Modelagem dinâmica de uma bioprótese de válvula cardíaca através do método dos elementos finitos

• GABRIEL FONTES IASBECK ^[1] ; RUDOLF HUEBNER ^[1]
  1. [1] Universidade Federal de Minas Gerais

     Universidade Federal de Minas Gerais

     Brasil

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 24, Nº 1, 2020, págs. 59-68
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Dynamic model of a heart valve bioprothesis through the finite element method
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• Resumen
  • English

    Cardiovascular diseases are the leading causes of death, accounting for more than 17.6 million cases worldwide. Among the main diseases, it can be highlighted the problems related to malfunctioning of heart valves such as stenosis, where there is a reduction of the opening area of the valve due to the stiffening of the tissue. An effective solution to this disease is the replacement of defective valves for heart valve prostheses. The two most used types of prostheses are mechanical and biological. Mechanical valves provide good durability, between 20-30 years, but are thrombus-forming which makes the patient to take anti coagulants throughout their life. Biological valves have excellent body acceptance. However, their durability is reduced by negative effects such as tissue calcification and fatigue which cause them to operate between 10-15 years. Since it is very important to improve the designs of these devices made of biological tissue, the present work aims to evaluate the effectiveness of the finite element method in modeling the dynamic behavior of heart valves. A transient analysis was performed with physiological boundary conditions and the results were compared with experiments available in the literature for a qualitative verification of the analysis. The results showed that the finite element method satisfactorily modeled the valve behavior and that this tool can be used in the analysis of these devices making the process more agile.

  • português

    Doenças cardiovasculares são a principal causa de morte, sendo responsáveis por mais de 17,6 milhões de casos no mundo. Dentre as principais doenças, destacam-se os problemas relacionados ao mal funcionamento de válvulas cardíacas como a estenose, onde ocorre uma redução da área de abertura da válvula em decorrência do enrijecimento do tecido. Uma solução eficaz para esta doença é a substituição de válvulas defeituosas por próteses de válvulas cardíacas. Os dois tipos de próteses mais utilizados são as próteses mecânicas e biológicas. As válvulas mecânicas oferecem boa durabilidade, entre 20-30 anos, mas são formadoras de trombo forçando o paciente a administrar ante coagulantes ao longo de toda sua vida. As válvulas biológicas possuem excelente aceitação pelo corpo, porém, tem sua durabilidade reduzida por efeitos como calcificação do tecido e fadiga, operando entre 10-15 anos. Em vista da necessidade de aprimorar os projetos destes dispositivos feitos de material biológico, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a eficácia do método dos elementos finitos na modelagem do comportamento dinâmico de válvulas cardíacas. Foi realizado uma análise transiente com condições de contorno fisiológica e os resultados comparados com experimentos da literatura para verificação qualitativa da análise. Os resultados mostraram que o método dos elementos finitos modelou de maneira satisfatória o comportamento da válvula e que esta ferramenta pode ser utilizada na análise destes dispositivos tornando o processo mais ágil.