http://repositorio.unb.br/handle/10482/51199| Fichier | Description | Taille | Format | |
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| 2024_ArthurDaCostaAguiar_DISSERT.pdf | 1,54 MB | Adobe PDF | Voir/Ouvrir |
| Titre: | Modelo computacional 3D para simulação do fluxo sanguíneo durante a ablação cardíaca por radiofrequência : explorando o comportamento caótico cardíaco com hidrodinâmica translacional |
| Auteur(s): | Aguiar, Arthur da Costa |
| Orientador(es):: | Rosa, Suélia de Siqueira Rodrigues Fleury |
| Assunto:: | Ablação por radiofrequência Sistemas não-lineares Mecânica dos fluidos |
| Date de publication: | 17-déc-2024 |
| Data de defesa:: | 12-mar-2024 |
| Référence bibliographique: | AGUIAR, Arthur da Costa. Modelo computacional 3D para simulação do fluxo sanguíneo durante a ablação cardíaca por radiofrequência: explorando o comportamento caótico cardíaco com hidrodinâmica translacional. 2024. 80 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024. |
| Résumé: | A ablação cardíaca, um procedimento invasivo para tratar arritmias cardíacas, pode apresentar complicações, como lesões de estruturas vizinhas, arritmias induzidas e o risco de desenvolvimento de fístulas cardíacas. No pós-operatório, os pacientes podem enfrentar dor no peito, fadiga, possíveis recorrências de arritmias e complicações relacionadas aos medicamentos. Sabendo disso está dissertação tem como objetivo desenvolver um modelo computacional 3D para simular o fluxo sanguíneo durante a Ablação Cardíaca por Radiofrequência (ACRF) e investigar o comportamento caótico cardíaco por meio da análise hidrodinâmica translacional. O modelo proposto permite explorar e compreender melhor as interações entre o eletrodo, os tecidos cardíacos, conjuntivos e esofágicos durante o procedimento de ACRF, fornecendo insights valiosos para aprimorar a eficácia e segurança do tratamento. Especificamente, a dissertação envolve a utilização do software COMSOL para simular a dinâmica do fluxo sanguíneo, aplicando hidrodinâmica e teoria do caos. A geometria e malha foram definidas, e as propriedades físicas relevantes são determinadas. Condições de contorno e iniciais adequadas seguiram o mesmo padrão sendo aplicadas e estabelecidas. O processo de ablação por radiofrequência foi modelado, levando em consideração as interações entre o eletrodo e os tecidos cardíacos, conjuntivos e esofágicos. Além disso, a teoria do caos foi integrada ao modelo para analises dos padrões complexos e o comportamento dinâmico do fluxo sanguíneo durante a ACRF. Com isto, foi realizado uma análise bibliométrica utilizando o software VOSviewer para identificar a falta de correlação entre temas relevantes, como ablação por radiofrequência, modelagem computacional, hidrodinâmica, sistema não-linear, pesquisa translacional e análise bibliométrica na literatura científica. O VOSviewer foi utilizado na dissertação para mapear a rede de coautoria e visualizar as interconexões entre os diferentes temas. Ele enfatizou a falta de conexões entre áreas como simulação computacional, teoria do caos e ablação por radiofrequência. Sendo realizado uma análise de coocorrência de palavras-chave utilizando o VOSviewer para identificar lacunas e tendências na pesquisa relacionada aos temas mencionados, destacando a escassez de estudos que abordem a interseção entre simulação computacional, pesquisa translacional, teoria do caos, mecânica dos fluidos, hemodinâmica e ablação por radiofrequência. Além disso, é identificado os principais periódicos e conferências que publicam artigos sobre esses temas por meio da análise dos dados do VOSviewer, com o objetivo de compreender a distribuição da produção científica nessas áreas e identificar oportunidades de colaboração e intercâmbio de conhecimento. A análise bibliométrica feita no VOSviewer com suporte do software Excel revelou uma variedade de combinações de palavras-chave, algumas com uma quantidade significativa de artigos associados, enquanto outras mostraram uma contagem limitada de interconexões, sugerindo áreas-chave não exploradas. Essa lacuna no conhecimento ressalta a necessidade de investigações adicionais na área de ablação cardíaca por radiofrequência e modelagem computacional de sistemas não lineares. A simulação do comportamento da temperatura durante a ablação cardíaca por radiofrequência forneceu uma visão sobre a distribuição de pesquisa e considerações fundamentais para o sucesso do procedimento, destacando a importância do monitoramento da temperatura e da visualização do fluxo sanguíneo. Em suma, os resultados destacam a necessidade contínua de investigações interdisciplinares e estratégias que podem avançar na compreensão e prática da ablação cardíaca por radiofrequência, oferecendo oportunidades para melhorar os resultados clínicos e o cuidado com os pacientes, inclusive explorando o potencial das ferramentas de simulação para substituir os testes em animais vivos. Impressões sobre os estudos futuros foram moldadas pela análises de dados que surgiram juntamente das limitações embruscadas durante a pesquisa. Ao examinar os resultados obtidos na investigação bibliométrica e na simulação computacional, ficou claro que existem áreas específicas que carecem de maior atenção e desenvolvimento. |
| Abstract: | Radiofrequency cardiac ablation, an invasive procedure to treat cardiac arrhythmias, may present complications such as adjacent structure injuries, induced arrhythmias, and the risk of developing cardiac fistulas. Postoperatively, patients may experience chest pain, fatigue, potential arrhythmia recurrences, and medication-related complications. Therefore, this study aimed to develop a 3D computational model to simulate blood flow during Radiofrequency Cardiac Ablation (RFCA) and investigate chaotic cardiac behavior through translational hydrodynamic analysis. The proposed model allowed for a better exploration and understanding of interactions among the electrode, cardiac tissues, connective tissues, and esophagus during RFCA, providing valuable insights to enhance treatment efficacy and safety. Specifically, the dissertation involved using COMSOL software to simulate blood flow dynamics, applying hydrodynamics and chaos theory. Geometry and mesh were defined, and relevant physical properties were determined. Adequate boundary and initial conditions were established. The RF ablation process was modeled, considering interactions between the electrode and cardiac, connective, and esophageal tissues. Additionally, chaos theory was integrated into the model for analyses of complex patterns and dynamic blood flow behavior during RFCA. Consequently, a bibliometric analysis was conducted using VOSviewer to identify the lack of correlation among relevant topics such as radiofrequency ablation, computational modeling, hydrodynamics, nonlinear systems, translational research, and bibliometric analysis in the scientific literature. VOSviewer was employed in the dissertation to map co-authorship networks and visualize interconnections among different topics, emphasizing the lack of connections between areas like computational simulation, chaos theory, and radiofrequency ablation. A co-occurrence analysis of keywords using VOSviewer was performed to identify gaps and trends in research related to the mentioned topics, highlighting the shortage of studies addressing the intersection between computational simulation, translational research, chaos theory, fluid mechanics, hemodynamics, and radiofrequency ablation. Moreover, major journals and conferences publishing articles on these topics were identified through VOSviewer data analysis to understand the distribution of scientific production and identify opportunities for collaboration and knowledge exchange. The bibliometric analysis conducted in VOSviewer with Excel support revealed various keyword combinations, some with a significant number of associated articles, while others showed limited interconnections, suggesting unexplored key areas. This knowledge gap underscores the need for further investigations in the field of radiofrequency cardiac ablation and computational modeling of nonlinear systems. Simulating temperature behavior during radiofrequency cardiac ablation provided insight into research distribution and fundamental considerations for procedure success, emphasizing the importance of temperature monitoring and blood flow visualization. In summary, the results underscore the ongoing need for interdisciplinary research and strategies to advance understanding and practice in radiofrequency cardiac ablation, offering opportunities to improve clinical outcomes and patient care, including exploring the potential of simulation tools to replace live animal testing. Insights into future studies were shaped by data analyses that arose alongside limitations encountered during research. Upon examining results from bibliometric investigation and computational simulation, it became evident that specific areas require greater attention and development. |
| Resumen: | La ablación cardíaca, un procedimiento invasivo para tratar arritmias cardíacas, puede presentar complicaciones como lesiones en estructuras adyacentes, arritmias inducidas y el riesgo de desarrollar fístulas cardíacas. En el posoperatorio, los pacientes pueden experimentar dolor en el pecho, fatiga, posibles recurrencias de arritmias y complicaciones relacionadas con medicamentos. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo desarrollar un modelo computacional 3D para simular el flujo sanguíneo durante la Ablación Cardíaca por Radiofrecuencia (ACRF) e investigar el comportamiento caótico cardíaco a través del análisis hidrodinámico translacional. El modelo propuesto permitió explorar y comprender mejor las interacciones entre el electrodo, los tejidos cardíacos, los tejidos conectivos y el esófago durante el procedimiento de ACRF, proporcionando ideas valiosas para mejorar la eficacia y seguridad del tratamiento. Específicamente, la disertación implicó el uso del software COMSOL para simular la dinámica del flujo sanguíneo, aplicando hidrodinámica y teoría del caos. Se definieron la geometría y la malla, y se determinaron las propiedades físicas relevantes. Se establecieron condiciones de contorno e iniciales adecuadas. El proceso de ablación por radiofrecuencia se modeló, considerando las interacciones entre el electrodo y los tejidos cardíacos, conectivos y esofágicos. Además, la teoría del caos se integró en el modelo para analizar patrones complejos y el comportamiento dinámico del flujo sanguíneo durante la ACRF. En consecuencia, se realizó un análisis bibliométrico utilizando VOSviewer para identificar la falta de correlación entre temas relevantes como la ablación por radiofrecuencia, modelado computacional, hidrodinámica, sistemas no lineales, investigación translacional y análisis bibliométrico en la literatura científica. VOSviewer se empleó en la disertación para mapear redes de coautoría y visualizar interconexiones entre diferentes temas, enfatizando la falta de conexiones entre áreas como simulación computacional, teoría del caos y ablación por radiofrecuencia. Se realizó un análisis de co-ocurrencia de palabras clave utilizando VOSviewer para identificar brechas y tendencias en la investigación relacionada con los temas mencionados, resaltando la escasez de estudios que aborden la intersección entre simulación computacional, investigación translacional, teoría del caos, mecánica de fluidos, hemodinámica y ablación por radiofrecuencia. Además, se identificaron las principales revistas y conferencias que publican artículos sobre estos temas mediante análisis de datos de VOSviewer, con el objetivo de comprender la distribución de la producción científica e identificar oportunidades de colaboración e intercambio de conocimientos. El análisis bibliométrico realizado en VOSviewer con soporte de Excel reveló diversas combinaciones de palabras clave, algunas con un número significativo de artículos asociados, mientras que otras mostraron interconexiones limitadas, sugiriendo áreas clave no exploradas. Esta brecha de conocimiento subraya la necesidad de investigaciones adicionales en el campo de la ablación cardíaca por radiofrecuencia y modelado computacional de sistemas no lineales. La simulación del comportamiento de la temperatura durante la ablación cardíaca por radiofrecuencia proporcionó una visión de la distribución de la investigación y consideraciones fundamentales para el éxito del procedimiento, destacando la importancia del monitoreo de la temperatura y la visualización del flujo sanguíneo. En resumen, los resultados subrayan la necesidad continua de investigaciones interdisciplinarias y estrategias para avanzar en la comprensión y práctica de la ablación cardíaca por radiofrecuencia, ofreciendo oportunidades para mejorar los resultados clínicos y el cuidado del paciente, incluida la exploración del potencial de las herramientas de simulación para reemplazar las pruebas en animales vivos. Las impresiones sobre futuros estudios se vieron afectadas por los análisis de datos que surgieron junto con las limitaciones encontradas durante la investigación. Al examinar los resultados de la investigación bibliométrica y la simulación computacional, quedó claro que hay áreas específicas que requieren una mayor atención y desarrollo. |
| metadata.dc.description.unidade: | Faculdade de Tecnologia (FT) Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) |
| Description: | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Mecatrônicos, 2024. |
| metadata.dc.description.ppg: | Programa de Pós-Graduação em Sistemas Mecatrônicos |
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| Collection(s) : | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado |
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