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

Autor(es)

Hugo Fernando Maia Milan

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
• Data de defesa: 2015-01-27

Membros da banca

José Wilson Magalhães Bassani; Airton Ramos; Eduardo Tavares Costa

• Orientador: José Wilson Magalhães Bassani; Rosana Almada Bassani

Resumo

Tendo em vista que a estimulação com campos elétricos externos (E) é utilizada na prática clínica para tratamento de arritmias cardíacas, é necessário um melhor entendimento do fenômeno de polarização da membrana plasmática de cardiomiócitos por E. O disparo de potencial de ação, e subsequente contração celular, induzido por E em cardiomiócitos depende da indução de variação do potencial elétrico transmembrana (?Vm) que leve este potencial ao valor limiar. Devido às limitações dos métodos atualmente disponíveis para medir ?Vm e seu valor máximo, ?Vmax, os modelos eletromagnéticos representam uma importante ferramenta para sua estimativa. Porém, os valores calculados dependem de como o fenômeno de polarização da membrana é modelado. Os modelos eletromagnéticos encontrados na literatura aproximam a forma irregular do cardiomiócito a formas geométricas regulares. Entretanto, até o momento, não se sabe qual destes modelos é o mais adequado para se estimar ?Vm. As células miocárdicas apresentam irregularidades em sua forma e, tanto a forma quanto as dimensões das células alteram-se com o desenvolvimento pós-natal. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo numérico tridimensional (MN3D) da forma irregular da célula, e comparou-se as estimativas de ?Vm induzida por E limiar (?VL) feitas com este modelo e com modelos simplificados, entre estes o modelo numérico bidimensional (MN2D) e os modelos analíticos para cilindro (MACil), esfera (MAEsf), esferóide prolato (MAEsPr) e elipsóide (MAElip). Para estimar ?VL, E limiar e as dimensões celulares foram medidos em células cardíacas isoladas de ratos neonatos (5-7 dias), infantes (28-32 dias) e adultos (4-6 meses), em 6 faixas de ângulos entre a direção de aplicação do campo e o eixo maior da célula. Os modelos foram calibrados do ponto de vista eletromagnético, o que mostrou que, MN2D e MACil são inadequados para estimar ?Vmax. Enquanto as estimativas de ?VL com MN3D e MAEsPr não variaram com o ângulo, mas sim com a idade, o oposto ocorreu com as estimativas feitas com o MAElip. Dentro de certas condições, as estimativas de ?VL feitas com MAEsPr foram as mais próximas daquelas feitas com MN3D. Conclui-se que o MAEsPr, menos complexo tecnicamente, pode fornecer estimativas confiáveis de ?VL, desde que o ângulo de aplicação de E seja pequeno (até 30º) (AU)

• Processo FAPESP: 13/05441-5 - Interação do campo elétrico com miócitos cardíacos: cálculo do potencial transmembrana induzido a partir de modelo eletromagnético
• Beneficiário: Hugo Fernando Maia Milan
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado