Aplicação de micro-PIV em estudos de hemodinâmica

Alexandre, Patrícia Arrifano

http://hdl.handle.net/10400.26/25451

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Authors

Alexandre, Patrícia Arrifano

Advisor(s)

Pinheiro, Maria Nazaré Coelho Marques

Abstract(s)

O presente trabalho teve como objetivo a caracterização do escoamento de um fluido com propriedades físicas (massa volúmica e viscosidade) semelhantes à do sangue em canais retos de secção circular com dimensões próximas das veias. A técnica (ótica não intrusiva) de visualização usada para o desenvolvimento deste estudo foi a velocimetria por imagem de micropartículas (micro-PIV). Pelo facto de se tratar de uma técnica de execução complexa, e de não existir trabalho realizado com este equipamento específico, foi necessário um período inicial de familiarização com o equipamento e técnica de micro-PIV, assim como, com o respetivo software de tratamento de imagens (DynamicStudio). Foi necessário proceder à otimização das condições de operação a usar nas medições de velocidade e também desenvolver uma metodologia eficaz para o tratamento das imagens obtidas. Este estudo preliminar foi realizado utilizando um microcanal de acrílico cedido pelo fornecedor do equipamento de micro-PIV, a Dantec Dynamics. Concluída esta fase, o objetivo da aplicação desta técnica na área da medicina e, em particular, ao estudo da hemodinâmica passou a ser possível, simulando o escoamento do sangue nas veias e artérias em microcanais. Para isso, utilizou-se um canal reto de PDMS (polidimetilsiloxano), onde se estudou o escoamento de uma solução com propriedades reológicas semelhantes ao sangue (solução aquosa de DMSO a 52% (w/w)) e que simultaneamente apresentava um índice de refração igual ao do material do canal. As imagens obtidas foram tratadas, com o objetivo de se obter perfis de velocidade que caracterizassem o escoamento do fluido no microcanal. Estes perfis foram integrados numericamente, utilizando dois métodos de cálculo diferentes, de modo a obter o caudal de escoamento e posteriormente compará-lo com o que tinha sido imposto na bomba de seringa. A constatação de que a qualidade dos resultados obtidos dependia da semelhança do índice de refração do fluido usado e do material de que é feito o canal onde ocorre o escoamento, fez com que este aspeto constituísse um objeto de estudo adicional neste trabalho.