Estudo de fantomas e tecidos biológicos por meio de mapas de absorção e espalhamento ópticos obtidos pela técnica de imagem no domínio da frequência espacial

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Reis, Arnaldo Ferreira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28996
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2245
Resumo: When detected early, skin cancer can have great chances of cure and one of the current forms of diagnosis performed by dermatologist physicians consists of biopsy. Therefore, during this exam, part of the suspicious tissue is collected and then it is sent to a pathological anatomy laboratory, where the observation report will be issued. However, this process is invasive and neglects the evolution of the disease. In order to overcome these problems, this research aims to propose a new methodology to detect skin cancer using the Spatial Frequency Domain Imaging technique (SFDI). In the theoretical part, the present research was based on CUCCIA (2009), TUCHIN (2000), BODENSCHATZ (2015), and others. In relation to the SFDI technique, it consists in an optical method that uses wide field geometry and which is non-invasive and non-contact. In addition, this technique is capable of interrogate skin depths of about 1 to 5 mm and quantifies the concentrations of clinically relevant chromophores such as oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, lipids, water and melanin by spatial maps of the absorption coefficient and reduced scattering coefficient (′ ). Regarding the research methodology, the developed SFDI device consists in a light microprojector which is used for projections of sinusoidal patterns at different spatial frequencies on the sample surface, so that the diffuse reflection that comes is captured using a CCD camera which has six filters for the wave length selection (530, 650, 680, 750, 780 and 810nm). The technique was previously applied in the study of phantoms as optical properties similar to those of the biological tissues for equipment calibration and, subsequentially, in the measures in ex vivo and in vivo. The results obtained by the SFDI were compared to the results obtained from an integrating sphere and were satisfactory for biomedical applications.
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In order to overcome these problems, this research aims to propose a new methodology to detect skin cancer using the Spatial Frequency Domain Imaging technique (SFDI). In the theoretical part, the present research was based on CUCCIA (2009), TUCHIN (2000), BODENSCHATZ (2015), and others. In relation to the SFDI technique, it consists in an optical method that uses wide field geometry and which is non-invasive and non-contact. In addition, this technique is capable of interrogate skin depths of about 1 to 5 mm and quantifies the concentrations of clinically relevant chromophores such as oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin, lipids, water and melanin by spatial maps of the absorption coefficient and reduced scattering coefficient (′ ). Regarding the research methodology, the developed SFDI device consists in a light microprojector which is used for projections of sinusoidal patterns at different spatial frequencies on the sample surface, so that the diffuse reflection that comes is captured using a CCD camera which has six filters for the wave length selection (530, 650, 680, 750, 780 and 810nm). The technique was previously applied in the study of phantoms as optical properties similar to those of the biological tissues for equipment calibration and, subsequentially, in the measures in ex vivo and in vivo. The results obtained by the SFDI were compared to the results obtained from an integrating sphere and were satisfactory for biomedical applications.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)Quando detectado precocemente, o câncer de pele pode ter grandes chances de cura e uma das formas de diagnóstico atuais realizadas pelo médico dermatologista consiste na biópsia. Durante a realização deste exame, é coletada parte do tecido suspeito e este é encaminhado para um laboratório de anatomia patológica que emitirá o laudo de observação. Contudo, este processo é invasivo e negligencia a evolução da doença. Para contornar esses problemas, a presente pesquisa tem como objetivo propor uma nova metodologia para detecção do câncer de pele utilizando a técnica de imagem no domínio de frequência espacial (SFDI). Na parte teórica, a pesquisa embasou-se nos trabalhos de CUCCIA (2009), TUCHIN (2000), BODENSCHATZ (2015), entre outros. Em relação à técnica SFDI, esta consiste em um método óptico que utiliza geometria de campo largo e que é não invasivo e sem contato. Além disso, esta técnica é capaz de interrogar profundidades da pele de cerca de 1 a 5 mm e quantifica as concentrações de cromóforos clinicamente relevantes como a oxihemoglobina, deoxihemoglobina, lipídios, água e melanina por meio de mapas espaciais dos coeficientes absorção () e espalhamento reduzido (′ ). Em relação à metodologia da presente pesquisa, o dispositivo SFDI desenvolvido consiste em um microprojetor de luz que é utilizado para projeções de padrões senoidais em diferentes frequências espaciais na superfície da amostra, de modo que a reflexão difusa proveniente é capturada usando uma câmera CCD que possui seis filtros para a seleção do comprimento de onda (530, 650, 680, 750, 780 e 810 nm). A técnica foi aplicada previamente no estudo de fantomas com propriedades ópticas semelhantes à de tecidos biológicos para calibração do equipamento e, posteriormente, na realização de medidas em ex vivo e in vivo. Os resultados obtidos por meio do SFDI foram comparados aos resultados obtidos de uma esfera integradora e mostraram-se satisfatórios para aplicações biomédicas.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em FísicaAndrade, Acácio Aparecido de Castrohttp://lattes.cnpq.br/4441691798330519Monte, Adamo Ferreira Gomes dohttp://lattes.cnpq.br/2149564760914561Serrano, Raimundo Lorahttp://lattes.cnpq.br/8861468720556013Pilla, Vivianehttp://lattes.cnpq.br/2792016882986736Marques, Flavio Augusto de Melohttp://lattes.cnpq.br/5772735542654514Morais, Paulo Cesar dehttp://lattes.cnpq.br/5847787136001573Reis, Arnaldo Ferreira2020-03-13T20:32:40Z2020-03-13T20:32:40Z2019-07-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfREIS, Arnaldo Ferreira dos. Estudo de fantomas e tecidos biológicos por meio de mapas de absorção e espalhamento ópticos obtidos pela técnica de imagem no domínio da frequência espacial. 2019. 166 f. Tese ( doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2245https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28996http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2245porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2020-03-14T06:08:47Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/28996Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-03-14T06:08:47Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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