Os modelos multidimensionais são comumente empregados na simulação do sistema cardiovascular por ser uma abordagem inteligente para evitar alto custo computacional ao mesmo tempo que é possível manter a alta complexidade dos fenômenos físicos envolvidos.

   Um modelo 3D-1D é construído fornecendo o distrito arterial 3D a ser estudado junto com a relação que estabelece o acoplamento com modelos simplificados 1D, ou inclusive 0D, que simulam a interação daquela região com o resto do sistema cardiovascular.

   No HeMoLab um modelo 1D da árvore arterial, formado por 128 segmentos arteriais, é utilizado.

  Os distritos arteriais não representados no modelo são modelados como terminais condensados de Windkessel. Uma formulação variacional é utilizada no equacionamento do problema, que é discretizado pelo método dos elementos finitos.

   Diversos trabalhos sobre o assunto foram publicados por membros da equipe, e uma tese de doutorado está sendo desenvolvida por Pablo Javier Blanco. Alguns resultados de casos estudados seguem abaixo.

Propagação de ondas no sistema arterial:

● Esta animação mostra o fenômeno da propagação da onda de pressão (pulso cardíaco) ao longo do sistema arterial como resultado da deformação sofrida pelas artérias.

● Esta animação mostra a pressão ao longo de um ciclo cardíaco através da aorta em função da distância com relação à raiz aórtica.

   A sequência põe em evidência o aumento da diferença de pressões máximas e mínimas para um período cardíaco à medida que as paredes arteriais são enrijecidas.

   Observa-se ao mesmo tempo como a pressão máxima durante a sístole aumenta de valor ao avançar ao longo da artéria aorta.

Escoamento de Womersley:

   Escoamento em um duto de seção circular constante, movido por um gradiente de pressão transiente e periódico.

   Por apresentar solução analítica, é utilizado como caso padrão na validação dos esquemas numéricos desenvolvidos para a obter soluções aproximadas do escoamento no sistema arterial.

Escoamento de sangue em uma carótida real:

● Este filme mostra todas as etapas do processo para a simulação do escoamento em uma artéria real, desde a aquisição de imagens médicas até a visualização dos resultados da simulação do escoamento, para um artéria carótida real.

● Esta seção mostra os resultados da simulação do escoamento na mesma artéria considerando diferentes comportamentos constitutivos do sangue.

Novo modelo da árvore arterial unidimensional:

   Obtido a partir de um modelo 3D do sistema circulatório, este modelo apresenta um bom nível de detalhe, incluindo desde vasos de diâmetro reduzido, como as artérias intercostais, até importantes artérias cerebrais, além de conexões do tipo “by-pass” entre artérias, como pode ser visto nos braços.

   Apesar deste filme não mostrar as artérias mesentéricas e o círculo de Willis estes também estão presentes no modelo final.