Defesa de Dissertação de Mestrado: Automatic vascularization of massive arterial networks in the human cerebral cortex: a computational modeling approach

Orientadores:
Pablo Javier Blanco - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC

Banca Examinadora:
Pablo Javier Blanco - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC (presidente)
Gilson Antônio Giraldi - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Rodrigo Weber dos Santos - Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF

Suplentes:
Antônio Tadeu Azevedo Gomes - Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC
Bernardo Martins Rocha - Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF

Resumo:

Doenças relacionadas a AVC totalizam 11% das mortes mundiais, e técnicas de imagens médicas descrevem muitos aspectos da circulação cerebral . No entanto, a resolução limitada dessas técnicas atrapalha a avaliação de vasos sanguíneos menores. Modelos computacionais auxiliam nessa questão, provendo ferramentas para analisar cenários fisiológicos outrora inacessíveis. Este trabalho propõe um método para construir redes vasculares no córtex cerebral humano em diversas regiões da superfície pial e da matéria cinza. Uma versão adaptativa do Constrained Constructive Optimization que explora computação paralela gera vasos sanguíneos seguindo regras anatômicas. Uma geometria cerebral de um paciente real é usada como substrato geométrico e um modelo existente das grandes artérias é a base de onde a rede vascular é expandida. A geometria é particionada em três territórios independentes para cada grande artéria cerebral. Um volume fino da superfície pial teve seus vasos gerados até a escala de arteríolas de 50 mícrons de diâmetro de lúmen. A rede penetra a matéria cinza, e a vascularização é construída fixando-se amostras de sub-ár vores para cada vaso terminal, que são geradas separadamente com propriedades associadas à matéria cinza. A rede final para o hemisfério esquerdo alcança 234 000 segmentos vasculares na rede pial, e 23.3 milhões de segmentos incluindo a matéria cinza. Os diâmetros de vasos na superfície pial variam entre 2100 µm e 26 µm, com terminais entre 50 µm e 60 µm. A rede resultante pode ser acoplada com modelos existentes do sistema cardiovascular para simular escoamento sanguíneo pulsátil e investigar as variações de pressão sanguínea ao longo do córtex cerebral em condições normais e patológicas. Essa nova abordagem propõe uma estratégia para entender microcirculação específica a pacientes em diferentes condições, permitindo analisar o risco de AVC, entre outros mecanismos envolvidos no início e progresso de doenças degenerativas.