Análise da biotransferência de calor nos tecidos oculares devido à presença de implantes retinianos através da utilização do método dos volumes finitos em malhas não-estruturadas

Abstract

Algumas das principais causas de cegueira na população são as doenças degenerativas da retina, tais como retinose pigmentar (RP) e degeneração macular (AMD). Ambas provocam a degeneração das células fotorreceptoras tornando, assim, o sistema visual insensível à luz (Peachey & Chow, 1999). Um meio desenvolvido recentemente para restaurar o sistema visual envolve a aplicação de estímulos elétricos externos. Baseando-se neste princípio, estão sendo fabricados implantes ou próteses visuais que são pequenos chips, dotados de eletrodos capazes de estimular eletricamente áreas em torno do implante e, assim, ativar o sistema visual. Porém, o calor gerado a partir dos sensores eletrônicos pode danificar o tecido neural adjacente e até mesmo o próprio implante. Além disto, a elevação de temperatura pode tornar o ambiente propício à proliferação de bactérias podendo causar infecções (Schwiebert et al., 2002). A análise da transferência de calor no olho humano devida a implantes artificiais na retina é o objetivo do presente trabalho. Os danos térmicos causados no tecido pela exposição a altas temperaturas podem ser quantificados através da função dano. A análise da transferência de calor no olho é feita através de uma formulação do método dos volumes finitos anteriormente desenvolvida para tratar modelos bidimensionais (Guimarães, 2003; Lyra et al., 2002). Esta formulação utiliza volume de controle centrado no nó e foi implementada fazendo uso de uma estrutura de dados baseada nas arestas da malha. O modelo físico-matemático é aqui descrito detalhadamente em conjunto com a função dano. Faz-se uma breve descrição da formulação numérica bidimensional da implementação computacional, da modelagem geométrica, da geração da malha discreta e do préprocessamento dos dados adotados. Apresentam-se os resultados da análise térmica dos tecidos oculares, inicialmente na ausência, e em seguida, na presença de implantes do tipo subretinal e epirretinal. Posteriormente, esta formulação bidimensional foi estendida para lidar com modelos axissimétricos. Para validar a ferramenta, a mesma foi aplicada em problemasmodelo tridimensionais axissimétricos de transferência de calor, que apresentam solução analítica