Pesquisas do grupo abordam dinâmica de cálcio em miócitos, gêmeos digitais cardíacos em cardiomiopatia dilatada e delineação automática do QRS com redes neurais.
Professor Rodrigo Weber dos Santos apresentando o trabalho Emergence of Deterministic Calcium Dynamics from Spatially Coupled Stochastic Microdomains in Cardiac Myocytes no CinC 2026
O laboratório FISIOCOMP, da Universidade Federal de Juiz de Fora, participou do Computing in Cardiology (CinC) 2026 com três trabalhos, apresentados pelo Prof. Rodrigo Weber dos Santos e por Lucas Arantes Berg. O CinC é um dos principais fóruns internacionais de pesquisa em cardiologia computacional e processamento de sinais cardíacos.
Do estocástico ao determinístico: cálcio em miócitos cardíacos
No trabalho “Emergence of Deterministic Calcium Dynamics from Spatially Coupled Stochastic Microdomains in Cardiac Myocytes”, desenvolvido com Gustavo Montes Novaes (CEFET-MG) e pesquisadores da Universitat Politècnica de Catalunya, o grupo estendeu para duas dimensões um modelo de unidades agregadas de liberação de cálcio (SA-CaRU). A célula foi representada como uma rede de 16×16 unidades, cada uma com quatro canais de cálcio do tipo L e 20 receptores de rianodina, com dinâmica local estocástica (cadeias de Markov e método tau-leaping binomial) e acoplamento por difusão de cálcio entre unidades vizinhas. A implementação é paralela, com MPI.
Nas simulações, o acoplamento por difusão foi suficiente para sincronizar as unidades: a rede espacial reproduziu transientes de cálcio de célula inteira coerentes com o modelo determinístico de referência, apesar da forte estocasticidade local. O trabalho fornece uma base escalável para estudar como o acoplamento entre microdomínios dá origem à dinâmica global e para futuras simulações em geometrias celulares mais realistas.
Lucas Arantes Berg apresentando o trabalho Modeling Myocardial Fibrosis Improves ECG-Based Inference in Dilated Cardiomyopathy no CinC 2026
Fibrose miocárdica em gêmeos digitais de pacientes com cardiomiopatia dilatada
No trabalho “Modeling Myocardial Fibrosis Improves ECG-Based Inference in Dilated Cardiomyopathy”, o grupo estendeu um framework de ordem reduzida (modelo Eikonal com inferência bayesiana SMC-ABC) para representar a fibrose explicitamente. As regiões fibróticas, segmentadas por um clínico a partir de ressonância magnética com realce tardio (LGE-MRI) de dois pacientes do Hospital Universitário da UFJF, foram incluídas como uma região de condução lenta, com velocidade inferida em conjunto com as demais velocidades e os sítios de ativação inicial.
A modelagem explícita da fibrose melhorou o ajuste do QRS nos dois pacientes: o coeficiente de correlação de Pearson médio subiu de 0,920 para 0,947 no primeiro e de 0,885 para 0,895 no segundo, com redução do erro quadrático médio em ambos. A alternativa usual, reduzir globalmente as velocidades de condução, também melhorou o ajuste, mas dependeu do fator escolhido: com redução a 60%, o resultado de um dos pacientes ficou pior que o da referência. As velocidades fibróticas inferidas (0,11 e 0,18 m/s) foram pouco restritas pelo QRS e devem ser lidas como ordem de grandeza. Os autores destacam a necessidade de validação em uma coorte maior.
Rede neural para delineação do QRS em estudos eletrofisiológicos
No trabalho “Neural Network QRS Delimitator for EP Studies”, liderado por Yan B. Werneck, o grupo propôs um modelo para medir a duração do QRS em batimentos sinusais e estimulados durante estimulação ventricular programada, um cenário em que detectores treinados em bases convencionais de ECG generalizam mal. A arquitetura combina um backbone convolucional dilatado por derivação, que gera mapas de atenção para o início e o fim do QRS, com pesos por derivação fornecidos pelo modelo de fundação HuBERT-ECG. Uma cabeça de incerteza estima a largura de cada fronteira, e o preditor final é a mediana de oito modelos treinados com sementes diferentes.
Treinado com 715 batimentos anotados de quatro pacientes com cardiomiopatia dilatada não isquêmica, o modelo atingiu erro absoluto médio de 19,1 ± 1,6 ms na duração do QRS em validação leave-one-patient-out, dentro da faixa de variabilidade interobservador descrita para anotação manual. O código e a ferramenta de anotação estão disponíveis publicamente.
Colaboração e apoio
Os trabalhos envolveram estudantes, docentes e médicos da UFJF e do Hospital Universitário, além de colaboradores da Universidade Federal de São João del-Rei, da Universitat Pompeu Fabra, da Universitat Politècnica de Catalunya e do CEFET-MG. O apoio veio de CNPq, FAPEMIG, FINEP, CAPES, Ebserh e, em parte das simulações, do Swiss National Supercomputing Centre (CSCS).
Artigos: