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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Espectroscopia óptica de difusão multiespectral para aplicações biomédicas
Title Alternative: Multiespectral diffuse optical spectroscopy for biomedical aplications
Author: Quiroga Soto, Andrés Fabián, 1987-
Advisor: Mesquita, Rickson Coelho, 1982-
Abstract: Resumo: A espectroscopia óptica de difusão DOS é uma técnica que usa luz no regime do infravermelho próximo (NIR) para extração de informações fisiológicas em tecidos biológicos de forma não invasiva, tais como as concentrações de oxi-hemoglobina (HbO) , desoxi-hemoglobina (Hb) e a saturação de oxigênio no tecido (StO_2). Esta técnica baseia-se no fato de que a luz do infravermelho próximo se propaga difusivamente no tecido biológico, conseguindo se aprofundar alguns centímetros e voltar na superfície de incidência, e sofrendo alterações ao atravessar o meio devido à absorção e ao espalhamento do tecido. Este enfoque utiliza a equação de difusão para o modelamento da luz e suas soluções para conseguir as propriedades ópticas absolutas, que permite inferir as informações fisiológicas do tecido. A técnica experimental DOS utiliza fontes que emitem pulsos ultracurtos (Time Domain DOS) ou intensidades moduladas (Frequency Domain DOS) para extrair tais informações. No entanto, a implementação destas técnicas requerem uma eletrônica avançada, tornando a construção complicada ou a aquisição custosa. Por outro lado, os equipamentos que usam fontes contínuas medem apenas variações relativas dos coeficientes de absorção do tecido. Neste trabalho, estudou-se uma nova metodologia a partir da espectroscopia óptica de difusão usando fontes de onda contínua para vários comprimentos de ondas (CW-DOS) a fim de extrair os valores absolutos de absorção e espalhamento do tecido. A metodologia foi validada com dados ópticos em phantoms e camundongos, conseguindo inferir as propriedades ópticas absolutas para cada estágio. Os resultados refletem que a metodologia é uma boa alternativa para extração de informação fisiológica de forma simples e confiável, e que serve como base para a construção de novos equipamentos de DOS

Abstract: Diffuse Optical Spectroscopy (DOS) is a technique that employs near infrared (NIR) light to noninvasively extract physiological information from biological tissue, such as microvascular oxy-hemoglobin (HbO) and deoxy-hemoglobin (Hb) concentrations, and tissue oxygen saturation (StO_2). DOS is based on the fact that NIR light diffuses through deep tissue and interacts with tissue cells and molecules before returning to the surface. Therefore, the tissue composition can be estimated by the absorption and scattering coefficients, which can be monitored by the intensity detected of scattered light. DOS uses the diffusion equation for modeling light propagation, and its solutions to estimate the absolute optical properties. Typical experimental methods in DOS employ ultrashort-pulsed light sources (Time Domain DOS) or intensity modulated light sources (Frequency Domain DOS) to extract such information. However, the implementation of these techniques requires advanced electronics, which makes its use complicated and/or expensive. Instruments that use continuous-wave (CW- DOS) light sources are limited to estimate relative changes of the absorption coefficient, only. In this dissertation, we analyze a methodology based on continuous-wave diffuse optical spectroscopy with several wavelengths to estimate the absolute values of absorption and scattering coefficients of biological tissue. The methodology was validated in optical phantoms and in mice. Our results suggest that the methodology can be a good approach for estimating physiological information in a simple and reliable way, and it can be used as the basis for the construction of new DOS equipments
Subject: Espectroscopia ótica de difusão
Espectroscopia no infravermelho próximo
Tecidos (Anatomia e fisiologia) - Propriedades óticas
Ótica biomédica
Instrumentação biomédica
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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