Electromechanical large scale computational models of the ventricular myocardium

• Autores: Ruth Arís Sánchez
• Directores de la Tesis: Mariano Vázquez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2014
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Pablo Lamata de la Orden (presid.), José Casanovas García (secret.), Radomir Chabiniok (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biofísica
      • Biomecánica
    • Fisiología humana
      • Fisiología cardiovascular
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Ciencias de la atmósfera
      • Simulación numérica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • Els models computacionals del cor són una eina important que pot donar als investigadors biomèdics una font addicional d’informació per entendre el funcionament del miocardi. Els models numèrics poden ajudar a interpretar dades experimentals i proporcionar informació complementària sobre mecanismes cardíacs que no poden ser determinats amb precisió mitjançant dispositius clínics clàssics. En aquesta tesi, s’apliquen tècniques de computació a gran escala per construir una eina computacional capaç d’executar-se en paral•lel en milers de processadors, permetent simulacions d’alta fidelitat en malles fines. Per simular el bombeig del cor, s’utilitza un esquema d’acoblament explícit entre les equacions electrofisiològiques en tres dimensions i la formulació en mecànica de sòlids. Per trobar la solució numèrica, s’utilitza el mètode d’elements finits. A més, s’implementen tècniques en assimilació de dades per a l’estimació efectiva dels paràmetres electrofisiològics i mecànics rellevants que apareixen a les equacions, la qual cosa ´es un pas crucial cap a un model cardíac sensible a cada pacient. El codi computacional s’aplica per simular problemes físics reals. S’estudia la propagació electromecànica en una geometria de conill, on es prova la sensibilitat del model a les variacions d’entrada. En particular, l’eina de càlcul s’utilitza per avaluar la influència del camp de fibres cardíaques en la contracció del teixit. Per desenvolupar una simulació cardíaca útil per a fins clínics, el model requereix la integració i combinació de la mecànica computacional i les tècniques de processament d’imatge més recents. El model resultant pot ser la base d’estudis teòrics sobre mecanismes de patologies, oferint als investigadors i cardiòlegs pistes addicionals per comprendre el funcionament del cor. Pot ajudar a la planificació de cirurgia i modelització, com és la predicció dels efectes de compostos farmacològics en el ritme cardíac o l’estudi de l’efecte de medicaments. Aquest projecte només és possible en un equip multidisciplinar, on grups especialitzats uneixen les seves forces en les respectives disciplines: cardiòlegs, investigadors imatge, bioenginyers i científics de la computació. El present model computacional del cor és un pas més cap a la creació d’un laboratori cardíac virtual.