The treatment of single ventricle anomalies is a formidable challenge for clinical teams caring for patients with congenital heart disease. Those patients fortunate to survive surgical palliation contend with lifelong physical limitations and late stage pathophysiology. A mechanical blood pump specifically designed to increase pressure in the great veins would augment flow through the lungs and provide hemodynamic stability until a donor heart is located. To support the development of such medical devices, this research characterized the fluid dynamics of mechanical assistance in the Fontan circulation by performing numerical analyses and particle image velocimetry (PIV) studies in a patient-specific in vitro model. This project investigated the performance of three pump prototype configurations. ANSYS-CFX was used to conduct the computational studies for a range of operating conditions and degrees of Fontan dysfunction. Pressure generation, blood trauma predictions, shear stresses, fluid streamlines, and velocity profiles were examined. Three-dimensional PIV studies were completed and compared to the numerical estimations. Computational findings and experimental data correlated to within literature expectations. Blood damage levels, shear stresses, and fluid residence times remained reasonable or below threshold limits. The blood pump configurations met expectations by achieving target design specifications for clinical application. The pumps enhanced the rate of hydraulic power gain in the cavopulmonary circuit, reduced inferior vena cava pressure, and minimally increased pulmonary arterial pressure. The blood pump with the twisted protective stent produced the most rapid increase in the rate of power gain and the highest pressure generation. The PIV measurements illustrated a strong dependency of the fluid dynamics on the patient-specific vessel geometry and the particular pump design. The pump having the twisted cage outperformed the other designs and had a dominating impact on the blood flow distribution in the cavopulmonary circuit. A strong rotational component in the flow was observed leaving the pumps. These results confirm that mechanical cavopulmonary assistance is a viable therapeutic option. Significant knowledge into a new class of blood pumps and how these pumps interact with a single ventricle physiology was gained, thus advancing the state-of-the-art in mechanical circulatory support and addressing a significant human health problem.

Apesar dos crescentes avanços no controle e tratamento da insuficiência cardíaca, sejam eles na área clinica ou cirúrgica, o tratamento definitivo permanece sendo o transplante cardíaco. No entanto, o transplante cardíaco tem enfrentado o grave problema da escassez de doadores. Atualmente, estima-se que entre 20% e 40% dos pacientes selecionados falecem na fila de espera em todo o mundo sendo que a maioria, por falência circulatória progressiva. Para esses pacientes, a utilização de dispositivos de assistência circulatória mecânica é, muitas vezes, a única possibilidade de sobrevivência durante a espera do doador. No Brasil, a experiência com o emprego de métodos de assistência circulatória mecânica no tratamento do choque cardiogênico é pequena. Paralelamente, a expectativa de vida dos pacientes nesta situação, em particular os de etiologia chagásica, é muito limitada, e nenhum programa regular foi ainda introduzido com a finalidade de utilizar estes dispositivos no tratamento do choque cardiogênico refratário, especialmente como ponte para o transplante cardíaco. Objetivos: O objetivo deste estudo é determinar a viabilidade e segurança do implante do DAV-InCor como ponte para o transplante cardíaco, avaliando o seu desempenho hemodinâmico, a evolução clínica e as alterações da resposta inflamatória dos pacientes submetidos a este procedimento. Métodos: Este estudo foi realizado em pacientes que estavam na fila de espera para o transplante cardíaco, no período de outubro de 2003 a abril de 2006, e se apresentavam em quadro clínico de choque cardiogênico refratário. Durante os primeiros dias, foram analisadas as medidas de pressão capilar pulmonar (PCP), pressão de artéria pulmonar (PAP), pressão venosa central (PVC), débito cardíaco e índice cardíaco (IC). O cálculo do fluxo indexado era obtido pela divisão entre o fluxo do dispositivo pela superfície corpórea. Durante o seguimento pós-operatório imediato, a saturação venosa central de oxigênio (SVO2), os níveis de lactato sérico, uréia, creatinina, bilirrubinas e desidrogenase lática foram dosados diariamente. Os níveis séricos do peptídeo natriurético central (BNP), das interleucinas (IL6 e IL8), do fator de necrose tumoral alfa (TNF alfa) e da proteína C reativa (PCR) foram dosados nos três primeiros dias de seguimento e posteriormente a cada semana. Resultados: No período do estudo, 29 pacientes foram indicados em caráter de prioridade para o transplante cardíaco. Destes pacientes, 11 evoluíram em choque cardiogênico refratário à terapêutica farmacológica e ao implante de balão intra-aórtico. O implante do DAV-Incor foi realizado em sete destes pacientes. O diagnóstico etiológico foi cardiopatia chagásica em cinco (71%) e cardiomiopatia dilatada idiopática em dois (29%) dos sete pacientes estudados. Cinco pacientes eram do sexo masculino. A idade variou entre 34 e 54 anos (média de 39,5 anos). A assistência circulatória mecânica ao ventrículo esquerdo foi mantida nos 7 pacientes por períodos que variaram de 14 a 42 dias, com média de 26,2 dias. Neste período, o desempenho hemodinâmico foi adequado, sendo observada a normalização do índice cardíaco, das pressões em território pulmonar, da SVO2 e do lactato sérico. A avaliação da resposta inflamatória sistêmica demonstrou a elevação do TNF e das interleucinas, principalmente nos pacientes que evoluíram com alterações infecciosas. O transplante cardíaco foi realizado em 2 pacientes e os outros 5 faleceram em uso do DAV Incor por infecção sistêmica ou falência de múltiplos órgãos. Não ocorreram complicações relacionadas ao DAV em 6 pacientes nos primeiros 30 dias de seguimento. Um paciente apresentou episódio de acidente vascular cerebral extenso aos 26 dias de pós-operatório. Conclusões: Os resultados deste estudo demonstram que, apesar do alto índice de complicações apresentado pelos pacientes, a assistência circulatória mecânica ao ventrículo esquerdo pode ser realizada como ponte para transplante cardíaco em nosso meio. / Cardiac transplantation faces a serious problem of lack of donation. Between 20 and 40% of the listed patients died while waiting for heart transplantation, most of them because of progressive heart failure. For these patients, the use of mechanical circulatory assist devices is the only choice of surviving during that time. In Brazil, the experience with mechanical circulatory support is limited and there is no regular program of the use of these devices as bridge to heart transplantation. Objectives: To evaluate the hemodynamic performance and the systemic inflammatory response during the clinical application of the ventricular assist device type InCor (DAV-InCor) as bridge to heart transplantation. Methods: Between October 2003 and April 2006, 11 patients on the waiting list for heart transplantation have hemodynamic deterioration to refractory cardiogenic shock. Hemodinamic profile (cardiac index, capilar pressure, pulmonary artery pressure and central venous pressure) was analised during early post-operative days. Serum levels of central venous saturation, lactate, urea, creatinin, bilirrubin and lacti desidrogenase were measured every day Blood drawn from patients for 3 days and once a week was assayed for levels of BNP, interleukin 6, interleukin 8, and tumor necrosis factor-alfa. Results: During the study, 11 patients listed for cardiac transplantation as urgent status have deteriorated to refractory cardiogenic shock. Seven of these patients were submitted to DAV-InCor implantation for left ventricular assistance. The etiologic diagnosis was Chagas\' disease in 5 patients (71%) and idiopathic dilated cardiomyopathy in 2 (29%). There were 5 male and 2 female. The age ranged from 34 and 54 years (mean 39,5). Duration of left ventricular assistance ranged from 14 to 42 days (mean 26.2 days). During this period, the hemodynamic performance of the DAV-InCor was adequate to support a normal hemodynamic condition. There was normalization of cardiac index, central venous oxygen saturation and serum lactate. The systemic inflammatory response showed elevated TNF-alfa, Interleukin-6 and interleukin-8 concentrations. Two patients were submitted to heart transplantation, while the other 5 patients died under assistance due to infection and multiple organ failure. There were no complications related to the device in 6 patients. One patient had a stroke by the 26st day Conclusions: Mechanical circulatory support can be performed as bridge to heart transplantation with the DAV-InCor, in spite of the high incidence of complications.

Apesar dos crescentes avanços no controle e tratamento da insuficiência cardíaca, sejam eles na área clinica ou cirúrgica, o tratamento definitivo permanece sendo o transplante cardíaco. No entanto, o transplante cardíaco tem enfrentado o grave problema da escassez de doadores. Atualmente, estima-se que entre 20% e 40% dos pacientes selecionados falecem na fila de espera em todo o mundo sendo que a maioria, por falência circulatória progressiva. Para esses pacientes, a utilização de dispositivos de assistência circulatória mecânica é, muitas vezes, a única possibilidade de sobrevivência durante a espera do doador. No Brasil, a experiência com o emprego de métodos de assistência circulatória mecânica no tratamento do choque cardiogênico é pequena. Paralelamente, a expectativa de vida dos pacientes nesta situação, em particular os de etiologia chagásica, é muito limitada, e nenhum programa regular foi ainda introduzido com a finalidade de utilizar estes dispositivos no tratamento do choque cardiogênico refratário, especialmente como ponte para o transplante cardíaco. Objetivos: O objetivo deste estudo é determinar a viabilidade e segurança do implante do DAV-InCor como ponte para o transplante cardíaco, avaliando o seu desempenho hemodinâmico, a evolução clínica e as alterações da resposta inflamatória dos pacientes submetidos a este procedimento. Métodos: Este estudo foi realizado em pacientes que estavam na fila de espera para o transplante cardíaco, no período de outubro de 2003 a abril de 2006, e se apresentavam em quadro clínico de choque cardiogênico refratário. Durante os primeiros dias, foram analisadas as medidas de pressão capilar pulmonar (PCP), pressão de artéria pulmonar (PAP), pressão venosa central (PVC), débito cardíaco e índice cardíaco (IC). O cálculo do fluxo indexado era obtido pela divisão entre o fluxo do dispositivo pela superfície corpórea. Durante o seguimento pós-operatório imediato, a saturação venosa central de oxigênio (SVO2), os níveis de lactato sérico, uréia, creatinina, bilirrubinas e desidrogenase lática foram dosados diariamente. Os níveis séricos do peptídeo natriurético central (BNP), das interleucinas (IL6 e IL8), do fator de necrose tumoral alfa (TNF alfa) e da proteína C reativa (PCR) foram dosados nos três primeiros dias de seguimento e posteriormente a cada semana. Resultados: No período do estudo, 29 pacientes foram indicados em caráter de prioridade para o transplante cardíaco. Destes pacientes, 11 evoluíram em choque cardiogênico refratário à terapêutica farmacológica e ao implante de balão intra-aórtico. O implante do DAV-Incor foi realizado em sete destes pacientes. O diagnóstico etiológico foi cardiopatia chagásica em cinco (71%) e cardiomiopatia dilatada idiopática em dois (29%) dos sete pacientes estudados. Cinco pacientes eram do sexo masculino. A idade variou entre 34 e 54 anos (média de 39,5 anos). A assistência circulatória mecânica ao ventrículo esquerdo foi mantida nos 7 pacientes por períodos que variaram de 14 a 42 dias, com média de 26,2 dias. Neste período, o desempenho hemodinâmico foi adequado, sendo observada a normalização do índice cardíaco, das pressões em território pulmonar, da SVO2 e do lactato sérico. A avaliação da resposta inflamatória sistêmica demonstrou a elevação do TNF e das interleucinas, principalmente nos pacientes que evoluíram com alterações infecciosas. O transplante cardíaco foi realizado em 2 pacientes e os outros 5 faleceram em uso do DAV Incor por infecção sistêmica ou falência de múltiplos órgãos. Não ocorreram complicações relacionadas ao DAV em 6 pacientes nos primeiros 30 dias de seguimento. Um paciente apresentou episódio de acidente vascular cerebral extenso aos 26 dias de pós-operatório. Conclusões: Os resultados deste estudo demonstram que, apesar do alto índice de complicações apresentado pelos pacientes, a assistência circulatória mecânica ao ventrículo esquerdo pode ser realizada como ponte para transplante cardíaco em nosso meio. / Cardiac transplantation faces a serious problem of lack of donation. Between 20 and 40% of the listed patients died while waiting for heart transplantation, most of them because of progressive heart failure. For these patients, the use of mechanical circulatory assist devices is the only choice of surviving during that time. In Brazil, the experience with mechanical circulatory support is limited and there is no regular program of the use of these devices as bridge to heart transplantation. Objectives: To evaluate the hemodynamic performance and the systemic inflammatory response during the clinical application of the ventricular assist device type InCor (DAV-InCor) as bridge to heart transplantation. Methods: Between October 2003 and April 2006, 11 patients on the waiting list for heart transplantation have hemodynamic deterioration to refractory cardiogenic shock. Hemodinamic profile (cardiac index, capilar pressure, pulmonary artery pressure and central venous pressure) was analised during early post-operative days. Serum levels of central venous saturation, lactate, urea, creatinin, bilirrubin and lacti desidrogenase were measured every day Blood drawn from patients for 3 days and once a week was assayed for levels of BNP, interleukin 6, interleukin 8, and tumor necrosis factor-alfa. Results: During the study, 11 patients listed for cardiac transplantation as urgent status have deteriorated to refractory cardiogenic shock. Seven of these patients were submitted to DAV-InCor implantation for left ventricular assistance. The etiologic diagnosis was Chagas\' disease in 5 patients (71%) and idiopathic dilated cardiomyopathy in 2 (29%). There were 5 male and 2 female. The age ranged from 34 and 54 years (mean 39,5). Duration of left ventricular assistance ranged from 14 to 42 days (mean 26.2 days). During this period, the hemodynamic performance of the DAV-InCor was adequate to support a normal hemodynamic condition. There was normalization of cardiac index, central venous oxygen saturation and serum lactate. The systemic inflammatory response showed elevated TNF-alfa, Interleukin-6 and interleukin-8 concentrations. Two patients were submitted to heart transplantation, while the other 5 patients died under assistance due to infection and multiple organ failure. There were no complications related to the device in 6 patients. One patient had a stroke by the 26st day Conclusions: Mechanical circulatory support can be performed as bridge to heart transplantation with the DAV-InCor, in spite of the high incidence of complications.

This thesis describes the management of patients treated with mechanical circulatory support devices for short- or long-term use. Twenty-four patients suffering from postcardiotomy heart failure were treated with a minimally invasive axial flow pump. The device was effective in unloading the failing left ventricle and in maintaining an adequate systemic circulation. The principles of perioperative monitoring, and pharmacological therapy are outlined. The pump was also used as an alternative to the heart-lung machine in conjunction with coronary artery bypass surgery. Together with a short-acting β-blocker, esmolol, the heart was decompressed and heart motion was reduced, facilitating bypass surgery on the beating heart. The anesthesiological considerations using this method are described. An implantable left ventricular assist device was used as a bridge to heart transplantation in 10 patients. We were interested in assessing the possibility to establish such a treatment program at a non-transplanting center. A multidisciplinary approach was enabled thanks to the organization of our Heart Center and due the close collaboration with our transplant center at Lund University. As one of the first centers in Europe, we established a well-functioning program with good results. Nine out of 10 of the bridge patients, with treatment times varying between 53 to 873 days, survived pump treatment and were eventually transplanted. The device proved to be powerful enough to support the failing heart and enable rehabilitation of the patients. Outpatient management became simpler when using the electrical device with belt-worn batteries. The uncertain durability and the high risk of device-related complications are shortcomings that limit its potential for more permanent treatment of heart failure. A new generation of small implantable axial blood flow pumps has therefore been developed. The principles of these pumps are based on the first generation axial flow pumps evaluated in this thesis. After several years of basic research and experimental studies, the first human implants have been performed. In the thesis, the hemodynamic effects of such a novel axial flow pump have been evaluated in an acute heart failure model. This technology holds great promise, both as a bridge to heart transplantation, and as a permanent circulatory support system. / On the day of the public defence the status of the article IV was: Submitted for publication.

O presente estudo apresenta o desenvolvimento de uma Bomba de Sangue Ápico Aórtica (BSAA) para uso como dispositivo de assistência ventricular esquerda. A BSAA é um dispositivo que já se encontrava em desenvolvimento antes do início deste trabalho e o ponto de partida deste estudo foi a realização de ensaios In Vivo. Os ensaios In Vivo foram realizados em porcos (Landrace, sem gênero definido e massa de 45 a 90 Kg) o tempo de pós-operatório programado foi de 6 horas. Ao total foram realizados 7 experimentos, sendo que um dos experimentos não foi incluso na análise dos resultados devido a complicações na cirurgia. Em três experimentos, as 6 horas de pós-operatório foram cumpridas, em 1 experimento, o animal veio a óbito após 5h30 e em dois experimentos o animal veio a óbito antes da BSAA entrar em uso. Através dos ensaios In Vivo, foi possível implementar diversas melhorias no dispositivo, principalmente no sistema de conexão das cânulas. Foi realizado um ensaio para determinar a geometria de topo da cânula de entrada, mostrando que o modelo com cânula tubular simples é o mais adequado. Em um ensaio de durabilidade foram observadas duas falhas: o desacoplamento do rotor por desgaste do pivô inferior do mancal e uma fratura no eixo do mancal. A fratura no eixo foi analisada por uma simulação computacional. Foi proposta uma modificação no eixo do mancal para eliminar uma região com acúmulo de tensões. Para solucionar o degaste do pivô inferior foi proposta uma modificação na topologia do estator que, deixando de ser axial e se tornando radial. Para verificar o efeito do estator radial na redução do desgaste no mancal foi realizado um ensaio de desgaste, este ensaio mostrou a influência da carga no mancal em relação ao desgaste e serviu para fundamentar a implementação do estator radial. O protótipo da BSAA com estator radial foi construído. Neste modelo, foi possível reduzir o tamanho do dispositivo. Os resultados do ensaio para determinar o Índice Normalizado de Hemólise (INH) do modelo com estator radial mostraram que um INH clinicamente satisfatório. O estudo do desempenho hidrodinâmico do modelo com estator radial mostrou que o dispositivo é capaz de gerar pressão e fluxo para seu uso na assistência ventricular esquerda. Os resultados deste trabalho permitiram aprofundar o conhecimento sobre o desempenho da BSAA em condições reais de uso, possibilitando a melhoria do dispositivo e redução do desgaste visando seu uso em terapias de longo prazo. / This study presents the development of an Apico-Aortic Blood Pump (AABP) a left ventricle assist device. AABP is a device that was already in development before the beginning of this research and the starting point were Acute In Vivo experiments. The In Vivo experiments were performed in pigs (Landrace, gender not defined and weight 45 to 90 Kg), post operatory time was 6 hours. 7 experiments were performed and one of them was not included in the data analysis due to complications in the surgical procedure that lead to animal\'s early death and thus its exclusion. In 3 experiments, the 6 hours of post operatory were achieved, in one experiment the animal died after 5h30 minutes and in two experiments, the animal died before AAPB implantation. These In Vivo experiments allowed AAPB improvement mainly in the connection system. A study to select the edge geometry of the inlet cannulae was performed, the results appointed that a tube shape cannulae model would be more appropriated for the device ease implantation. In the durability test two failures occurred: rotor decoupling due to wear in the lower pivot of the bearing system and a fracture in the bearing axis. The fracture in the bearing axis was further studied by computer simulation, which results lead to a modification in the axis geometry to eliminate a region with accumulated tension. To solve wear problem in the lower pivot, a stator topology modification was explored, AABP\'s stator would became radial instead of axial as it was in the original model. In order to verify the effect of the radial stator in reducing wear on the lower pivot, a wear test was performed. In this test, the influence of load on the wear production rate was observed and the results appointed that reducing the load would reduce the wear. These results were the basis for stator change to the radial topology. An AAPB prototype with the radial stator was constructed and this model had lower dimensions than the original model with axial stator. Normalized Index of Hemolysis (NIH) obtained with the prototype with the radial stator was in the clinically satisfactory limit. Hydrodynamic performance of the model with the radial stator indicated that this device could provide pressure and flow for its use as a left ventricle assist device. Results from this thesis allowed a deeper knowledge from AABP performance in real use conditions, which lead to the improvement of the device and through this study was possible to know and implement features aiming to enhance AAPB\'s durability for its use in long-term therapies.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2007. / Härtill 6 uppsatser.

O presente estudo apresenta o desenvolvimento de uma Bomba de Sangue Ápico Aórtica (BSAA) para uso como dispositivo de assistência ventricular esquerda. A BSAA é um dispositivo que já se encontrava em desenvolvimento antes do início deste trabalho e o ponto de partida deste estudo foi a realização de ensaios In Vivo. Os ensaios In Vivo foram realizados em porcos (Landrace, sem gênero definido e massa de 45 a 90 Kg) o tempo de pós-operatório programado foi de 6 horas. Ao total foram realizados 7 experimentos, sendo que um dos experimentos não foi incluso na análise dos resultados devido a complicações na cirurgia. Em três experimentos, as 6 horas de pós-operatório foram cumpridas, em 1 experimento, o animal veio a óbito após 5h30 e em dois experimentos o animal veio a óbito antes da BSAA entrar em uso. Através dos ensaios In Vivo, foi possível implementar diversas melhorias no dispositivo, principalmente no sistema de conexão das cânulas. Foi realizado um ensaio para determinar a geometria de topo da cânula de entrada, mostrando que o modelo com cânula tubular simples é o mais adequado. Em um ensaio de durabilidade foram observadas duas falhas: o desacoplamento do rotor por desgaste do pivô inferior do mancal e uma fratura no eixo do mancal. A fratura no eixo foi analisada por uma simulação computacional. Foi proposta uma modificação no eixo do mancal para eliminar uma região com acúmulo de tensões. Para solucionar o degaste do pivô inferior foi proposta uma modificação na topologia do estator que, deixando de ser axial e se tornando radial. Para verificar o efeito do estator radial na redução do desgaste no mancal foi realizado um ensaio de desgaste, este ensaio mostrou a influência da carga no mancal em relação ao desgaste e serviu para fundamentar a implementação do estator radial. O protótipo da BSAA com estator radial foi construído. Neste modelo, foi possível reduzir o tamanho do dispositivo. Os resultados do ensaio para determinar o Índice Normalizado de Hemólise (INH) do modelo com estator radial mostraram que um INH clinicamente satisfatório. O estudo do desempenho hidrodinâmico do modelo com estator radial mostrou que o dispositivo é capaz de gerar pressão e fluxo para seu uso na assistência ventricular esquerda. Os resultados deste trabalho permitiram aprofundar o conhecimento sobre o desempenho da BSAA em condições reais de uso, possibilitando a melhoria do dispositivo e redução do desgaste visando seu uso em terapias de longo prazo. / This study presents the development of an Apico-Aortic Blood Pump (AABP) a left ventricle assist device. AABP is a device that was already in development before the beginning of this research and the starting point were Acute In Vivo experiments. The In Vivo experiments were performed in pigs (Landrace, gender not defined and weight 45 to 90 Kg), post operatory time was 6 hours. 7 experiments were performed and one of them was not included in the data analysis due to complications in the surgical procedure that lead to animal\'s early death and thus its exclusion. In 3 experiments, the 6 hours of post operatory were achieved, in one experiment the animal died after 5h30 minutes and in two experiments, the animal died before AAPB implantation. These In Vivo experiments allowed AAPB improvement mainly in the connection system. A study to select the edge geometry of the inlet cannulae was performed, the results appointed that a tube shape cannulae model would be more appropriated for the device ease implantation. In the durability test two failures occurred: rotor decoupling due to wear in the lower pivot of the bearing system and a fracture in the bearing axis. The fracture in the bearing axis was further studied by computer simulation, which results lead to a modification in the axis geometry to eliminate a region with accumulated tension. To solve wear problem in the lower pivot, a stator topology modification was explored, AABP\'s stator would became radial instead of axial as it was in the original model. In order to verify the effect of the radial stator in reducing wear on the lower pivot, a wear test was performed. In this test, the influence of load on the wear production rate was observed and the results appointed that reducing the load would reduce the wear. These results were the basis for stator change to the radial topology. An AAPB prototype with the radial stator was constructed and this model had lower dimensions than the original model with axial stator. Normalized Index of Hemolysis (NIH) obtained with the prototype with the radial stator was in the clinically satisfactory limit. Hydrodynamic performance of the model with the radial stator indicated that this device could provide pressure and flow for its use as a left ventricle assist device. Results from this thesis allowed a deeper knowledge from AABP performance in real use conditions, which lead to the improvement of the device and through this study was possible to know and implement features aiming to enhance AAPB\'s durability for its use in long-term therapies.

A hemólise induzida mecanicamente em sistemas de bombeamento centrífugo é um processo complexo para o qual ainda se almeja um modelo matemático que possa auxiliar eficazmente o desenvolvimento e otimização destes dispositivos médicos. Este trabalho propõe um equacionamento matemático do escoamento do fluido sanguíneo no interior de bombas centrífugas, levando-se em consideração as variações do campo de tensões através de uma abordagem reológica não-newtoniana. A destruição da fase globular é modelada matematicamente por uma distribuição estatística. Tal modelo bifásico simplificado é utilizado em simulações numéricas de experimentos virtuais propostos e padronizados pela comunidade científica internacional especializada. A validação do modelo é realizada através de comparação com resultados referenciais. Os resultados obtidos demonstram um nova possibilidade de solução numérico-computacional para o problema da hemólise por trauma mecânico. / Mechanically induced hemolysis in centrifugal pumping systems is a complex process for which a mathematical model is still desired. It can effectively aid the development and optimization of these medical devices. This work proposes a mathematical modeling for the blood flow into centrifugal pumps, taking into account the variations of the stress field through a non-Newtonian rheological approach. The destruction of the globular phase is mathematically modeled by a statistical distribution. Such a simplified two-phase model is used in numerical simulations of virtual experiments proposed and standardized by the international scientific community. The validation of the model is performed through comparison with reference results. The results obtained show a new mathematical solution for the problem of hemolysis induced by mechanical trauma.

A hemólise induzida mecanicamente em sistemas de bombeamento centrífugo é um processo complexo para o qual ainda se almeja um modelo matemático que possa auxiliar eficazmente o desenvolvimento e otimização destes dispositivos médicos. Este trabalho propõe um equacionamento matemático do escoamento do fluido sanguíneo no interior de bombas centrífugas, levando-se em consideração as variações do campo de tensões através de uma abordagem reológica não-newtoniana. A destruição da fase globular é modelada matematicamente por uma distribuição estatística. Tal modelo bifásico simplificado é utilizado em simulações numéricas de experimentos virtuais propostos e padronizados pela comunidade científica internacional especializada. A validação do modelo é realizada através de comparação com resultados referenciais. Os resultados obtidos demonstram um nova possibilidade de solução numérico-computacional para o problema da hemólise por trauma mecânico. / Mechanically induced hemolysis in centrifugal pumping systems is a complex process for which a mathematical model is still desired. It can effectively aid the development and optimization of these medical devices. This work proposes a mathematical modeling for the blood flow into centrifugal pumps, taking into account the variations of the stress field through a non-Newtonian rheological approach. The destruction of the globular phase is mathematically modeled by a statistical distribution. Such a simplified two-phase model is used in numerical simulations of virtual experiments proposed and standardized by the international scientific community. The validation of the model is performed through comparison with reference results. The results obtained show a new mathematical solution for the problem of hemolysis induced by mechanical trauma.