Dissertations / Theses on the topic 'Simulaciones computacionales'

En este proyecto se propone el estudio de los determinantes moleculares de la actividad interfacial y de la respuesta óptica de moléculas fluorescentes insertas en membranas lipıı́dicas polarizadas, en particular de la indocianina verde (ICG de su sigla en inglés). Un objetivo de largo alcance es el de contribuir al desarrollo de métodos espectroscópicos para determinación de actividad eléctrica de membranas, con potencial uso tanto en el ámbito de la ciencia experimental como en el diagnóstico por imágenes. Una de las caracterıı́sticas celulares clave en el desarrollo de la vida es el intercambio selectivo de iones a través de la membrana celular, que da origen al denominado &quot;potencial de membrana&quot; o &quot;potencial interfacial&quot;. Es una propiedad fundamental en la regulación de la actividad interfacial de las células en general, y como tal, provee la fuerza motriz para muchos procesos fundamentales como la respiración celular, la fotosıı́ntesis, la activación de fibras musculares, la actividad cardıı́aca y la sinapsis nerviosa. El potencial de membrana es difıı́cil de determinar experimentalmente. El método clásico de medición in vitro (Patch Clamp) registra la corriente eléctrica a través de la membrana mediante su fijación e introducción de un microelectrodo, por lo que es altamente invasivo. En el campo del diagnóstico clıı́nico se utilizan el electroencefalograma y electrocardiograma, que tienen muy baja resolución espacial. Durante las últimas cuatro décadas se ha realizado mucho esfuerzo en desarrollar métodos de determinación no electrofisiológicos, especıı́ficamente métodos ópticos basados en el uso de colorantes sensibles al voltaje (CSV) con respuesta electrocrómica. Los espectros de absorción y fluorescencia de los CSV son muy sensibles al potencial interfacial, debido al corrimiento diferencial de sus niveles electrónicos inducido por el campo eléctrico. En este proyecto se propone el estudio de los determinantes moleculares de la actividad interfacial y de la respuesta óptica de moléculas fluorescentes insertas en membranas lipıı́dicas polarizadas, en particular de la indocianina verde (ICG de su sigla en inglés). Un objetivo de largo alcance es el de contribuir al desarrollo de métodos espectroscópicos para determinación de actividad eléctrica de membranas, con potencial uso tanto en el ámbito de la ciencia experimental como en el diagnóstico por imágenes.<br>Fil: Sosa, Micaela Janet. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Fluidodinámica<br>Los aneurismas cerebrales son patologías que consisten en dilataciones localizadas de las arterias cerebrales. En algunos casos son asintomáticos, y en otros, sufren ruptura ocasionando hemorragia subaracnoidea pudiendo provocar la muerte. Los avances tecnológicos han permitido su detección temprana. No obstante, dada la poca comprensión existente respecto a la posibilidad de ruptura, el tratamiento preferido sigue siendo la cirugía, la cual es de gran riesgo para el paciente. Por lo tanto, un mejor entendimiento de los aneurismas cerebrales permitiría tratar sólo aquellos que realmente comprometen la salud de la persona. En la última década se han identificado la morfología y la hemodinámica como factores relevantes en el desarrollo y ruptura de los aneurismas cerebrales. Este trabajo profundiza en la materia por medio de la caracterización morfológica y hemodinámica de 71 aneurismas cerebrales de pacientes específicos. Los análisis son llevados a cabo haciendo uso de imágenes médicas y fluidodinámica computacional. El objetivo es determinar un modelo estadístico que permita evaluar el riesgo de ruptura de un aneurisma cerebral. En la primera parte se estudia el efecto de la reología de la sangre en los esfuerzos de corte en el aneurisma. Los resultados revelan que el modelo newtoniano y el modelo de Casson entregan valores similares. Sin embargo, en las zonas de baja circulación de la sangre, los valores difieren, provocando que la reología newtoniana subestime los esfuerzos de corte. Por lo tanto, se recomienda emplear el modelo de Casson en las caracterizaciones hemodinámicas. Durante la segunda parte se calculan un total de 9 parámetros morfológicos y 6 parámetros hemodinámicos sobre 71 aneurismas cerebrales (36 no rotos, 35 rotos). A través de estadística inferencial y las curvas características del receptor se determinan la razón de tamaño, el esfuerzo de corte de pared diastólico, el esfuerzo de corte de pared sistólico y el tiempo de residencia relativo como los parámetros que mejor discriminan el riesgo de ruptura. De manera interesante, la regresión logística multivariada revela que la combinación de la razón de tamaño y el esfuerzo de corte de pared diastólico son un mejor predictor de la probabilidad de ruptura. De aquí se concluye que un enfoque morfológico-hemodinámico es crucial para mejorar el diagnóstico y tratamiento de los aneurismas cerebrales.<br>CONICYT Beca de Doctorado Nacional N° 21151448

A better understanding of the electrical activity of the heart under physiological and pathological conditions has always been key for clinicians and researchers. Over the last years, the information in the P-wave signals has been extensively analysed to un-cover the mechanisms underlying atrial arrhythmias by localizing ectopic foci or high-frequency rotors. However, the relationship between the activation of the different areas of the atria and the characteristics of the P-wave signals or body surface poten-tial maps are still far from being completely understood. Multiscale anatomical and functional models of the heart are a new technological framework that can enable the investigation of the heart as a complex system. This thesis is centred in the construction of a multiscale framework that allows the realistic simulation of atrial and torso electrophysiology and integrates all the anatom-ical and functional descriptions described in the literature. The construction of such model involves the development of heterogeneous cellular and tissue electrophysiolo-gy models fitted to empirical data. It also requires an accurate 3D representation of the atrial anatomy, including tissue fibre arrangement, and preferential conduction axes. This multiscale model aims to reproduce faithfully the activation of the atria under physiological and pathological conditions. We use the model for two main applica-tions. First, to study the relationship between atrial activation and surface signals in sinus rhythm. This study should reveal the best places for recording P-waves signals in the torso, and which are the regions of the atria that make the most significant contri-bution to the body surface potential maps and determine the main P-wave characteris-tics. Second, to spatially cluster and classify ectopic atrial foci into clearly differenti-ated atrial regions by using the body surface P-wave integral map (BSPiM) as a bi-omarker. We develop a machine-learning pipeline trained from simulations obtained from the atria-torso model aiming to validate whether ectopic foci with similar BSPiM naturally cluster into differentiated non-intersected atrial regions, and whether new BSPiM could be correctly classified with high accuracy.<br>En la actualidad, una mejor compresión de la actividad eléctrica del corazón en condi-ciones fisiológicas y patológicas es clave para médicos e investigadores. A lo largo de los últimos años, la información derivada de la onda P se ha utilizado para intentar descubrir los mecanismos subyacentes a las arritmias auriculares mediante la localiza-ción de focos ectópicos y rotores de alta frecuencia. Sin embargo, la relación entre la activación de distintas regiones auriculares y las características tanto de las ondas P como de la distribución de potencial en la superficie del torso está lejos de entenderse completamente. Los modelos cardíacos funcionales y anatómicos son una nueva he-rramienta que puede facilitar la investigación relativa al corazón entendido como sis-tema complejo. La presente tesis se centra en la construcción de un modelo multiescala para la simula-ción realista de la electrofisiología cardíaca tanto a nivel auricular como de torso, integrando toda la información anatómica y funcional disponible en la literatura. La construcción de este modelo implica el desarrollo, en base a datos experimentales, de modelos electrofisiológicos heterogéneos tanto celulares como tisulares. Así mismo, es imprescindible una representación tridimensional precisa de la anatomía auricular, incluyendo la dirección de fibras y los haces de conducción preferentes. Este modelo multiescala busca reproducir fielmente la activación auricular en condiciones fisiológi-cas y patológicas. Su uso se ha centrado fundamentalmente en dos aplicaciones. En primer lugar, estudiar la relación entre la activación auricular en ritmo sinusal y las señales en la superficie del torso. Este estudio busca definir la mejor ubicación para el registro de las ondas P en el torso así como determinar aquellas regiones auriculares que contribuyen fundamentalmente a la formación y distribución de potenciales super-ficiales así como a las características de las ondas P. En segundo lugar, agrupar y cla-sificar espacialmente los focos ectópicos en regiones auriculares claramente diferen-ciables empleando como biomarcador los mapas superficiales de integral de la onda P (BSPiM). Se ha desarrollado para ello una metodología de aprendizaje automático en la que las simulaciones obtenidas con el modelo multiescala aurícula-torso sirven de entrenamiento, permitiendo validar si los focos ectópicos cuyos BSPiMs son similares se agrupan de forma natural en regiones auriculares no intersectadas y si BSPiMs nue-vos podrían ser clasificados prospectivamente con gran precisión.<br>Avui en dia, una millor comprenssió de l'activitat elèctrica del cor en condicions fisio-lògiques i patològiques és clau per a metges i investigadors. Al llarg dels últims anys, la informació derivada de l'ona P s'ha utilitzat per intentar descobrir els mecanismes subjacents a les arítmies auriculars mitjançant la localització de focus ectòpics i rotors d'alta freqüència. No obstant això, la relació entre l'activació de diferents regions auri-culars i les característiques tant de les ones P com de la distribució de potencial en la superfície del tors està lluny d'entendre's completament. Els models cardíacs funcionals i anatòmics són una nova eina que pot facilitar la recerca relativa al cor entès com a sistema complex. La present tesi es centra en la construcció d'un model multiescala per a la simulació realista de la electrofisiologia cardíaca tant a nivell auricular com de tors, integrant tota la informació anatòmica i funcional disponible en la literatura. La construcció d'aquest model implica el desenvolupament, sobre la base de dades experimentals, de models electrofisiològics heterogenis, tant cel·lulars com tissulars. Així mateix, és imprescindible una representació tridimensional precisa de l'anatomia auricular, in-cloent la direcció de fibres i els feixos de conducció preferents. Aquest model multies-cala busca reproduir fidelment l'activació auricular en condicions fisiològiques i pa-tològiques. El seu ús s'ha centrat fonamentalment en dues aplicacions. En primer lloc, estudiar la relació entre l'activació auricular en ritme sinusal i els senyals en la superfí-cie del tors. A més a més, amb aquest estudi també es busca definir la millor ubicació per al registre de les ones P en el tors, així com, determinar aquelles regions auriculars que contribueixen fonamentalment a la formació i distribució de potencials superfi-cials a l'hora que es caracteritzen les ones P. En segon lloc, agrupar i classificar espa-cialment els focus ectòpics en regions auriculars clarament diferenciables emprant com a biomarcador els mapes superficials d'integral de l'ona P (BSPiM). És per això que s'ha desenvolupat una metodologia d'aprenentatge automàtic en la qual les simulacions obtingudes amb el model multiescala aurícula-tors serveixen d'entrenament, la qual cosa permet validar si els focus ectòpics, llurs BSPiMs són similars, s'agrupen de for-ma natural en regions auriculars no intersectades i si BSPiMs nous podrien ser classifi-cats de manera prospectiva amb precisió.<br>Ferrer Albero, A. (2017). Three-dimensional Multiscale Modelling and Simulation of Atria and Torso Electrophysiology [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/88402<br>TESIS

"Trombosi venosa profunda: Estudi dels efectes del caminar i de la implantació de filtres de vena cava amb simulacions biomecàniques". Aquesta tesi descriu una recerca que s'ha dut a terme mitjançant simulacions per ordinador. L'objectiu ha estat estudiar aspectes concrets relacionats amb la trombosi venosa profunda. Aquests aspectes han estat estudiats des d'un punt de vista purament mecànic, en dues situacions: quins efectes té sobre una vena poplítia trombòtica el fet de caminar, i quins efectes comparatius té la implantació de quatre filtres diversos de vena cava. L'aproximació al problema ha estat doncs calcular mitjançant simulacions els valors de les magnituds físiques que descriuen els aspectes més rellevants. S'han desenvolupat un seguit de metodologies per dissenyar i implementar les simulacions, que s'han dut a terme usant un conjunt de paquets de programari lliure i tot un volum de codi generat específicament. Pel que fa als efectes del caminar sobre la vena poplítia s'ha conclòs que l'extensió/compressió del múscul semimembranós porta a un augment quantificat del diàmetre de la vena i a una millora de la circulació. També s'ha conclòs i quantificat que aquesta millora de la circulació desapareix si en paral·lel es produeix un augment del cabal sanguini. Pel que fa als filtres de vena cava, les conclusions més rellevants són relatives a l'efecte del flux sanguini sobre els filtres mateixos. S'han quantificat les forces de fricció i pressió exercides sobre els filtres en condicions de cabals o viscositats sanguinis diverses. Quatre filtres diversos s'han pogut comparar quantitativament ateses les forces i a més s'han pogut obtenir per tots ells unes estimacions fiables de les forces totals exercides quan hi ha variacions en el cabal/ritme cardíac i/o en la viscositat sanguínia.<br>"Trombosis venosa profunda: Estudio de los efectos de caminar i de la implantación de filtros d evena cava con simulaciones biomecánicas" Esta tesis describe una investigación que se ha llevado a cabo mediante simulaciones por ordenador. El objetivo ha sido estudiar aspectos concretos relacionados con la trombosis venosa profunda. Estos aspectos han sido estudiados desde un punto de vista puramente mecánico, en dos situaciones: qué efectos tiene sobre una vena poplítea trombótica el caminar, y qué efectos comparativos tiene la implantación de cuatro filtros distintos de vena cava. La aproximación al problema ha sido pues calcular mediante simulaciones los valores de las magnitudes físicas que describen los aspectos más relevantes. Se han desarrollado una serie de metodologías para diseñar e implementar las simulaciones, que se han llevado a cabo usando un conjunto de paquetes de software libre y un volumen de código generado específicamente. En cuanto a los efectos de caminar sobre la vena poplítea se ha concluido que la extensión/compresión del músculo semimembranoso lleva a un aumento cuantificado del diámetro de la vena y a una mejora de la circulación. También se ha concluido y cuantificado que esta mejora de la circulación desaparece si en paralelo se produce un aumento del caudal sanguíneo. En cuanto a los filtros de vena cava, las conclusiones más relevantes son relativas a los efectos del flujo sanguíneo sobre los propios filtros. Se han cuantificado las fuerzas de fricción y presión ejercidas sobre los filtros en condiciones de caudales o viscosidades sanguíneos diversas. Cuatro filtros distintos se han podido comparar cuantitativamente dadas las fuerzas y además se han podido obtener para todos ellos unas estimaciones fiables de las fuerzas totales ejercidas cuando hay variaciones en el caudal/ritmo cardíaco y/o en la viscosidad sanguínea<br>"Deep vein thrombosis: Study of the effects of walking and of the implantation of vena cava filters through biomechanical simulations". This thesis describes a research that was carried out through computer simulations. The objective was to study specific aspects related to deep vein thrombosis. These aspects were studied from a purely mechanical point of view, in two different situations: effects of walking on a thrombotic popliteal vein, and effects of the implantation of four different vena cava filters. The problem was approached by calculating the values of the physical magnitudes that describe the most relevant aspects by means of numerical simulations. Several methodologies were developed to design and implement these simulations. For these purposes some taylor-made codes were created to be used along with a set of open source software packages. Regarding the effects of walking on the popliteal vein it was concluded that the extension/compression of the semimembranous muscle yields an increase of the vein diameter and an improvement in the blood flow. It was also concluded and quantified to what extent this improvement in blood flow is reduced when blood flow is increased. Regarding vena cava filters, the most relevant conclusions are related to the effect of blood flow on the filters themselves. The forces of friction and pressure exerted on the filters in different conditions of flow rates or blood viscosities have been quantified. Four different filters could be compared quantitatively with respect to the forces exerted on them. In addition reliable estimates of the total forces exerted for all filters when there are variations in flow/heart rate and/or blood viscosity were obtained.