Dados estatísticos globais confirmam que doenças cardiovasculares são a principal causa de mortalidade e que o diagnóstico precoce e o prognóstico dessas doenças poderiam mitigar essa alta taxa de mortalidade. Assim, existe uma demanda para o desenvolvimento de novas ferramentas, a fim de compreender melhor os processos e fenômenos fisiológicos do sistema cardiovascular (SCV), que provocam o início e a progressão de diversas doenças cardiovasculares. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é propor uma sistematização para a modelagem do SCV, utilizando uma abordagem baseada em sistemas híbridos, ou seja, considerando as interações entre as dinâmicas de variáveis contínuas com eventos discretos, visto que este tipo de modelagem pode representar de modo mais efetivo as abstrações consideradas para o comportamento deste sistema. Entre os desafios, está a modelagem e análise da dinâmica do SCV sob diferentes situações, pois esta modelagem deve considerar não só as condições normais, mas também as doenças que afetam o seu comportamento. Neste sistema, os vasos sanguíneos podem ser divididos em diversos segmentos, passando pela aorta até a veia pulmonar. A atuação das válvulas cardíacas, assim como as diferentes posições do corpo e estados de saúde, pode ser abordada sob a visão de eventos e/ou estados discretos, por outro lado, o fluxo de sangue nos vasos sanguíneos é melhor caracterizado por variáveis contínuas. Desta forma, a sistematização da modelagem do SCV é desenvolvida, utilizando o formalismo da Rede de Petri Híbrida Diferencial, devido a sua característica intrínseca de descrever e manipular variáveis contínuas e eventos discretos. A verificação do modelo foi realizada por meio de simulações numéricas com o uso do software Matlab®/Simulink, sob condições normais. O modelo também foi utilizado na análise de dados em caso de doenças cardiovasculares, gerando resultados que confirmam que as variáveis hemodinâmicas do modelo possuem uma alta correlação com dados da literatura médica e com trabalhos correlatos publicados, indicando a validade da proposta.

Global statistical data confirm that cardiovascular diseases are the leading cause of mortality and that early diagnosis and prognosis of these diseases could mitigate this high mortality rate. Thus, there is a demand for the development of new tools in order to better understand the processes and physiological phenomena of the cardiovascular system (CVS), which cause the onset and progression of various cardiovascular diseases. In this context, the objective of this work is proposing a systematization for modeling the CVS, using an approach based on hybrid systems, that is, considering the interactions between the dynamics of continuous variables with discrete events, since this type of modeling may represent more effectively the abstractions considered for the behavior of this system. Among the challenges is the modeling and analysis of the CVS dynamics under different situations, because this modeling must consider not only the normal conditions, but also the diseases that affect its behavior. In this system, blood vessels may be divided into several segments, passing through the aorta to the pulmonary vein. The action of heart valves, as well as different body positions and health states, may be approached from the perspective of discrete events and/or states, on the other hand, blood flow in blood vessels is better characterized by continuous variables. In this way, the systematization of the SCV modeling is developed, applying the formalism of the Differential Hybrid Petri Net, due to its intrinsic characteristic of describing and manipulating continuous variables and discrete events. The verification of the model was carried out through numerical simulations applying the Matlab®/Simulink software, under normal conditions. The model was also used in data analysis in case of cardiovascular diseases, generating results that confirm the hemodynamic variables of the model have a high correlation with data from the medical literature and related published works, indicating the validity of the proposal.