Experimental data from cardiac myocytes mechanical behavior is crucial for clinically understanding the development of cardiovascular diseases and for the development of bio-artificial devices. However, such experimental data are very limited and difficult to achieve. Therefore, we present a numerical approach aimed to evaluate some important characteristics of this cell such as the contraction behavior. A new approach of muscle contraction modelling is presented combining the features of classical Hill model with some new adaptations such as the different orientation of fibers or the force-length relationship. To investigate the contraction behavior of cardiomyocytes, the constitutive model is implemented within a finite element analysis. We observed that our model is capable of simulating contraction - relaxation coupling in cardiac muscle cells.

Lo studio sperimentale del comportamento meccanico dei cardiomiociti è di cruciale importanza per la comprensione clinica delle patologie cardiovascolari e per lo sviluppo di sostituti biologici artificiali. Tuttavia, i dati sperimentali relativi al comportamento meccanico di queste cellule sono limitati e difficili da ottenere. In questo studio è quindi proposto un approccio numerico finalizzato ad una valutazione quantitativa di alcune caratteristiche fondamentali di queste cellule, come la capacità di contrazione. Incorporando alcune modifiche al modello proposto da Hill per il tessuto muscolare scheletrico, è presentato un nuovo approccio alla modellazione delle fibre cardiache che prende in considerazione sia la diversa orientazione delle fibre che il rapporto forza-lunghezza. Per investigare il processo di contrazione cellulare, il modello costitutivo è implementato in una analisi agli elementi finiti grazie al quale si è osservato che il modello proposto è capace di simulare l’accoppiamento contrazione-rilassamento dei cardiomiociti.

Sviluppo di un modello agli elementi finiti per la caratterizzazione delle capacità contrattili di cardiomiociti derivati da cellule staminali pluripotenti indotte

MANTOVANI, CHIARA
2021/2022

Abstract

Experimental data from cardiac myocytes mechanical behavior is crucial for clinically understanding the development of cardiovascular diseases and for the development of bio-artificial devices. However, such experimental data are very limited and difficult to achieve. Therefore, we present a numerical approach aimed to evaluate some important characteristics of this cell such as the contraction behavior. A new approach of muscle contraction modelling is presented combining the features of classical Hill model with some new adaptations such as the different orientation of fibers or the force-length relationship. To investigate the contraction behavior of cardiomyocytes, the constitutive model is implemented within a finite element analysis. We observed that our model is capable of simulating contraction - relaxation coupling in cardiac muscle cells.
2021
Development of a finite element model for the characterization of the contractile properties of induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes
Lo studio sperimentale del comportamento meccanico dei cardiomiociti è di cruciale importanza per la comprensione clinica delle patologie cardiovascolari e per lo sviluppo di sostituti biologici artificiali. Tuttavia, i dati sperimentali relativi al comportamento meccanico di queste cellule sono limitati e difficili da ottenere. In questo studio è quindi proposto un approccio numerico finalizzato ad una valutazione quantitativa di alcune caratteristiche fondamentali di queste cellule, come la capacità di contrazione. Incorporando alcune modifiche al modello proposto da Hill per il tessuto muscolare scheletrico, è presentato un nuovo approccio alla modellazione delle fibre cardiache che prende in considerazione sia la diversa orientazione delle fibre che il rapporto forza-lunghezza. Per investigare il processo di contrazione cellulare, il modello costitutivo è implementato in una analisi agli elementi finiti grazie al quale si è osservato che il modello proposto è capace di simulare l’accoppiamento contrazione-rilassamento dei cardiomiociti.
Biomeccanica
FEM
Cardiomiociti
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Mantovani_Chiara.pdf

accesso aperto

Dimensione 2.56 MB
Formato Adobe PDF
2.56 MB Adobe PDF Visualizza/Apri

The text of this website © Università degli studi di Padova. Full Text are published under a non-exclusive license. Metadata are under a CC0 License

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/11547