[pt] Doenças cardiovasculares são responsáveis por um elevado número de óbitos
em seres humanos. Muitas dessas patologias são dependentes do ciclo cardíaco e
estão localizadas na aorta, a maior e principal artéria do nosso corpo. O
conhecimento dos padrões de escoamento e distribuições de tensões nas paredes da
aorta podem auxiliar no diagnóstico e prevenção de algumas dessas doenças. Dessa
forma, estudou-se numericamente o escoamento do sangue, durante o ciclo
cardíaco, em um modelo 3D da aorta de um paciente específico, após a implantação
de TAVI (Transcatheter Aortic Valve Implantation). O ciclo cardíaco é formado
por dois períodos chamados de sístole e diástole. Durante a sístole, sangue é
bombeado do coração para a aorta, apresentado altos valores de vazão, resultando
em escoamento turbulento. Por outro lado, na diástole, com o fechamento da válvula
aórtica, o sangue escoa com baixas velocidades em regime laminar. Até hoje,
cientistas enfrentam um desafio na modelagem da turbulência, pois não existe uma
única modelagem que forneça previsibilidade para todas as situações envolvendo o
regime turbulento, com esforço computacional razoável. Para seleção do modelo de
turbulência mais adequado para análise do escoamento no interior da aorta, na
presença da transição de regimes de escoamento durante o ciclo cardíaco, com um
custo razoável, selecionou-se a metodologia baseada na Média de Reynolds.
Diferentes modelos foram comparados com dados experimentais extraídos do
mesmo modelo aórtico em escala real, porém em regime permanente, com vazão
correspondente ao pico da sístole. Por fim, avaliou-se o impacto das condições de
contorno e dos modelos de turbulência durante o ciclo cardíaco na distribuição e
valores de tensões e grandezas turbulentas no endotélio vascular. Mostrou-se que a
distribuição espacial das médias temporais de tensão foram qualitativamente e
quantitativamente similares, para os dois ciclos cardíacos representativos de
diferentes pacientes, porém com pequenas mudanças locais para cada caso. Em
termos dos modelos de turbulência, observou-se que o modelo SAS (Scale Adaptive
Simulation) foi capaz de representar a relaminarização do escoamento sanguíneo no
período diastólico. / [en] Cardiovascular diseases are responsible for a high number of deaths in
humans. Many of these pathologies are dependent on the cardiac cycle and are
located in the aorta, the largest and main artery in our body. Knowledge of flow
patterns and stress distributions in the walls of the aorta can help in the diagnosis
and prevention of some of these diseases. Thus, the flow of blood during the cardiac
cycle was numerically studied in a 3D model of the aorta of a specific patient, after
TAVI (Transcatheter Aortic Valve Implantation) implantation. The cardiac cycle
consists of two periods called systole and diastole. During the systole, blood is
pumped from the heart to the aorta, presenting high flow rates, resulting in a
turbulent flow. On the other hand, in diastole, with the closure of the aortic valve,
the blood flows with low velocities in laminar regime. Until today, scientists face a
challenge in turbulence modeling, as there is no single model that provides
predictability for all situations involving the turbulent regime, with reasonable
computational effort. In order to select the most suitable turbulence model for the
analysis of the flow inside the aorta, in the presence of the transition of flow regimes
during the cardiac cycle, with a reasonable cost, the methodology based on the
Reynolds Average was selected. Different models were compared with
experimental data extracted from the same real-scale aortic model, but a in steady
state, with flow corresponding to the systolic peak. Finally, the impact of boundary
conditions and turbulence models during the cardiac cycle on the distribution and
values of stresses and turbulent quantities in the vascular endothelium were
evaluated. It was shown that the spatial distribution of the temporal averages of
tension was qualitatively and quantitatively similar, for the two cardiac cycles
representative of different patients, but with small local changes for each case. In
terms of turbulence models, it was observed that the SAS (Scale Adaptive
Simulation) model was able to represent the relaminarization of blood flow in the
diastolic period.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:61123 |
| Date | 07 November 2022 |
| Creators | ENRICO LUIGI MOREIRA PEROCCO |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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