Os pesquisadores identificam benefícios potenciais das válvulas cardíacas mecânicas de três folhetos

De acordo com a American Heart Association, a doença cardíaca valvular afecta cerca de 2,5% dos adultos nos Estados Unidos, e mais de 100.000 pacientes são submetidos a cirurgia de substituição valvular todos os anos. Normalmente, as válvulas cardíacas de substituição requerem um compromisso entre a durabilidade a longo prazo e a redução do risco de coágulos sanguíneos, fazendo com que os pacientes necessitem potencialmente de cirurgia subsequente.

Pesquisadores da Texas A&M University estão trabalhando para melhorar as válvulas cardíacas substitutas para que os pacientes não tenham que fazer concessões.

As válvulas cardíacas mecânicas normalmente apresentam dois folhetos rígidos que giram em resposta ao fluxo sanguíneo. A Novostia está desenvolvendo uma válvula cardíaca mecânica de três folhetos para imitar o fluxo sanguíneo natural. As válvulas bioprotéticas, feitas de tecido bovino ou suíno, possuem folhetos flexíveis que se deformam e giram. Estas diferenças estruturais afetam os principais fatores de risco de coagulação, incluindo o fluxo sanguíneo e a mecânica de fechamento da válvula.

Liderada pelo Dr.

“Nosso principal objetivo era comparar o fluxo e a cinemática da válvula de três folhetos com as outras duas válvulas”, disse Borazjani. “Descobrimos que a válvula de três folhetos começa a fechar durante o fluxo direto – semelhante às válvulas bioprotéticas – enquanto a válvula de dois folhetos só começa a fechar quando o fluxo reverso começa. Essa distinção é crítica porque a função principal de uma válvula cardíaca é reforçar o fluxo unidirecional e minimizar a regurgitação.”

As descobertas são publicadas no Revista de Mecânica dos Fluidos.

O estudo identificou dois princípios fluidodinâmicos que promovem o fechamento oportuno da válvula: um forte jato central, cuja desaceleração reduz a pressão na região central, em vez da área sinusal do coração durante o final da sístole; e fechamento do folheto direcionado ao centro da abertura valvar. Uma melhor compreensão desses princípios permite aos pesquisadores melhorar o projeto de válvulas cardíacas mecânicas e reduzir seu fluxo regurgitante.

“Durante décadas, as válvulas cardíacas mecânicas foram limitadas por um equilíbrio entre durabilidade e risco de coagulação”, disse Syed Samar Abbas, Ph.D. em engenharia mecânica. candidato que conduziu simulações e análises para o estudo. “Ao revelar os princípios fluidodinâmicos que governam o fechamento das válvulas e compreender o principal mecanismo por trás de seu potencial de coagulação, nosso trabalho nos aproxima da superação dessa limitação.”

Os pesquisadores usaram uma estrutura de interação fluido-estrutura para simular o comportamento da válvula. A análise dos dados incluiu o exame do movimento dos folhetos, campos de pressão e velocidades de fluxo.

“Descobrimos que a válvula mecânica de três folhetos fecha de maneira semelhante à válvula bioprotética em todas as simulações”, disse Borazjani. “Nossas descobertas preliminares também mostraram redução da ativação plaquetária, sugerindo o potencial para uma válvula que seja durável e biocompatível”.

Borazjani e Abbas estão agora desenvolvendo uma estrutura numérica para simular a ativação plaquetária e a formação de coágulos em válvulas cardíacas substitutas. O modelo inédito será responsável por estímulos mecânicos e bioquímicos que atuam nos constituintes do sangue sob condições de fluxo valvular.

“O design das válvulas cardíacas protéticas não mudou durante décadas”, disse Borazjani. “Com as novas ferramentas de análise, novos materiais e tecnologias de fabricação atuais, é hora de uma nova geração de válvulas cardíacas superar o compromisso entre durabilidade e riscos de coagulação das válvulas cardíacas artificiais.”

O ex-Ph.D. do Dr. o aluno Hossein Asadi também colaborou neste projeto, trabalhando no desenvolvimento do código computacional utilizado para simular válvulas bioprotéticas.

Este projeto interdisciplinar inclui técnicas de pesquisa em ciência da computação, bioengenharia e testes clínicos. O futuro da tecnologia de válvulas cardíacas pode estar mais próximo do que nunca de uma solução mais segura e duradoura.