Investigação da influência da posição da válvula de entrada no escoamento e suas estruturas no interior do Dispositivo de Assistência Ventricular Pediátrico do InCor. - Bortolin, Vítor Augusto Andreghetto (2024)
Doenças cardíacas impactam milhões anualmente, com transplantes cardíacos muitas vezes sendo a única solução. Contudo, a escassez de doadores, especialmente para pacientes pediátricos, é um desafio constante. Dispositivos de assistência ventricular têm surgido como uma solução temporária, prolongando a vida dos pacientes até a disponibilidade de um doador. No entanto, esses dispositivos enfrentam problemas como a hemólise e a formação de trombos, mais acentuados em pacientes pediátricos. Este estudo foca no escoamento dentro de um dispositivo de assistência ventricular pediátrico (PDAV) em desenvolvimento pelo Instituto do Coração (INCOR). A técnica de velocimetria por imagem de partículas resolvida no tempo (TR-PIV) foi empregada para analisar o escoamento no PDAV em três planos distintos e em seis ângulos da válvula de entrada (0º a 90º), a uma frequência de operação de 70 BPM. Para cada configuração, foram coletados 4500 campos de velocidade a uma frequência de 3250 Hz. A análise desse vasto conjunto de dados exigiu a adoção de uma metodologia inovadora, incluindo a técnica RPOD para filtragem e interpolação de dados corrompidos por ruídos e vetores espúrios devido às condições adversas de medição. Uma análise paramétrica com o t- SNE foi realizada para avaliar qualitativamente o efeito da mudança na posição da válvula. Posteriormente, uma análise modal completa da evolução temporal do escoamento foi conduzida, utilizando decomposição POD para examinar os modos temporais e espaciais. Os resultados demonstraram que a posição da válvula de entrada influencia o escoamento, dividindo-se em dois estados distintos: um para ângulos menores (0º, 15º, 30º e 45º) e outro para maiores (60º e 90º). Esta diferenciação foi validada pelo t-SNE, permitindo a simplificação dos casos em duas situações principais. A análise modal pelo POD para os ângulos de 0º e 60º revelou que, embora as estruturas do escoamento sejam semelhantes durante a sístole para ambos os casos, há variações notáveis na diástole. Com um ângulo de 0º, o jato diastólico se direciona mais ao centro do dispositivo, gerando um vórtice central de recirculação menos intenso e mais estruturas secundárias vorticais. Em contraste, para o ângulo de 60º, o jato é mais concentrado e próximo à parede do dispositivo, resultando em um vórtice central mais intenso e menos estruturas vorticais secundárias. Assim, a posição da válvula de entrada altera significativamente as estruturas de escoamento e a evolução temporal, impactando a degradação do sangue no dispositivo.