Geração de um escoamento pulsado em bombas cardíacas dinâmicas

Abstract

A evolução das bombas cardíacas artificiais nas últimas décadas tem sido no sentido de favorecer a sua implantação cirúrgica, promovendo a miniaturização dos seus componentes. Verificou-se, então, a necessidade de recorrer a bombas axiais ou centrífugas em detrimento das bombas volumétricas peristálticas. Esta opção permitiu uma melhor integração da bomba cardíaca na caixa torácica, mas fez com que se perdesse uma das características do escoamento das bombas peristálticas – a sua pulsatilidade. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um processo que confira pulsatilidade, da pressão e do caudal, ao escoamento gerado por uma máquina de escoamento contínuo (bomba cardíaca de última geração), garantindo assim uma melhor preservação orgânica. Através da modelação matemática dos escoamentos em regime transitório, utilizou-se uma modelação numérica que tem por base o método das características. Foram desenvolvidos modelos numéricos que permitiram simular os efeitos do acoplamento de uma válvula a uma bomba cardíaca em diferentes situações: em regime permanente e em regime transitório, ignorando a influência do coração, ou considerando que o seu débito é insuficiente, associado em paralelo à bomba cardíaca. A partir de várias simulações obteve-se uma lei de fecho para a válvula de controlo que induz o efeito pretendido no escoamento, mantendo o escoamento dentro dos parâmetros hemodinamicamente aceitáveis, nomeadamente em caudal volúmico e pressão. Esta lei, inicialmente obtida para uma bomba axial, foi também testada com outra bomba cardíaca, do tipo centrífuga, cumprindo da mesma forma os requisitos pretendidos. Assim, esta lei de fecho obtida apresentou uma boa versatilidade por poder ser aplicada a diferentes bombas cardíacas, nos seus diferentes regimes de funcionamento, mas também, potencialmente, em diferentes doentes. O modelo desenvolvido revelou-se apto para simular o escoamento induzido por bombas cardíacas acopladas a uma válvula de controlo.