Brazilian Journal of Cardiovascular Surgery (Jun 2011)
Concepção de bancada e montagem de experimento para a análise in vitro de próteses cardíacas mitrais Design conception and experimental setup for in vitro evaluation of mitral prosthetic valves
Abstract
INTRODUÇÃO: Uma vez que a maioria das complicações relacionadas ao funcionamento das próteses de válvulas cardíacas é decorrente de distúrbios de escoamento, a sua caracterização hidrodinâmica é um auxílio útil no projeto de novas próteses. Simulações do escoamento pulsátil em próteses cardíacas começaram há cerca de 40 anos, por meio do desenvolvimento de diferentes bancadas do sistema circulatório humano, melhorando a interpretação dos resultados clínicos. Um novo projeto de um sistema duplicador de pulsos foi desenvolvido na Escola Politécnica da USP para estudar próteses de válvulas cardíacas. OBJETIVO: Apresentar a concepção da nova bancada experimental de fluxo pulsátil para ensaios hidrodinâmicos de próteses de válvulas cardíacas e o plano de montagem de um experimento cujo foco é o ensaio de próteses mitrais. MÉTODOS: Sua concepção é baseada na revisão do estado da arte desses estudos e na experiência obtida nas bancadas do sistema circulatório, particularmente aquela usada no Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, em São Paulo, Brasil. RESULTADOS: Neste projeto, um servomotor elétrico controlado por computador emite, por meio de um pistão hidráulico, um pulso para o modelo da câmara do ventrículo esquerdo, onde as válvulas cardíacas são acomodadas. Para caracterizar, no futuro, a operação dinâmica das próteses de válvulas mitrais, foi montado um experimento para proporcionar medições de vazão volumétrica, pressão instantânea e campos de velocidade nessas válvulas. Acessos ópticos estão convenientemente previstos no projeto, tornando possível o uso, no futuro, de um sistema LDA. CONCLUSÕES: A fim de melhorar a análise das tensões hidrodinâmicas e a previsão de hemólise, os resultados experimentais podem ser utilizados para ajustar um modelo numérico usando 'Computational Fluid Dynamics' (CFD).BACKGROUND: Since most complications related to the operation of prosthetic heart valves is due to disturbances of flow, its hydrodynamic characterization is a useful aid in the design of new prostheses. Simulations of pulsatile flow in cardiac prostheses began nearly 40 years ago, through the development of different mock human circulatory systems, improving the clinical results interpretation. A new design of a pulse duplicator system was developed at Polytechnic School of USP to study prosthetic heart valves. OBJECTIVE: To present the conception of a new mock circulatory system for hydrodynamic simulations of cardiac prosthetic valves and the assembly plan of an experiment whose focus is the test of mitral prosthesis. METHODS: Its conception is based on the state-of-art's review of these studies and the experience got with the previous mock circulatory systems, particularly the one used in the Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia, São Paulo, SP, Brazil. RESULTS: In this design, an electric servomotor controlled by computer emits, through a hydraulic piston, a pulse to the left ventricular chamber model, where the heart valves are accomodated. To characterize, in the future, the dynamic operation of mitral prosthetic valves, an experimental setup was mounted to provide measurements of volumetric flow, instantaneous pressure and velocity fields on these valves. Optical access is conveniently provided on the design, making possible the use, in the future, of a LDA system. CONCLUSIONS: In order to improve the analysis of hydrodynamic shear stress and prediction of haemolysis, the experimental results may be used to regulate a numerical model using 'Computational Fluid Dynamics' (CFD).
Keywords
