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Type: Dissertação
Title: Estimação de parâmetros e análise de sensibilidade de modelos constitutivos do tecido cardíaco usando emuladores baseados em expansão em caos polinomial
Author: Guedes, Rafael Moreira
First Advisor: Rocha, Bernardo Martins
Co-Advisor: Santos, Rodrigo Weber dos
Co-Advisor: Barra, Luis Paulo da Silva
Referee Member: Bastos, Flávia de Souza
Referee Member: Xavier, Carolina Ribeiro
Resumo: Doenças cardíacas são uma grande causa de mortes nos seres humanos até os dias de hoje, por isso se vê a necessidade de continuar aprofundando cada vez mais nesse campo de estudo. Estudos computacionais da atividade eletromecânica cardíaca têm se tornado uma ferramenta de grande valor na ciência e medicina moderna. Essas simulações são baseadas em modelos matemáticos que descrevem o complexo funcionamento multi-escala e multi-física do coração. Esses modelos possuem diversos parâmetros que devem ser estimados para que as simulações computacionais apresentem uma resposta coerente com dados experimentais e o fenômeno em questão. No presente trabalho, será abordado o enchimento do ventrículo esquerdo. A proposta é utilizar emuladores baseados na expansão em caos polinomial para obter os parâmetros constitutivos do modelo cardíaco de Holzapfel-Ogden. Para chegar nisso será feita uma análise de sensibilidade e quantificação de incertezas dos parâmetros encontrados, além da comparação dos parâmetros obtidos tanto da forma direta quanto atrav´es do emulador criado. Concluindo que a utilização do emulador é uma excelente alternativa que trás ótimos ganhos em relação ao tempo de processamento com uma boa precisão.
Abstract: Cardiovascular diseases remain a major cause of death in humans today, highlighting the need for further exploration in this field of study. Computational studies of cardiac electromechanical activity have become a valuable tool in modern science and medicine. These simulations are based on mathematical models that describe the complex multi-scale and multi-physics functioning of the heart. These models involve numerous parameters that need to be estimated in order for the computational simulations to yield coherent results consistent with experimental data and the phenomenon under investigation. In this study, we will focus on left ventricular filling. The proposed approach involves using chaos polynomial expansion-based emulators to obtain the constitutive parameters of the Holzapfel-Ogden cardiac model. Sensitivity analysis and uncertainty quantification of the obtained parameters will be performed, along with a comparison between the parameters obtained directly and through the created emulator. The results demonstrate that the use of the emulator is an excellent alternative, providing significant gains in processing time with good accuracy.
Keywords: Mecaânica cardíaca
Análise de sensibilidade
Propagação de incerteza
Emulador
Caos polinomial
Estimação de parâmetros
Cardiac mechanics
Sensitivity analysis
Uncertainty propagation
Parameter estimation
Emulator
Polynomial chaos expansion
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15993
Issue Date: 2-Aug-2023
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