Proposta de planejamento cirúrgico de fontan baseado em estudos numéricos e hemodinâmicos tridimensionais

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dc.contributor.advisorPinheiro, Hemerson Donizete
dc.contributor.authorDuarte Junior, Paulo Cesar
dc.contributor.bancaMurakami, Alexandre Noboru
dc.contributor.bancaAndrade, Aron José Pazin de
dc.contributor.bancaKessler, Martin Poulsen
dc.contributor.bancaCrispilho, Shirley Ferraz
dc.contributor.coadvisorHuebner, Rudolf
dc.coverage.extent315 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-09-24T11:49:12Z
dc.date.available2024-09-24T11:49:12Z
dc.date.issued2023-05-12
dc.description.abstractA cada mil crianças nascidas vivas, há incidência de 8 a 10 indivíduos com cardiopatia congênita. Dentre estas, a mais severa é conhecida como Síndrome do Coração Esquerdo Hipoplásico (SCEH). Uma vez que não há tratamento definitivo, o tratamento paliativo eletivo consiste numa abordagem cirúrgica estagiada, culminando com a Cirurgia de Fontan. A elevada complexidade destes procedimentos, somada à variabilidade das anatomias apresentadas, impossibilita a identificação de uma solução única. Com a utilização de métodos numéricos, através da dinâmica computacional dos fluidos (CFD), é possível compreender o comportamento do fluxo sanguíneo nas geometrias alteradas antes e após as três cirurgias do tratamento eletivo. Isso possibilita personalizar um planejamento cirúrgico adequado, indicando a posição ótima das anastomoses cavopulmonares, a dimensão apropriada do enxerto, bem como eventuais modificações nas estruturas adjacentes. Desta forma, este estudo comparou, pelo método dos volumes finitos, as diversas variáveis de uma simulação numérica das mais simplistas (fluido newtoniano, escoamento laminar, regime permanente e parede vascular rígida), às mais realistas (fluido não newtoniano, turbulência, regime transiente e parede vascular flexível), a fim de identificar a real necessidade de cada variável para a obtenção de um Planejamento Cirúrgico de Fontan seguro. Como resultado, foram obtidas duas configurações simplificadas, porém robustas: a primeira: fluido newtoniano, escoamento turbulento, regime permanente em paredes rígidas; e a segunda, fluido newtoniano, escoamento turbulento, regime transiente em paredes rígidas. A primeira, mais simples, considera as variáveis em valores médios; e a segunda, mais completa, ilustra as variações do fluxo e seus efeitos no decorrer do ciclo respiratório. Por fim, foi apresentado o planejamento cirúrgico de Fontan completo, com o uso das duas configurações propostas, indicando não só as posições da anastomose cavopulmonar, mas a ampliação da estenose localizada na artéria pulmonar esquerda. Por fim, foram gerados tutoriais com o intuito de disseminar a técnica criada.
dc.description.abstractother1For every one thousand live births, there is an incidence of 8 to 10 individuals with congenital heart disease, with the most severe being known as Hypoplastic Left Heart Syndrome (HLHS). As there is no definitive treatment, the elective palliative treatment consists of a staged surgical approach culminating in the Fontan Surgery. The high complexity of these procedures, coupled with the variability of the anatomies presented, precludes the identification of a single solution. By using numerical methods, through computational fluid dynamics (CFD), it is possible to understand the behavior of blood flow in altered geometries before and after the three surgeries of the elective treatment. This enables personalized surgical planning, indicating the optimal position of the cavopulmonary anastomoses, appropriate graft size, as well as any modifications to adjacent structures. Therefore, this study compared, using finite volume method, the various variables of a numerical simulation from the simplest (Newtonian fluid, laminar flow, steady-state, and rigid vascular walls) to the most realistic (non-Newtonian fluid, turbulence, transient flow, and flexible vascular walls) to identify the real need of each variable for the safe Fontan Surgical Planning. As a result, two simplified yet robust configurations were obtained: the first: Newtonian fluid, turbulent flow, steady-state, and rigid walls; and the second: Newtonian fluid, turbulent flow, transient flow, and rigid walls. The first, simpler configuration considers the variables in mean values, and the more complete second illustrates the flow variations and their effects during the respiratory cycle. Finally, a complete Fontan surgical planning was presented, using both proposed configurations, indicating not only the positions of the cavopulmonary anastomosis but also the enlargement of the left pulmonary artery stenosis. Tutorials were also generated to disseminate the created technique.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17714
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectHipoplasia do Coração Esquerdo
dc.subjectCirurgia de Norwood
dc.subjectCirurgia de Glenn
dc.subjectCirurgia de Fontan
dc.subjectInteração Fluido-Estrutura (FSI)
dc.subjectFluidodinâmica Computacional (CFD)
dc.subjectMétodo dos volumes finitos (FVM)
dc.subjectPlanejamento Cirúrgico de Fontan
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsHypoplastic Left Heart Syndrome
dc.subject.keywordsNorwood Surgery
dc.subject.keywordsGlenn Surgery
dc.subject.keywordsFontan Surgery
dc.subject.keywordsFluid-Structure Interaction (FSI)
dc.subject.keywordsComputational Fluid Dynamics (CFD)
dc.subject.keywordsFinite Volume Method (FVM)
dc.subject.keywordsFontan Surgical Planning
dc.titleProposta de planejamento cirúrgico de fontan baseado em estudos numéricos e hemodinâmicos tridimensionais
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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