problemas. O objetivo deste trabalho é a análise do escoamento sanguíneo na aorta abdominal com aneurisma. A primeira etapa do trabalho consistiu na extração de dados anatómicos de um aneurisma, com recurso à imagiologia médica e à reconstrução do biomodelo digital utilizando softwares apropriados de modo a obter um modelo realista da artéria em estudo. Posteriormente, efetuou-se o estudo numérico no biomodelo construído, sendo para tal utilizado o programa comercial Fluent de dinâmica de fluidos computacional. Nas simulações numéricas, realizadas para escoamento laminar, a reologia do sangue foi descrita por três modelos: modelo Newtoniano, modelo de Carreau e Lei da Potência. Com a utilização destes três modelos foi possível averiguar o impacto das propriedades não-Newtonianas do sangue nos fluxos estudados. Adicionalmente, as simulações realizadas no biomodelo foram efetuadas num domínio geométrico similar ao biomodelo, mas mais simples. Esta análise foi efetuada de modo a averiguar se para as condições estudadas era possível recorrer a um modelo simplificado sem comprometer a análise do escoamento pretendido. Quanto aos resultados obtidos no estudo dos modelos reológicos não-Newtonianos e Newtoniano, para os perfis de velocidade e taxas de deformação o comportamento do modelo de Carreau aproximou-se do comportamento do modelo Newtoniano devido às taxas de deformação estarem maioritariamente abaixo de 0.1 s-1. Em relação às quedas de pressão foi a Lei da Potência quem se aproximou mais do modelo Newtoniano. Por último, foi calculada a razão de tensão de corte entre os fluidos não-Newtonianos e o fluido Newtoniano, dependendo a aproximação da velocidade de entrada utilizada. Esta aproximação diferiu do modelo simplificado para o modelo real. Em conclusão, verificou-se que o modelo simplificado, proposto no presente trabalho, apresentou resultados compatíveis e distintos do modelo real dependendo do estudo em causa, não sendo possível optar pela utilização de um ou de outro modelo.