Desenvolvimento de um sistema de geração de imagens fotoacústicas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40778 |
Resumo: | A incidência de radiação eletromagnética pulsada ou modulada em uma amostra absorciva pode levar à geração de ondas acústicas. Este fenômeno, bem conhecido por efeito fotoacústico, tem sido utilizado no estudo da absorção óptica de materiais. Os métodos de geração de imagens fotoacústicos (PAI, do inglês PhotoAcoustic Imaging) são técnicas que mapeiam amostras com base nos sinais fotoacústicos gerados por suas diferentes regiões. Nas últimas décadas, as aplicações da PAI nas ciências médicas e biológicas foram muito exploradas e apresentaram resultados promissores, principalmente no diagnóstico. A PAI apresenta as principais vantagens das modalidades de imagens ultrassônicas e ópticas, uma vez que tem alta sensibilidade, alto contraste e é capaz de detectar regiões internas dos tecidos biológicos. Empregando dispositivos relativamente simples, as modalidades PAI são capazes de fornecer informações anatômicas e fisiológicas de organismos. Neste trabalho foi desenvolvido em laboratório um sistema PAI, utilizando como fonte de radiação o laser Nd:YAG (pulsado, 10 Hz, 5 ns) e, como detector de ondas acústicas, um transdutor ultrassônico piezoelétrico. O aparato completamente automatizado escaneia uma região bidimensional em torno da amostra, coletando os sinais fotoacústicos gerados em diversas localizações, e produz mapas de contorno. O sistema apresenta alta sensibilidade na detecção da absorção óptica, permite a geração de imagens no visivel e IR, e foi caracterizado em 532 nm e 1064 nm, alcançando resolução espacial de 0,4 mm. A imagem fotoacústica de dentes em diferentes estados de saúde foi obtida com o sistema PAI, a fim de se analisar a viabilidade da aplicação da técnica no diagnóstico odontológico. O foco foi dado para a detecção de cáries incipientes, pois ainda não existe um método objetivo bem estabelecido para este diagnóstico, e, quando detectada precocemente, a cárie pode ser tratada de maneira menos invasiva e com menos destruição dos tecidos dentários. |
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MIRANDA, Erica Muniz dehttp://lattes.cnpq.br/5961165080891959http://lattes.cnpq.br/8841334894205599GOMES, Anderson Stevens Leônidas2021-08-05T11:57:37Z2021-08-05T11:57:37Z2020-10-23MIRANDA, Erica Muniz de. Desenvolvimento de um sistema de geração de imagens fotoacústicas. 2020. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40778A incidência de radiação eletromagnética pulsada ou modulada em uma amostra absorciva pode levar à geração de ondas acústicas. Este fenômeno, bem conhecido por efeito fotoacústico, tem sido utilizado no estudo da absorção óptica de materiais. Os métodos de geração de imagens fotoacústicos (PAI, do inglês PhotoAcoustic Imaging) são técnicas que mapeiam amostras com base nos sinais fotoacústicos gerados por suas diferentes regiões. Nas últimas décadas, as aplicações da PAI nas ciências médicas e biológicas foram muito exploradas e apresentaram resultados promissores, principalmente no diagnóstico. A PAI apresenta as principais vantagens das modalidades de imagens ultrassônicas e ópticas, uma vez que tem alta sensibilidade, alto contraste e é capaz de detectar regiões internas dos tecidos biológicos. Empregando dispositivos relativamente simples, as modalidades PAI são capazes de fornecer informações anatômicas e fisiológicas de organismos. Neste trabalho foi desenvolvido em laboratório um sistema PAI, utilizando como fonte de radiação o laser Nd:YAG (pulsado, 10 Hz, 5 ns) e, como detector de ondas acústicas, um transdutor ultrassônico piezoelétrico. O aparato completamente automatizado escaneia uma região bidimensional em torno da amostra, coletando os sinais fotoacústicos gerados em diversas localizações, e produz mapas de contorno. O sistema apresenta alta sensibilidade na detecção da absorção óptica, permite a geração de imagens no visivel e IR, e foi caracterizado em 532 nm e 1064 nm, alcançando resolução espacial de 0,4 mm. A imagem fotoacústica de dentes em diferentes estados de saúde foi obtida com o sistema PAI, a fim de se analisar a viabilidade da aplicação da técnica no diagnóstico odontológico. O foco foi dado para a detecção de cáries incipientes, pois ainda não existe um método objetivo bem estabelecido para este diagnóstico, e, quando detectada precocemente, a cárie pode ser tratada de maneira menos invasiva e com menos destruição dos tecidos dentários.CNPqThe incidence of pulsed or modulated electromagnetic radiation in a absorptive sample can lead to the generation of acoustic waves. This phenomenon, well known as photoacoustic effect, has been utilised in studying optical absorption in materials. The photoacoustic images, PAI (lit. PhotoAcoustic Imaging), are techniques that map samples based on the photoacoustic signals generated by their different regions. In recent decades, the applications of PAI in medical and biological sciences were widely explored and have presented promising results since then, especially in diagnosis. The PAI shows great advantages in modalities of optic and ultrasonic images, since it has great sensibility, high contrast and is capable of detecting inner regions of biological tissues. By using relatively simple devices, the PAI modalities are capable of providing anatomical and physiological information of organisms. In the present work, a PAI system was developed in the laboratory by utilizing as radiation source the Nd:YAG laser (pulsed, 10 Hz, 5 ns) and, as photoacoustic waves detector, an ultrasonic piezoelectric transducer. The completely automatized apparatus scans a bidimensional region at the sample, collecting photoacoustic signals generated in various localities and producing contour maps. The system has high sensitivity for detecting optical absorption, can imaging in visible and IR, and was characterized at 532 nm and 1064 nm, with 0,4 mm spatial resolution. The photoacoustic image of teeth in different health states was obtained with the PAI system with the aim of analysing the viability of the application of the technique in dentistry diagnosis. Special attention was paid to the detection of incipient caries, because currently there is no well established method to this kind of diagnosis and, the sooner the caries are detected, the higher the possibility of treating them in a less incisive way (that is, with less damage to dental tissue).porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessÓpticaEfeito fotoacústicoMétodo de geração de imagens fotoacústicosOdontologiaDesenvolvimento de um sistema de geração de imagens fotoacústicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETEXTDISSERTAÇÃO Erica Muniz de Miranda.pdf.txtDISSERTAÇÃO Erica Muniz de Miranda.pdf.txtExtracted texttext/plain189546https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40778/4/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Erica%20Muniz%20de%20Miranda.pdf.txta08a7300dd4b92b8c7a65a8b0175afdbMD54THUMBNAILDISSERTAÇÃO Erica Muniz de Miranda.pdf.jpgDISSERTAÇÃO Erica Muniz de Miranda.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1302https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40778/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Erica%20Muniz%20de%20Miranda.pdf.jpg7be68541e15dfcd979317460dd80d6f5MD55CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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