A força de radiação acústica tem sido utilizada como o método de examinar propriedades físicas de materiais em diversas áreas. A vibro-acustografia é uma das técnicas que emprega este tipo de força para realizar análises de propriedades mecânicas de materiais. Esta técnica consiste na aplicação de força acústica modulada e focalizada na região de interesse. O alvo excitado vibra na frequência de modulação e o som emitido é característico da impedância mecânica do meio. Este som é detectado usando um hidrofone dedicado. Neste trabalho, propomos uma modificação nesta técnica de vibro-acustografia (VAG) e aplicando a técnica denominada vibro-acustomagnetografia (VAMG) substituindo o hidrofone por um sensor magnético de alta sensibilidade. A radiação acústica modulada será aplicada sobre um alvo magnetizado imerso no fluido em estudo. Com este procedimento, poder-se-á medir o deslocamento estático e dinâmico do alvo magnético (esfera) quando acusticamente excitado. Neste trabalho, foi usado um sensor magnetorresistivo com resolução da ordem de 1 nT para a montagem do transdutor de detecção de deslocamento do alvo magnético. A vibração do alvo foi induzida por uma força sem contato, usando a força acústica produzida por dois feixes concêntricos gerado por elementos piezelétricos confocais de mesma área e com foco comum a 7 cm. O alvo usado foi uma esfera magnética com um raio de 2,36 mm. O aparato foi avaliado por meio de medidas em água e em óleo. Os parâmetros viscoelásticos foram estimados a partir de ajustes não lineares da resposta do transdutor magnético em função da freqüência de modulação. / The acoustic radiation force has been used as the method to examine some materials physical properties in various areas. The vibro-acoustography is a technique that is being used to perform analysis of mechanical properties of materials. This technique involves the application of a focused acoustic modulated force. The excited target will vibrate at the frequency of modulation and the emitted sound is characteristic of the medium mechanical impedance. This sound is detected using a dedicated hydrophone. In this paper, we propose a modification of this technique vibro-acoustography (VAG) and applying a technique called vibro-acustomagnetography (VAMG) replacing the hydrophone by a magnetic sensor with high sensitivity. In this case, the modulated acoustic radiation will be applied on a magnetized target immersed in the fluid under study. With this procedure, static and dynamic displacement of the magnetic target (ball) will be measured when acoustically excited. In this study, we used a magnetoresistive sensor with resolution of about 1 nT for mounting the transducer to detect displacement of the magnetic target. The vibration of the target was induced by a non-contact force, using an ultrasonic beam modulated by two concentric beams generated by two piezoelectric elements confocal of the same area and common focus to 7 cm. The target used was a magnetic sphere with a radius of 2.36 mm. The apparatus was evaluated through of measurements in water and oil. Viscoelastic parameters were estimated fitting the nonlinear response of the magnetic transducer function of frequency modulation.

A força de radiação acústica tem sido utilizada como o método de examinar propriedades físicas de materiais em diversas áreas. A vibro-acustografia é uma das técnicas que emprega este tipo de força para realizar análises de propriedades mecânicas de materiais. Esta técnica consiste na aplicação de força acústica modulada e focalizada na região de interesse. O alvo excitado vibra na frequência de modulação e o som emitido é característico da impedância mecânica do meio. Este som é detectado usando um hidrofone dedicado. Neste trabalho, propomos uma modificação nesta técnica de vibro-acustografia (VAG) e aplicando a técnica denominada vibro-acustomagnetografia (VAMG) substituindo o hidrofone por um sensor magnético de alta sensibilidade. A radiação acústica modulada será aplicada sobre um alvo magnetizado imerso no fluido em estudo. Com este procedimento, poder-se-á medir o deslocamento estático e dinâmico do alvo magnético (esfera) quando acusticamente excitado. Neste trabalho, foi usado um sensor magnetorresistivo com resolução da ordem de 1 nT para a montagem do transdutor de detecção de deslocamento do alvo magnético. A vibração do alvo foi induzida por uma força sem contato, usando a força acústica produzida por dois feixes concêntricos gerado por elementos piezelétricos confocais de mesma área e com foco comum a 7 cm. O alvo usado foi uma esfera magnética com um raio de 2,36 mm. O aparato foi avaliado por meio de medidas em água e em óleo. Os parâmetros viscoelásticos foram estimados a partir de ajustes não lineares da resposta do transdutor magnético em função da freqüência de modulação. / The acoustic radiation force has been used as the method to examine some materials physical properties in various areas. The vibro-acoustography is a technique that is being used to perform analysis of mechanical properties of materials. This technique involves the application of a focused acoustic modulated force. The excited target will vibrate at the frequency of modulation and the emitted sound is characteristic of the medium mechanical impedance. This sound is detected using a dedicated hydrophone. In this paper, we propose a modification of this technique vibro-acoustography (VAG) and applying a technique called vibro-acustomagnetography (VAMG) replacing the hydrophone by a magnetic sensor with high sensitivity. In this case, the modulated acoustic radiation will be applied on a magnetized target immersed in the fluid under study. With this procedure, static and dynamic displacement of the magnetic target (ball) will be measured when acoustically excited. In this study, we used a magnetoresistive sensor with resolution of about 1 nT for mounting the transducer to detect displacement of the magnetic target. The vibration of the target was induced by a non-contact force, using an ultrasonic beam modulated by two concentric beams generated by two piezoelectric elements confocal of the same area and common focus to 7 cm. The target used was a magnetic sphere with a radius of 2.36 mm. The apparatus was evaluated through of measurements in water and oil. Viscoelastic parameters were estimated fitting the nonlinear response of the magnetic transducer function of frequency modulation.

Chronic liver diseases are the eighth leading cause of death in Brazil and a major public health problem in the world. Liver biopsy is the best available reference standard for evaluating and classifying stages of liver diseases, but it presents limitations and complications that are common in invasive methods. In recent years, elasticity imaging methods have been the focus of intense research activity with the ability to measure mechanical properties of soft tissues in a non-invasive way. Shear wave elastography is one of the most promising methods because it enables to quantitatively assess tissue elasticity. However, the current depth range of shear wave elastography impedes its application in obese patients, which have a great risk of developing liver disease. The aim of this study is to investigate the use of shear wave elastography in deeper tissues using a two-dimensional ultrasound transducer array. An efficient transducer array arrangement was simulated, fabricated and characterized. The results show that the proposed transducer configuration presents enhanced transmitting capabilities for generating tissue displacement in deeper tissues. In addition, numerical simulations were performed in order to track the tissue deformation and reconstruct its elastic properties. / Doenças crônicas do fígado são a oitava causa de morte no Brasil e um dos principais problemas de saúde pública do mundo. A biópsia do fígado é o melhor padrão de referência disponível para avaliação e classificação dos estágios das doenças hepáticas, mas apresenta limitações e complicações que são comuns nos métodos invasivos. Nos últimos anos, métodos de imagem por elasticidade têm sido o foco de intensa atividade de pesquisa, pois têm a capacidade de medir propriedades mecânicas dos tecidos moles de maneira não invasiva. A elastografia por ondas de cisalhamento é um dos métodos mais promissores, pois permite avaliar quantitativamente a elasticidade do tecido. No entanto, a atual faixa de profundidade da elastografia por ondas de cisalhamento impede sua aplicação em pacientes obesos, que apresentam grande risco de desenvolver doença hepática. O objetivo deste estudo é investigar o uso da elastografia por onda de cisalhamento em tecidos mais profundos usando um transdutor de ultrassom bidimensional. Uma configuração eficiente de transdutores matriciais foi simulada, fabricada e caracterizada. Os resultados mostram que o transdutor proposto possui capacidade de transmissão melhorada para gerar deslocamento em tecidos profundos. Além disso, simulações numéricas foram realizadas para monitorar a deformação do tecido e reconstruir suas propriedades elásticas.

Recent advances and interest in ultrasound particle manipulation calls for theoretical understanding of acoustic radiation force and torque exerted on a configuration of multiple particles. In this thesis we theoretically study the acoustic radiation force and torque exerted by an arbitrary acoustic beam on a cluster of spherical particles in an inviscid fluid. The method is based on the partial-wave expansion (PWE) and the translational addition theorem for spherical wave functions. The combination of (PWE) and addition theorem Method enable us to solve the associated multiple scattering problem by numerically computing the (PWE) coefficients in a system of linear equations. On the other hand, when we consider the radiation force and torque exerted on a single sphere, the addition theorem has the advantage to solve this problem in a closed form. After obtaining the PWE coefficients, the acoustic radiation force and torque is computed through the farfield series solution. To illustrate the method, the acoustic radiation force and torque exerted on a single or multiple spheres are analyzed. In the case of a single sphere, the force is generated by a spherically focused ultrasound beam, where as the torque is generated by a Bessel vortex beam. For the multiple spheres configuration, the radiation force is induced by a traveling and a standing plane wave. In a specific configuration of three olive oil droplets suspended in water, with radii of the order of the wavelength, we found that rescattering events produce an acoustic interaction force, which significantly changes the radiation force on each droplet depending on the inter-droplet distance. In addition, we have found for the first time that an acoustic interaction torque due to the nonsymmetric spatial distribution of the acoustic energy density to the droplets. Further more, our study does not have restrictions on the spheres size compared to the wave length, nor on their composition material, which includes rigid, void, compressional liquid, elastic and viscoelastic solids, and layered material. Finally, this study has direct applications on methods for noncontact object handling by acoustic waves such as acoustic levitation, acoustical tweezers, and acoustophoresis in lab-on-a-chip devices. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recentes avanços e interesse em manipulação de partículas necessitam de uma maior compreensão teórica da força de radiação e torque acústico exercidos sobre uma configuração de múltiplas partículas. Nesta tese, nós estudamos teoricamente a força de radiação e torque acústico exercido por um feixe acústico arbitrário em um conjunto de partículas esféricas suspensas em um fluido não viscoso. O método baseia-se na expansão de ondas parciais (EOP) e no teorema translacional da adição para funções de onda esférica. A combinação do método de ondas parciais com o teorema da adição nos permitir resolver o problema de espalhamento mútiplo computando numericamente os coeficientes da expansão em um sistema de equações lineares. Por outro lado, quando consideramos a força e torque de radiação exercidos sobe uma única esfera, o teorema da adição tem a vantagem para resolver este problema exatamente. Após a obtenção dos coeficientes, a força e o torque de radiação são calculados usando um método em séries no campo distante. Para ilustrar o método, a força e o torque exercidos sobre uma ou multiplas esferas são analisados. Para o de uma única esfera, a força de radiação é gerada por um feixe de ultrassom focalizado. Para uma configuração de multiplas esferas, a força de radiação é induzida por ondas planas e estacionarias. Numa configuração específica de três gotas de azeite suspensas em água, com raios da ordem do comprimento de onda, verificou-se que as ondas reespalhadas produzem uma força de interação acústica, o que altera significativamente a força de radiação em cada gota em função da distância inter-gota. Além disso, verificou-se, pela primeira vez que um torque de interação acústico devido a uma distribuição espacial não simétrica da densidade de energia acústica para as gotas. Além disso, nosso estudo não tem restrições quanto ao tamanho esferas em comparação com o comprimento de onda, nem sobre a sua composição, que inclui rígida, líquida, elástica e sólidos viscoelásticos. Por fim, este estudo tem aplicações diretas sobre os métodos de manipulação de objetos sem contato por ondas acústicas, tais como a levitação acústica, pinças acústicas e acoustophoresis em dispositivos lab-on-a-chip.

The study of acoustic radiation force and torque phenomena has attracted an enormous interest of the scientific community, due to applications of these phenomena in noncontact particles manipulation. In this work, we perform a theoretical analysis of acoustic radiation force and torque exerted on a homogeneous visco elastic particle in the Rayleigh scattering limit (the particle radius is much smaller than the incident wavelength) by a wave with arbitrary geometry. Our study is based on the partial-wave expansion in spherical coordinates of the incident and scattered waves. In this context, the radiation force and torque are obtained analytically in terms of an infinite series which involves the scattering and incident expansion coefficients. We assume that the particle behaves as a linear viscoelastic solid, which obeys the fractional Kelvin-Voigt model. Analytical expressions for the radiation force and torque are obtained considering the low- and high-frequency approximation in the viscoelastic model. The developed theory is used to describe the interaction of acoustic waves (traveling and standing plane waves, and zero and first-order Bessel beams) with a low-and high-density polyethylene particle. Our results show that the axial acoustic radiation force might become negative (i.e. in opposition to the wave propagation direction) when a certain condition involving the physical parameters of the particle is satisfied. Negative acoustic radiation torque due a beam of first-order Bessel may also occur when the same condition of negative radiation force is met. Remarkably, this is the first time that negative radiation force is predicted on a homogeneous particle in the Rayleigh scattering regime. Further more, the stability of the transverse acoustic radiation force generated by a Bessel beam is also investigated. We show a full 3D tractor Bessel vortex beam acting on the high-density polyethylene (HDPE). In the analysis of acoustic radiation force generated on a viscoelastic particle by a standing plane wave, relevant deviations arose in comparison with the solid elastic model for the particles. The magnitude of the radiation force and torque on a HDPE described by the viscoelastic model behaves differently (negative radiation force) compared with other materials (solid elastic and compressible fluid particle) due to traveling plane wave and Bessel beams. Finally, we believe that this study may help further enhance the development of acoustic levitation, particle handling in acoustofluids, and acoustical tweezers devices. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O estudo dos fenômenos de força e torque de radiação acústico tem atraído um enorme interesse da comunidade científica, devido a aplicações desses fenômenos em manipulação de partículas sem contato. Neste trabalho, realizamos uma análise teórica da força e torque de radiação acústico exercido sobre uma partícula visco elástica homogênea no limite do espalhamento de Rayleigh (o raio da partícula é muito menor que o comprimento de onda incidente) por uma onda com geometria arbitrária. Nosso estudo baseia-se na expansão de ondas parciais em coordenadas esféricas das ondas incidente e espalhada. Nesse contexto, a força e o torque de radiação são obtidos analiticamente em termos de uma série infinita que envolve os coeficientes de expansão das ondas espalhada e incidente. Assumimos que a partícula se comporta como um sólido viscoelástico linear, que obedece o modelo de Kelvin-Voigt fracionário. Fórmulas analíticas para a força e torque de radiação são obtidas considerando uma aproximação de baixa e de alta frequência no modelo viscoelástico. A teoria desenvolvida é usada para descrever a interação de ondas acústicas (onda plana progressiva, onda plana estacionária, feixes de Bessel de ordem zero e de primeira ordem) com partículas de polietileno de baixa e de alta densidade. Os nossos resultados mostram que a força de radiação acústica axial pode ser negativa (isto é, em oposição à direção de propagação da onda) quando uma determinada condição envolvendo os parâmetros físicos da partícula é satisfeita. Torque de radiação acústico negativo devido a um feixe de Bessel de primeira ordem também pode ocorrer quando a mesma condição da força de radiação negativa for atendida. Notavelmente, esta é a primeira vez que a força de radiação negativa é prevista sobre uma partícula homogênea no regime de espalhamento Rayleigh. Além disso, a estabilidade transversal da força de radiação acústica gerada pelo feixe de Bessel também é investigada. Mostramos que um feixe de Bessel trator 3D completo atua sobre uma partícula de polietileno de alta densidade (PEAD). Na análise da força de radiação acústica gerada sobre uma partícula viscoelástica por uma onda plana estacionária, desvios relevantes surgiram em comparação com partícula sólida elástica. A amplitude da força e torque de radiação sobre uma PEAD descrita pelo modelo viscoelástico apresenta um comportamento diferente (força de radiação negativa) comparados com os outros materiais (sólida elástica e fluida com absorção longitudinal) devido a onda plana progressiva e feixes de Bessel. Por fim, acreditamos que este estudo pode ajudar a melhorar ainda mais o desenvolvimento de dispositivos de levitação acústica, manipulação de partículas em acustofluídica e pinças acústicas.

Chronic liver diseases are the eighth leading cause of death in Brazil and a major public health problem in the world. Liver biopsy is the best available reference standard for evaluating and classifying stages of liver diseases, but it presents limitations and complications that are common in invasive methods. In recent years, elasticity imaging methods have been the focus of intense research activity with the ability to measure mechanical properties of soft tissues in a non-invasive way. Shear wave elastography is one of the most promising methods because it enables to quantitatively assess tissue elasticity. However, the current depth range of shear wave elastography impedes its application in obese patients, which have a great risk of developing liver disease. The aim of this study is to investigate the use of shear wave elastography in deeper tissues using a two-dimensional ultrasound transducer array. An efficient transducer array arrangement was simulated, fabricated and characterized. The results show that the proposed transducer configuration presents enhanced transmitting capabilities for generating tissue displacement in deeper tissues. In addition, numerical simulations were performed in order to track the tissue deformation and reconstruct its elastic properties. / Doenças crônicas do fígado são a oitava causa de morte no Brasil e um dos principais problemas de saúde pública do mundo. A biópsia do fígado é o melhor padrão de referência disponível para avaliação e classificação dos estágios das doenças hepáticas, mas apresenta limitações e complicações que são comuns nos métodos invasivos. Nos últimos anos, métodos de imagem por elasticidade têm sido o foco de intensa atividade de pesquisa, pois têm a capacidade de medir propriedades mecânicas dos tecidos moles de maneira não invasiva. A elastografia por ondas de cisalhamento é um dos métodos mais promissores, pois permite avaliar quantitativamente a elasticidade do tecido. No entanto, a atual faixa de profundidade da elastografia por ondas de cisalhamento impede sua aplicação em pacientes obesos, que apresentam grande risco de desenvolver doença hepática. O objetivo deste estudo é investigar o uso da elastografia por onda de cisalhamento em tecidos mais profundos usando um transdutor de ultrassom bidimensional. Uma configuração eficiente de transdutores matriciais foi simulada, fabricada e caracterizada. Os resultados mostram que o transdutor proposto possui capacidade de transmissão melhorada para gerar deslocamento em tecidos profundos. Além disso, simulações numéricas foram realizadas para monitorar a deformação do tecido e reconstruir suas propriedades elásticas.

Em tecidos biológicos lesados, a viscoelasticidade é a propriedade física que mais se modifica em relação ao tecido normal. Palpação manual é geralmente usada para identificar estas lesões, tais como nódulos e cistos. Recentemente, vários estudos envolvendo técnicas ultrassônicas e de ressonância magnética, denominadas elastografia, têm sido empregadas para avaliar as propriedades viscoelásticas dessas lesões. Uma das dificuldades neste tipo de estudo está relacionada ao desenvolvimento de simuladores de tecidos biológicos com inclusões equivalentes, uma vez que, essas estruturas lesadas originam-se a partir do próprio tecido biológico. Com base nessas motivações, técnicas quantitativas de elastografia por ressonância magnética e ultrassom foram exploradas para avaliar lesões simuladas em fantomas viscoelásticos. Estas lesões, com diferentes propriedades viscoelásticas, foram geradas no interior de um fantoma usando radiação ionizante. Os fantomas, também conhecidos como gel dosimétrico, foram desenvolvidos a base de pele animal, e irradiados utilizando um sistema de terapia de radiação convencional. Imagens de relaxometria por ressonância magnética (RRM) foram adquiridas nestes fantomas e usadas como referência padrão da dose absorvida e de sua distribuição. Os perfis da distribuição de dose avaliados nessas imagens de RRM e pelo sistema de planejamento radioterápico TPS 3D foram comparados aos de rigidez das imagens elastográficas. O estudo elastográfico nestes fantomas foi realizado utilizando os métodos de Vibroacustografia (VA), Vibrometria por Ultrassom (VU) e Elastografia por Ressonância Magnética (ERM). O segundo objetivo desta tese foi explorar a viabilidade de existência de speckle em imagens de vibroacustografia. Para testar essa idéia, um modelo tridimensional (3D) para a função de espalhamento de ponto (PSF) do sistema de VA foi simulada. O código da simulação foi desenvolvido em ambiente MATLAB e empregando sub-rotinas do programa Field II para simulação numérica dos transdutores. Imagens de ultrassom modo-B (IUSB) e vibroacustografia foram simuladas usando esse modelo de PSF-3D para um transdutor esférico e confocal, respectivamente. Essas IUSB foram simuladas para servir como um parâmetro comparativo com as imagens geradas por VA. As imagens de ultrassom foram exibidas em um plano tomográfico que corresponde ao plano de imagem da VA. As simulações foram realizadas utilizando um cluster de computadores de alto desempenho. Todas as imagens foram simuladas empregando um modelo de fantoma virtual não homogêneo com dimensões de (10 × 10 × 50) mm3. Os resultados preliminares mostraram um padrão de interferência nas imagens de VA, semelhantes à speckles, obtidas empregando o transdutor confocal. Estas imagens foram produzidas a partir de espalhadores localizados no interior do volume da célula de resolução da PSF-3D. / The viscoelasticity of injured biological tissues is the physical property that changes the most in relation to normal tissue. Manual palpation is commonly used to identify these lesions, such as nodules and cysts. Recently, several studies involving ultrasound and magnetic resonance imaging techniques, called elastography, have been employed to assess the viscoelastic properties of these lesions. One difficulty in this type of study is related to the development of biological tissues mimicking materials with similar inclusions, once these injured structures originate from anomalies within the biological tissue. Based on these motivations, quantitative elastographic techniques based on magnetic resonance and ultrasound modalities have been used to assess injuries in viscoelastic mimicking-tissue phantom materials. These lesions, with different viscoelastic properties, were generated within a phantom using ionizing radiation. The phantoms, also known as dosimeter gel, were developed based on animal skin powder, and irradiated using a conventional radiation therapy system. Magnetic resonance relaxometry images (MRR) were acquired in these phantoms, and were used as absorbed dose standard reference and its distribution. The estimated dose distribution profiles from these images and the ones provided by TPS 3D software radiotherapy planning system were compared to the elastograms. The elastographic studies were conducted using Vibro-acoustography (VA), Magnetic Resonance Elastography (MRE) and Shearwave Dispersion Ultrasound Vibrometry (SDUV) techniques. The second goal of this thesis was to explore the feasibility of speckle existence in vibro-acoustography images. To test that, a three-dimensional (3D) model for the systems point spread function (PSF) was simulated. The simulation code was implemented in MATLAB and using the program Field II subroutines. The numerical simulations were performed using a cluster of high performance computers. B-mode ultrasound and VA images were simulated using that PSF 3D model, for a spherically focused and a confocal transducer, respectively. These B-mode images were simulated as a comparative parameter to the images generated by VA. The B-mode ultrasound images were displayed in a tomographic plane corresponding to the VA imaging plane. All images were simulated using a virtual phantom with dimensions (10 × 10 × 50) mm3. Preliminary results showed a interference pattern in VA images taken with a confocal transducer. These images were produced from scatterers located inside the PSF resolution cell volume.

Em tecidos biológicos lesados, a viscoelasticidade é a propriedade física que mais se modifica em relação ao tecido normal. Palpação manual é geralmente usada para identificar estas lesões, tais como nódulos e cistos. Recentemente, vários estudos envolvendo técnicas ultrassônicas e de ressonância magnética, denominadas elastografia, têm sido empregadas para avaliar as propriedades viscoelásticas dessas lesões. Uma das dificuldades neste tipo de estudo está relacionada ao desenvolvimento de simuladores de tecidos biológicos com inclusões equivalentes, uma vez que, essas estruturas lesadas originam-se a partir do próprio tecido biológico. Com base nessas motivações, técnicas quantitativas de elastografia por ressonância magnética e ultrassom foram exploradas para avaliar lesões simuladas em fantomas viscoelásticos. Estas lesões, com diferentes propriedades viscoelásticas, foram geradas no interior de um fantoma usando radiação ionizante. Os fantomas, também conhecidos como gel dosimétrico, foram desenvolvidos a base de pele animal, e irradiados utilizando um sistema de terapia de radiação convencional. Imagens de relaxometria por ressonância magnética (RRM) foram adquiridas nestes fantomas e usadas como referência padrão da dose absorvida e de sua distribuição. Os perfis da distribuição de dose avaliados nessas imagens de RRM e pelo sistema de planejamento radioterápico TPS 3D foram comparados aos de rigidez das imagens elastográficas. O estudo elastográfico nestes fantomas foi realizado utilizando os métodos de Vibroacustografia (VA), Vibrometria por Ultrassom (VU) e Elastografia por Ressonância Magnética (ERM). O segundo objetivo desta tese foi explorar a viabilidade de existência de speckle em imagens de vibroacustografia. Para testar essa idéia, um modelo tridimensional (3D) para a função de espalhamento de ponto (PSF) do sistema de VA foi simulada. O código da simulação foi desenvolvido em ambiente MATLAB e empregando sub-rotinas do programa Field II para simulação numérica dos transdutores. Imagens de ultrassom modo-B (IUSB) e vibroacustografia foram simuladas usando esse modelo de PSF-3D para um transdutor esférico e confocal, respectivamente. Essas IUSB foram simuladas para servir como um parâmetro comparativo com as imagens geradas por VA. As imagens de ultrassom foram exibidas em um plano tomográfico que corresponde ao plano de imagem da VA. As simulações foram realizadas utilizando um cluster de computadores de alto desempenho. Todas as imagens foram simuladas empregando um modelo de fantoma virtual não homogêneo com dimensões de (10 × 10 × 50) mm3. Os resultados preliminares mostraram um padrão de interferência nas imagens de VA, semelhantes à speckles, obtidas empregando o transdutor confocal. Estas imagens foram produzidas a partir de espalhadores localizados no interior do volume da célula de resolução da PSF-3D. / The viscoelasticity of injured biological tissues is the physical property that changes the most in relation to normal tissue. Manual palpation is commonly used to identify these lesions, such as nodules and cysts. Recently, several studies involving ultrasound and magnetic resonance imaging techniques, called elastography, have been employed to assess the viscoelastic properties of these lesions. One difficulty in this type of study is related to the development of biological tissues mimicking materials with similar inclusions, once these injured structures originate from anomalies within the biological tissue. Based on these motivations, quantitative elastographic techniques based on magnetic resonance and ultrasound modalities have been used to assess injuries in viscoelastic mimicking-tissue phantom materials. These lesions, with different viscoelastic properties, were generated within a phantom using ionizing radiation. The phantoms, also known as dosimeter gel, were developed based on animal skin powder, and irradiated using a conventional radiation therapy system. Magnetic resonance relaxometry images (MRR) were acquired in these phantoms, and were used as absorbed dose standard reference and its distribution. The estimated dose distribution profiles from these images and the ones provided by TPS 3D software radiotherapy planning system were compared to the elastograms. The elastographic studies were conducted using Vibro-acoustography (VA), Magnetic Resonance Elastography (MRE) and Shearwave Dispersion Ultrasound Vibrometry (SDUV) techniques. The second goal of this thesis was to explore the feasibility of speckle existence in vibro-acoustography images. To test that, a three-dimensional (3D) model for the systems point spread function (PSF) was simulated. The simulation code was implemented in MATLAB and using the program Field II subroutines. The numerical simulations were performed using a cluster of high performance computers. B-mode ultrasound and VA images were simulated using that PSF 3D model, for a spherically focused and a confocal transducer, respectively. These B-mode images were simulated as a comparative parameter to the images generated by VA. The B-mode ultrasound images were displayed in a tomographic plane corresponding to the VA imaging plane. All images were simulated using a virtual phantom with dimensions (10 × 10 × 50) mm3. Preliminary results showed a interference pattern in VA images taken with a confocal transducer. These images were produced from scatterers located inside the PSF resolution cell volume.