Estudo analítico e experimental do fenômeno de flutter em válvulas cardíacas prostéticas biológicas

• Autor(a) principal: Artur Henrique de Freitas Avelar
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AJEQKY
• topic: Válvulas cardíacas prostéticas; Engenharia cardiovascular; Bioengenharia; Flutter; Bioengenharia; Válvulas cardíacas artificiais; Engenharia mecânica

As válvulas cardíacas regulam o fluxo sanguíneo no coração mantendo a circulação em um único sentido. Quando estas válvulas apresentam alguma disfunção, podem ocorrer graves problemas cardíacos, sendo estes responsáveis por 30% das cirurgias cardíacas em adultos e 80% das cirurgias cardíacas em crianças no Brasil. Por não existir um substituto ideal para as válvulas, há uma constante busca por aprimoramento de próteses desde que passaram a ser utilizadas na década de 50. As válvulas de tecido biológico têm a desvantagem de sofrer com problemas de calcificação e falhas estruturais, com vida útil de cerca de 10 a 15 anos. Um fenômeno que pode ocorrer é uma oscilação dos folhetos, conhecido como flutter, que está associado a implicações como hemólise, calcificação e fadiga. Embora seja importante e influencie na vida útil de biopróteses, há poucos trabalhos na literatura que estudam de forma metódica as causas e consequências do flutter e como reduzir ou evitar seus danos. Devido à importância deste problema para a indústria e para a saúde de milhões de pacientes que são submetidos ao procedimento de troca de válvulas, decidiu-se aproveitar esta oportunidade para contribuir com um estudo original que colabore para a elucidação dos fenômenos envolvidos no flutter e propor possíveis soluções. Uma teoria analítica foi proposta para prever o início das oscilações e analisar a sensibilidade das variáveis quanto ao seu papel no flutter. Conjuntamente, ensaios em uma bancada experimental foram feitos com o objetivo de quantificar as frequências e amplitudes das vibrações e fazer uma análise adimensional que pode ser utilizada para compreender o comportamento de válvulas prostéticas em sua velocidade crítica de início das oscilações. A quantificação do fenômeno encontrou frequências em um amplo intervalo de valores, variando de 20 a 430 Hz e as amplitudes variaram de 0,1 a 2,5 mm. O estudo analítico foi capaz de demonstrar como as dimensões de diâmetro interno e espessura possuem significativa importância na velocidade crítica de flutter, além de demonstrar a possibilidade de combinar parâmetros para otimizar a resistência de válvulas ao início das oscilações. Além disso, estudo analítico e experimental concordam que a válvula de pericárdio bovino é menos suscetível ao flutter, possuindo desempenho superior à válvula porcina. Em conclusão, o trabalho fez um estudo aprofundado do fenômeno de flutter em válvulas cardíacas prostéticas biológicas e fez importantes contribuições para o objetivo maior de se criar uma válvula artificial ideal.