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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-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/7613126506226410pt_BR
dc.contributor.referee1Rocha, Bernardo Martins-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9127577198387019pt_BR
dc.contributor.referee2Berg, Lucas Arantes-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5144411895194107pt_BR
dc.creatorPereira, João Pedro Banhato-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5338524141656964pt_BR
dc.date.accessioned2026-06-29T11:57:00Z-
dc.date.available2026-03-27-
dc.date.available2026-06-29T11:57:00Z-
dc.date.issued2026-01-21-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20467-
dc.description.abstractThe objective of this work is to validate a procedure for generating cardiac digital twins from clinical data and to propose an optimization algorithm based on Differential Evolution (DE) that reduces the computational cost in comparison with the traditional Bayesian approach. The procedure integrates geometric reconstruction from magnetic resonance imaging, fiber orientation, incorporation of a Purkinje network, and simulation of ventricular activation through the Eikonal model, allowing the calibration of physiological parameters, such as conduction velocities and early activation sites, with approximation of electrocardiogram (ECG) signals. Parameter inference is performed, by default, using Bayesian methods of the SMC-ABC type, and the quality of the fit between simulated and clinical ECGs is evaluated using metrics such as the Pearson correlation coefficient (PCC) and the root mean square error (RMSE). The study uses data from four patients from the University Hospital of the Federal University of Juiz de Fora, including two with left bundle branch block, one with masked block, and one without bundle branch block. The validation involves controlled stimulation protocols and sinus rhythm, analyzing the ability of the model to reproduce clinically observed patterns. For the proposed method, inference times were evaluated for different DE population sizes. The results show that Differential Evolution recovers activation patterns and conduction velocity values compatible with those obtained with SMC-ABC, while maintaining similar PCC and RMSE levels and simultaneously reducing inference time by up to 2.5 times. It is concluded that the procedure is robust for representing alterations in ventricular conduction and that DE constitutes a promising alternative for accelerating the personalization of cardiac digital twins in clinical applications.pt_BR
dc.description.resumoO objetivo deste trabalho é validar um procedimento para a geração de gêmeos digitais cardíacos a partir de dados clínicos e propor um algoritmo de otimização por Evolução Diferencial (DE) que reduz o custo computacional em comparação com a abordagem bayesiana tradicional. O procedimento integra reconstrução geométrica por ressonância magnética, orientação de fibras, incorporação de uma rede de Purkinje e simulação da ativação ventricular por meio do modelo de Eikonal, permitindo a calibração de parâmetros fisiológicos, como velocidades de condução e pontos de ativação iniciais, com aproximação dos sinais de eletrocardiograma (ECG). A inferência é realizada, por padrão, via métodos bayesianos do tipo SMC-ABC, e a qualidade do ajuste entre os ECGs simulados e clínicos é avaliada por métricas como o coeficiente de correlação de Pearson (PCC) e o erro quadrático médio (RMSE). O estudo utiliza dados de quatro pacientes do Hospital Universitário da Universidade Federal de Juiz de Fora, incluindo dois com bloqueio de ramo esquerdo, um com bloqueio mascarado e um sem bloqueio de ramo. A validação envolve protocolos de estimulação controlada e ritmo sinusal, analisando a capacidade do modelo de reproduzir padrões observados clinicamente. Para o método proposto, foram avaliados tempos de inferência para diferentes tamanhos de população do método DE. Os resultados mostram que a Evolução Diferencial recupera padrões de ativação e valores de velocidade compatíveis com o SMC-ABC, mantendo níveis semelhantes de PCC e RMSE, ao mesmo tempo em que reduz o tempo de inferência em até 11 vezes. Conclui-se que o procedimento é robusto para a representação de alterações na condução ventricular e que o algoritmo DE constitui uma alternativa promissora para acelerar a personalização de gêmeos digitais cardíacos em aplicações clínicas.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.description.sponsorshipFINEP - Financiadora de Estudos e Projetospt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentFaculdade de Engenhariapt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/*
dc.subjectGêmeos digitais cardíacospt_BR
dc.subjectInferência de parâmetrospt_BR
dc.subjectBloqueio de ramopt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::MATEMATICA DA COMPUTACAO::MODELOS ANALITICOS E DE SIMULACAOpt_BR
dc.titleGêmeos digitais do coração para disfunções de condução ventricularpt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
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