Estudo de Dispositivos Venturi Aplicados ao Suporte Ventilatório em Pacientes com Parkinson

Abstract

A Doença de Parkinson (DP) é uma desordem neurodegenerativa progressiva que afeta o controle motor, levando a sintomas como tremores, rigidez muscular e bradicinesia (lentidão dos movimentos). Além das manifestações motoras clássicas, a DP também compromete funções autonômicas e musculares, incluindo aquelas envolvidas na deglutição e na proteção das vias aéreas, predispondo os pacientes a complicações respiratórias graves, como a disfagia (dificuldade para engolir alimentos ou líquidos) e a pneumonia aspirativa [1].
Pacientes com Parkinson podem desenvolver complicações pulmonares como as pneumonias aspirativas, que ocorrem quando partículas de alimentos, líquidos ou secreções orofaríngeas atingem os pulmões e desencadeiam um processo inflamatório-infeccioso [2]. Nesse contexto, a máscara de Venturi é um dispositivo de suporte ventilatório que regula com precisão a fração inspirada de oxigênio (FIO₂), garantindo um suprimento adequado sem riscos ao paciente, sendo amplamente utilizada na administração de oxigênio controlado para pacientes com dificuldades respiratórias, permitindo a mistura precisa de oxigênio com ar ambiente [3]. As máscaras de Venturi desempenham um papel essencial na prevenção de hipoxemia (baixa oxigenação no sangue) e complicações pulmonares, como pneumonias. Elas são conectadas a uma fonte de oxigênio, e a concentração fornecida ao paciente é ajustada por meio de conexões específicas. Cada conexão possui uma coloração específica, que indica o percentual de oxigênio administrado.
A eficácia desses dispositivos depende da dinâmica dos fluidos dentro do tubo de Venturi, tornando essencial a análise do escoamento através da modelagem numérica. Neste estudo, investiga-se, por meio de simulação numérica, o comportamento do escoamento em tubos de Venturi com diferentes comprimentos (6 cm, 8 cm e 10 cm) e concentrações de oxigênio (24%, 31% e 50%) para avaliar sua aplicabilidade em suporte ventilatório, considerando regime permanente e fluido compressível. Para isso, foram utilizadas as equações da continuidade e da quantidade de movimento linear (QML) local, sendo resolvidas no software ANSYS Fluent. A equação da continuidade garante a conservação da massa no escoamento, enquanto a equação da quantidade de movimento linear permite a análise das forças atuantes no fluido [4]. onde ρ é a massa específica do fluido e v representa o vetor velocidade. onde P é a pressão, µ é a viscosidade dinâmica do fluido e F representa forças externas atuantes. No modelo utilizado, a mistura gasosa é descrita por uma equação constitutiva que considera a composição do ar ambiente, incluindo nitrogênio, oxigênio e vapor d’água. Dessa forma, a equação de estado dos gases ideais é aplicada a fim de estimar a massa específica da mistura em função da pressão e temperatura. O software ANSYS Fluent resolve essas equações por meio do método dos volumes finitos, discretizando o domínio do tubo de Venturi em pequenas regiões onde as equações governantes são aplicadas iterativamente. Com essa abordagem, é possível obter distribuições de pressão e velocidade ao longo do dispositivo, permitindo uma avaliação quantitativa do desempenho dos diferentes modelos de tubo de Venturi. O estudo busca aprimorar o uso das máscaras de Venturi em pacientes com Parkinson, assegurando uma administração eficiente de oxigênio, com um fluxo estável e minimizando variações bruscas de pressão. Essa otimização é especialmente relevante diante da projeção do aumento expressivo da incidência da doença nos próximos anos, com uma estimativa de crescimento de 112% até 2050, alcançando 25 milhões de casos em todo o mundo [5]. [...]