Simulador pediátrico InCor: desenvolvimento de um modelo hidráulico do sistema circulatório pediátrico com ajustes automatizados de pressões.

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Torres, Daniel Seidenberger
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bioengenharia; Computational automation; Dispositivos e instrumentos médicos; Graphical user interface; Hemodinâmica; Hemodynamics; Interface gráfica; Modelos fisiológicos; Pediatric mock circulation loop; Ventricular assist devices
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3154/tde-27082018-150622/

Os dispositivos de assistência ventricular (DAVs) podem ser utilizados para a estabilização hemodinâmica de pacientes à espera do transplante cardíaco. Os avanços nas tecnologias e a utilização de materiais biocompatíveis vem contribuindo para o desenvolvimento de dispositivos com dimensões reduzidas e menor trauma ao sangue. A avaliação do desempenho desses dispositivos demanda a utilização de simuladores hidráulicos do sistema circulatório que reproduzam as pressões e fluxos existentes nas condições fisiológicas de interesse. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um simulador da circulação pediátrica com ajustes automatizados de pressões. O simulador é composto por um circuito hidráulico modelando os laços sistêmico e pulmonar e um sistema microcontrolado com uma interface de usuário para medição e visualização dos fluxos e pressões ventriculares e automatização dos ajustes das pressões arteriais aórtica e pulmonar (PAo, PAP) e das pressões atriais esquerda e direita (PAE, PAD). Duas bombas pulsáteis com 15 ml de volume de ejeção são utilizadas para modelar os comportamentos mecânicos dos ventrículos esquerdo e direito. As complacências da aorta e da artéria pulmonar e as pré-cargas dos ventrículos são simuladas por câmaras com volumes ajustáveis de ar e líquido (análogo sanguíneo) utilizando uma bomba de ar. As resistências hidráulicas dos laços são ajustadas por oclusores motorizados. Os sinais instantâneos dos fluxos de entrada e saída dos DAVs e das pressões arteriais, atriais e ventriculares são obtidos por transdutores e digitalizados em um microcontrolador que comanda os oclusores e a bomba de ar. Foram desenvolvidos algoritmos para ajustes das resistências, complacências e pré-cargas. Uma interface gráfica de usuário apresenta os sinais em tempo real (ou gravados) permitindo a escolha dos parâmetros e condições de simulação. O desempenho do sistema de automatização foi avaliado nas simulações de: 1) condições definidas pelo aplicativo da interface e 2) condições fisiológicas (normal e redução na contratilidade do miocárdio). No modelo hidráulico sistêmico as pressões foram ajustadas em ambas as situações com erro máximo de 0,5% para a PAo e 5% para a PAE em aproximadamente 80 segundos. No modelo completo da circulação o erro máximo para as simulações de condições fisiológicas foi de 4% para as pressões arteriais e 5% para as atriais. Os resultados obtidos demonstram que o simulador desenvolvido permite reproduzir adequadamente as características da circulação pediátrica essenciais para a avaliação do desempenho de dispositivos de assistência mecânica. O simulador é portátil, de fácil utilização e pode ser utilizado como ferramenta didática ou para o treinamento de profissionais da saúde envolvidos em assistência a pacientes com suporte circulatório.