Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-11T14:38:55Z No. of bitstreams: 1 danielmoutinhodesouza.pdf: 14087574 bytes, checksum: 14fbe9db31be8496c781a98af92ca3fd (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-23T13:42:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 danielmoutinhodesouza.pdf: 14087574 bytes, checksum: 14fbe9db31be8496c781a98af92ca3fd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T13:42:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 danielmoutinhodesouza.pdf: 14087574 bytes, checksum: 14fbe9db31be8496c781a98af92ca3fd (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / A fibrilação ventricular é uma arritmia cardíaca listada como uma das principais causas de morte no mundo industrializado, por isso, a importância do estudo do comportamento elétrico cardíaco. O equipamento mais indicado para tentar reverter este quadro de arritmia é o desfibrilador, que submete o tórax do paciente a um campo elétrico de alta energia. Entretanto essa técnica pode causar efeitos graves como queimaduras e dor intensa. Técnicas menos agressivas vêm sendo estudadas e consideram, por exemplo, protocolos com múltiplos estímulos de baixa energia. Observou-se que, nessas estratégias alternativas, a rede vascular cardíaca pode ter papel importante com relação ao padrões espaço-temporais gerados pelos estímulos. Nesta mesma direção, este trabalho apresenta um estudo computacional sobre a influência da rede vascular durante estímulos por campo elétrico em tecidos cardíacos. O fenômeno é capturado por um sistema não-linear de equações diferenciais parciais. Para resolver este modelo numericamente os Métodos de Volumes Finitos (MVF) e de Phase-Field (MPF) foram combinados buscando assim a caracterização geométrica de vasos arteriais durante simulações de desfibrilação de tecido cardíaco. Os resultados obtidos sugerem que os métodos usados (MVF+MPF) são adequados para o estudo de protocolo para desfibrilação cardíaca. / The ventricular fibrillation is a cardiac arrhythmia listed as one of the leading causes of death within the industrialized world, hence the study of cardiac electrical behavior is an important research area. The most used equipment for the reversal of this condition is the defibrillator, which subjects the patient's chest to a high-energy electric field. However, it can have serious effects such as burns and severe pain. Less aggressive techniques have been studied and considered, for example, protocols with multiple low energy stimuli. It was observed that, in this alternative technique, the cardiac vascular network may play an important role in relation to the spatial-temporal patterns generated by the stimuli. This work presents a computational study about the influence of the vascular network during electrical field stimuli in cardiac tissues. The phenomenon is described by a nonlinear system of partial differential equations. To solve this model numerically the Finite Volume Method (FVM) and the Phase-Field Method (PFM) were combined, thus seeking a better geometric characterization of arterial vessels during simulations of cardiac tissue defibrillation. The results obtained in this work suggest that these methods (FVM + PFM) are suitable for the protocol study for cardiac defibrillation.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-06T20:24:42Z No. of bitstreams: 1 joventinodeoliveiracampos.pdf: 3604904 bytes, checksum: aca8053f097ddcb9d96ba51186838610 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:27:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joventinodeoliveiracampos.pdf: 3604904 bytes, checksum: aca8053f097ddcb9d96ba51186838610 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joventinodeoliveiracampos.pdf: 3604904 bytes, checksum: aca8053f097ddcb9d96ba51186838610 (MD5) Previous issue date: 2015-06-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta o método de lattice Boltzmann (MLB) para simulações computacionais da atividade elétrica cardíaca usando o modelo monodomínio. Uma implementação otimizada do método de lattice Boltzmann é apresentada, a qual usa um modelo de colisão com múltiplos parâmetros de relaxação conhecido como multiple relaxation time (MRT), para considerar a anisotropia do tecido cardíaco. Com foco em simulações rápidas da dinâmica cardíaca, devido ao alto grau de paralelismo presente no MLB, uma implementação que executa em uma unidade de processamento gráfico (GPU) foi realizada e seu desempenho foi estudado através de domínios tridimensionais regulares e irregulares. Os resultados da implementação para simulações cardíacas mostraram fatores de aceleração tão altos quanto 500x para a simulação global e para o MLB um desempenho de 419 mega lattice update per second (MLUPS) foi alcançado. Com tempos de execução próximos ao tempo real em um único computador equipado com uma GPU moderna, estes resultados mostram que este trabalho é uma proposta promissora para aplicação em ambiente clínico. / This work presents the lattice Boltzmann method (LBM) for computational simulations of the cardiac electrical activity using monodomain model. An optimized implementation of the lattice Boltzmann method is presented which uses a collision model with multiple relaxation parameters known as multiple relaxation time (MRT) in order to consider the anisotropy of the cardiac tissue. With focus on fast simulations of cardiac dynamics, due to the high level of parallelism present in the LBM, a GPU parallelization was performed and its performance was studied under regular and irregular three-dimensional domains. The results of our optimized LBM GPU implementation for cardiac simulations shown acceleration factors as high as 500x for the overall simulation and for the LBM a performance of 419 mega lattice updates per second (MLUPS) was achieved. With near real time simulations in a single computer equipped with a modern GPU these results show that the proposed framework is a promising approach for application in a clinical workflow.