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dc.contributor.advisor1Rocha, Bernardo Martins-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9127577198387019pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Santos, Rodrigo Weber dos-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6653435398940498pt_BR
dc.contributor.referee1Chapiro, Grigori-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0311818140902541pt_BR
dc.contributor.referee2Campos, Joventino de Oliveira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7613126506226410pt_BR
dc.contributor.referee3Oliveira, Rafael Sachetto-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5509401058975677pt_BR
dc.contributor.referee4Queiroz, Rafael Alves Bonfim de-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8602778120667424pt_BR
dc.creatorPigozzo, Rodrigo Bittencourt-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8277519866036161pt_BR
dc.date.accessioned2026-10-09T10:29:53Z-
dc.date.available2026-10-08-
dc.date.available2026-10-09T10:29:53Z-
dc.date.issued2026-09-25-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21449-
dc.description.abstractCardiac arrhythmias are a serious health problem that can lead to sudden cardiac arrest, heart failure, and ultimately death. Alternans is frequently observed in patients with cardiac arrhythmias, particularly those affecting the ventricles. It consists of a beat-to-beat variation in the duration or amplitude of the cardiac action potential, which may also be reflected in changes in the electrocardiogram. Understanding the mechanisms that lead to its occurrence is therefore clinically relevant. In this effort, mathematical models of cellular electrophysiology are fundamental tools, as they allow the controlled investigation of the conditions that favor the onset of alternans. The ability of a model to reproduce alternans depends on its formulation and its parameters, and studies that systematically identify which parameters govern the occurrence of this phenomenon are still scarce. Determining these parameters is essential both to understand the mechanisms of alternans and to assess the consistency of the models themselves. The main objective of this work was to identify the parameters that most influence the occurrence of alternans, employing sensitivity analysis techniques, with emphasis on Monte Carlo Filtering (MCF), in addition to Sobol indices. To accelerate these analyses, which would otherwise require a prohibitive number of full-model simulations, surrogate models (emulators) were used, with the classical Monte Carlo method serving as reference. In addition to Polynomial Chaos Expansion (PCE), two other surrogate modeling techniques were investigated: Gaussian Processes (GP) and Random Forests (RF), employed both in the regression of the quantities of interest and in the direct classification of alternans occurrence, with a systematic comparison between the two strategies in terms of accuracy and computational cost. The approach was applied to three cell models of increasing complexity: the simplified modified Mitchell-Schaeffer model, the detailed ten Tusscher-Panfilov model, and the Mahajan-Shiferaw model. The results identified the determining parameters for alternans in each model. For the biophysically detailed models, the conductance of the L-type calcium current stood out as the most influential parameter, demonstrating the ability of the approach to recover physiologically relevant relationships from the internal structure of the models, as well as to identify interactions between parameters that are not evident a priori.pt_BR
dc.description.resumoArritmias cardíacas são um grave problema de saúde que pode levar à parada cardíaca súbita, à insuficiência cardíaca e, por fim, à morte. O alternans é frequentemente observado em pacientes com arritmias cardíacas, particularmente naquelas que afetam os ventrículos. Trata-se de uma variação, batimento a batimento, na duração ou na amplitude dos potenciais de ação cardíacos, que também pode se refletir em alterações do eletrocardiograma. Compreender os mecanismos que levam à sua ocorrência é, portanto, clinicamente relevante. Nesse esforço, os modelos matemáticos da eletrofisiologia celular são ferramentas fundamentais, por permitirem investigar, de forma controlada, as condições que favorecem o surgimento do alternans. A capacidade de um modelo reproduzir o alternans depende de sua formulação e de seus parâmetros, e ainda são escassos os estudos que identificam, de forma sistemática, quais parâmetros governam a ocorrência desse fenômeno. Determinar esses parâmetros é essencial tanto para compreender os mecanismos do alternans quanto para avaliar a coerência dos próprios modelos. O objetivo principal deste trabalho foi identificar os parâmetros que mais influenciam a ocorrência de alternans, empregando técnicas de análise de sensibilidade, com destaque para a Filtragem de Monte Carlo (MCF), além dos índices de Sobol. Para acelerar essas análises, que exigiriam um número proibitivo de simulações do modelo completo, foram utilizados modelos substitutos, tendo como referência o método de Monte Carlo clássico. Além da Expansão em Caos Polinomial (PCE), foram investigadas duas outras técnicas de modelagem substituta: os Processos Gaussianos (GP) e as Florestas Aleatórias (RF), empregadas tanto na regressão das quantidades de interesse quanto na classificação direta da ocorrência de alternans, com comparação sistemática entre as duas estratégias em termos de precisão e custo computacional. A abordagem foi aplicada a três modelos celulares de complexidade crescente: o modelo simplificado de Mitchell-Schaeffer modificado, o modelo detalhado de ten Tusscher-Panfilov e o modelo de Mahajan-Shiferaw. Os resultados identificaram os parâmetros determinantes para o alternans em cada modelo. Para os modelos biofisicamente detalhados, a condutância da corrente de cálcio do tipo L destacou-se como o parâmetro mais influente, evidenciando a capacidade da abordagem de recuperar, a partir da estrutura interna dos modelos, relações fisiologicamente relevantes, além de identificar interações entre parâmetros não evidentes a priori.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICE – Instituto de Ciências Exataspt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Modelagem Computacionalpt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectArritmiaspt_BR
dc.subjectAlternanspt_BR
dc.subjectÍndices de Sobolpt_BR
dc.subjectFiltragem de Monte Carlopt_BR
dc.subjectExpansão em caos polinomialpt_BR
dc.subjectArrhythmiaspt_BR
dc.subjectAlternanspt_BR
dc.subjectSobol indicespt_BR
dc.subjectMonte Carlo filteringpt_BR
dc.subjectPolynomial chaos expansionpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleAnálise de sensibilidade de alternâncias cardíacas em modelos celulares de eletrofisiologiapt_BR
dc.typeTesept_BR
Appears in Collections:Doutorado em Modelagem Computacional (Teses)



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