Computational modeling of cardiac electrophysiology in heart failure : an in-silico approach to understanding biomaterial injection therapy
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Date
2021
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Abstract
La electrofisiología cardíaca computacional esta siendo usada cada vez más como una herramienta eficaz para estudiar el comportamiento eléctrico del corazón, especialmente en condiciones patológicas como la falla cardíaca. Los avances recientes en la adquisición de datos geométricos y estructurales de corazones de pacientes específicos ha creado la oportunidad de aplicar herramientas numéricas para investigar las anormalidades eléctricas causadas por enfermedad cardíaca isquémica. Junto con pruebas experimentales y clínicas, la simulación de la actividad eléctrica en el miocardio ha establecido un nuevo paradigma para entender las características eléctricas de las enfermedades cardiacas, haciendo contribuciones significativas al mejoramiento de sus tratamientos.
Todo este progreso ha sido estimulado por la basta cantidad de logros en la formulación de modelos electrofisiológicos altamente especializados que han ayudado a describir de forma precisa el complejo comportamiento eléctrico del miocardio. Sin embargo, el uso de la electrofisiología computacional para el estudio de terapias alternativas, como lo son las inyecciones de biomateriales en casos de arritmia cardíaca, es aun limitado. Además de esto, existen incertidumbres sobre los modelos numéricos apropiados para la simulación de la propagación eléctrica en corazones de sujetos específicos, donde las demandas computacionales y la precisión juegan un rol muy importante. En esta tesis se estudia la influencia de la terapia de inyección de biomateriales en el comportamiento eléctrico de corazones con infarto, usando un código de elementos finitos altamente optimizado en combinación con datos de alta resolución de corazones porcinos tomados de resonancia magnética. De este trabajo se concluye que aunque las inyecciones de biomateriales parecen no afectar las propiedades restitutivas locales del miocardio, sı pueden influir en
la sostenibilidad de la fibrilación ventricular. Finalmente, en esta tesis se comparan dos modelos electrofisiológicos diferentes usando los mismos datos de sujetos específicos y se concluye que la dinámica de la fibrilación ventricular puede reproducirse usando modelos iónicos simplificados, disminuyendo la demanda computacional.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021