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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AU3H7B| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Simulação numérica de escoamento pulsátil na aorta torácica e aneurisma |
| Authors: | Matheus Silveira de Almeida Rodrigues |
| First Advisor: | Rudolf Huebner |
| Abstract: | Aneurisma aórtico é a dilatação focal de um segmento da aorta com calibre acima de 50% do diâmetro normal esperado. O enfraquecimento da parede do vaso pode provocar sua ruptura, desencadeando massiva hemorragia interna. A reparação cirúrgica de uma neurisma é realizada preferencialmente por meio da inserção de uma endoprótese. Para otimizar e projetar novas endopróteses é essencial estudar o comportamento hemodinâmico na aorta. Considerando-se que a realização de experimentos in vivo é impraticável, a simulação computacional se mostra uma alternativa viável para a avaliação do escoamento em novos modelos de próteses. Dessa forma, o objetivo do presente estudo é a simulação numérica do escoamento de sangue na aorta torácica saudável e na presença de aneurisma, além da proposição de dois tipos de endoprótese para o reparo de aneurismas no arco aórtico. Para isso, modelos computacionais foram gerados a partir de imagens de tomografia de pacientes e também construídos em programas de desenho assistido por computador. Os campos de pressão, velocidade e tensão de cisalhamento foram obtidos tomando condição de contorno os pulsos de pressão e velocidade de um indivíduo adulto, normotenso e em repouso. Os modelos de aorta saudável revelaram conformidade entre si (com diferenças percentuais de 4,66% e 3,22% para velocidade máxima e pressão, respectivamente) e com o Diagrama de Wiggers, ao se comparar as pressões na entrada da aorta. A presença de aneurisma alterou consideravelmente o escoamento, sendo observada tensão de cisalhamento 5 vezes maior na parede do aneurisma comparado ao valor fisiológico. Não foram encontradas diferenças significativas entre o comportamento do sangue como fluido newtoniano e não-newtoniano. Ao final, as duas endopróteses propostas, uma com terminações retas e outra com terminações curvas, foram comparados. A análise hemodinâmica computacional apontou que o modelo com terminações curvas obteve desempenho superior ao avaliar-se a diferença percentual da velocidade máxima em relação ao caso fisiológico. Enquanto a maior diferença encontrada foi de 2,6% para o modelo determinações curvas, o desvio do modelo determinações retas atingiu o valor de 14,4%. |
| Abstract: | Aortic aneurysm refers to an abnormal dilation of a segment of the aorta. The weakening of the vessel wall may cause its rupture, leading to massive internal bleeding. Surgical repair is preferably performed through the insertion of a stent. To optimize and develop new stents, it is essential to study the hemodynamic behavior of the aorta. Since in vivo experimentation is impractical, computational simulation is a viable option for the evaluation of the flow in new prostheses models. Hence, the aim of this study is to simulate the blood flow in a healthy thoracic aorta and in an aneurysm, in addition to proposing two types of stent for the repair of aortic arch aneurysms. Computational models were generated from CT scans but also constructed independently via CAD software. The boundary conditions were stablished as the velocity and pressure pulse of an adult, normotensive and resting subject; thus enabling the attainment of shear stress, velocity and pressure fields. Healthy aortic models were in conformity with each other (percentage differences of 4.66% and 3.22% for maximum velocity and pressure, respectively) and with Wiggers Diagram. The aneurysm greatly altered the flow: shear stress were 5 times greater than the physiological value. There was no significant difference between the Newtonian and non-Newtonian fluid model. At the end, the two different stents, one with straight endings and another with curved endings, were compared. The computational hemodynamic analysis showed that the model with curved endings obtained superior performance when evaluating the percentage difference of the maximum velocity in comparison to the physiological case. While the largest difference found was 2.6% for the curved endings model, the deviation of the straight end model reached 14.4%. |
| Subject: | Metodos de simulação Tomografia Bioengenharia Aorta torácica Engenharia mecânica Hemodinâmica Aneurisma da aorta |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AU3H7B |
| Issue Date: | 16-May-2017 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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