Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) buscam aperfeiçoar a válvula aórtica de Wheatley, um dispositivo que poderá ajudar a vida de milhões de pessoas afetadas pela estenose aórtica, um estreitamento da abertura da válvula aórtica que bloqueia o fluxo de sangue do ventrículo esquerdo para a aorta.
A estenose aórtica é comum entre idosos e, em quadros graves, a única alternativa viável para garantir uma melhoria na qualidade de vida do paciente é um transplante da válvula natural disfuncional por uma artificial.
Os estudos já renderam o Prêmio Pós-Doc USP deste ano, na área de ciências exatas e da terra, para o professor da Unicamp Hugo Luiz Oliveira, participante do grupo de pesquisadores.
O aprimoramento da válvula aórtica de Wheatley é importante porque ela deverá dispensar o uso de medicamentos anticoagulantes na fase pós-operatória, como ocorre com outras válvulas poliméricas.
Os anticoagulantes são utilizados para “afinar” o sangue, ou seja, impedem a formação de coágulos e facilitam a circulação sanguínea. Esse tipo de tratamento medicamentoso requer extremo cuidado e atenção do paciente principalmente quando acontecem sangramentos que podem levar a outras complicações.
A pesquisa, desenvolvida no âmbito do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), consiste na modelagem computacional do dispositivo que substitui a válvula aórtica natural em pacientes com casos graves da doença. O CeMEAI é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela Fapesp e sediado no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (ICMC-USP), campus de São Carlos.
As pesquisas do CeMEAI tem foco na válvula aórtica de Wheatley, criada em 2012 pelo professor e cirurgião cardíaco escocês David Wheatley, porque o próprio inventor sentiu a necessidade de um melhor entendimento do modelo matemático e computadorizado do dispositivo. A oportunidade de estudo para os pesquisadores brasileiros surgiu quando o professor Wheatley consultou Sean McKee, da University of Strathclyde, também na Escócia, Reino Unido. Por sua vez, McKee contatou um ex-doutorando sob sua orientação, o professor da USP José Alberto Cuminato, coordenador do CeMEAI, que atualmente pertence ao corpo docente da Strathclyde.
Etapas do processo
Dispor de um modelo computacional de alta fidelidade reduz não apenas o tempo empregado na concepção da válvula e de seus mecanismos intrínsecos, como também os custos envolvidos na produção física de protótipos e testes experimentais.
A equipe do CeMEAI se propôs a realizar a modelagem computacional da válvula de Wheatley a fim de reproduzir o seu comportamento mecânico em condições de serviço. Essa ação permite que quaisquer melhoramentos eventualmente apontados possam ser testados virtualmente sem a necessidade de produção de novas peças a cada alteração proposta.
Os experimentos pretendem garantir que a válvula abra e feche rapidamente e que a tensão de cisalhamento no fluxo sanguíneo esteja sempre acima de um limite crítico. Com isso, o sistema evita a formação de tromboses e garante uma vida útil maior do dispositivo em comparação às válvulas convencionais.
Para alcançar o resultado proposto, os pesquisadores testaram vários softwares. A opção que melhor se adequou às necessidades do projeto de pesquisa foi o solver LS-DYNA, que permitiu reproduzir no computador o desempenho mecânico e fluidodinâmico que a válvula aórtica de Wheatley apresenta em condições controladas de vazão e pressão.
