Development of a Laboratory for Cardiovascular Fluid Dynamics Studies

Nella presente tesi di Dottorato è descritta la realizzazione e lo sviluppo di un nuovo laboratorio sperimentale per studi di fluidodinamica cardiovascolare. Il laboratorio, denominato Healing Research Laboratory (HeR Lab), a tre anni dalla sua creazione, è una realtà di Dipartimento consolidata; presente nel dip. ICEA dell’Università degli Studi di Padova. Nel proseguo dell’elaborato vengono indagati gli aspetti che hanno partecipato allo sviluppo del laboratorio, ed i principali campi di ricerca che sono stati toccati lungo il percorso di dottorato. La tesi è strutturata in quattro parti principali: la prima fornisce una panoramica del distretto aortico, in relazione all’inserimento di device protesici, sia dal punto di vista fisiologico che ingegneristico. La seconda parte è incentrata nella descrizione approfondita della ricerca sperimentale. Si focalizza nella progettazione, realizzazione e messa punto di un circuito meccanico-idraulico (chiamato pulse duplicator), per lo studio della fluido dinamica nella circolazione sistemica, a seguito dell’impianto di dispositivi protesici. Parte innovativa è costituta dalla presenza di un prototipo siliconico compliante di radice aortica ottenuta da CT-scan di paziente, per lo studio delle caratteristiche meccaniche del vaso e dei campi fluidodinamici locali. La terza sezione è costituita da progetti sperimentali sviluppati in strutture esterne all’HeR Lab. Il primo presso la Cardiochirurgia, dipartimento di Scienze Cardiache, Toraciche e Vascolari della Università degli Studi di Padova, allo scopo di investigare le performance emodinamiche di un cuore artificiale totale (CardioWest TAH-t); la seconda come membro dell’UCL Cardiovascular Engineering Laboratory (University College London), con l’obiettivo di indagare le performance di valvole aortiche biologiche per via sperimentale. La quarta sezione descrive uno studio numerico basato sul design di un modello meccanico 2D del globulo rosso, e sul calcolo di deformazioni e danni subiti dalla membrana, dovuti agli sforzi tangenziali indotti dal flusso effluente da valvole aortiche meccaniche. Lo sviluppo del laboratorio e del nuovo gruppo di ricerca cardiovascolare ha permesso di incamerare ottime competenze nell’ambito della ricerca e progettazione, dando la possibilità di toccare diversi aspetti dello sviluppo, dalla ricerca fondi alla realizzazione fisica di prototipi o banchi sperimentali.