Modelagem da perfusão cardíaca em exames de ressonância magnética com contraste

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Alves, João Rafael
• Orientador(a): Santos, Rodrigo Weber dos
• Banca de defesa: Rocha, Bernardo Martins, Chapiro, Grigori, Loula, Abimael Fernando Dourado, Blanco, Pablo Javier
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Meios porosos; Perfusão do miocárdio; Exames de contraste; Porous media; Myocardium perfusion; Contrast exams
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/10280

Esta tese apresenta dois modelos matemáticos que descrevem a dinâmica de um agente de contraste (AC) no miocárdio em um exame de ressonância magnética (RM) de perfusão. Este exame oferece informações importantes a respeito de quadros clínicos de isquemia e infarto: a perfusão em diferentes regiões, a condição de estruturas microvasculares, a presença de brose e o volume relativo de espaço extracelular. Esta informação é obtida inferindo a dinâmica do contraste no tecido do miocárdio a partir das imagens obtidas. A avaliação destes parâmetros siológicos tem um papel importante na análise da viabilidade do miocárdio. Entretanto, a natureza da siologia cardíaca impõe grandes desafios na estimação destes parâmetros. Brevemente, estes parâmetros são atualmente estimados qualitativamente através da inspeção de imagens e comparação do brilho relativo entre diferentes regiões do coração. Portanto, ha um grande interesse por técnicas que possam ajudar a quantificar a perfusão cardíaca. Nesta tese, são propostos dois novos modelos matemáticos que descrevem a dinâmica espaço-temporal do AC. O primeiro e um modelo contínuo multidomínio baseado no escoamento em meios porosos, e o segundo é um modelo acoplado, que substitui o domínio intravascular contínuo por um domínio discreto de árvores arteriais. Ambos se baseiam em sistemas de equações diferenciais parciais. Há de se obter os pers de pressão e velocidade do miocárdio, o modelo contínuo faz uso da lei de Darcy em meios porosos, ao passo que o modelo acoplado utiliza a lei de Poiseuille. A dinâmica do AC e descrita através de equações de reação-difusão-advecção nos espaços intravascular e intersticial. A interação de brose e AC e também é considerada. Os modelos detêm os domínios como um meio anisotrópico e também retratam a recirculação do AC. Os parâmetros dos modelos foram ajustados com base na tentativa-e-erro para reproduzir dados clínicos. Alem disso, simularam-se diferentes cenários: perfusão normal; isquemia endocárdica devido a uma estenose; e infarto do miocárdio. Assim sendo, o modelo computacional foi capaz de relacionar características anatômicas, estenoses e a presença de brose com características funcionais (perfusão cardíaca). Os resultados obtidos sugerem que ambos modelos podem apoiar o processo não invasivo de quanti ficação da perfusão cardíaca.