Dr. Carlos Alberto Bulant

Área

 Interdisciplinar

Tese

 Computational models for the geometric and functional analysis of the coronary circulation

Orientador

 Pablo Javier Blanco e Raúl Antonino Feijóo

Programa

Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional da LNCC

Entrevista

Formado em Engenharia de Software pela Universidade Nacional do Centro da Província de Buenos Aires (UNICEN), em 2010, concluiu mestrado (2013) e doutorado (2017) no grupo de pesquisa Hemodynamics Modeling Laboratory – HeMoLab do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), em Petrópolis (RJ). Com a orientação dos Professores Pablo Blanco e Raúl Feijóo, concluiu a tese “Computational models for the geometric and functional analysys of the coronary circulation”,vencedora do Prêmio CAPES de Tese 2018.

De onde surgiu o interesse em trabalhar com o tema da sua tese?
Meu orientador da graduação, Alejandro Clausse, me falou sobre o LNCC e, em particular, do grupo HeMoLab. Os tópicos de pesquisa desenvolvidos lá, chamaram minha atenção e esse foi o fator decisivo para a minha escolha em fazer os estudos de pós-graduação em assuntos relacionados à medicina assistida por computação científica.
Na época em que estava terminando o mestrado, meus orientadores estavam no processo de trocar ideias e estabelecer projetos de pesquisa em conjunto com o Professor Pedro Lemos, do Instituto do Coração (InCor). Aí surgiu a ideia de modelar computacionalmente diferentes aspectos da circulação coronária, com ênfase no estudo morfológico e hemodinâmico. Meus diretores me deram a possibilidade de colaborar no projeto e desenvolver a tese de doutorado nesse contexto.

Do que se trata sua tese?
De forma resumida, se sabe que a doença das artérias coronarianas é uma das principais causas de morte no mundo. Embora vários fatores de risco sejam bem conhecidos, muitas lesões não podem ser explicadas apenas por esses fatores. Aliás, na presença de uma lesão estenótica, o padrão ouro para quantificar o risco de sofrer isquemia miocárdica é uma técnica invasiva chamada Reserva de Fluxo Fracionada (FFR por suas siglas em inglês), baseada na medição de pressão sanguínea intravascular antes e depois da lesão. A ideia é utilizar modelos computacionais para estimar estes riscos.

Como foi o processo de formulação da tese?
A tese conforma-se de duas partes, nas quais se estudam modelos computacionais para a avaliação geométrica e funcional da circulação coronariana. Na primeira etapa, parte-se da hipótese de que as artérias desenvolvem lesões devido à sua morfologia (fatores de risco geométricos), que foi levantada há mais de trinta anos, e pouco explorada na atualidade em um novo contexto que possibilita a análise de grandes massas de dados.
Na segunda parte da tese, partiu-se do fato que o estudo de FFR, por sua natureza invasiva, é caro, exige profissionais altamente qualificados e envolve riscos para o paciente durante o procedimento. Em anos recentes, a comunidade científica tem proposto estimar o FFR utilizando modelos da dinâmica dos fluidos computacional (CFD, na sigla em inglês) a partir de imagens médicas específicas do paciente, reduzindo assim custos e riscos. Neste contexto, abordou-se o desafio de desenvolver uma metodologia de modelagem e uma infraestrutura computacional que permitam estimar o FFR a partir de imagens médicas (CCTA ou ultrassom intravascular – IVUS na sigla em inglês) de pacientes específicos e utilizando modelos da CFD.

Quais resultados foram obtidos a partir disso?
Na primeira parte os resultados mais relevantes incluem o desenvolvimento de uma metodologia computacional para a caracterização geométrica das artérias coronárias a partir de imagens de tomografia computadorizada coronária (CCTA), o processamento de uma amostra de pacientes constituída por pares de irmãos e o desenvolvimento de novas técnicas de caracterização geométrica baseadas na termodinâmica de curvas. Encontramos também uma associação de alguns índices geométricos com a presença de lesão e indícios de uma possível herdabilidade da geometria arterial entre irmãos.
Na segunda parte os resultados mais relevantes incluem o desenvolvimento de uma nova técnica para definir condições de contorno específicas para cada paciente em modelos 3D. Além disso, foi avaliado pela primeira vez o impacto da modalidade de imagem, em particular, CCTA e IVUS, sobre variáveis hemodinâmicas, o que ajuda a analisar melhor os resultados obtidos pela combinação de simulações numéricas e imagens médicas. Mostrou-se também que, visando o cálculo do FFR, realizar simulações estacionárias é equivalente às simulações transitórias, com uma importante redução do custo computacional. Foi apresentada uma comparação de simulações de CFD empregando modelos 3D e 1D do fluxo sanguíneo coronário focado puramente na estimação do FFR, de onde se conclui que é possível utilizar modelos 1D reduzindo ainda mais o custo computacional.

Qual o impacto social da sua pesquisa?
Com este trabalho, esperamos estabelecer a base tecnológica e metodológica para a construção, no futuro próximo, de uma ferramenta clínica baseada em uma técnica não invasiva para a análise do risco de isquemia miocárdica com custo muito baixo, contribuindo para a melhoria da qualidade dos procedimentos médicos disponíveis para a população através da rede de saúde e hospitais públicos.

O que representa receber o prêmio CAPES de tese?
Estou muito feliz pelo reconhecimento, e sinto que é um reconhecimento para o grupo HeMoLab, sem a orientação dos Professores Pablo Blanco e Raúl Feijóo, o trabalho não seria o que foi. Valorizo também a colaboração dos outros membros do grupo que de uma ou outra forma contribuíram para a tese. Também estou profundamente grato com o Professor Pedro Lemos e à equipe do InCor, que além de fornecer os dados, se envolveram no trabalho com muito interesse.
O prêmio é, sem dúvida, motivador e encorajador para todos nós que fazemos parte do HeMoLab. Sinto-me feliz por ter "carregado o piano" e continuar trabalhando com o grupo nos tópicos da tese.

Vídeo

(Brasília – Lucas Brandão para CCS/CAPES)
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