Estudo teórico e numérico da transferência de calor na ablação endovenosa a laser
Resumo
O projeto objetiva investigar por meio experimental e numérico os mecanismos da transferência de calor na aplicação do procedimento cirúrgico de ablação endovenosa a laser (EVLA) assim como a influência de parâmetros termofísicos no campo de temperatura na face interna de um modelo de veia artificial. A ablação a laser é uma técnica cirúrgica minimamente invasiva de cauterização de veias, a fim de interromper o escoamento sanguíneo e eliminar a formação de êmbolos e varizes. A motivação para o desenvolvimento deste trabalho é, além de ampliar o conhecimento sobre os fenômenos envolvidos no procedimento, disponibilizar uma ferramenta e resultados que sirvam de auxílio ao médico no aprimoramento da técnica e obtenção de melhores resultados. A bancada experimental consiste em um cilindro moldado em um polímero e imerso em um reservatório com controle térmico. O cilindro com diâmetro externo de 34 mm e comprimento 250 mm possui um orifício central na direção axial com diâmetro 8 mm que simula uma veia, o qual é preenchido por sangue humano ou soro fisiológico durante os experimentos. O cilindro é instrumentado com termopares nas direçôes axial e radial. O feixe de laser é conduzido por uma fibra óptica para o interior da veia. A fibra é deslocada com velocidade constante durante o experimento, simulando a aplicação cirúrgica do método. Utiliza-se um sistema de laser contínuo, com potência ajustável entre 1 e 30 W, nos comprimentos de onda 810 nm e 1470 nm. Opera-se com fibras óticas com diâmetro de 600 µm. O modelo numérico emprega a equação da condução de calor em coordenadas cilíndricas e um modelo para o fluxo de calor móvel na parede da veia. A equação da condução de calor é resolvida por um método de volumes finitos. O modelo é utilizado para correlacionar o campo de temperatura na veia com as características do feixe de laser e sua interação com o sangue humano. As medições de temperatura identificaram assimetrias no campo de temperatura. Dependendo da intensidade das assimetrias observadas, elas foram relacionadas com os seguintes efeitos: (1) Movimentação da extremidade da fibra ótica para fora da linha de centro da veia durante o teste; (2) contato direto da ponta da fibra na parede interna da veia e (3) geração de bolhas de vapor que se originam e se deslocam da ponta da fibra para a parte superior devido aos efeitos da gravidade. Com a utilização do modelo teórico, obteve-se a intensidade do fluxo de calor na parede da veia e com isso, determinou-se a importância relativa de cada fenômeno na ablação da parede da veia.
 Ilustração da aplicação da ablação a laser para colapso de veia da perna. |
 Aplicação do laser no interior da veia através de fibra ótica |
Esquema da bancada experimental.
Palavras-chave: Tratamento endovenoso a laser (EVLT), Transferência de calor em sistemas biológicos, Biomecanica.
Aluno: Jonatas Vicente
Orientação: Amir Antonio Martins Olvieira Jr.
Cooperação: Wagner de Paula Ferreira, Centro de Tratamento Vascular, Ribeirão Preto – SP
Nível: Mestrado
Área de Concentração: Engenharia e Ciências Térmicas
Linha de Pesquisa: Biotérmica
Situação: finalizado