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dc.contributor.advisor1Santos, Rodrigo Weber dos-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6653435398940498pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Campos, Joventino de Oliveira-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7613126506226410pt_BR
dc.contributor.referee1Lawson, Brodie Alexander James-
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/pt_BR
dc.contributor.referee2Rocha, Bernardo Martins-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9127577198387019pt_BR
dc.creatorCouto, Guilherme Martins-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1080901400113648pt_BR
dc.date.accessioned2026-08-03T11:48:50Z-
dc.date.available2026-07-29-
dc.date.available2026-08-03T11:48:50Z-
dc.date.issued2026-06-25-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20944-
dc.description.abstractCardiac fibrosis creates structural barriers that disrupt electrical propagation, precipitating arrhythmias. Computational models frequently approximate fibrosis using uncorrelated random noise, neglecting the complex micro-architecture of biological tissue. Here, we investigated how different histology-inspired fibrotic structures interact with propagating waves to modulate sustained reentry. We extended a Perlin noise-based generator — introducing a high-density composition mode and border zone support — to synthesize compact, diffuse, interstitial, and patchy patterns. These architectures were characterized using a set of morphological and topological descriptors and percolation theory. Subsequently, we conducted electrophysiological simulations across 2D and 3D domains using the monodomain formulation coupled with a detailed ventricular cellular model adapted to reproduce acute hypoxia. The results revealed that spatially correlated patterns possess higher percolation thresholds than uncorrelated noise, yielding distinct vulnerability profiles. Compact fibrosis, characterized by massive and dense clusters, anchored stable circuits with minimal wave fractionation, presenting the lowest relative reentry risk among the patterns. Conversely, diffuse fibrosis significantly fractionated wavefronts, creating multiple anchoring points and the highest reentry incidence. Interstitial and patchy architectures forced tortuous, zigzag conduction; notably, patchy fibrosis was the only pattern that exhibited increased arrhythmogenicity in 3D, utilizing its combination of elongated strands and dense macro-structures to stabilize scroll waves. Quantifying these topology-specific wave interactions provides a foundation to inform more accurate and geometry-conscious computational modeling of cardiac fibrosis and arrhythmogenesis.pt_BR
dc.description.resumoA fibrose cardíaca cria barreiras estruturais que perturbam a propagação elétrica, precipitando arritmias. Modelos computacionais frequentemente aproximam a fibrose utilizando ruído aleatório não correlacionado, negligenciando a complexa microarquitetura do tecido biológico. Neste trabalho, investigamos como diferentes estruturas fibróticas inspiradas em histologia interagem com ondas de propagação para modular a reentrada sustentada. Estendemos um gerador baseado em ruído Perlin — introduzindo um modo de composição de fibrose para alta densidade e suporte a zonas de borda — para sintetizar padrões compact, diffuse, interstitial e patchy. Essas arquiteturas foram caracterizadas por meio de um conjunto de descritores morfológicos e topológicos e pela teoria da percolação. Em seguida, realizamos simulações eletrofisiológicas em domínios 2D e 3D utilizando a formulação do monodomínio acoplada a um modelo celular ventricular detalhado, adaptado para reproduzir hipóxia aguda. Os resultados revelaram que padrões espacialmente correlacionados possuem limiares de percolação mais elevados do que o ruído não correlacionado, produzindo perfis de vulnerabilidade distintos. A fibrose compact, caracterizada por aglomerados maciços e densos, ancorou circuitos estáveis com fracionamento mínimo de ondas, apresentando o menor risco relativo de reentrada entre os padrões. Em contrapartida, a fibrose diffuse fracionou significativamente as frentes de onda, criando múltiplos pontos de ancoragem e a maior incidência de reentrada. As arquiteturas interstitial e patchy forçaram condução tortuosa em zigue-zague; notavelmente, a fibrose patchy foi o único padrão que exibiu maior arritmogenicidade em 3D, utilizando sua combinação de filamentos alongados e macroestrutura densas para estabilizar ondas de rolagem. A quantificação dessas interações onda-topologia fornece uma base para embasar modelos computacionais mais precisos e conscientes da geometria da fibrose cardíaca e da sua arritmogênese.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICE – Instituto de Ciências Exataspt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Modelagem Computacionalpt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/*
dc.subjectFibrosept_BR
dc.subjectArritmiapt_BR
dc.subjectEletrofisiologia computacionalpt_BR
dc.subjectCaracterização estruturalpt_BR
dc.subjectFibrosispt_BR
dc.subjectArrhythmiapt_BR
dc.subjectComputational electrophysiologypt_BR
dc.subjectStructural characterizationpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.titleModulation of cardiac arrhythmogenesis by spatially correlated fibrosispt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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