Estimativa da localização de tumores mamários usando o conceito de tempo de desvio térmico na presença da perfusão
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34052 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.25 |
Resumo: | The adjustments of the circulatory system during changes due to exposure to the external environment (heat/cold) or physical activities show how much our organism can adapt to the need to produce (or reduce) energy originating from its metabolism. These adjustments go through for the variation of blood perfusion. For example, once the body is affected by its perfusion, it tends to increase the effect of reducing the internal heat generation produced by its metabolism. The behavior is precisely the opposite when exposed of cooling. Also, the impact of blood perfusion due to a change in external conditions of the surface (heating or cooling) occurs in an even more intense way in regions with higher perfusion, such as tumor cells, whose vascularization is more significant than those in healthy tissues. This different behavior may, in this case, be a key to identifying the location of the tumor. In other words, proposes here, as a tumor identification method, to observe the transient response to the surface temperature of a breast exposed to a modulated heating condition. A comparison of this response with a heath breast allows an estimate of the tumor's location. The concept used for this estimate is to determine the time that the inclusion takes to cause a change in the surface temperature profile, considering, in this case, the greater perfusion of the tumor when compared to an equivalent healthy region. This time, defined here as the time to reach the maximum thermal contrast between healthy and non-healthy breasts, is obtained parametrically considering various conditions of tumor location in a one-dimensional model in cartesian coordinates and a two-dimensional model in cylindrical coordinates. It is proposed to use numerical simulations using the COMSOL Multiphysics software and analytical solutions to represent the thermal behavior of the models studied, and verify the proposed correlation in an experimental modeling using a silicone sample.The technique successfully estimated inclusions (tumors) with a thickness (diameter) of 5 mm to 20 mm in depth, in 1D and 2D models, with an estimation error of less than 1 mm. |
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Estimativa da localização de tumores mamários usando o conceito de tempo de desvio térmico na presença da perfusãoEstimating the location of breast tumors using the concept of thermal deviation time in the presence of perfusionCâncer de mamaBreast cancerTempo de desvio térmicothermal deviation timeEquação de PennesPennes equationTermografia dinâmicaDynamic themographyTécnica experimentalExperimental techniqueCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOREngenharia mecânicaMamas - CâncerEquação de calorTomografiaThe adjustments of the circulatory system during changes due to exposure to the external environment (heat/cold) or physical activities show how much our organism can adapt to the need to produce (or reduce) energy originating from its metabolism. These adjustments go through for the variation of blood perfusion. For example, once the body is affected by its perfusion, it tends to increase the effect of reducing the internal heat generation produced by its metabolism. The behavior is precisely the opposite when exposed of cooling. Also, the impact of blood perfusion due to a change in external conditions of the surface (heating or cooling) occurs in an even more intense way in regions with higher perfusion, such as tumor cells, whose vascularization is more significant than those in healthy tissues. This different behavior may, in this case, be a key to identifying the location of the tumor. In other words, proposes here, as a tumor identification method, to observe the transient response to the surface temperature of a breast exposed to a modulated heating condition. A comparison of this response with a heath breast allows an estimate of the tumor's location. The concept used for this estimate is to determine the time that the inclusion takes to cause a change in the surface temperature profile, considering, in this case, the greater perfusion of the tumor when compared to an equivalent healthy region. This time, defined here as the time to reach the maximum thermal contrast between healthy and non-healthy breasts, is obtained parametrically considering various conditions of tumor location in a one-dimensional model in cartesian coordinates and a two-dimensional model in cylindrical coordinates. It is proposed to use numerical simulations using the COMSOL Multiphysics software and analytical solutions to represent the thermal behavior of the models studied, and verify the proposed correlation in an experimental modeling using a silicone sample.The technique successfully estimated inclusions (tumors) with a thickness (diameter) of 5 mm to 20 mm in depth, in 1D and 2D models, with an estimation error of less than 1 mm.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)Os ajustes do sistema circulatório durante mudanças devido à exposição ao meio externo (calor / frio) ou atividades físicas mostram o quanto nosso organismo pode se adaptar à necessidade de aumentar (ou reduzir) a produção de energia interna. Esses ajustes ocorrem principalmente devido a variação da perfusão sanguínea. Por exemplo, uma vez que o corpo é afetado por uma condição de aquecimento, ele tende a reduzir a geração interna de calor. Ou é exatamente o oposto quando exposto ao resfriamento. Além disso, o impacto da perfusão sanguínea devido a uma mudança nas condições externas da superfície (aquecimento ou resfriamento) ocorre de forma ainda mais intensa em regiões com maior perfusão, como as células tumorais, cuja vascularização é mais significativa do que em tecidos saudáveis. Essa diferença de comportamento pode, neste caso, ser a chave para identificar a localização de um tumor. Em outras palavras, propõe-se aqui, como método de identificação de tumor, observar a resposta transitória à temperatura superficial de uma mama exposta a uma condição de aquecimento modulado. Uma comparação desta resposta com uma mama saudável permite uma estimativa da localização do tumor. O conceito utilizado para esta estimativa é determinar o tempo que a inclusão leva para provocar alteração no perfil de temperatura superficial, considerando, neste caso, a maior perfusão da região lesionada quando comparada a uma região equivalente, porém saudável. Este tempo, definido aqui como o tempo para atingir o contraste térmico máximo entre mamas saudáveis e não saudáveis, é obtido parametricamente considerando várias condições de localização do tumor em um modelo unidimensional em coordenadas cartesianas e um modelo bidimensional em coordenadas cilíndricas. Propõe-se a utilização de simulações numéricas por meio do software COMSOL Multiphysics e de soluções analíticas para representação do comportamento térmico dos modelos estudados, e verificação da correlação proposta em uma modelagem experimental utilizando uma amostra de silicone. A técnica estimou com sucesso inclusões (tumores) com espessura (ou diâmetro) de 5 mm a 20 mm de profundidade, em modelos 1D e 2D, com erro de estimativa inferiores a 1 mm.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaGuimarães, Gilmarhttp://lattes.cnpq.br/8168905928139438Moura, Luís Maurohttp://lattes.cnpq.br/6146541063955881Fernandes, Henrique Coelhohttp://lattes.cnpq.br/2439055005598269Medeiros, Vinícius Soares2022-02-07T12:27:07Z2022-02-07T12:27:07Z2022-01-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMEDEIROS, Vinícius Soares. Estimativa da Localização de Tumores Mamários Usando o Conceito de Tempo de Desvio Térmico na Presença da Perfusão. 2022. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.25https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34052http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.25porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2022-02-08T06:30:35Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/34052Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2022-02-08T06:30:35Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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MEDEIROS, Vinícius Soares. Estimativa da Localização de Tumores Mamários Usando o Conceito de Tempo de Desvio Térmico na Presença da Perfusão. 2022. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.25 https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34052 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.25 |
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