Instrumento de medição do coeficiente de transferência de calor por convecção da artéria hepática e da veia porta

Abstract

Carcinoma hepatocelular é uma das doenças de maior prevalência em todo o mundo. Na ablação hepática por rádio-freqüência, o tumor é aquecido e exterminado mediante aplicação de rádio-freqüência por meio de eletrodos com objetivo de necrosar o tecido cancerígeno. Estudos têm mostrado que reincidências ocorrem após o tratamento e que essas reincidências ocorrem muito frequentemente próximo à artéria hepática e à veia porta. Isso ocorre porque há grande perda de calor por convecção próximo a estes vasos. Assim, esta dissipação de calor não permite o aquecimento adequado do tumor e o tumor volta a se desenvolver. Simulações têm sido realizadas no sentido de encontrar um método que cause aquecimento uniforme em toda extensão do tumor. Estas simulações necessitam do coeficiente de transferência de calor por convecção (h) nos vasos do fígado como um importante parâmetro para o desenvolvimento de novas geometrias de eletrodos mais eficientes. Atualmente não há um instrumento de medição de h nos grandes vasos do fígado. Este trabalho propôs, desenvolveu e testou um instrumento para medição deste parâmetro. Além disso, realizou medições in vitro num simulador mecânico e validou experimentalmente a equação deduzida analiticamente por Consiglieri et al. para determinar o valor de h. O instrumento de medição utilizou circuitos de controle e condicionamento de sinal, e um aquecedor flexível projetado para ser aplicado na superfície dos referidos vasos. O instrumento foi testado usando um simulador mecânico desenvolvido para reproduzir as condições de fluxo e de geometria da veia porta e da artéria hepática. Foi simulado um fluxo de 1,5 dm3/min que é o fluxo típico na veia porta. O valor médio de h encontrado usando o aparato experimental foi de 2743 ± 56 W/m2.K (p<0.05). O valor de h usando a equação de Consiglieri et al. foi de 2136 ± 83 W/m2.K (p<0.05). Concluimos que a equação desenvolvida por Consiglieri et al. concorda com os resultados experimentais e que os resultados obtidos sugerem que o instrumento pode ser usado para medir h em grades vasos. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Hepatocellular carcinoma is one of the most common malignancies worldwide. In radiofrequency hepatic ablation, the tumor is heated by means of radio-frequency electrodes, which heats the target tumor. The heat causes necrosis of the malignant tumor. Thus, if the procedure is successful it can cure the patient. Studies have shown that recurrences occur after the treatment and these recurrences occur frequently next to the hepatic artery and portal vein. The recurrences occur due to the high convective loss on these vases. Therefore, convective heat loss does not allow adequate heating of tumors. Simulations have been performed in order to develop a method to cause uniform heating of the tumor. These simulations need the convective heat loss (h) in the vessels of the liver as an important parameter to evaluate different electrode geometries in order to improve the method. Currently, there is no instrument for measuring h in large vessels of the liver. This work proposed, developed and tested an instrument for the measurement of this parameter. Moreover, this work developed a mechanical simulator and validated an equation developed by Consiglieri´s et al, which determines analytically the value of h. The measurement instrument consisted of circuits for controlling and conditioning the signals, and a flexible heater to be applied on the surface of the vessels. The instrument was tested using a mechanical simulator developed in order to reproduce the flow conditions and the geometry of large vessels in the liver. A flow of 1,5 dm3/min was simulated to mock the typical flow and geometry of the vessels. The average value of h using the experimental apparatus was 2743 ± 56 W/m2.K (p<0.05). The average value of h obtained using Consiglieri´s equation was of 2136 ± 83 W/m2.K (p<0.05). We concluded that the instrument can probably be used for measuring h in large vessels and that the Consiglieri´s equation agrees with experimental data.