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Type: Dissertação
Title: Parametric analysis of thermal ablation treatment for functional re-entry arrhythmias
Author(s)/Inventor(s): Paiva, Eber Dantas de Sá
Advisor: Orlande, Helcio Rangel Barreto
Abstract: Neste trabalho, um estudo de casos é conduzido a respeito da dinâmica de arritmias de reentrada funcional em duas dimensões e sobre como seu comportamento á alterado após ablação térmica. O problema de biotransferência de calor com ablação por radiofrequência é modelado pela equação de Pennes. O problema eletrofisiológico da propagação do potencial de ação em tecido cardíaco é simulado pelo modelo 3V-SIM (Fenton-Karma). Arritmia de reentrada funcional á estabelecida pela presença de uma região heterogênea que possui propriedades de restituição diferentes do tecido que a circunda. O acoplamento dos problemas é efetuado com um modelo de Arrhenius para dano térmico que considera níveis intermediários de dano. Experimentos numéricos são conduzidos em diferentes configurações para analisar os efeitos dos parâmetros e evolução da dinâmica. Reentrada é checada em 4 posições verticais diferentes de uma heterogeneidade retangular, variando seu comprimento entre 3 valores. Para cada caso em que se evidenciou a reentrada, 6 procedimentos diferentes de ablação foram efetuados, mudando a posição do eletrodo e o tempo de aquecimento. Em cada caso, a interação entre modelos e os aspectos relevantes providenciados pelo acoplamento são detalhados, focando especialmente na influência da região de transição (dano subletal) sobre a ocorrência de quebra das ondas, formação de espirais, desaceleração da condução do sinal, efetividade da ablação e vulnerabilidades do domínio resultante.
Abstract: In this work, test cases are examined about the dynamics of functional re-entry arrhythmias in two dimensions and how it behaves after thermal ablation. The bioheat transfer problem of radiofrequency ablation is given by Pennes’ model. The electrophysiological problem for propagation of action potential in cardiac tissue is simulated with the 3V-SIM model (Fenton-Karma). Functional re-entry arrhythmia is caused by a heterogeneous region in the domain that has different restitution properties. Coupling of the problems is achieved with an Arrhenius’ thermal damage model that considers intermediate damage levels. Numerical experiments are performed for different configurations to analyze the effect of different parameters and dynamical behavior. Re-entry is examined for 4 different vertical positions of a rectangular heterogeneity, varying its length among 3 values. For each case that did exhibited re-entry, 6 different ablation procedures were performed by changing the electrode position and heating time. Each case is investigated to detail the relevant features and interplay between models brought by the coupling, especially regarding the influence of the transition region (sub-lethal damage) over wavebreak, spiral formation, conduction slowdown, effectiveness of the ablation and vulnerability of the resultant domain.
Keywords: Ablação térmica
Reentrada funcional arritmias
Danos térmicos
Thermal ablation
Functional re-entry arrhythmias
Thermal damage
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Nov-2021
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Citation: PAIVA, Eber Dantas de Sá. Parametric analysis of thermal ablation treatment for functional re-entry arrhythmias. 2021. 168 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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