• Total de projetos de pesquisa (7)
  
  1. 2023-Atual. Avaliacao do efeito das caracteristicas geometricas e morfologicas do atrio esquerdo na formacao de regioes pro-tromboticas em condicoes de fibrilacao atrial
     Descrição: Projeto Pesquisado Desde o Primeiro Dia (IC/PDPD): O presente estudo, através de ferramentas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), busca aprofundar o conhecimento e desenvolver habilidades na manipulação de objetos 3D, com enfoque na análise do átrio esquerdo e seu impacto nos padrões de fluxo sanguíneo, considerando a ocorrência de fibrilação atrial, arritmia relacionada ao aumento de riscos de trombogênese. A morfologia do átrio esquerdo e seu apêndice apresenta grande variabilidade entre os pacientes resultando em diferentes riscos de trombogênese, inerente aos padrões hemodinâmicos, devido a maior ou menor presença de vórtices/zonas de recirculação do sangue. Devido a estas complexidades anatômicas e hemodinâmicas, principalmente em condições de arritmia cardíaca, é sugerido que parâmetros morfológicos objetivos e mensuráveis (ex. área do orifício, profundidade, comprimentos característicos e volumes) são preferíveis na análise dos riscos de eventos tromboembólicos. Estudos por CFD são usualmente divididos em três etapas: pré-processamento, processamento e pós-processamento. Estas abrangem desde a manipulação de geometrias 3D específica de pacientes, geração da malha numérica e desenvolvimento e aplicação de modelagem matemática, até a solução numérica e análise dos indicadores hemodinâmicos. Átrios esquerdos com diferentes características geométricas/morfológicas serão estudados pelas simulações. Dessa forma, com a conclusão deste projeto, espera-se obter um maior entendimento da relação entre a morfologia e geometria do átrio esquerdo e os efeitos hemodinâmicos devido à ocorrência de arritmias, por meio da análise dos padrões de fluxo sanguíneo, identificação de padrões relevantes e quantificação de indicadores hemodinâmicos relacionados à ocorrência de regiões pró-trombóticas.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / Mariana Silveira Fracarole - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  2. 2023-Atual. Desenvolvimento de modelo numerico para estudo da hemodinamica coronaria em condicoes normais e de hiperemia (maxima vasodilatacao): avaliacao de zonas pro-ateroscleroticas e determinacao de indicadores de funcao cardiaca.
     Descrição: Projeto de Iniciação Científica: As doenças cardiovasculares (DCVs) representam uma grande parcela das mortes anuais por doenças não contagiosas (cerca de 17 milhões de óbitos). Neste grupo de doenças a que mais se destaca é a doença arterial coronariana (DAC), que é formada pela aterosclerose, que é um processo inflamatório envolvendo o acúmulo de gordura e células no vaso sanguíneo. Tal inflamação reduz a área de determinada região do lúmen, podendo causar redução do fluxo sanguíneo, que pode resultar na ocorrência de infartos e formação de trombos. Existem evidências que a tensão de cisalhamento na parede das coronárias está diretamente associada ao desenvolvimento de aterosclerose e de formação de trombos na região onde a lesão ocorreu. Uma das formas de se analisar de forma detalhada a tensão de cisalhamento nos vasos é por meio da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), técnica de análise numérica que fornece indicadores relacionados ao desenvolvimento de patologia com detalhes no espaço e no tempo. Portanto, para que se possa ter um melhor entendimento da hemodinâmica nos processos de aterosclerose, este projeto objetiva implementar e validar modelos CFD com geometrias 3D de artérias coronárias de pacientes obtidas de uma base de dados aberta. Tal método permitirá analisar os padrões hemodinâmicos nas coronárias, em especial será feita a análise da tensão de cisalhamento na parede do vaso, indicador-chave na iniciação e progressão da DAC. Essa análise tem a intenção de contribuir para uma melhor compreensão da DAC do ponto de vista fluido-mecânico.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / OTAVIO DO NASCIMENTO CARNEIRO GREGORIO - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  3. 2023-Atual. Analise hemodinamica do atrio esquerdo com fibrilacao atrial em diferentes condicoes de disfuncao ventricular
     Descrição: Projeto Pesquisado Desde o Primeiro Dia (IC/PDPD): Simulação numérica é uma ferramenta muito importante para um engenheiro. Quando abordamos simulações dentro da área biomédica, mais precisamente no sistema cardiovascular, possuímos uma ferramenta excelente para realizar análises hemodinâmicas, visualizando características do sangue como pressão, velocidade e viscosidade, ferramenta essa chamada CFD (do inglês Computational Fluid Dynamics). O motivo de efetuar simulações no sistema cardiovascular está ligado diretamente ao estudo de arritmias cardíacas e seus efeitos hemodinâmicos. Este projeto é focado no estudo da região do átrio esquerdo com fibrilação atrial (FA) sob efeito de diferentes condições de disfunção ventricular. A FA persistente está diretamente associada ao avanço da idade, acometendo em grande parte a população idosa, na faixa dos 75 a 80 anos de idade, mas também podendo acometer jovens. A estimativa é que de 5 a 10 dos brasileiros terão esse tipo de arritmia nos próximos anos. A doença também é responsável por 20 do total de AVCs isquêmicos em todo mundo. Nesse sentido, a CFD será utilizada para compreender a hemodinâmica em geometrias de pacientes que apresentam essa arritmia, avaliando, dessa forma, indicadores de ambientes suscetíveis a riscos aumentados de eventos tromboembólicos. Como objetivo geral têm-se o aprendizado da aplicação de CFD neste tipo de estudo, incluindo a manipulação de objetos 3D, definição de contornos e geração de malha e a realização de simulações hemodinâmicas no átrio esquerdo em diferentes condições de fluxo sanguíneo, visando obter maior conhecimento sobre arritmias supraventriculares como ênfase na FA, na identificação de potenciais progressos da doença e consequências hemodinâmicas desta patologia.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / João Gabriel Buso Torro - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  4. 2022-2023. Utilizacao de ferramentas de simulacao numerica para melhor entendimento das arritmias cardiacas: producao de material de divulgacao cientifica para conscientizacao sobre doencas do coracao
     Descrição: Projeto Pesquisado Desde o Primeiro Dia (IC/PDPD): O sistema cardiovascular é o sistema humano responsável por atender todas as necessidades de troca gasosas e de nutrientes dos órgãos e tecidos do corpo a partir da circulação sanguínea. O bombeamento do sangue se dá a partir de um sistema especializado na geração e condução de potenciais de ação, que garante a contração e o relaxamento dos músculos cardíacos. As arritmias cardíacas se dão justamente por algum problema elétrico durante a geração ou condução desses potenciais através do coração, como é o caso da fibrilação atrial (FA). O presente trabalho tem como ponto de partida o estudo de conceitos teóricos fundamentais sobre o sistema cardiovascular a fim de produzir e divulgar materiais voltados à conscientização das arritmias, com ênfase na fibrilação atrial. O desenvolvimento do material será feito a partir de uma revisão bibliográfica, subdividida em 4 tópicos: anatomia, eletrofisiologia, biomecânica e hemodinâmica. Além disso, o material desenvolvido, em conjunto com simulações computacionais produzidas pelo grupo de pesquisa, possibilitará que os fenômenos estudados sejam visualizados de forma clara, gerando assim, materiais de fácil entendimento ao público em geral.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / Fernanda Rossi Barboza - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  5. 2022-2023. Modelagem hemodinamica no atrio esquerdo humano em condicao de fibrilacao atrial: integracao de modelos bioquimicos de trombogenese e atividade eletrofisiologica
     Descrição: Projeto de Iniciação Científica. Resumo: A fibrilação atrial (FA) é um tipo de arritmia cardíaca que consiste na contração incompleta/ineficiente do músculo, resultando numa alteração do escoamento sanguíneo pelo coração, podendo levar à formação de trombos, principalmente na região do apêndice do átrio esquerdo (AAE). O presente trabalho busca estudar este processo de trombogênese por meio da implementação de um modelo numérico baseado em Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), integrando ao modelo aspectos hemodinâmicos, bioquímicos e atividade eletromecânica do átrio esquerdo (AE) em condições de FA. Para isso, a metodologia será dividida em três frentes: modelagem hemodinâmica, onde serão analisados os aspectos físicos do escoamento sanguíneo no AE; modelagem bioquímica, onde serão adicionadas equações de transporte para os componentes celulares/bioquímicos relevantes à trombogênese; acoplamento da atividade eletromecânica da FA ao escoamento do sangue no AE humano pela prescrição do campo de atividade elétrica na parede atrial. Com o modelo integrado (hemodinâmica, bioquímica e atividade eletromecânica) definido, serão feitas simulações em diferentes cenários de relevância clínica e o potencial de trombogênese será avaliada por indicadores hemodinâmicos e marcadores bioquímicos definidos no projeto.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / Lucas Borges Raouda - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  6. 2022-2023. Analise hemodinamica em zonas de recirculacao e estagnacao: comparacao entre modelos reologicos do sangue total e modelos multifasicos plasma-celulas vermelhas
     Descrição: Projeto de Iniciação Científica. Resumo: Fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca mais comum a nível mundial sendo a principal causa de isquemias cerebrais, infarto do miocárdio e tromboembolia venosa. FA é caracterizada pela atividade elétrica rápida e anormal nos átrios, resultando em padrões alterados de contrações dos átrios e em casos persistentes causam o aumento da rigidez da parede do átrio esquerdo (AE), levando a formação de zonas de estagnação do sangue e potencial formação de trombos. A trombogênese ocorre especialmente no apêndice do átrio esquerdo (AAE), uma pequena bolsa anatômica residual do desenvolvimento embrionário do AE. Em pacientes saudáveis o AAE apresenta grande contratilidade, prevenindo a formação de trombos, em contraste aos pacientes com FA com contratilidade reduzida. Cerca de 70-99 dos trombos em pacientes com FA não valvar são formados no AAE. Avanços nas técnicas de imagens médicas como são promissoras na caracterização hemodinâmica em casos de FA, no entanto, ainda é incerto se estas possuem resolução suficiente para capturar os mecanismos de trombogênese em condições relacionadas à baixa velocidade do sangue. Neste cenário, a CFD aparece como uma interessante ferramenta complementar para estudos hemodinâmicos. Esta é uma técnica numérica robusta que fornece grande detalhamento espacial-temporal no domínio avaliado, sendo uma ferramenta versátil para avaliação hemodinâmica em diferentes cenários. O sangue é composto por solução de plasma e elementos formados (células vermelhas, brancas e plaquetas). Do ponto de vista reológico, o sangue total (suspensão homogênea de plasma com elementos formados) se comporta como fluido Não-Newtoniano pseudoplástico. A viscosidade aparente do sangue total aumenta consideravelmente quando sob condição de baixas taxas de cisalhamento. Isto é atribuído a formação de rouleaux (aglomerados de células sanguíneas vermelhas). Estudos hemodinâmicos consideram normalmente o sangue total. Poucos trabalhos focaram na modelagem multifásica do escoamento do sangue (plasma + células) devido ao maior custo computacional. Modelos CFD multifásicos podem ser usados para a resolução acurada na variação local da distribuição de células vermelhas dentro dos vasos e câmaras cardíacas, permitindo avaliar as consequências hemodinâmicas em regiões de acúmulos das3células vermelhas. Para uma predição acurada, é necessário estudar as interações complexas entre as células vermelhas e o plasma sanguíneo, sendo fundamental o entendimento das contribuições de diferentes forças interfásicas para uma modelagem mais acurada, principalmente nas regiões próximas a paredes ou de estagnação do sangue. Por fim, vale destacar que pelo conhecimento dos proponentes, não existem trabalhos publicados sobre a hemodinâmica do átrio esquerdo humano utilizando modelos multifásicos.. Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (1) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / P.S.A. Nabaretti - Integrante.
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  7. 2022-Atual. O papel da Fibrilacao Atrial na trombogenese: uma contribuicao integrada computacional e experimental
     Descrição: Fibrilação atrial (FA) é a arritmia cardíaca mais comum a nível mundial sendo a principal causa de eventos isquêmicos, infarto do miocárdio e tromboembolia venosa. O risco de eventos isquêmicos em pacientes com FA é cerca de 5 vezes maior do que em pacientes sem FA. Cerca de 1/3 das internações relacionadas às arritmias cardíacas são devido a FA, com um custo anual médio de $5.450/paciente. FA é caracterizada pela atividade elétrica anormal nos átrios, podendo apresentar ritmo irregular sem padrões claros de repetição. Casos persistentes de FA alteram a contração dos átrios, aumentando sua rigidez, resultando na formação de zonas pró-trombóticas devido a estagnação do sangue, principalmente no apêndice do átrio esquerdo (70 dos trombos observados). Apesar dos avanços das técnicas de imagem médicas, ainda é incerto se estas possuem resolução para capturar os mecanismos de trombogênese em condições de FA. Neste contexto, a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) se apresenta com uma interessante ferramenta complementar, provendo informações relacionadas aos riscos trombogênicos à níveis específicos dos pacientes. A CFD permite a avaliação de modelos reológicos do sangue, bem como o acoplamento multifísico envolvendo as características eletromecânicas e modelagem bioquímica da trombogênese. Em geral, estudos por CFD apresentam simplificações como a não reprodução da movimentação oscilatória da parede, consideração do sangue como fluido Newtoniano e predição de zonas pró-trombóticas apenas por indicadores fluidodinâmicos baseados na tensão de cisalhamento local da parede, não quantificando diretamente a trombogênese. Neste contexto, o principal objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um modelo numérico do átrio esquerdo humano incorporando efeitos de atividade eletromecânica e modelagem bioquímica da trombogênese à hemodinâmica. Para alcançar tal objetivo, será realizada uma integração com o projeto FAPESP-JP 18/25606-2, coordenado pelo prof. Dr. João Loures Salinet Jr., onde o mapeamento da atividade elétrica por iECG e técnicas ópticas por experimentação em coração animal ex vivo isolado Langendorff será realizado. Este mapeamento será integrado a um modelo hemodinâmico animal, fornecendo um perfil transiente e local da atividade eletrofisiológica. Isto permitirá a reprodução dos efeitos fibrilatórios na parede atrial pelo desenvolvimento de um algoritmo de movimentação da parede. Posteriormente, os mapas/padrões de atividade elétrica obtidos no animal serão correlacionados ao AE humano. Em conjunto com dados da literatura para movimentação da parede devido a FA, será desenvolvido o modelo do AE humano, integrando padrões realistas de FA (efeitos eletromecânicos com variações espaço-temporais), processo de trombogênese e reologia do sangue. Desta forma, o modelo do AE humano integrado será capaz de predizer os efeitos da FA na trombogênese, permitindo uma customização à nível individual dos pacientes. Em adição, uma bancada para experimentos hemodinâmicos in vitro com protótipos impressos em 3D será construída, de forma a reproduzir o escoamento pulsátil em diferentes condições, incluindo a FA. Um novo setup de análise do escoamento por imagens utilizando câmeras de alta velocidade e iluminação do campo do escoamento será proposto. Uma nova metodologia de quantificação do campo de velocidade será proposta baseada no conceito de fluxo óptico (optical flow). Este novo procedimento será validado pela realização de experimentos em condições similares por PIV. Os resultados experimentais in vitro serão utilizados para a melhor compreensão da FA, além da corroboração com o modelo numérico. Por fim, destaca-se que os setups numéricos e experimentais desenvolvidos neste projeto apresentam grande potencial de aplicações customizadas à avaliação clínica de pacientes, permitindo estimar os riscos relacionados a FA.. Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. Alunos envolvidos: Graduação: (6) . Integrantes: João Lameu da Silva Júnior - Coordenador / HARRSON S. SANTANA - Integrante / Dirceu Noriler - Integrante / João Salinet - Integrante / Rodrigo de Lima Amaral - Integrante / Jimena Gabriela Siles Paredes - Integrante / Italo Sandoval Ramos de Oliveira - Integrante. Número de produções C, T & A: 3 / Número de orientações: 2
     Membro: Joao Lameu da Silva Junior.
  
  

Prêmios e títulos