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Doctoral Thesis
Full name
Juliana Leme
Knowledge Area
Date of Defense
São Paulo, 2015
Andrade, Aron Jose Pazin de (President)
Zavaglia, Cecília Amélia de Carvalho
Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Nicolosi, Denys Emilio Campion
Title in Portuguese
Desenvolvimento e estudo in vitro de um dispositivo de suporte circulatório temporário
Keywords in Portuguese
Bombas para suporte cardíaco
Circulação assistida
Técnicas in vitro
Abstract in Portuguese
Um modelo de bomba centrífuga de sangue, denominado Dispositivo de Suporte Circulatório Temporário (DSCT), foi desenvolvido para utilização como ponte para decisão e/ou ponte para recuperação. Durante o seu desenvolvimento, foi utilizada a proporção áurea para cálculos das medidas dos componentes. Baseando-se nas condições de uso, foi desenvolvido um modelo de DSCT com cone externo, base externa, sistema de mancal e rotor. Com o uso da espiral áurea, foi possível desenvolver três diferentes modelos de aletas para o rotor, denominadas como aleta reta (rotor 1), aleta curvada (rotor 2) e aleta mais curvada (rotor 3). Foram realizados testes In Vitro de desempenho hidrodinâmico e de hemólise. Para avaliar o desempenho hidrodinâmico, foi utilizado um circuito de teste fechado e os dados de pressão, fluxo e rotação foram registrados. Curvas foram geradas mostrando pressão e fluxo (?P x F) para diferentes rotações, comparando os três protótipos. Os três modelos de rotores apresentaram desempenho hidrodinâmicos semelhantes em baixas rotações e os rotores 1 e 3 apresentaram um melhor desempenho para todas as outras rotações. Para avaliar a hemólise foi utilizado um circuito fechado padronizado pelas normas ASTM F1830 e F1841, com sangue bovino, fluxo de 5 L/min e pressão de 100 mmHg e, posteriormente, calculados os valores do Índice Normalizado de Hemólise (INH). Os resultados obtidos de INH mostraram que o DSCT com rotor 3, aletas com curvas mais acentuadas, obteve o menor valor de hemólise, INH = 0,00332 ± 0,00136 g/100L, considerado excelente para esta aplicação, contra os valores de INH = 0,03951 ± 0,03031 g/100L para o rotor 1 e INH = 0,05115 ± 0,03147 g/100L para o rotor 2. Considerando os resultados de hemólise obtidos, pode-se concluir que o modelo de dispositivo de suporte circulatório utilizando o rotor tipo 3, com aletas mais curvadas, apresentou resultado mais favorável e sendo o mais indicado. As próximas etapas do desenvolvimento estão sendo preparadas, como visualização do comportamento do fluxo e ensaios In Vivo.
Title in English
Develpment and In Vitro study of temporary circulatory support device
Keywords in English
Assisted circulation
Blood pump for cardiac support
In vitro techniques
Abstract in English
A new model of centrifugal blood pump, a temporary circulatory support device (TCSD), has been developed and tested to be used as bridge to decision or bridge to recovery. During TCSD development, golden ration was utilized to calculate mechanical component dimensions. Based on conditions of use, a TCSD has been developed with external housing, bearing system and impeller. Three impellers with different blade curvatures were created: straight blades (rotor 1), low curvature blades (rotor 2) and high curvature blades (rotor 3). Two comparative In Vitro tests were conducted: hydrodynamic performance and hemolysis test. A mock loop system was used for hydrodynamic performance test and pressure, flow and rotational speed were recorded. Curves showing total pressure head versus flow (?PxF) were obtained at different rotational speeds, comparing all three rotors. Results showed similar hydrodynamic performance for low speeds. However, rotor 1 and rotor 3 showed better hydrodynamic performance for high speeds. Standardized closed circuitry (ASTM F1830 and F1841) was used to evaluate hemolysis, filled with bovine blood. Flow was 5 l/min against total pressure head of 100 mmHg. Normalized Index Hemolysis (NIH) was calculated. Hemolysis tests showed better NIH for rotor 3, NIH = 0.00332±0.00136 g/100L (lower than excellent result found in literature) against values of NIH = 0.03951±0.03031 g/100L for rotor 1 and NIH = 0.05115±0.03147 g/100L for rotor 2. With those results, we conclude that, for this model TCSD, the rotor 3 with high curvature blades is indicated. Thereby, future stages of development such as flow visualization and In Vivo trials are being prepared.
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