ADAN:um modelo anatomicamente detalhado da rede arterial humana para hemodinâmica computacional

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Watanabe, Mário Sansuke Maranhão
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos; BR; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Hemodinâmica - Simulação por computador; Anatomia; Sistema cardiovascular; Anatomy; Cardiovascular system; Hemodynamics; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MORFOLOGIA::ANATOMIA::ANATOMIA HUMANA
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/161

Este trabalho apresenta um modelo anatomicamente detalhado da rede arterial humana denominado pelo acrônimo ADAN. O ADAN é um modelo computacional do sistema arterial provido de um detalhamento anatômico sem precedentes na área da pesquisa em modelagem cardiovascular, desenvolvido para fins de simulações hemodinâmicas. O foco do trabalho está: (1) na complexidade da rede arterial sobre a qual se utiliza um modelo matemático unidimensional para simular o escoamento sanguíneo e (2) na modelagem das condições de contorno do problema de forma a prover critérios e metodologias para definir e impor uma dada distribuição efetiva do fluxo de sangue. Para tratar o aspecto da topologia, foi desenvolvida uma rede arterial com base na anatomia descritiva contendo a quase totalidade das artérias conhecidas e catalogadas na literatura médica, o que implica no modelo arterial humano mais completo já desenvolvido. Isto inclui 2.142 vasos que abrangem desde a vascularização da cabeça, tronco e membros até a rede arterial dos órgãos abdominais, cérebro e coronárias. No desenvolvimento desta rede arterial detalhada foram empregadas as referências anatômicas mais recomendadas e adotadas pela comunidade médica, assim como foram realizadas sessões práticas de estudos da anatomia humana em espécimes reais. O escoamento sanguíneo é modelado como o fluxo de um fluido incompressível em vasos complacentes. Uma aproximação de escoamento unidimensional é adotada, o que permite descrever de forma distribuída o fluxo, pressão e lumem arterial ao longo de toda a árvore. Para tratar o aspecto das condições de contorno em segmentos terminais onde a rede foi truncada, foi desenvolvida uma metodologia inovadora com base na Teoria dos Territórios Vasculares, levando em conta rigorosos critérios da anatomia vascular periférica e da fisiologia. Além disso, foi desenvolvido um procedimento algorítmico para a identificação dos parâmetros resistivos do modelo Windkessel para os leitos periféricos. Assim, estes dois aspectos citados conduziram a um modelo do sistema arterial capaz de simular, descrever e predizer resultados hemodinâmicos em regiões anatômicas antes impossíveis pelos modelos existentes. Além disso, como resultado de uma extensa pesquisa no processo de calibração geométrica do modelo, o trabalho disponibiliza uma ampla base de dados morfométricos da rede arterial humana, cujas informações, até o momento, somente eram encontradas em publicações dispersas tanto da literatura médica quanto da modelagem do sistema cardiovascular. O modelo ADAN da rede arterial humana pode ser utilizado com um laboratório de hemodinâmica computacional com um nível de abrangência tal que possa ser empregado por médicos, fisiologistas, engenheiros biomédicos ou outros profissionais envolvidos com a pesquisa cardiovascular. Além disso, quase como um corolário, o modelo ADAN presta-se, ainda, para finalidades didáticas na formação de recursos humanos em medicina, uma vez que possui características de um atlas tridimensional interativo e provido de modelo matemático-computacional da rede arterial humana.