Modelagem Bond Graph e controlador discreto de um equipamento médico assistencial de ablação por radiofrequência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Campos, Ronei Delfino da Fonseca
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/44402
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2022.
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O procedimento possui limitações, dentre as quais elencamos três: 1) quando aplicada em tumores maiores do que 3 cm ela não responde adequadamente, sendo o tamanho do tumor o maior fator de recorrência da técnica; 2) apresenta protocolos de aplicação de energia genéricos que nem sempre levam em conta a subjetividade de cada paciente e 3) não há uma padronização na descrição do comportamento dinâmico da resposta do tecido submetido a ablação, por exemplo, qual a impedância inicial do procedimento, qual impedância mínima, critério de finalização do procedimento, entre outros. Estas lacunas são os principais pontos abordados neste trabalho. Esta tese tem como objetivo obter indicadores paramétricos do comportamento da curva de impedância e a proposição de um controlador discreto para um equipamento de ARF. Isso permitirá aperfeiçoar o protocolo de aplicação e, consequentemente, ampliar o volume de dano térmico e diminuir a irregularidade na formação do volume de coagulação, o qual é o volume de células que realmente sofrem morte celular. Este trabalho contribui com os benefícios em se evidenciar a zona de carbonização na divulgação de dados experimentais com fins na expansão do dano térmico. A curva de impedância foi obtida para 5 cenários ex-vivo e, a partir deles, 7 parâmetros foram identificados na curva. Destes parâmetros, 3 índices de desempenho são derivados: um parâmetro que avalia a assimetria da curva; um segundo para avaliar o quanto a impedância decai com o tempo e um terceiro que avalia o quanto a impedância eleva-se a partir do ponto mínimo. O processo de desenvolvimento do controlador digital foi realizado por meio da obtenção de um modelo contínuo da planta do equipamento de ARF pela técnica Bond Graph e, em seguida, desenvolveu-se um controlador contínuo e seu equivalente discreto para o controle otimizado da potência do gerador. Os parâmetros e índices propostos apresentaram similaridades entre os grupos experimentais avaliados e fornecem uma forma alternativa para a descrição do comportamento da curva de impedância em diversos cenários de aplicação de RFA. O desenvolvimento de um controlador digital proporcionou melhoras no desempenho do equipamento com uma redução significativa do sobressinal e rastreio do sinal de referência. Esta melhoria propicia um controle adequado da homogeneidade do volume e alcance da margem de segurança do processo, tornando-o mais seguro. Com a obtenção do controlador discreto e a parametrização da curva de impedância pode-se minimizar as lacunas existentes no procedimento de RFA.Radiofrequency Ablation (RFA) is a modern surgical technique used as the first treatment option in patients with liver cancer at an early stage of development. Among others, the reduction in hospital stay and postoperative complications are the main advantages of this technique. The procedure has its limitations, among which we list three: 1) it does not respond adequately when applied to tumors larger than 3 cm, with tumor size being the greatest factor for recurrence of the technique; 2) it presents generic energy application protocols that do not always take into account the subjectivity of each patient and 3) there is no standardization in the description of the dynamic behavior of the tissue submitted to ablation, such as, for example, the initial impedance of the procedure, minimum impedance, procedure completion criterion, among others. These research gaps are the main points addressed in this work. This thesis aims at determining parametric indicators of the impedance curve behavior and proposing a discrete controller for an RFA equipment. This will allow to improve the application protocol and consequently, increase the volume of thermal damage and decrease the irregularity in the formation of the clotting volume, which is the volume that actually undergo cell death. This work contributes to the identification of the carbonization zone in the dissemination of experimental data on thermal damage. The impedance curve was obtained for five ex-vivo scenarios and, from them, seven parameters were identified in the curve. From these, three performance indices are derived: one that evaluates the asymmetry of the curve; a second that evaluates how much the impedance decays with time, and a third that evaluates how much the impedance rises from the minimum point. The digital controller was generated by obtaining a continuous model of the RFA equipment plant through the Bond Graph technique and subsequently, a continuous controller and its discrete equivalent were developed for the optimized control of the generator power. The parameters and indices proposed present similarities between the experimental groups evaluated and provide an alternative way to describe the behavior of the impedance curve in different RFA application scenarios. The development of a digital controller contributed to improve the equipment performance with a significant reduction in the overshoot and tracking of the reference signal. This improvement provides adequate control of volume homogeneity and facilitates attainment of the process’ safety margin, making it safer. Through the discrete controller and the parameterization of the impedance curve, the gaps in the RFA procedure can be minimized.A 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/openAccessModelagem Bond Graph e controlador discreto de um equipamento médico assistencial de ablação por radiofrequênciainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisBond GraphModelagemAblação por radiofrequênciaCâncer hepático - tratamentoporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2022_RoneiDelfinodaFonseca.pdf2022_RoneiDelfinodaFonseca.pdfapplication/pdf15630683http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44402/1/2022_RoneiDelfinodaFonseca.pdf0b4d884300e75b0e6584c5ff4cb7f90dMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/44402/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open access10482/444022023-07-07 18:17:49.353open accessoai:repositorio2.unb.br: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Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2023-07-07T21:17:49Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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