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De acordo com os dados apurados pela OMS, as doenças vasculares cerebrais são responsáveis por 21% das mortes em Portugal e são uma das maiores causas de morte e doença prolongada no mundo ocidental. Os aneurismas cerebrais consistem numa dilatação anormal da paredes arteriais e a sua rutura é responsável por aproximadamente 80% dos acidentes vasculares cerebrais. O desenvolvimento destas doenças está associado às características dos escoamentos sanguíneos e ao respetivo impacto sobre as paredes arteriais. Assim, a compreensão e clarificação do seu processo de desenvolvimento, permitindo um mais eficaz e precoce diagnóstico e tratamento, requer uma investigação detalhada da sua hemodinâmica de forma aprofundada.
A maioria da investigação em hemodinâmica assume que o sangue tem um comportamento newtoniano, apesar das inúmeras evidências experimentais que o contradizem. De facto, o sangue é um fluido complexo que apresenta características viscoelasticas, reofluidificantes e tixotrópicas. Inúmeros estudos experimentais de mecânica dos fluidos evidenciam as diferentes características fluido-dinâmicas associadas à viscoelasticidade dos fluidos, diferenças que são enfatizadas pela dependência do tempo e pelas variações geométricas típicas dos aneurismas. Assim, assumir que o sangue é newtoniano é uma simplificação drástica e impede uma correta avaliação da relação entre o fluxo sanguíneo e o desenvolvimento de aneurismas.
O presente projeto pretende ultrapassar este problema, modelizando o sangue como um fluido não-newtoniano com as propriedades complexas mencionadas acima. A equipa multidisplinar reunida combina a experiência e as capacidades do CEFT em termos de investigação experimental e numérica no tema de dinâmica de fluidos complexos e de reologia com o conhecimento prático da equipa de neurocirurgia da FMUP (Hospital de S.João). Propomo-nos, assim, a investigar o escoamento transitório de fluidos de laboratório análogos ao sangue em geometrias que representam  |
Resumo
De acordo com os dados apurados pela OMS, as doenças vasculares cerebrais são responsáveis por 21% das mortes em Portugal e são uma das maiores causas de morte e doença prolongada no mundo ocidental. Os aneurismas cerebrais consistem numa dilatação anormal da paredes arteriais e a sua rutura é responsável por aproximadamente 80% dos acidentes vasculares cerebrais. O desenvolvimento destas doenças está associado às características dos escoamentos sanguíneos e ao respetivo impacto sobre as paredes arteriais. Assim, a compreensão e clarificação do seu processo de desenvolvimento, permitindo um mais eficaz e precoce diagnóstico e tratamento, requer uma investigação detalhada da sua hemodinâmica de forma aprofundada.
A maioria da investigação em hemodinâmica assume que o sangue tem um comportamento newtoniano, apesar das inúmeras evidências experimentais que o contradizem. De facto, o sangue é um fluido complexo que apresenta características viscoelasticas, reofluidificantes e tixotrópicas. Inúmeros estudos experimentais de mecânica dos fluidos evidenciam as diferentes características fluido-dinâmicas associadas à viscoelasticidade dos fluidos, diferenças que são enfatizadas pela dependência do tempo e pelas variações geométricas típicas dos aneurismas. Assim, assumir que o sangue é newtoniano é uma simplificação drástica e impede uma correta avaliação da relação entre o fluxo sanguíneo e o desenvolvimento de aneurismas.
O presente projeto pretende ultrapassar este problema, modelizando o sangue como um fluido não-newtoniano com as propriedades complexas mencionadas acima. A equipa multidisplinar reunida combina a experiência e as capacidades do CEFT em termos de investigação experimental e numérica no tema de dinâmica de fluidos complexos e de reologia com o conhecimento prático da equipa de neurocirurgia da FMUP (Hospital de S.João). Propomo-nos, assim, a investigar o escoamento transitório de fluidos de laboratório análogos ao sangue em geometrias que representam aneurismas cerebrais, usando dinâmica de fluidos computacional e mecânica de fluidos experimental.
As geometrias projetadas serão baseadas em imagens de aneurismas reais reunidas pela equipa médica usando técnicas como angiografia, TAC angiográfico, ressonância magnética e angiografia cerebral rotacional. A equipa médica providenciará também informação sobre as propriedades do sangue, que será usada para desenvolver vários fluidos análogos ao sangue. Cada fluido análogo ao sangue enfatizará diferentes propriedades reológicas, ou combinações de propriedades reológicas de modo a estabelecer relações com as características do respetivo fluxo. Os escoamentos destes fluidos nas geometrias modelo serão então caracterizados, usando várias técnicas óticas de diagnóstico como a velocimetria por imagem de partículas, tanto à micro como à macro escala, e técnicas de visualização com fluorescência.
Em paralelo será desenvolvida uma investigação de carácter numérico para estudar o escoamento transitório de fluidos de laboratório análogos ao sangue em geometrias que modelam aneurismas cerebrais, usando equações constitutivas apropriadas. A validação dos resultados das simulações numéricas será efetuada usando os dados obtidos experimentalmente. Finalmente, serão efetuadas previsões do escoamento numa geometria representativa de um aneurisma cerebral à escala real, utilizando para o efeito uma equação constitutiva que represente o mais fielmente possível a reologia do sangue. Estes resultados serão comparados com os obtidos com modelos Newtonianos e a sua capacidade de previsão será avaliada mediante fluxos sanguíneos em aneurismas reais, que serão providenciados pela equipa médica.
Assim, acreditamos que este projeto permitirá uma melhor compreensão e clarificação do papel que a reologia não-Newtoniana do sangue tem sobre o funcionamento dos aneurismas cerebrais, bem como o desenvolvimento de capacidades de previsão numérica das correspondentes características dos escoamentos. |