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Ciência e Tecnologia

Projeto mapeia sistema cardiovascular humano

Pesquisa

Desenvolvida com o auxílio de especialistas médicos, simulação computacional/tridimensional já incorporou 2.142 artérias
por Portal Brasil publicado: 22/01/2014 18h11 última modificação: 30/07/2014 01h33

Um grupo de pesquisadores brasileiros coordenado pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica (INCT MACC) desenvolveu durante quatro anos um projeto de pesquisa destinado ao mapeamento do sistema cardiovascular humano.

Denominado como Modelo Adan (Anatomically Detailed Arterial Network – sigla em inglês), o projeto permite o estudo e simulação do funcionamento do sistema cardiovascular no nível da fronteira do conhecimento médico e científico.

Desenvolvido com o auxílio de especialistas médicos, o Adan é um modelo desenvolvido para a simulação computacional do sistema cardiovascular humano, que utiliza a descrição tridimensional das artérias correspondente a um homem jovem com altura média de 1,70 cm. Até o momento, a pesquisa já conseguiu incorporar 2.142 artérias, dentre as quais se encontram todas aquelas referenciadas nos livros de anatomia.

“O Modelo Adan permite a modelagem e simulação computacional do mais completo modelo do sistema arterial humano existente em toda a comunidade cientifica internacional. Somente para comparação, os sistemas mais complexos existentes na atualidade limitam a descrição do sistema cardiovascular em 130 artérias”, compara o coordenador do INCT MACC, Raúl Feijóo. “Dada a limitação inerente destes modelos, os mesmos não podem ser aplicados na prática médica sendo úteis somente como ‘prova de conceito’, isto é, mostrando que a computação científica é capaz de proporcionar resultados fisiologicamente aceitáveis”, ressalta.

O modelo inclui ainda artérias perfurantes, territórios vasculares, a morfometria de cada vaso (diâmetro do lume, espessura da parede e comprimento do distrito arterial), assim como as propriedades mecânicas dos diferentes componentes que integram a parede arterial (elastina, colágeno e músculo liso) e a distribuição do sangue aos órgãos, estimadas em dados utilizados na literatura já existente.

As doenças cardiovasculares (DCV) são uma das principais causas de morte na população mundial.  Em particular, a cardiopatia isquêmica e as doenças vasculares cerebrais representam em conjunto 30% das mortes nos países desenvolvidos. A importância social das DCV no Brasil é corroborada ainda por representarem a principal causa de aposentadorias, a segunda causa de internações e a principal causa de gastos com estas internações.

Segundo Feijóo, os números acima e as conseqüências individuais e sociais foram as principais motivações para o desenvolvimento do Modelo Adan. “Somente com um modelo que incorpora, com conteúdo científico tecnológico na fronteira do conhecimento, a altíssima complexidade anatômica e fisiológica é possível ampliar o entendimento sobre o funcionamento do sistema cardiovascular em condições normais ou alteradas, seja por doenças ou por procedimentos médicos, contribuindo na diagnose ou no tratamento e planejamento cirúrgico em pacientes específicos, assim como na formação de recursos humanos tanto na área da cardiologia/hemodinâmica quanto na área da modelagem e simulação computacional dos sistemas fisiológicos humanos”.

“As graves consequências individuais e sociais das doenças cardiovasculares, assim como o reconhecimento de que a aterosclerose está intimamente relacionada a fatores hemodinâmicos, tem motivado o uso crescente da modelagem e simulação computacional para abordar o ‘Grande Desafio’ que representa o entendimento da hemodinâmica do sistema cardiovascular e suas aplicações na medicina”, completa Feijóo.

Adan

O modelo tem como metas entender o funcionamento de sistemas, analisar o início e o progresso de doenças, diagnosticar condições patológicas, realizar planejamentos cirúrgicos e desenvolver estratégias de tratamento. Entre suas características inovadoras estão a simulação da interação entre fenômenos multissistêmicos envolvendo múltiplas escalas, tanto para pacientes específicos como de maneira genérica, a possibilidade da criação de modelos de árvores arteriais, heterogêneos e integrativos, e aplicações das modelagens detalhadas do escoamento sanguíneo em qualquer parte do sistema cardiovascular.

A relevância no estudo da ateroscleroses, farmacocinética,os impactos nos mecanismos de controle e perfusão de tecidos,a detecção do crescimento de aneurismas abdominais e cerebrais e sua correlação com a hemodinâmica, além da avaliação do efeito da insuficiência cardíaca integram o rol de aplicações do Adan.

Os elementos utilizados no modelo são compostos por ingredientes matemáticos e físicos, tais como o comportamento da parede arterial, o comportamento do sangue, modelos dos leitos arteriais periféricos, tensão cisalhante, aceleração, características topológicas, da árvore arterial incluindo a localização dos pontos de bifurcação, redundâncias (anastomoses) e completitude (alto detalhamento).

“O Modelo Adan permite à medicina avançar no atendimento médico personalizado, pois proporciona uma ferramenta capaz de auxiliar na tomada de decisão com informações adicionais não disponíveis atualmente e com forte fundamentação física. Se disponíveis, elas são obtidas a um custo alto e geralmente empregando métodos invasivos para o paciente com seus conseqüentes riscos”, destaca Feijóo.

O Sistema Adan – WEB foi lançado no final de 2013 e pode ser acessado livremente pelo endereço Hemolab/INCC. Ele pode ser utilizado porqualquer browser com suporte WebGL onde, inclusive, existem maiores informações sobre o sistema, a equipe de desenvolvimento e as instituições patrocinadoras, como o Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio de Janeiro (Faperj), a Coordenação de Pessoal de Nível Superior (Capes), a Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), entre outras instituições.

Fonte:
CNPq

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