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Problemas logísticos são responsáveis por parte da não efetivação de doações de órgãos no Brasil. Uma das causas desses problemas é falta de ferramentas que auxiliem na tomada de decisão para escolha de voos para o transporte dos órgãos dentro de um período adequado. Assim, o objetivo desse artigo é apresentar e aplicar um modelo matemático, baseado no problema do caminho mínimo, para análise da compatibilidade entre pares de aeroportos de origem e destino, para transporte de órgãos para transplante pelo modo aéreo, utilizando voos de empresas aéreas regulares em território brasileiro. Após pesquisa bibliográfica e realização de entrevistas com responsáveis da Central Nacional de Transplantes desenvolveu-se o modelo matemático com aplicação em vinte e cinco casos reais. Consideraram-se trinta e dois dos principais aeroportos brasileiros para os quais se estabeleceu uma matriz origem-destino e os pares de compatibilidade para o transporte de órgãos para transplante. Verificou-se que em 52% dos casos o órgão foi transportado para o primeiro receptor da lista de espera. Acredita-se que a decisão de enviar o órgão para receptores que não sejam os primeiros da lista poderia estar relacionada, também, à falta de uma ferramenta de suporte para identificação de possibilidade de ligações entre origens e destinos, o que poderia ser evitado caso houvesse disponibilidade da matriz de compatibilidade proposta.