Desafios de computação científica para hemodinâmica macroscópica e microscópica

Resumo

A computação científica em hemodinâmica tem evoluído bastante nos últimos anos. No nível macroscópico, imagens médicas de alta resolução permitem hoje a reconstrução de aneurismas cerebrais de pacientes individuais, de estruturas arteriais completas, de detalhes internos de rins, pulmões, etc., o que viabiliza a simulação fluidodinâmica personalizada para diagnóstico e prognose. No nível microscópico, experimentos e simulações na escala de uma única célula permitem a quantificação de transições de forma de hemácias humanas e a otimização de dispositivos para encapsulamento e distribuição de drogas no organismo.Esse projeto se ocupa de três problemas mutuamente complementares com o objetivo de avançar o estado da arte da medicina assistida por computação científica na área da hemodinâmica.Primeiramente, se propõe desenvolver condições automáticas de contorno que sejam adequadas para modelos personalizados de redes arteriais cerebrais. Os métodos existentes são baseados em regras muito gerais e levam muitas vezes a escoamentos fora da escala fisiológica. Como segundo ponto, já indo à escala mais localizada de um aneurisma, pretendemos estudar as condições fluidodinâmicas interiores e estabelecer correlações com a oclusão rápida após tratamento com dispositivos de desvio de fluxo. Atualmente não é possível prever objetivamente a efetividade a longo prazo desses dispositivos. Como terceiro ponto e indo já à escala celular, iremos estender as capacidades de simulação de hemácias individuais, em particular aprimorando a capacidade de modelação da membrana celular fosfo-lipídica. Essas capacidades permitirão o entendimento fundamental dos fenômenos de deformação e adesão de hemácias e outros constituintes do sangue.