Optimização da geometria de próteses arteriais: caso estacionário

Resumen

Próteses artificiais são utilizadas na cirurgia de bypass para restabelecer o fluxo sanguíneo em artérias ocluídas ou severamente estenosadas. A configuração do bypass, incluindo a geometria da prótese e da anastomose, tem uma forte influência na dinâmica do fluxo sanguíneo, verificando-se por vezes a ocorrência de fenómenos de recirculação e criação de zonas de estagnação, positivamente relacionadas com a reestenose póscirúrgica. A optimização, utilizando técnicas de simulação numérica, pode e deve ser utilizada para encontrar soluções que garantam uma minimização dos riscos pós-cirúrgicos. A procura de geometrias de próteses optimizadas tem sido apresentada na literatura quase sempre restringida apenas a uma única função objectivo. Investigação recente para desenvolver uma nova metodologia para optimização multi-objectivo de próteses é aqui apresentada. Ao contrário das metodologias de optimização de uma única função objectivo, a solução deste problema não é um único ponto, mas sim uma família dos pontos permitindo uma selecção de acordo com a experiência do investigador em cirugia vascular. O esquema deste trabalho de optimização multi-objectivo considera um algoritmo genético que procura geometrias sinusoidais óptimas de próteses artificiais iterando sobre resultados de um programa de elementos finitos desenvolvido para a simulação do fluxo sanguíneo. Relativamente à escolha de funções objectivo considera-se a optimização da eficiência do fluxo, minimizando a variação de pressão e ainda a minimização de zonas de ocorrência de recirculação e de estagnação. Os resultados numéricos evidenciam os benefícios da optimização da geometria da prótese antes da cirurgia do bypass arterial, minimizando zonas da recirculação e de estagnação do fluxo e diminuindo a probabilidade de restenose arterial pós-cirúrgica. Este trabalho representa o uso formal de algoritmos de optimização multiobjectivo no projecto de cirurgia hospitalar.