Modelagem matemática da resposta biológica da pele com tecido ulcerado do pé diabético e olho com retinopatia diabética

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fonseca, Marcos Augusto Moutinho
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38882
Resumo: Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica). Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
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Entender a matemática envolvida nestes processos permite uma melhor compreensão de fenômenos físicos, químicos e biológicos e, desta forma, manipulá-los para uma melhoria na qualidade de vida das pessoas. Este estudo propõe uma modelagem de dois aspectos biológicos: a resposta da pele humana à pressão e, também, uma análise dinâmica dos componentes do olho humano. Estes modelos foram baseados na da Teoria Bond Graph e validados com o uso do programa MATLAB®. Em ambos os casos, são utilizados análise de controle comparando dois quadros: um indivíduo saudável e outro portador de diabetes. Esta abordagem visa contribuir para o conceito de Controle Orgânico. É importante ressaltar que um fenômeno não é representado por apenas um único modelo, mas, sim, por uma gama de modelos. O ponto de partida deste trabalho foi a modelagem de um sistema físico similar, utilizando elementos mecânicos e elétricos para expressar o comportamento dos sistemas em termos análogos. Depois, foi desenhado o Bond Graph do modelo, de onde foram extraídas as equações do espaço de estados. A partir destas equações, foram realizadas simulações aplicando a Teoria de Controle Moderno para validar os modelos obtidos. Foram aplicadas entradas impulso e degrau, e extraído tanto o Diagrama de Bode como o Root Locus dos sistemas estudados. Os sistemas representando o cenário saudável dos órgãos em questão apresentaram comportamento similar ao de um sistema físico estável, enquanto os sistemas enfermos apresentaram características instáveis: o olho com retinopatia diabética apresentou um comportamento oscilatório prolongado, enquanto a pele adoecida apresentou instabilidade. Apesar de existirem poucos estudos similares na literatura, os resultados demonstraram confiabilidade e estabilidade do modelo desenvolvido e teve um desempenho satisfatório.With the evolution of research, there was also a growing concern with ethics and methods that could replace the use of animal guinea pigs in scientific experiments. Over the last few years, scientists have been looking for alternative methods to animal guinea pigs. One of these methods - mathematical modeling - while not eradicating the use of animals in experiments, can help reduce their use. Mathematical systems are all around us. From small atoms to star reactions, mathematics governs the most diverse systems in the entire universe. Understanding the mathematics involved in these processes allows a better understanding of physical, chemical and biological phenomena and thus manipulate them for an improvement in people's quality of life. This study proposes a modeling of two biological aspects: the response of human skin to pressure and also a dynamic analysis of the components of the human eye. These models were based on the Bond Graph Theory and validated using the MATLAB® tool. In both cases, control analysis is used comparing two frames: a healthy individual and another with diabetes. This approach aims to contribute to the concept of Organic Control. It is important to stress that a phenomenon is not represented by just a single model, but rather by a range of models. The starting point of this work was to model a similar physical system, using mechanical and electrical elements to show the behavior of the systems in analogous terms. Then, the Bond Graph of the model was drawn, from which state space equations were extracted. From these equations, simulations were performed applying the Modern Control Theory to validate the obtained models. Pulse and step inputs were applied, and both the Bode Diagram and Root Locus were extracted from the studied systems. The systems representing the healthy scenario of the organs in question presented behavior similar to that of a stable physical system, while the diseased systems presented unstable characteristics: the eye with diabetic retinopathy showed a prolonged oscillatory behavior, while the diseased skin showed instability. Although there are few similar studies in the literature, the results demonstrated reliability and stability of the developed model and had a satisfactory performance.Faculdade UnB Gama (FGA)Programa de Pós-Graduação em Engenharia BiomédicaRosa, Suélia de Siqueira Rodrigues FleuryFonseca, Marcos Augusto Moutinho2020-07-03T12:55:08Z2020-07-03T12:55:08Z2019-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFONSECA, Marcos Augusto Moutinho. Modelagem matemática da resposta biológica da pele com tecido ulcerado do pé diabético e olho com retinopatia diabética. 2019. 120 f., il. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica). Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/38882A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-08T21:15:32Zoai:repositorio.unb.br:10482/38882Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-08T21:15:32Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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