Construção de uma ferramenta computacional para simulação hemodinâmica em modelos 1D de árvores arteriais
Ano de defesa: | 2022 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
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Departamento: |
Faculdade de Engenharia
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14772 |
Resumo: | O escoamento sanguíneo em modelos de árvores arteriais do sistema circulatório é frequentemente utilizado para melhor entender este complexo sistema. Ao realizar estas simulações hemodinâmicas pode ser observado como as ondas de pressão e fluxo são alteradas ao longo do modelo vascular. Desta forma, é possível obter dados sem a realização de exames invasivos levando em conta diferentes cenários hemodinâmicos. Neste trabalho, apresentam-se: (i) um modelo matemático da literatura que descreve o escoamento sanguíneo pulsátil em modelos de árvores arteriais unidimensionais (1D), (ii) uma ferramenta computacional desenvolvida que calcula a pressão e fluxo em cada vaso a partir do modelo matemático . A ferramenta computacional desenvolvida conta com uma estrutura de dados proposta que concilia os conceitos de uma linguagem orientada à objetos e bibliotecas adicionais com o modelo matemático adotado. A estrutura de dados foi utilizada no desenvolvimento de dois ambientes, um console (modo terminal) e uma interface gráfica de usuário. A arquitetura de classes tem como objetivo conciliar as ferramentas disponibilizadas pelas bibliotecas para simular corretamente o modelo matemático escolhido e permitir que outros modelos matemáticos sejam facilmente acoplados posteriormente. A estrutura de dados proposta possibilita que as diversas características de uma árvore arterial possam ser armazenadas, utilizadas e visualizadas em tempo de execução. Os resultados obtidos neste trabalho estão condizentes com dados numéricos relatados na literatura. A ferramenta computacional construída é útil para realizar simulação hemodinâmicas em modelos 1D de árvores arteriais e pode servir como uma plataforma para investigação de modelos computacionais |
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Bonfim, Rafael Alves Queiroz dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/busca.do?metodo=apresentarReis, Ruy Freitashttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/busca.do?metodo=apresentarAlves, João Rafaelhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/busca.do?metodo=apresentarQuintela, Barbara de Melohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/busca.do?metodo=apresentarhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/busca.do?metodo=apresentarSantos, Igor Pires dos2023-01-02T11:16:44Z2022-12-272023-01-02T11:16:44Z2022-09-23https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14772O escoamento sanguíneo em modelos de árvores arteriais do sistema circulatório é frequentemente utilizado para melhor entender este complexo sistema. Ao realizar estas simulações hemodinâmicas pode ser observado como as ondas de pressão e fluxo são alteradas ao longo do modelo vascular. Desta forma, é possível obter dados sem a realização de exames invasivos levando em conta diferentes cenários hemodinâmicos. Neste trabalho, apresentam-se: (i) um modelo matemático da literatura que descreve o escoamento sanguíneo pulsátil em modelos de árvores arteriais unidimensionais (1D), (ii) uma ferramenta computacional desenvolvida que calcula a pressão e fluxo em cada vaso a partir do modelo matemático . A ferramenta computacional desenvolvida conta com uma estrutura de dados proposta que concilia os conceitos de uma linguagem orientada à objetos e bibliotecas adicionais com o modelo matemático adotado. A estrutura de dados foi utilizada no desenvolvimento de dois ambientes, um console (modo terminal) e uma interface gráfica de usuário. A arquitetura de classes tem como objetivo conciliar as ferramentas disponibilizadas pelas bibliotecas para simular corretamente o modelo matemático escolhido e permitir que outros modelos matemáticos sejam facilmente acoplados posteriormente. A estrutura de dados proposta possibilita que as diversas características de uma árvore arterial possam ser armazenadas, utilizadas e visualizadas em tempo de execução. Os resultados obtidos neste trabalho estão condizentes com dados numéricos relatados na literatura. A ferramenta computacional construída é útil para realizar simulação hemodinâmicas em modelos 1D de árvores arteriais e pode servir como uma plataforma para investigação de modelos computacionaisThe blood flow in arterial tree models of the circulatory system is frequently studied to better understand this complex system. The hemodynamic simulation shows how the wave changes as it progresses through the geometric model. It is possible to extract analytical data without invasive procedures taking different flow characteristics into account. In this work, the following are presented: (i) an analytical scheme based on physical and mathematical laws to calculate the local characteristics of the pressure and flux wave in one-dimensional (1D) arterial tree’s models, (ii) a computational environment developed to simulate and visualize the results of the model’s construction and hemodynamic studies. The computational environment is composed of a data structure that integrates the concepts of an object-oriented language and other libraries with the adopted analytical scheme. The proposed data structure allows the computational environment to store, utilize and display different characteristics of an arterial tree. The data structure constructed two environments: (1) a console(terminal mode), and (2) a user interface. The class architecture objectives are to ensure the correct use of the libraries to simulate the mathematical model and to allow other mathematical models to be easily integrated posteriorly. The results produced in this work are consistent with real morphometric data and numeric data related in the literature. The computational tool that was built simulates hemodynamic characteristics in 1D arterial tree models and functions as a platform to investigate computational models.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Modelagem ComputacionalUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIASÁrvore arterialModelagem computacionalHemodinâmicaEscoamento pulsátilConstrução de uma ferramenta computacional para simulação hemodinâmica em modelos 1D de árvores arteriaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/14772/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/14772/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53ORIGINALigorpiresdossantos.pdfigorpiresdossantos.pdfapplication/pdf16536617https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/14772/1/igorpiresdossantos.pdf3713652f11340100a50bd2c4afb168bbMD51TEXTigorpiresdossantos.pdf.txtigorpiresdossantos.pdf.txtExtracted texttext/plain151856https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/14772/4/igorpiresdossantos.pdf.txt6271160af26f2361e551d404928d4073MD54THUMBNAILigorpiresdossantos.pdf.jpgigorpiresdossantos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1165https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/14772/5/igorpiresdossantos.pdf.jpg2be7e844f587d0334c6024f7fcea4e2bMD55ufjf/147722023-01-03 04:16:59.688oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-01-03T06:16:59Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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