Estudo da propagação elétrica em fibras de Purkinje

• Main Author: Berg, Lucas Arantes
• Other Authors: Santos, Rodrigo Weber dos
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) 2018
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Eletrofisiologia; Fibras de purkinje; Método dos volumes finitos; Electrophysiology; Purkinje fibers; Finite volume method
• Online Access: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6518

Submitted by Geandra Rodrigues ([e-mail]) on 2018-03-27T18:40:16Z No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) === Approved for entry into archive by Adriana Oliveira ([e-mail]) on 2018-03-28T16:27:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) === Made available in DSpace on 2018-03-28T16:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasarantesberg.pdf: 3559702 bytes, checksum: 8d9fe16ad120323abea361847f6073ee (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 === CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === As fibras de Purkinje são estruturas fundamentais no processo de propagação do estímulo elétrico do coração. Para que ocorra a contração dos músculos dos ventrículos é necessário que estas fibras estimulem o miocárdio de maneira sincronizada. Porém, certas alterações nas propriedades das células que compõem estas fibras podem proporcionar uma dessincronização do ritmo cardíaco. Isto pode ocorrer através de falhas na propagação do estímulo elétrico devido a bloqueios que ocorrem nas junções que ligam as fibras de Purkinje com o músculo do ventrículo, de modo que esta condição é considerada um estado de risco para arritmias cardíacas. No entanto, a obtenção da estrutura das fibras de Purkinje a partir de um paciente específico é uma tarefa difícil e ela é mandatória para que sejam realizados estudos envolvendo a atividade elétrica do coração. Grande parte destas dificuldades decorre do fato da velocidade de propagação nas fibras de Purkinje ser extremamente rápida, da ordem de 2 a 4 m/s, tornando assim as medições experimentais um desafio. Este trabalho tem por objetivo investigar e analisar quais propriedades podem afetar a velocidade de propagação e o tempo de ativação nas fibras de Purkinje, tais como a geometria das células, a sua condutividade, o acoplamento das fibras com o tecido ventricular e o número de bifurcações existentes na rede. Com intuito de atingir este objetivo, diversas redes de Purkinje foram geradas variando estes parâmetros a fim de se realizar uma análise de sensibilidade. Para a implementação do modelo computacional foi utilizada a equação do monodomínio para descrever matematicamente o fenômeno. Foram utilizados dois modelos celulares específicos para células de Purkinje a fim de modelar as correntes iônicas. A solução numérica foi calculada através do Método dos Volumes Finitos. Os resultados do presente trabalho se mostraram de acordo com os obtidos na literatura, de modo que o modelo foi capaz de validar de maneira satisfatória determinados comportamentos que ocorrem na condução do estímulo elétrico através das fibras de Purkinje, como a velocidade de propagação e o tempo de ativação nestas estruturas. Além disso, o modelo foi capaz de reproduzir o atraso característico na propagação que acontece nas Junções-Músculo-Purkinje. === Purkinje fibers are fundamental structures in the process of propagation of the electrical stimulus of the heart. In order for contraction of the muscles of the ventricles to occur, these fibers need to stimulate the myocardium in a synchronized manner. However, certain changes in the properties of the cells composing these fibers may provide a desynchronization of the heart rate. This can occur through failures in the propagation of the electrical stimulus due to blockages occurring at the junctions that attach the Purkinje fibers to the ventricle muscle, so that this condition is considered a risk state for cardiac arrhythmias. However, obtaining the structure of Purkinje fibers from a specific patient is a difficult task and it is mandatory for studies involving the electrical activity of the heart. Most of these difficulties arise from the fact that the propagation velocity in the Purkinje fibers is extremely fast, ranging from 2 to 4 m/s, thus making experimental measurements a challenge. This work aims to investigate and analyze which properties may affect the propagation velocity and activation time in Purkinje fibers, such as cell geometry, conductivity, coupling of fibers with ventricular tissue and number of bifurcations in the network. In order to reach this goal, several Purkinje networks were generated by varying these parameters in order to perform a sensitivity analysis. For the implementation of the computational model was used the monodomain equations to describe mathematically the phenomenon. Two specific cellular models for Purkinje cells were used to model the ionic currents. The numerical solution was calculated using the Finite Volume Method. The results of the present work were in accordance with those obtained in the literature, so that the model was able to validate in a satisfactory way certain behaviors that occur in the conduction velocity and the activation time of the Purkinje fibers. In addition, the model was able to reproduce the characteristic delay on the propagation that occur at the Purkinje-Muscle-Junctions.