A dinâmica de fluídos computacional (DFC) é amplamente utilizada para estudar o fluxo de fluidos em sistemas complexos. Já a imagem por ressonância magnética (IRM) é uma técnica consolidada na rotina clínica e em aplicações na medicina. Entretanto, apesar da IRM ser capaz de prover informações diversas para as simulações, combinar DFC e IRM ainda é um desafio. O objetivo desta tese é de desenvolver e aplicar IRM e DFC em um problema da petrofísica e um problema da neurociência. Para o estudo da petrofísica, utilizamos IRM de wormholes em rochas carbonáticas obtidas em um magneto pré-clinico. Já para o estudo da neurociência, utilizamos dados de angiografia e perfusão de artérias cerebrais de sujeitos saudáveis e de sujeitos com a doença de moyamoya. Ambos os dados foram adquiridos em sistemas clínicos. As abordagens de processamento e simulação foram diferentes para cada problema. Para estudar os wormholes utilizamos algoritmos de processamento de imagem e reconstrução tridimensional automatizados para gerar modelos e depois calcular as simulações no software OpenFOAM. Já para estudar as artérias cerebrais, utilizamos o software SimVascular para gerar modelos e calcular as simulações. Especificamente para os sujeitos com doença de moyamoya comparamos dados de velocidade adquiridos por IRM com as simulações através de imagens geradas pelo software Paraview com o filtro de resample e um script em python. Os resultados das simulações em wormholes foram comparados com medidas de pressão e ficaram dentro do desvio experimental e da análise de independência de malha, apesar de algumas exceções. Os resultados das simulações em artérias cerebrais foram comparadas com a divisão de perfusão. A divisão de perfusão é melhor correlacionada com o sujeito saudável do que com os sujeitos com a doença de moyamoya. Em estudos futuros com wormholes pode-se considerar aplicações transientes e multifásicas. Para as artérias cerebrais, ainda é necessário desenvolver novas condições de contorno de saída e considerar o uso de aquisições de perfusão seletiva. Além disso, as simulações traduzidas para imagens de resample utilizadas na análise dos sujeitos com a doença de moyamoya podem auxiliar no desenvolvimento de técnicas em IRM. A contribuição deste trabalho foi de estabelecer a base para simulações mais complexas e definir a IRM como um complemento essencial para DFC.

Computational fluid dynamics (CFD) is widely used to study the flow of fluids in complex systems. Magnetic resonance imaging (MRI) is a consolidated technique in clinical routine and in applications in medicine. However, despite MRI being able to provide diverse information for simulations, combining CFD and MRI is still a challenge. The objective of this thesis is to develop and apply MRI and CFD in a petrophysics and a neuroscience problem. For the petrophysics study, we used MRI of wormholes in carbonatic rocks obtained in a pre-clinical magnet. For the neuroscience study, we used angiography and perfusion data from cerebral arteries of healthy subjects and subjects with moyamoya disease. Both data were acquired in clinical systems. The processing and simulation approaches were different for each problem. To study the wormholes we used image processing and three-dimensional reconstruction algorithms to generate models and then calculated the simulations in the OpenFOAM software. For the study of cerebral arteries, we used the software SimVascular to generate models and calculate the simulations. Specifically for subjects with moyamoya disease, we compared velocity data acquired by MRI with the simulations through images generated by the Paraview software with the resample filter and a python script. The results of the simulations in wormholes were compared with experimental pressure measurements and were within the experimental deviation and the mesh independence analysis, despite some exceptions. The results of the simulations in cerebral arteries were compared with the perfusion division. The perfusion division is better correlated with the healthy subject than with the subjects with moyamoya disease. In future studies with wormholes, transient and multiphase applications can be considered. For cerebral arteries, it is still necessary to develop new outlet boundary conditions and consider the use of selective perfusion acquisitions. In addition, the simulations translated into resample images used in the analysis of subjects with moyamoya disease can help in the development of MRI techniques. The contribution of this study was to establish the basis for more complex simulations and to define MRI as an essential complement for CFD.