Avaliação de tensões e estrutura em aneurismas aórticos abdominais

Abstract

Investigue-se a relação entre os trombos intraluminais nos aneurismas aórticos abdominais e os índices de ruptura dos aneurismas a partir de angiotomografias. Discutiu-se o papel dos trombos intraluminais nos aneurismas aórticos abdominais sob a ótica de elementos finitos e fluxo sanguíneo, uma vez que os trombos intraluminais desempenham um diferencial a mais em relação a precisão do melhor momento para a realização de intervenção cirúrgica. O momento para a realização de intervenção cirúrgica representa o limiar entre o rompimento ou não dos aneurismas. O método de elementos finitos foi escolhido por ser de baixo custo computacional quando comparado ao método de estrutura fluida. Descobriu-se nessa pesquisa a partir da utilização do método de elementos finitos que podem-se chegar a variável de fluxo sanguíneo. A utilização da variável de fluxo sanguíneo torna mais rápido e eficiente o diagnóstico em torno da fisiopatologia dos aneurismas. A metodologia utilizada na simulação computacional foi descrita por Joldes (2017), com a criação de uma geometria tridimensional dos aneurismas. Os dados foram coletados a partir de simulações computacionais realizadas por meio das imagens de tomografias computadorizadas. Analisar os índices de ruptura dos aneurismas com a utilização da análise de elementos finitos. Investigou-se as tensões de cisalhamento de von Mises, tensão normal, entre outras, correlacionando-se com os módulos de Young e com o coeficiente de Poisson. Analisou-se dados fisiológicos como: fluxo sanguíneo, pressão arterial, densidade sanguínea, e correlacionou-se esses dados com os índices de ruptura aneurismática: RPI e Wall Strength. Identificou-se as causas e consequências dos aneurismas, demonstrando a natureza do trombo intraluminal, a fragilidade das artérias aorta abdominal e, consequentemente o risco de ruptura dos aneurismas aórticos abdominais. Denotou-se as consequências oriundas da patogênese em relação aos casos treinados: caso base, caso 2, caso 3 e caso 4, sob as condições: com trombo, com trombo deslocado e sem trombo. Analisar as causas e consequências dos aneurismas através dos benefícios da utilização da simulação computacional em elementos finitos nas pesquisas científicas, na intervenção cirúrgica, na decisão sobre o melhor momento para a intervenção cirúrgica. Caracterizou-se a relação entre a espessura da parede das artérias aorta abdominal e o risco de rompimento dos aneurismas aórticos abdominais, o papel do trombo intraluminal, como o responsável pelo afinamento da parede das artérias, que, a longo prazo, pode levar ao seu rompimento e os prazos curtos e médios protegem o aneurisma contra sua ruptura. O grupo treinado consistiu de 4 casos: caso base, caso 2 caso 3 e caso 4 sob as condições: com trombo, com trombo deslocado e sem trombo. Com diferentes históricos clínicos foram estudados caso a caso, sendo 2 homens e 2 mulheres na faixa etária de 70 anos. Aplicou-se o método numérico dos elementos finitos com o desenvolvimento de uma medida de fluxo sanguíneo a partir da análise estrutural de elementos finitos. Mediante estudos e pesquisas que constam das referências e tendo como objetivo esse trabalho esclarecedor o papel do trombo intraluminal contra a ruptura dos aneurismas por meio dos índices de rompimento, as hipóteses levantadas foram verificadas e validadas. Os resultados apontam que: (1) Os trombos protegem a curto e médio prazos contra a ruptura do aneurisma, porém podem levar ao rompimento a longo prazo; (2) O índice de ruptura pelo diâmetro médio pode ser melhorado utilizando métodos de elementos finitos; (3) A partir da pesquisa de Bernoulli é possível se dados fluidodinâmicos em modelos computacionais. Esse trabalho mostra que não é possível estabelecer um único modelo de estudo, seja ele clínico ou computacional para os aneurismas. Dependendo de como se apresenta a condição clínica do caso específico, existem diferenças entre os modelos, os casos e as simulações computacionais. Esse trabalho pode ser expandido para diversas patogêneses do sistema circulatório, onde existem trombos intraluminais e afinamento de artérias.Essa pesquisa torna-se relevante no âmbito da engenharia química, na medida em que pode auxiliar outros estudos na área para a construção de novos modelos computacionais paraaneurismas. Pretende-se com esse trabalho que seja um diferencial, instigando sua continuação em pesquisas com a aplicação da técnica FEM, no tocante a criação de curativos e stents, com a finalidade de tratar aneurismas tanto das artérias aorta abdominal, como destinado a outras aplicações como: obstrução arterial e stents personalizados. na medida em que pode auxiliar outros estudos na área para a construção de novos modelos computacionais para aneurismas. Pretende-se com esse trabalho que seja um diferencial, instigando sua continuação em pesquisas com a aplicação da técnica FEM, no tocante a criação de curativos e stents, com a finalidade de tratar aneurismas tanto das artérias aorta abdominal, como destinado a outras aplicações como: obstrução arterial e stents personalizados. na medida em que pode auxiliar outros estudos na área para a construção de novos modelos computacionais para aneurismas. Pretende-se com esse trabalho que seja um diferencial, instigando sua continuação em pesquisas com a aplicação da técnica FEM, no tocante a criação de curativos e stents, com a finalidade de tratar aneurismas tanto das artérias aorta abdominal, como destinado a outras aplicações como: obstrução arterial e stents personalizados.

Abstract: The issue of thrombus in abdominal aortic aneurysms and their rupture rates were inves- tigated using angiotomography provided by Dr. Marcone Lima Sobreira of the Department of Vascular Surgery of the S?ao Paulo State University ?J´ulio de Mesquita Filho?, Botucatu Campus. The role of the thrombus in abdominal aortic aneurysms was discussed from the perspective of finite elements and blood flow because the scientific community needs greater precision regarding the best moment for surgery. Aneurysms were investigated by means of shear stresses, normal and elastic, correlating with Young?s modulus, shear, and Poisson?s ratio. Physiological data such as peripheral vascular resistance, blood flow, blood pressure, blood density values and aneurysm radius were analyzed and these data were correlated with various rupture rates. The nature of the thrombus and the rupture of abdominal aortic aneurysms were identified in addition to the consequences for patients, surgeons, and doctors regarding the decision on the best time to operate or not to operate abdominal aortic aneurysms due to the existing risks which represent 30% to 40% of deaths in the event of a rupture. The relationships between the thickness of the artery wall and the risk of rupture of abdominal aortic aneurysms were characterized, as well as the thrombus as being responsible for the thinning of the artery wall, which in the long term can lead to rupture and in the short term protects the aneurysm against rupture. A better index of possible rupture of abdominal aortic aneurysms was also characterized. The group studied consisted of 4 patients with different histories, 2 men in the age group of 70 years and 2 women in the same age group. The finite element technique was applied with the development of a blood flow measurement based on structural analysis of finite elements in a Lagrangian formulation with low computational use. Through studies and researches analyzed and having as the objective of this research to discover the role of the thrombus and to improve the rupture rates, the hypotheses raised were verified and validated, pre- senting the following results: (1) Thrombi protect in the short term, however, they can lead to rupture in the long term; (2) The rupture index by the average diameter can be improved using finite element methods; (3) It is possible to calculate fluid dynamic data in structural models using the Bernoulli equation; (4) The thesis resulted in proposals for better treatment of aneurysms, a new view of the finite element model.