Esta pesquisa traz um estudo sobre a construção inicial dos conceitos de limites e taxa de variação, com alunos do segundo ano do Ensino Médio da Escola Antônio de Castro Alves. Como metodologia utilizamos a perspectiva do Estudo de Caso (PONTE, 2006). O trabalho propõe a utilização do software Tracker Physics, que possibilita a análise de objetos em movimento gravados por vídeo a partir de diferentes registros gerados pelo software, tais como gráficos, tabelas e registros algébricos. Com o uso deste software e da teoria de Duval, procuramos responder à seguinte pergunta norteadora: como os alunos do Ensino Médio compreendem os conceitos de taxa de variação e de limite a partir de objetos em movimento analisados com o Tracker Physics? Por tratar-se de objetos em movimento, utilizamos a Física como meio para trabalharmos os conceitos matemáticos. Antes de chegarmos ao debate sobre limite e taxa de variação, a proposta levanta questões acerca da interpretação de gráficos, tabelas, equações e cálculos numéricos, que não são o escopo principal do trabalho, mas que são importantes para o processo de construção dos conceitos propostos, e a análise dos dados aponta resultados interessantes. Os dados da pesquisa são analisados à luz da teoria dos Registros Semióticos de Duval. Podemos apontar, ao final da pesquisa, que os alunos avançaram na compreensão dos conceitos abordados nas situações apresentadas e analisadas. / This research brings a study about the initial construction of the concepts of limits and rate of variation, with students of the second year of High School of the School Antônio de Castro Alves. As methodology we use the case study perspective (PONTE, 2006). The work proposes the use of Tracker Physics software, which enables the analysis of moving objects recorded by video from different records generated by the software, such as graphs, tables and algebraic records. With the use of this software and Duval's theory, we try to answer the following guiding question: how do the students of the High School understand the concepts of rate of variation and limit from moving objects analyzed with Tracker Physics? Because we are dealing with moving objects, we use Physics as the means to work on mathematical concepts. Before we reach the debate about limit and rate of variation, the proposal raises questions about the interpretation of graphs, tables, equations and numerical calculations, which are not the main scope of the work, but which are important for the process of construction of the proposed concepts , And the analysis of the data points interesting results. The data of the research is analyzed in light of the theory of the Duval Semiotic Registers. We can point out, at the end of the research, that the students advanced in understanding the concepts addressed in the situations presented and analyzed.

Este trabalho traz uma pesquisa feita com alunos do 3º ano do Ensino Médio de uma escola da rede privada da região metropolitana de Porto Alegre, na qual o objetivo foi analisar as contribuições do software GeoGebra no estudo da circunferência, transitando entre diferentes registros de representações semióticas, algébrica e geométrica, e utilizando parâmetros para chegar a raciocínios generalizados. Para a realização desta pesquisa, foi utilizado o estudo de caso como metodologia. A coleta de dados se deu por meio de observações da professora/pesquisadora, questionamentos sobre as atividades trabalhadas no GeoGebra, registros escritos feitos pelos alunos e dos arquivos com extensão .ggb. Foi criado um website com a sequência das atividades aplicadas em sala de aula e os trabalhos finais produzidos pelos alunos, nos quais o uso de parâmetros foi utilizado no GeoGebra, com o intuito de levar os alunos a compreenderem os elementos da equação da circunferência, generalizar o raciocínio e reconhecer as representações gráfica e algébrica do mesmo objeto matemático. A análise dos dados coletados aponta a importância desta ferramenta ao ter instigado reflexões nos alunos que os levaram à compreensão da circunferência e das relações existentes entre os registros geométrico e algébrico, desencadeando o processo de conversão entre estes registros, e assim, proporcionando aos alunos o conhecimento global do objeto de estudo. / This work presents a survey carried out with 3rd year high school students from a private school in the metropolitan area of Porto Alegre, in which the objective was to analyze the contributions of GeoGebra software in the study of circumference, passing between different registers of semiotic representations, Algebraic and geometric, and using parameters to arrive at generalized reasoning. In order to carry out this research, the case study was used as methodology. Data collection was done through teacher/researcher observations, questions about the activities worked on GeoGebra, written records made by the students and the files with extension .ggb. A website was created with the sequence of activities applied in the classroom and the final works produced by the students, in which the use of parameters was used in GeoGebra, in order to get students to understand the elements of the circumference equation, generalize the reasoning and recognize the graphical and algebraic representations of the same mathematical object. The analysis of the collected data points out the importance of this tool in having instigated reflections in the students that led them to understand the circumference and the existing relations between the geometric and algebraic registers, triggering the process of conversion between these registers, and thus, knowledge of the object of study.

O objetivo deste trabalho é apresentar alguns métodos numéricos para resolver a equação da convecção-difusão, em um espaço uni-dimensional. Demonstrada a derivação desta equação, parte-se para a sua adaptação ao espaço uni-dimensional. A seguir, é considerado o fenômeno da difusão, isoladamente. Num segundo momento, é feito um estudo sobre o fenômeno da convecção, isoladamente. Posterionnente, considera-se o caso geral, em que os fenômenos da convecção e da difusão ocotrem simultaneamente. A importante questão da estabilidade em soluções numéricas também é analisada Ao final de cada uma das três situações mencionadas, são apresentados resultados práticos dos programas computacionais apl icados a elas. / The purpose of this work is show some numerical methods to solve diffusionconvection equation, in one dimension. Showed the deduction ofthis equation, discribring the problem, we present its adaptation to one dimension. After this, severa! steps are fulfi li: first, the di.tfusion phenomenon is considered isolated; second, the convection phenomenon is studied isolated; third, the general case, where convection and diffusion phenomena happened together. The major question about stability is also analysed. At the end ofthe three above situations, we give some praticai results of computational programs applied to them.

O objetivo deste trabalho é apresentar alguns métodos numéricos para resolver a equação da convecção-difusão, em um espaço uni-dimensional. Demonstrada a derivação desta equação, parte-se para a sua adaptação ao espaço uni-dimensional. A seguir, é considerado o fenômeno da difusão, isoladamente. Num segundo momento, é feito um estudo sobre o fenômeno da convecção, isoladamente. Posterionnente, considera-se o caso geral, em que os fenômenos da convecção e da difusão ocotrem simultaneamente. A importante questão da estabilidade em soluções numéricas também é analisada Ao final de cada uma das três situações mencionadas, são apresentados resultados práticos dos programas computacionais apl icados a elas. / The purpose of this work is show some numerical methods to solve diffusionconvection equation, in one dimension. Showed the deduction ofthis equation, discribring the problem, we present its adaptation to one dimension. After this, severa! steps are fulfi li: first, the di.tfusion phenomenon is considered isolated; second, the convection phenomenon is studied isolated; third, the general case, where convection and diffusion phenomena happened together. The major question about stability is also analysed. At the end ofthe three above situations, we give some praticai results of computational programs applied to them.

La presente Tesis Doctoral pretende establecer las características fundamentales de los niveles sonoros LDEN, LDAY, LEVENING y LNIGHT dentro del ámbito urbano. En este sentido se pretende, tras un análisis de las características que presentan estos niveles, establecer un estudio que permita determinar las incertidumbres cometidas cuando se realizan estimaciones de larga duración en base a medidas de menor duración. Como parte de esta investigación, y teniendo en cuenta el objetivo perseguido, se recabó información de estudios y publicaciones que versaran sobre la temática a desarrollar. En estos estudios encontrados se observa que en la mayoría de ellos los períodos de tiempo empleados son de corta duración (menor a una semana), existiendo un menor número de publicaciones con datos de media duración (uno o dos meses) y una práctica ausencia de estudios de niveles sonoros de larga duración. Asimismo, en la práctica totalidad de estos estudios sólo es estudiado el nivel sonoro LAeq, sin llegar a evaluar los niveles sonoros que establece la normativa europea 2002/49/CE, por lo que se considera que debe establecerse un punto de partida para la estimación y determinación de estos niveles sonoros. El desarrollo de la investigación parte del conocimiento de los niveles sonoros de una hora de duración durante cinco años en continuo correspondientes a cinco localizaciones distintas de la ciudad de Madrid. El hecho de realizar el estudio en distintas localizaciones tiene como objetivo el poder comparar los resultados entre las localizaciones de forma que se puedan establecer semejanzas o similitudes en función de la zona (residencial, comercial, tráfico,...). Una vez analizadas las características de los niveles sonoros de cada una de las localizaciones se establecen, a priori, tres metodologías a seguir para la estimación de los niveles sonoros. La primera de estas metodologías se basa en la estimación de los niveles en base al muestreo. / Giménez Sancho, A. (2010). CONTRIBUCIÓN AL ESTUDIO DE LOS ÍNDICES EUROPEOS DE VALORACIÓN DEL RUIDO AMBIENTAL EN AMBIENTE URBANO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8475

[pt] Neste trabalho, um estudo do deslocamento ascendente de uma única bolha de gás num fluido não newtoniano é realizado ,a fim de simular o escoamento de bolhas de gás em pasta de cimento durante a cimentação de poços de petróleo. O fluido é modelado como um fluido não Newtoniano tipo Herschel-Bulkley com reologia variável no tempo. A partícula imersa no fluido não necessariamente é gasosa, também pode ser sólida ou liquida, fazendo algumas considerações para cada caso. Para desenvolver o modelo matemático foi feita uma analise dinâmica da partícula esférica imersa no fluido, e junto com as equações de Ansley e Plesley (1967), foi finalizado o modelo. O sistema de equações foi solucionado usando um método numerico de Runge Kutta de baixa ordem. O modelo numérico foi implementado usando o programa Matlab da empresa Mathworks. Os cálculos foram feitos para bolha esférica, numero de Reynolds baixo (menor 3), temperatura constante, efeito de parede desprezível e sem efeito de população. O modelo foi validado comparando os resultados numéricos com os resultados experimentais de multiples autores. Foram consultados os dados experimentais dos autores Raymond (2000), Hervé Tabuteau (2007) e Neville Dubash (2003). Foi analisado o efeito da massa da bolha e da tensão superficial da interface liquido-gás na cinemática da partícula, a fim de definir em que condições é possível desprezar seus efeitos. Finalmente, os efeitos dos parâmetros reológicos na cinemática da partícula são analisados. Além disso, considerou-se a dependência da reologia com o tempo a fim de analisar o processo de deslocamento da bolha durante a cura do cimento. / [en] In this work, a study of the rising movement of single gas bubble in non- Newtonian fluid is performed, in order to simulate the behavior of a gas bubble in a cement paste during oil well cementing. The fluid is modeled as a non- Newtonian fluid type Hershchel-bulkley with varying rheology in the time. The particle immersed in the fluid is not necessarily gaseous, it also could be liquid or solid, with some restrictions for each case. To develop the mathematical model, it was done a dynamic analysis of the spherical particle immersed in the fluid, and also, using the Ansley and Plesley’s equations (1967), was finished the model. The equation systems was solved using a low order numerical method of Runge Kutta. The numerical model was implemented using Matlab program of the Mathworks Company. The calculations were made for spherical bubble, low Reynolds number (less than 3), constant temperature, wall effect neglected and without effect population.The model was validated comparing the numerical data with experimental results of multiple authors. Experimental data was consulted of Raymond and Rosant (2000), Hervé Tabuteau (2007) and Neville Dubash (2003) authors. It was analyzed the bubble mass effect and the surface tension of the liquid-gas interface in the kinematic particle, to define under what conditions it is possible to neglected its effects. Finally,the effects of rheological parameters on particle kinematics was analized. furthermore, the dependence of the rheology in the time to determine the bubble displacement process in the curing cement was analized.

[pt] A produção e o uso de DRI (Direct Reduction Iron) são cada vez maiores hoje em dia nos países desenvolvidos, essencialmente pela redução do preço do gás natural e do sucesso da tecnologia de extração de gás de xisto. Além disso, o menor teor de elementos contaminantes em DRI do que nas sucatas de aço, levou-o a ser considerado uma boa alternativa como carga metálica para o Forno Elétrico a Arco (FEA) e o processo no conversor LD /BOF. Os custos operacionais e os problemas ambientais, são atualmente dois fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI, afetando à produtividade, sustentabilidade e competitividade do processo industrial. O teor de carbono do DRI, por exemplo, tem se tornado cada vez mais importante, devido à sua capacidade de gerar energia química nas aciarias, complementando o uso de energia elétrica nos FEA e os inputs energéticos no LD. Este trabalho foi uma das partes do programa de cooperação entre a Companhia de Mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro / PUC-Rio, que tratou especificamente do modelo cinético para a metalização e carburização simultâneas em fornos RD tipo cuba. No âmbito deste objetivo o reator foi dividido em três zonas: Redução, Transição e Resfriamento. Foram também consideradas mais três camadas concêntricas: periférica, media e central. Com base nos resultados obtidos em experiências que abrangeram diferentes tipos de pelotas, empregando misturas gasosas semelhantes às presentes nos processos industriais e obedecendo às suas correspondentes semelhanças fluidodinâmicas, foi desenvolvido um software, denominado METCARB, que incluiu na sua elaboração todas as equações e modelos cinéticos desenvolvidos experimentalmente nas três zonas do reator RD. A parte experimental foi, portanto, uma das partes principais do presente trabalho, conjuntamente com a concepção do modelo computacional e suas validações industriais. Com o METCARB, as previsões acerca da metalização e carburização simultâneas, em qualquer região interna do forno, se tornou possível, utilizando como entradas as dimensões do forno, medidas de temperaturas, composições dos gases, etc. Os resultados de metalização e carburização, também em formato gráfico, são gerados pelo sistema computacional, bem como as curvas cronométricas e tabelas de resultados. Estudos sobre dois casos reais foram realizados, a fim de validarem a ferramenta computacional desenvolvida. Constatou-se que a carburização do ferro metálico sempre ocorre simultaneamente com a redução dos óxidos de ferro e que, dependendo da temperatura e composição dos gases, pode ocorrer precipitação de finos de carbono. As simulações realizadas com o modelo METCARB mostraram que na periferia da ZR é gerado um DRI mais metalizado que na região do centro. Fenômeno contrário foi, entretanto, verificado com a carburização; Nas condições experimentais empregadas neste trabalho, os valores médios obtidos para a carburização e a metalização, no final da ZR, variam entre 0,4 - 0,7 por cento C, e 92 por cento - 97 por cento, respectivamente; Constatou-se não ocorrer progresso do grau de redução nas zonas de Transição (ZT) e de Arrefecimento (ZA), ou seja, mantiveram-se ao longo dessas zonas os valores de metalização obtidos no fundo da ZR; A influência do vapor de água no processo da carburização no caso estudado (0 - 4.25 por cento H2O) leva menor porcentagem de carburização (2,7 por cento C – 2,35). / [en] The production and the use of DRI (Direct Reduction Iron) are increasing today in developed countries, mainly by reducing the price of natural gas and the success of shale gas extraction technology. In addition, the lower level of contaminants in DRI than in metal scraps, led it to be considered a good alternative as metallic charge for the Electric Arc Furnace (EAF) and the process in LD / BOF converter. This work was one part of the cooperation program between Samarco Mining Company and Steel Group of the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro / PUC-Rio, which specifically dealt with the kinetic model for the metallization and carburization simultaneous in RD shaft furnaces. Under this purpose the reactor was divided into three zones: Reduction, Transition and Cooling. There were also three concentric regions considered: peripheral, media and center. Based on the results from experiments covering different types of pellets, using gas mixtures similar to those present in the industrial processes and obeying their corresponding fluid dynamic similarities, it developed a software called METCARB, which included in its preparation all kinetic equations and models developed experimentally in the three reactor zones of RD. The experimental part was therefore a major part of this work, together with the design of computational model and its industrial validations. With METCARB predictions about the simultaneous metallization and carburization in any internal region of the furnaces, it became possible, using as inputs the dimensions of the furnace, temperature measurements, compositions of gases, etc. The results of metallization and carburization also in graphic format are generated by the computer system, and the chronometric curves and results tables. Studies on two real cases were performed in order to validate the developed computational tool. It was found that the carburization always occurs simultaneously with the reduction of iron oxides and, depending on the temperature and composition of the gases; precipitation of fine carbon may occur. The simulations with METCARB model showed that the periphery of the ZR generated more DRI metallized than the center area. A contrary phenomenon has been verified with the carburization; With the experimental conditions used in this study, averages values obtained for the metallization and carburization in the final ZR vary between 0.4 - 0.7 percent C and 92 percent - 97 percent, respectively; It was not found that the progress of reduction degree occurred in the transition (ZT) and cooling (ZA) regions, in other words, it remained along these zones of the metallization values obtained at the bottom of ZR; The influence of water vapor in the carburization process in the case studies (0 - 4.25 percent H 2 O) takes a smaller percentage of carburization (2.7 percent C - 2.35).

Made available in DSpace on 2016-04-27T16:58:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelo.pdf: 418423 bytes, checksum: 6b6474695f37ac9ddac61b49e8063206 (MD5) Previous issue date: 2002-10-08 / This dissertation concerns the nature of mathematical knowledge of middle and high school mathematics teachers. In the beggining, a survey of academic studies suggests that their knowledge contradicts the present conceptions of Mathematics Education. It has gaps that depends on conceptions about Mathematics and/or about the learning of Mathematics, rather than on knowing more mathematics contents. To search a better knowledge of Mathematics for the teachers it was used a theoretical framework based on the idea that the knowledge as a whole can be regarded as a web of meanings a notion that has already been explored in Brazilian researches about education. From this notion it was derived a way of knowing Mathematics that is in harmony with the conceptions of Mathematics Education. This way of knowing includes a great deal of knowledge about Mathematics. In the end, it was considered how this way of knowing can be implemented in the preparation of teachers / Esta dissertação trata da natureza do conhecimento matemático dos professores de matemática do ensino fundamental e médio. De início, um exame de estudos acadêmicos sugere que esse conhecimento contradiz as idéias atuais da Educação Matemática. Ele tem falhas que dependem mais de concepções sobre a Matemática e/ou seu ensino do que da aquisição de mais conteúdos matemáticos. Para buscar um melhor conhecimento matemático para o professor usouse como referencial teórico a noção de que o conhecimento como um todo pode ser visto como uma rede de significados uma noção já explorada em pesquisas brasileiras sobre educação. Essa noção conduz a uma forma de conhecer matemática em harmonia com as concepções da educação matemática. Trata-se de uma forma de conhecer que inclui em larga medida o conhecimento sobre matemática. No final, considerou-se como essa maneira de conhecer pode ser implementada nos cursos de formação de professores

[ES] Una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a las arritmias ventriculares, así como una mejora de las terapias eléctricas y farmacológicas asociadas, son un factor clave para prevenir la muerte súbita cardíaca en pacientes con cardiopatías estructurales y eléctricas. Una miocardiopatía importante que puede provocar arritmias ventriculares potencialmente mortales es la insuficiencia cardíaca (HF). Los pacientes con HF a menudo sufren también de bloqueo de rama izquierda (LBBB) que deteriora su condición. Actualmente, el tratamiento más eficaz para estos pacientes es la terapia de resincronización cardíaca (CRT). Sin embargo, no se alcanza una respuesta positiva en todos los casos, por lo que es necesario un mayor estudio para mejorar este tratamiento. Una segunda patología cardíaca que también produce arritmias letales es la isquemia miocárdica. Evidencia experimental ha demostrado que las alteraciones electrofisiológicas en el miocardio ventricular constituyen un sustrato para la generación de arritmias durante la fase aguda de isquemia. Estas alteraciones son inducidas por los tres componentes isquémicos principales: hipercalemia, hipoxia y acidosis. Sin embargo, la influencia de cada componente en los mecanismos de inicio y mantenimiento de las arritmias no se comprende aún con claridad. Una primera parte de esta tesis doctoral, se centra en la optimización de la CRT durante su aplicación en un corazón que padece HF y LBBB. Para esto, se modificó el modelo de potencial de acción (AP) de O'Hara para simular una velocidad de conducción realista tanto en condiciones sanas como patológicas. Además, se estimó e incorporó un sistema de His-Purkinje (HPS) dentro de un modelo biventricular/torso humano 3D para simular un LBBB realista. A continuación, se desarrolló un conjunto de simulaciones computacionales para diferentes configuraciones de la CRT a fin de determinar la posición y el instante de estimulación óptimo que conducen a la duración más corta del QRS. Posteriormente, los resultados se compararon con otros criterios de optimización. Los principales hallazgos de este estudio mostraron la necesidad de definir criterios de optimización mejores o complementarios, como un índice basado en el tiempo hasta alcanzar el 90% del área del QRS sugerido en este trabajo, para alcanzar la mejor sincronía eléctrica ventricular durante la aplicación de la CRT. Además, nuestros resultados también muestran que el septo superior cercano al tracto de salida es un sitio alternativo para la estimulación del ventrículo derecho, lo cual evita los problemas de perforación de la pared apical durante el procedimiento típico de la CRT. Por último, para obtener mejores resultados de la CRT se deben considerar protocolos de estimulación endocárdica en el ventrículo izquierdo. En la segunda parte de esta tesis se investigó los efectos de los tres componentes principales de la isquemia sobre la vulnerabilidad a una reentrada, así como el papel del HPS y sus mecanismos de acción en la generación y mantenimiento de arritmias ventriculares. Para lograr este objetivo, en primer lugar, se modificó el modelo AP ventricular para simular de forma realista las principales alteraciones provocadas por la isquemia miocárdica aguda. Las simulaciones se realizaron en un modelo biventricular humano 3D, acoplado en un torso virtual, que incluye una geometría realista de las zonas isquémicas central y de borde, así como un HPS detallado. Se simularon cuatro escenarios de severidad isquémica correspondientes a diferentes minutos de oclusión de la arteria coronaria para evaluar los efectos de la evolución de la isquemia en el tiempo. Luego, se evaluó la influencia individual de la hipercalemia, hipoxia y acidosis en el ancho de la ventana vulnerable (VW) a reentradas durante siete escenarios de isquemia aguda. Finalmente, se repitió este último conjunto de simulaciones isquémicas utilizando el modelo anatómico sin el HPS para evaluar el efecto de este último en la VW. Los resultados muestran que una condición isquémica moderada es el peor escenario para la generación de una reentrada. La hipoxia es el componente isquémico con el efecto más significativo en el ancho de la VW. Además, el flujo de corriente retrógrado desde el miocardio hacia el HPS en la región isquémica, los bloqueos de conducción en secciones discretas del HPS y el grado de hiperkalemia que afecta a las células de Purkinje, son sugeridos como mecanismos que podrían favorecer la aparición de arritmias ventriculares. / [EN] A better understanding of the mechanisms underlying ventricular arrhythmias, as well as an improvement of the associated electrical and pharmacological therapies, are a key factor to prevent sudden cardiac death in patients with structural and electrical heart diseases. An important cardiomyopathy that can lead to life-threatening ventricular arrhythmias is heart failure (HF). Patients with HF also often suffer from left bundle branch block (LBBB), which worsens their condition. Currently, the most effective treatment to these patients is cardiac resynchronization therapy (CRT). However, many patients are non-responders, so further studies are needed to improve this treatment. A second cardiac pathology that also produces lethal arrhythmias is myocardial ischemia. Substantial experimental evidence has shown that electrophysiological alterations in the ventricular myocardium constitute a substrate for the generation of arrhythmias during the acute phase of ischemia. These alterations are induced by the three main ischemic components: hyperkalemia, hypoxia and acidosis. However, the influence of each component in the mechanisms of arrhythmia initiation and maintenance is still not completely understood. In the first section of this doctoral thesis, we focus on the optimization of CRT during its application in a heart suffering from HF and LBBB. For this purpose, we modified the O'Hara action potential (AP) model to simulate a realistic conduction velocity both in healthy and pathological conditions. In addition, a His-Purkinje system (HPS) was generated and incorporated into a 3D human biventricular/torso model to simulate realistic LBBB. A set of computational simulations were performed for different CRT configurations to determine the optimal pacing leads location and delay values leading to the shortest QRS duration. Subsequently, results were compared with other optimization criteria. The main findings of this study showed the need of better or complementary optimization criteria, such as an index based on the time to reach the 90% of the QRS area suggested in this work, to reach the best ventricular electrical synchrony during the CRT application. In addition, our results also show that the upper septum close to the outflow tract is an alternative site for the right ventricle (RV) stimulation, which avoids the perforation problems of the RV apical wall during the typical CRT procedure. Finally, protocols of left ventricle endocardial pacing should be considered to obtain better CRT results. In the second section of this thesis, we investigated the effects of the three main components of ischemia on the vulnerability to reentry, as well as the role of the HPS and its mechanisms of action in the generation and maintenance of ventricular arrhythmias. In order to achieve our goal, we first modified the ventricular AP model to realistically simulate the major alterations caused by acute myocardial ischemia. Simulations were performed in a 3D human biventricular model, embedded in a virtual torso, which includes a realistic geometry of the central and border ischemic zones, as well as a detailed HPS. Four scenarios of ischemic severity corresponding to different minutes after coronary artery occlusion were simulated to evaluate the effects of the evolution of ischemia over time. Then, the individual influence of hyperkalemia, hypoxia and acidosis in the width of the vulnerable window (VW) for reentry was assessed during seven scenarios of acute ischemia. Finally, this last set of ischemic simulations was repeated using the anatomical model without the HPS to evaluate the effect of the latter in the VW. Results show that a moderate ischemic condition is the worst scenario for reentry generation. Hypoxia is the ischemic component with the most significant effect on the width of the VW. Furthermore, the retrograde current flow from the myocardium to the HPS in the ischemic region, conduction blocks in discrete sections of the HPS, and the degree of hyperkalemia affecting the Purkinje cells, are suggested as HPS mechanisms that could favor the triggering of ventricular arrhythmias. / [CA] Una millor comprensió dels mecanismes subjacents a les arrítmies ventriculars, així com una millora de les teràpies elèctriques i farmacològiques associades, són un factor clau per a previndre la mort sobtada cardíaca en pacients amb cardiopaties estructurals i elèctriques. Una miocardiopatia important que pot provocar arrítmies ventriculars potencialment mortals és la insuficiència cardíaca (HF). Els pacients amb HF sovint pateixen també de bloqueig de branca esquerra (LBBB) que deteriora la seua condició. Actualment, el tractament més eficaç per a aquests pacients és la teràpia de resincronització cardíaca (CRT). No obstant això, no s'aconsegueix una resposta positiva en tots els casos, per la qual cosa és necessari un major estudi per a millorar aquest tractament. Una segona patologia cardíaca que també produeix arrítmies letals és la isquèmia miocàrdica. Evidència experimental ha demostrat que les alteracions electrofisiològiques en el miocardi ventricular constitueixen un substrat per a la generació d'arrítmies durant la fase aguda d'isquèmia. Aquestes alteracions són induïdes pels tres components isquèmics principals: hipercalèmia, hipòxia i acidosi. No obstant això, la influència de cada component en els mecanismes d'inici i manteniment de les arrítmies no es comprén encara amb claredat. Una primera part d'aquesta tesi doctoral, se centra en l'optimització de la CRT durant la seua aplicació en un cor que pateix HF i LBBB. Per a això, es va modificar el model de potencial d'acció (AP) de O'Hara per a simular una velocitat de conducció realista tant en condicions sanes com patològiques. A més, es va estimar i es va incorporar un sistema de His-Purkinje (HPS) dins d'un model biventricular/tors humà 3D per a simular un LBBB realista. A continuació, es va desenvolupar un conjunt de simulacions computacionals per a diferents configuracions de la CRT a fi de determinar la posició i l'instant d'estimulació òptim que condueixen a la duració més curta del QRS. Posteriorment, els resultats es van comparar amb altres criteris d'optimització. Les principals troballes d'aquest estudi van mostrar la necessitat de definir millors o complementaris criteris d'optimització, com un índex basat en el temps fins a aconseguir el 90% de l'àrea del QRS suggerida en aquest treball, per a aconseguir la millor sincronia elèctrica ventricular durant l'aplicació de la CRT. A més, els nostres resultats també mostren que el septe superior pròxim al tracte d'eixida és un lloc alternatiu per a l'estimulació del ventricle dret, la cual cosa evita els problemes de perforació de la paret apical durant el procediment típic de la CRT. Finalment, per a obtindre millors resultats de la CRT s'han de considerar protocols d'estimulació endocárdica en el ventricle esquerre. En la segona part d'aquesta tesi es va investigar els efectes dels tres components principals de la isquèmia sobre la vulnerabilitat a una reentrada, així com el paper del HPS i els seus mecanismes d'acció en la generació i manteniment d'arrítmies ventriculars. Per a aconseguir aquest objectiu, en primer lloc es va modificar el model AP ventricular per a simular de manera realista les principals alteracions provocades per la isquèmia miocàrdica aguda. Les simulacions es van realitzar en un model biventricular humà 3D, acoblat en un tors virtual, que inclou una geometria realista de les zones isquèmiques central i de vora, així com un HPS detallat. Es van simular quatre escenaris de severitat isquèmica corresponents a diferents minuts d'oclusió de l'artèria coronària per a avaluar els efectes de l'evolució de la isquèmia en el temps. Després, es va avaluar la influència individual de la hipercalèmia, hipòxia i acidosi en l'ample de la finestra vulnerable (VW) a reentradas durant set escenaris d'isquèmia aguda. Finalment, es va repetir aquest últim conjunt de simulacions isquèmiques utilitzant el model anatòmic sense el HPS per a avaluar l'efecte d'aquest últim en la VW. Els resultats mostren que una condició isquèmica moderada és el pitjor escenari per a la generació d'una reentrada. La hipòxia és el component isquèmic amb l'efecte més significatiu en l'ample de la VW. A més, el flux de corrent retrògrad des del miocardi cap al HPS a la regió isquèmica, els bloquejos de conducció en seccions discretes del HPS i el grau d'hiperkalèmia que afecta les cèl·lules de Purkinje, són suggerits com a mecanismes que podrien afavorir l'aparició d'arrítmies ventriculars. / Carpio Garay, EF. (2021). Contribution to the improvement of electrical therapies and to the comprehension of electrophysiological mechanisms in heart failure and acute ischemia using computational simulation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163041