Impact of uncertainties in cardiac mechanics simulations

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Campos, Joventino de Oliveira
• Orientador(a): Rocha, Bernardo Martins
• Banca de defesa: Sepúlveda, Daniel Esteban Hurtado , Bastos, Flávia de Souza , Barra, Luis Paulo da Silva , Oliveira, Rafael Sachetto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Modelagem mecânica do coração; Quantificação de incertezas; Formulação do lagrangiano aumentado; Precondicionadores; Cardiac mechanics; Uncertainty quantification; Augmented lagrangian formulation; Preconditioners
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12129

A modelagem da mecânica cardíaca tem levado a descobertas interessantes, porém este continua sendo um problema complexo e de alta demanda computacional, especialmente em modelos eletromecânicos fortemente acoplados. O tecido cardíaco é geralmente considerado como um material hiperelástico, quase incompressível e ortotrópico, fatores que dificultam a solução numérica do modelo. Neste trabalho, melhorias foram realizadas em um simulador da mecânica cardíaca para tratar tais problemas numéricos de forma mais eficiente. Com este simulador mais eficiente foi possível tratar problemas que demandam de um maior esfoço computacional, como as análises de sensibilidade e quantificação de incertezas, onde várias simulações precisam ser realizadas. Este tipo de análise tem sido tópico de interesse científico para avaliar a possibilidade de usar simulações personalizadas por paciente em aplicações clínicas. Porém, estas simulações ainda são problemas desafiadores, por causa da grande variabilidade biológica entre pacientes e das incertezas em medidas experimentais e em representações geométricas do coração. Devido a estas incertezas em entradas do modelo, é difícil definir um modelo confiável que possa ser usado em aplicações clínicas. Estudos recentes têm se voltado à investigação de como estas incertezas podem influenciar no resultado de simulações e, consequentemente, descobrir como tornar os modelos mais confiáveis. Então, o presente trabalho quantifica incertezas nas geometrias usadas nas simulações para investigar como quantidades de interesse da mecânica cardíaca podem ser afetadas. A abordagem do polinômio caos é utilizada para a quantificação de incertezas em geometrias do ventrículo esquerdo submetidas a simulações da mecânica cardíaca. Inicialmente, as análises foram realizadas usando geometrias simplificadas em simulações da fase de preenchimento ventricular e, posteriormente, análises de quantificação de incertezas em geometrias mais realísticas submetidas a simulações do ciclo cardíaco completo são realizadas.