Metodologia numérico-experimental para caracterização de paredes arteriais

Abstract

Análises numérico-experimentais são fundamentais na simulação numérica do comportamento de alguns tecidos biológicos ou mesmo de sua interação com outras estruturas, como o que acontece entre artérias e stents. Simulações numéricas podem auxiliar no projeto da estrutura tubular ou na escolha do modelo de stent mais adequado para uma dada indicação clínica, bem como no aprimoramento da técnica cirúrgica de posicionamento. A obtenção de dados experimentais do comportamento mecânico de artérias é um desafio devido a fatores biológicos e experimentais, como a retirada da amostra, controle de temperatura e de umidade no armazenamento e manuseio dos corpos de prova. Outras dificuldades se apresentam na fixação da amostra e na realização de medições de deformação, além da mudança que pode ocorrer no tecido para diferentes indivíduos ou mesmo no mesmo indivíduo. Do ponto de vista numérico, é necessário um modelo de material capaz de reproduzir o comportamento experimental observado. O objetivo do presente trabalho é estudar problemas envolvidos na caracterização numérico-experimental de paredes arteriais para então propor uma metodologia apropriada para ser aplicada em uma amostra de aorta de um suíno da raça Landrace. Modelos numéricos adequados para simular o comportamento do tecido em sua região fisiológica de deformação foram estudados, e através dos dados obtidos de procedimentos experimentais foi realizada a identificação de parâmetros do modelo escolhido.

Numerical and experimental analyses are essential to understand the numerical simulation of the behavior of some biological tissues or even their interaction with other structures, such as what happens between arteries and stents. Numerical simulations can help in the tubular structure project or in the choice of the most suitable stent for a given clinical indication, as well as in the improvement of the surgical techniques in the positioning. The experimental data acquisition of arteries’ mechanical behavior is a challenge due to biological and experimental factors such as the removal of the sample, temperature and humidity control in the storage and handling of specimens. Other difficulties are the sample fixation and the strain measurements as well as the change that can occur in the tissue for different individuals or even in the same one. From the numerical point of view is necessary a material model capable to reproduce the observed experimental behavior. The objective of this work is to study the issues involved in the numerical and experimental characterization of arterial walls and then propose a suitable methodology to be applied in a pig's aorta sample of Landrace's breed. Numerical models suitable for simulating the behavior of physiological tissue deformation were studied and, through the data from experimental procedures, parameters were identified to represent it.