Interação do campo elétrico com miócitos cardíacos: cálculo do potencial transmembrana induzido a partir de modelo eletromagnético

• Processo: 13/05441-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2015
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Pesquisador responsável: Jose Wilson Magalhaes Bassani
• Beneficiário: Hugo Fernando Maia Milan
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Campo elétrico Modelos matemáticos Sistema cardiovascular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: campo elétrico | Método dos Elementos Finitos | Modelo Analítico | Modelo numérico | Potencial transmembrana induzido | Sistema Cardiovascular

Resumo

O processo de excitação por campo elétrico externo (E) em células cardíacas apresenta diferenças fisiológicas comparado com a estimulação por voltage-clamp. A corrente estimulatória aplicada em voltage-clamp gera uma variação do potencial transmembrana (deltaVm) homogênea, enquanto a aplicação de um E gera deltaVm espacialmente heterogênea. Para que a aplicação do E seja efetiva em disparar um potencial de ação, o qual precede a contração celular, é necessário que a deltaVm atinja um valor limiar (deltaVL) em uma área crítica da membrana. Assumindo deltaVL independente da direção de aplicação do E, é possível calcular o E limiar médio independente da direção de aplicação do pulso (Eind). Os modelos atuais para cálculo de deltaVL e Eind são baseados em modelos analíticos que consideram o miócito cardíaco como um esferoide prolato. Já foi demonstrado que a diferença dos valores calculados de deltaVm com modelos que descrevem a geometria real da célula e aqueles que descrevem a célula como uma forma geométrica regular pode chegar a 20%. Desta forma, pretendemos realizar a modelagem numérica de células cardíacas ventriculares isoladas de ratos neonatos, infantes e adultos, expostas a um E, pelo método dos elementos finitos, baseado em uma geometria celular mais realista, para calcular deltaVL e Eind. Estes resultados serão comparados com aqueles obtidos com o modelo analítico para esferoide prolato, bem como com resultados experimentais.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

HUGO FERNANDO MAIA MILAN; ROSANA ALMADA BASSANI; JOSÉ WILSON MAGALHÃES BASSANI. Testing electrode suitability for field stimulation of high-threshold biological preparations. Res. Biomed. Eng., v. 31, n. 3, p. 273-276, 2015-09-00. (13/05441-5)

MILAN, HUGO F. M.; BASSANI, ROSANA A.; SANTOS, LUIZ E. C.; ALMEIDA, ANTONIO C. G.; BASSANI, JOSE W. M.. Accuracy of electromagnetic models to estimate cardiomyocyte membrane polarization. MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING & COMPUTING, v. 57, n. 12, p. 2617-2627, DEC 2019. (13/05441-5)

MILAN, HUGO F. M.; ALMAZLOUM, AHMAD A.; BASSANI, ROSANA A.; BASSANI, JOSE W. M.. Membrane polarization at the excitation threshold induced by external electric fields in cardiomyocytes of rats at different developmental stages. MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING & COMPUTING, v. N/A, p. 11-pg., 2023-07-05. (13/05441-5, 08/54795-6)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

MILAN, Hugo Fernando Maia. Comparação de modelos para estimativa da máxima variação do potencial elétrico transmembrana induzida por campos elétricos externos em cardiomiócitos isolados de ratos de diferentes idades. 2015. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Campinas, SP.