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Previous issue date: 2016-09-13 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Modelos de árvores arteriais têm sido utilizados com sucesso para obter uma melhor compreensão de todos os aspectos relacionados à hemodinâmica de regiões clinicamente relevantes do corpo humano, passando pelo diagnóstico e com aplicações no planejamento cirúrgico. A principal motivação para a construção desses modelos é a dificuldade em se obter dados anatômicos suficiêntes que permitam descrever em detalhes as estruturas geométrica e topológica de redes arteriais periféricas. Basicamente, os modelos podem ser classificados em: anatômico, parâmetro condensado, fractal e otimizado. Neste trabalho, foca-se na geração de modelos otimizados no contexto do método CCO (Constrained Constructive Optimization). Tal método é capaz de gerar modelos de árvores arteriais que reproduzem características de árvores coronarianas reais, como perfis de pressão, diâmetro dos vasos e distribuição dos ângulos de bifurcação. No entanto, este método não considera uma viscosidade sanguínea realística durante a geração dos modelos, ou seja, despreza o efeito Fahraeus-Lindqvist, o qual indica que a viscosidade sanguínea depende não linearmente do diâmetro do vaso no qual o sangue está escoando e da descarga de hematócrito. Neste contexto, no trabalho investiga-se um algoritmo inspirado no método
CCO que leva em conta tal efeito durante a construção de modelos de árvores arteriais. Diversos cenários de simulações 2D/3D empregando este algoritmo foram realizados com intuito de estudar a influência da escolha da viscosidade sanguínea nas propriedades morfométricas e hemodinâmicas dos modelos. Os resultados obtidos nos indicam que a viscosidade sanguínea afeta a distribuição dos raios dos segmentos, a arquitetura e os perfis de pressão dos modelos gerados através de simulações no computador. Além disso, estes modelos in silico são condizentes com árvores arteriais coronarianas reais. / Arterial tree models have been successfully used to gain a better understanding of all hemodynamics aspects of clinically relevant regions of the human body, including diagnosis and applications in surgical planning. The main motivation for the construction of these models is the difficulty to obtain sufficient anatomical data to describe in detail the geometrical and topological structures of peripheral arterial networks. Basically, the models can be classified into: anatomical, lumped parameter, fractal and optimized. This work focuses on the generation of optimized models based on Constructive Constrained
Optimization (CCO) method. CCO is capable of generating arterial tree models that reproduce characteristics of real coronary tree, such as pressure profiles, vessel diameter and bifurcation angle distribution. However, this method does not consider a realistic blood viscosity during the generation of models, i.e., it disregards the F˚ahraeus-Lindqvist effect, which indicates that the blood viscosity depends nonlinearly on diameter of the vessel in which blood is draining and on discharge of hematocrit. In this context, the work investigates an algorithm that takes into account this effect during the construction of
models of arterial trees. Several scenarios of 2D/3D simulations using this algorithm were done in order to study the influence of the choice of blood viscosity on morphometric and hemodynamic properties of the models. The results indicate that the blood viscosity affects the distribution of vessel radii, the architecture and pressure profiles of the models generated through computer simulations. Furthermore, these in silico models are consistent with real coronary arterial trees.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/3293 |
| Date | 13 September 2016 |
| Creators | Brito, Patrícia Fonseca de |
| Contributors | Queiroz, Rafael Alves Bonfim de, Santos, Rodrigo Weber dos, Barra, Luis Paulo da Silva, Santos, Fernando Luiz Pio dos |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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