Análise numérica das alterações hemodinâmicas decorrentes da inserção do cateter venoso central e suas influências no processo de formação trombos

Autor: Jonathas Haniel Castro Silva
Přispěvatelé: Rudolf Huebner, Thabata Coaglio Lucas, Tulio Pinho Navarro, Bruno Souza Carmo, Rafael Alves Bonfim de Queiroz, André Augusto Campagnole dos Santos
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O uso de cateter venoso central por períodos prolongados suscita a formação de trombos que podem gerar várias complicações como a trombose no local próximo ao acesso vascular, a formação de êmbolos, trombose venosa profunda e possível desenvolvimento de isquemia cardíaca. Vários são os fatores que contribuem para a formação de trombos, mas ainda não são totalmente esclarecidos na literatura. Essa tese teve o objetivo de, usando simulação numérica do escoamento dentro do vaso sanguíneo com cateter venoso central inserido, avaliar o processo de formação de trombos em cateter venoso central causados, principalmente, pela influência fluidodinâmica do cateter. Para validar experimentalmente esse modelo numérico foi desenvolvido um novo protocolo de fabricação de modelos experimentais de vasos sanguíneos especifico de paciente, esse capaz de produzir modelos que possuam, simultaneamente, uma espessura definida de parede e alta complexidade geométrica. Usando o modelo experimental foi apresentada uma nova abordagem de validação in vitro de simulações de dinâmica dos fluidos computacional, que consistiu em utilizar uma plataforma de última geração para medição de escoamento por ultrassom. Foram realizadas simulações com interação de fluido e estrutura, transientes, usando modelo não newtoniano para o sangue, e modelo de turbulência k-ω SST para os casos da veia jugular interna sem presença do cateter, e com e sem vazão no cateter venoso central inserido. Os resultados mostraram alta correlação (r = 0,996) entre regiões de altas tensões de cisalhamento e regiões de incidência de trombos encontrados na literatura, no caso com vazão no cateter. O cateter venoso central alterou a hemodinâmica na veia criando regiões de recirculação e baixa velocidade, além de tensões de cisalhamento não fisiológicas (>100 Pa) capazes de ativar plaquetas e aumentar a agregação plaquetária. Além disso, os resultados possibilitaram melhorar a compreensão de como as alterações hemodinâmicas causadas pela inserção do cateter influenciam no processo de formação e crescimento de trombos. The use of a central venous catheter for prolonged periods leads to thrombus generation that can cause several complications, such as thrombosis at the vascular access site, emboli, deep venous thrombosis, and possible development of cardiac ischemia. Several factors contribute to thrombus generation, but they are not fully understood yet, in the literature. This thesis aimed to evaluate the process of thrombus formation in a central venous catheter caused by the hemodynamic influence of the catheter, using numerical simulation of the flow. In order to experimentally validate this numerical model, a new fabrication protocol of patient-specific experimental models of blood vessels was developed. Which is capable of manufacture models that simultaneously have a defined wall thickness and high geometric complexity. Using this experimental model, a new approach for in vitro validation of computational fluid dynamics simulations was presented, which consisted of using a state-of-the-art framework for flow measurement using ultrasound techniques. Simulations were performed with fluid-structure interaction, transients flow, using a non-Newtonian model for blood, and a k-ω SST turbulence model for cases of the internal jugular vein without the presence of the catheter, and with and without flow in the inserted catheter. The results showed a high correlation (r = 0.996) between regions of high wall shear stresses and regions of incidence of thrombus found in the literature. The central venous catheter changed the hemodynamics in the vein creating zones of recirculation at low flow rate, in addition to non-physiological shear stresses (>100 Pa) capable of activating platelets and increasing platelet aggregation. Moreover, the results give some insights of how the hemodynamic changes caused by the catheter insertion influence the process of thrombus formation and growth.
Databáze: OpenAIRE
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