Influência da Perfusão Sanguínea na Simulação de Queimaduras em Tecidos via Modelo Não-linear de Biotransferência de Calor
Thiago Ribeiro1; Felipe Loureiro2; Jonathan Silva1
1 Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, Universidade Federal de Juiz De Fora; 2 Departamento de Ciências Térmicas e dos Fluidos, Universidade Federal de São João del-Rei
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0403
Resumo
Atualmente, devido ao grande número de casos de queimadura de pele associado ao alto custo nos tratamentos, há um grande interesse no desenvolvimento de modelos matemáticos para descrever a transferência de calor em tecidos vivos durante o processo de queimadura. Dentre os diversos modelos existentes, aquele baseado na equação de Pennes é geralmente utilizado devido a sua simplicidade e geração de resultados satisfatórios quando comparado com a realidade. Desta forma o presente trabalho tem como objetivo efetuar uma análise de sensibilidade da perfusão sanguínea ao se simular processos de queimadura de pele devido a uma fonte de calor externa considerando diferentes condições de contorno utilizando o método dos elementos finitos (MEF) para discretizar a equação de Pennes. O modelo 2D aqui empregado considera um tecido formado pelas camadas de epiderme, derme, subcutâneo e músculo além de uma perfusão sanguínea não linear uma vez que se observa um aumento seguido de uma diminuição da perfusão acima das temperaturas específicas resultantes de danos induzidos pelo aumento de temperatura nos capilares sanguíneos. O sistema de equações diferenciais ordinárias não-lineares oriundo da discretização via MEF é resolvido empregando-se o método de Euler implícito em conjunto com o método de Picard. Uma vez determinado a distribuição de temperatura, o modelo de Arrhenius é utilizado para calcular o dano térmico e classificar a queimadura quanto ao seu grau (i.e., 1o, 2 o ou 3 o grau).
Palavras-chave: equação de Pennes; queimadura de pele; método dos elementos finitos; perfusão sanguínea