Assessment of active state titin's effects on muscle mechanics using finite element modeling
Aktif koşul titin'in kas mekanikleri üzerindeki etkisinin sonlu elemanlar modellemesi ile incelenmesi
- Tez No: 767066
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ALİ YÜCESOY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Epimüsküler yükler, Kaslar, Sonlu elemanlar yöntemi, Titin, Epimuscular loads, Muscles, Finite element method, Titin
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kalsiyum bağlantılı mekaniksel davranışları titinin üç-miyofilaman paradigması dahilinde kuvvet üretimini karakterize etmektedir: (1) PEVK (Prolin, Glutamat, Valin, Lizin) segmentinin sertleşmesi ve (2) N2A-titin etkileşimi ile serbest yay uzunluğunun kısalması. Bu tez, titinin epimüsküler yüklerin dahil edildiği alternatif bir perspektife analizlerine odaklanmaktadır. İzole ve entegre sıçan sonlu elemanlar kas model varyasyonları üç farklı titin modeli ile birlikte kullanılmıştır: pasif koşul titin, aktif koşul titin-I ve aktif koşul titin-II. İzole kas modeli sonuçları aktif koşul titin-I ve titin-II'nin sarkomer uzamasını sınırladığını (lm = 32.7mm: sırasıyla %10'a ve %20'ye kadar) göstermiştir. Bu kısa sarkomer etkisi aktif koşul titinin etki mekanizmasıdır. Entegre kas modelleri sonuçları kısa sarkomer etkisinin dengesiz ve bağımlı bir değişken haline geldiğini göstermektedir: kısa sarkomer etkisi proksimal fasiküller için gelişmiş (sırasıyla %30.2 ve %31.0), kalan fasiküller için ise azalmıştır (sırasıyla %10.3 ve %14.0) ve uzun sarkomer etkisi görülmüştür. Titinin etki mekanizması ve fonsiyonel etkileri epimüsküler miyobağdoku kuvvet iletimi tarafından manipüle edilmiştir. Bu bulgular 3-miyofilaman modeli için yeni bir yaklaşım ifade eder: Kontraktil modeli komponentlerinin analizlerinde kuvvet artışına katkısı ve kas mekaniklerine katkısı farklı perspektifler ile ele alınmalıdır. Titinin kalsiyum bağlantılı mekaniksel davranışları titinin sertliğini arttırdığı için ilkine dahildir. Öte yandan, kısa sarkomer etkisi ise titinin etkisini diğer komponentlere ve kuvvet-uzunluk karakteristiklerine ilettiği için ikincisine dahildir. Bu özellikler titinin üçüncü miyofilaman olarak katkısını kapsamlı olarak tanımlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Calcium dependent mechanical behaviors characterize titin's contribution to force production in three-myofilament paradigm: (1) Stiffening of PEVK (Proline, Glutamate, Valine, Lysine) segment, and (2) reduction of free-spring length via N2A-titin binding. This thesis is focused on the introduction of an alternative perspective to the analysis of titin with incorporating epimuscular myofascial loads. Isolated and integrated rat muscle finite element model variations were used with three titin models: passive state titin, active state titin-I and active state titin-II. Results of isolated model showed that active state titin-I and II limits sarcomere shortening (lm = 32.7mm: up to 10% and 20%, respectively). Such shorter sarcomere effect characterizes active state titin's mechanism of effects. Integrated models showed that the shorter sarcomere effect becomes an inconsistent and variable mechanism: Shorter sarcomere effect is further enhanced for proximal fascicle interfaces (by 30.2% and 31.0%, respectively) whereas it is also diminished for remaining fascicles (by 10.3% and 14.0%, respectively), but even a longer sarcomere effect is shown. Overall, titin's mechanism of effect and functionality are manipulated by epimuscular myofascial force transmission. This implies a new approach for the 3-miyofilament model: For the analysis of the components of the contractile machinery, contribution to force production and contribution to muscle mechanics should be assessed with alternative perspectives. Titin's calcium dependent mechanical behaviors belong to former as these increases its stiffness, whereas shorter sarcomere effect belongs to latter as this mechanism further translates its effect to other components as well as to length-force characteristics. These together comprehensively define titin's contribution as a third myofilament.
Benzer Tezler
- Assessment of local muscle deformations using multi-modal imaging and finite element modeling
Lokal kas deformasyonlarının çoklu modalite görüntüleme ve sonlu elemanlar modelleme ile değerlendirmesi
ULUÇ PAMUK
Doktora
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ALİ YÜCESOY
- Performance assessment of nonlinear active devices to design broadband microwave power amplifiers via virtual gain optimization
Doğrusal olmayan aktif elemanların performans analizi ve sanal kazanç optimizasyonuyla genişbandlı mikrodalga güç kuvvetlendiricisi tasarımı
SEDAT KILINÇ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ
PROF. DR. BEKİR SIDDIK BİNBOĞA YARMAN
- Aktif istihdam politikalarının etki değerlendirmesi: Aydın ili örneği
Impact assessment of active employment policies: The case of Aydın province
PİRAYE ÖYKÜ GÖKÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileriAydın Adnan Menderes ÜniversitesiÇalışma Ekonomisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE EROL
- Majör depresif bozukluklu bireylerde intihar davranışı, erken uyumsuz şemalar ve sosyal bilişsel işlevler ilişkisinin belirlenmesi
Assessment of relationship between suicide behavior, early maladaptive schemas and social cognitive functions in individuals with major depressive disorder
ÇAĞLAR SOYKAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2018
PsikiyatriAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiRuh Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMRA ULUSOY KAYMAK
- Çocuk amputelerde fonksiyonel durumun belirlenmesi
Investigation of the functional state in child amputes
ÖZLEM ÜLGER
Doktora
Türkçe
2005
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıHacettepe ÜniversitesiProtez-Ortez-Biyomekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜL ŞENER