Modelagem matemática e avaliação de novos parâmetros para estudo do efeito de fármacos na repolarização ventricular em indivíduos com diabetes

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Modelagem matemática e avaliação de novos parâmetros para estudo do efeito de fármacos na repolarização ventricular em indivíduos com diabetes

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Título: Modelagem matemática e avaliação de novos parâmetros para estudo do efeito de fármacos na repolarização ventricular em indivíduos com diabetes
Autor: Charry, Oscar Julián Perdomo
Resumo: Esta pesquisa apresenta uma metodologia completa para a modelagem matemática de sinais de vetocardiogramas (VCG's) de individuos com diabetes ao longo de três estudos de caso: inalação de salbutamol, infusão de adrenalina e clampeamento de glicose. A abordagem propõe primeiramente a utilização de um modelo micro para compreender o comportamento individual das células ventriculares cardíacas: células do endocárdio, células M e células do epicárdio. Analisou-se o comportamento conjunto dos três tipos de células através do ECG transmural, o qual foi gerado pela soma ponderada dos potenciais de ação característicos dos três tipos células ventriculares. Além disso, procedeu-se a análise estatística das variáveis fisiológicas medidas nos pacientes durante os três estudos de caso, obtendo um novo parâmetro Latent Adrenaline Unit (LAU), que representa a razão da mudança da freqüência cardíaca com respeito à concentração do potássio extracelular, a qual é uma resposta qualitativamente descrita na literatura. A relação matemática do parâmetro LAU ajuda na avaliação quantitativa das diferentes mudanças durante infusão de adrenalina na freqüência cardíaca e o potássio extracelular, relacionados com a diabetes, assim como o estabelecimento de diferenças estatisticamente significativas entre os três tipos de neuropatias em indivíduos com diabetes: Não Neuropatia, Neuropatia Subclínica e Neuropatia Estabelecida. Finalmente, propõe-se uma análise matemática dos sinais obtidos nos três estudos de caso no domínio da freqüência, mediante a soma de ondas senos e cossenos com diferentes freqüências de oscilação, fase e amplitude. Foram analisadas todas as 12 derivações do ECG, calculadas a partir dos VCG#s com o uso da transformada de Dower. Desta forma foi escolhida a derivação II porque representava a melhor sensibilidade às mudanças na repolarização ventricular ou onda T. Dois modelos matemáticos macros de ajuste de curvas foram aplicados na repolarização ventricular da derivação II do ECG, o primeiro com 18 variáveis (soma de senos) e o segundo modelo com 12 parâmetros (séries de Fourier). Com esses modelos matemáticos surgiram formas alternativas para representar e avaliar as alterações na morfologia da repolarização ventricular em individuos com diabetes sob efeito de fármacos.Abstract : This research presents a complete methodology for the mathematical modeling of vetocardiogramas signals (VCG's) of individuals with diabetes through three case studies: inhalation of salbutamol, adrenaline infusion and glicose clamping. The first approach proposes the use of a micro model to understand the behavior of individual cardiac ventricular cells: cells of the endocardium, M cells and epicardial cells. It was analyzed the behavior of all three cell types by transmural ECG, which was generated by the weighted sum of action potentials of the three ventricular cells. Furthermore, we proceeded to the statistical analysis of physiological measures in patients during the three case studies, obtaining a new parameter Latent Adrenaline Unit (LAU), which represents the ratio of change in heart rate with respect to the concentration of extracellular potassium, which is a response qualitatively described. The mathematical relationship LAU parameter helps in quantitative evaluation of the different changes during adrenaline infusion on heart rate and extracellular potassium, related to diabetes, as well as the establishment of statistically significant differences between the three types of neuropathy in patients with diabetes: Not Neuropathy, Subclinical Neuropathy and Established Neuropathy. Finally, it was proposed a mathematical analysis of the signals obtained in the three case studies in the frequency domain, using the sum of sine and cosine waves with different frequencies of oscillation, phase and amplitude. It was analyzed all 12-lead ECG, calculated from VCG's by using the transform Dower. Thus, the lead II was chosen because it represented the best sensitivity to changes in ventricular repolarization or T-wave. Two macro mathematical models of fitting curves were applied on ventricular repolarization of the lead II of ECG, the first model with 18 variables (sum of sines) and the second model with 12 parameters (Fourier series). With these mathematical models were found alternative ways to represent and evaluate the alterations in the morphology of ventricular repolarization in subjects with diabetes under the influence of drugs.
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2012.
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/100846
Data: 2012


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