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Plataforma de ultrassom programável dedicada à pesquisa / Proggrammable ultrasound research platform

Câmara, Danilo Januário 12 June 2015 (has links)
Para o aperfeiçoamento das técnicas existentes e para o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico por ultrassom equipamentos dedicados à pesquisa são necessários. Esses equipamentos devem possibilitar controle total da forma de excitação dos elementos piezoelétricos e acesso aos dados recebidos na sua forma pré-processada. Apesar de existirem equipamentos com essa finalidade, alguns deles ainda são limitados em relação aos controles de emissão e acesso aos dados raw por permitirem acesso apenas após a realização de um beamforming de recepção, como a aplicação de soma e atraso e apodização. Outro fator relevante sobre as máquinas voltadas para a pesquisa é o seu alto custo. Nesse projeto foi proposto um sistema de ultrassom de 8 canais, open source voltado à pesquisa, permitindo assim que seja reduzido o custo relacionado a propriedade intelectual do equipamento, e que permita controle completo dos parâmetros de emissão e recepção das ondas acústicas. Esse sistema de ultrassom foi construído utilizando kits de desenvolvimento comerciais. Os resultados adquiridos mostram que foram alcançadas variações de frequência de emissão de 1,79 MHz a 50 MHz, controles dos atrasos de emissão para controle de focalização dinâmica com resolução de 10 ns, controle de codificação do pulso, amplitude de excitação entre 10 e 140 V e acesso aos mapas RF na forma pré-processada, amostrados à uma frequência de 40 MHz. Os mapas de pressão acústica máxima foram adquiridos para diferentes profundidades de foco utilizando um hidrofone agulha e as imagens obtidas foram similares às simuladas anteriormente no software K-Wave. A etapa de recepção permitiu o acesso aos dados pré-beamforming de recepção, possibilitando o uso em técnicas que utilizam reconstrução por reversão no tempo, por exemplo. O sinal recebido utilizando o código desenvolvido permaneceu com aquisição incorreta de algumas amostras devido à problemas de timings internos do controlador do sistema que precisam ser corrigidos. Ao final do projeto foi demonstrada a utilização da plataforma construída na modalidade de imagem de fotoacústica. / In order to improve existed techniques and to help the development of new diagnostic techniques for ultrasound, research ultrasound equipment is needed. This equipment is focused on providing flexibility for those who involved in improvement of existing and new diagnostic techniques for ultrasound imaging. However, most of the equipment dedicated to research are expensive and sometimes do not provide unrestricted access to the very basic level. For instance, the full control of the form of excitation of piezoelectric elements and accessing to pre-beamformed data are two examples. For this purpose, we developed an 8-channel, open source ultrasound system to overcome beamforming limitations, providing access to raw data before sum-and-delay and apodization. Our purpose was focused on providing an open source ultrasound research system in which we reduced the high-cost related to intellectual property of the commercial available equipment. The system developed allows complete control of emission parameters and reception of acoustic waves, which permitted variations in transmission frequency of 1.79 MHz to 50 MHz, dynamic focusing with 10 ns resolution, pulse coding control, amplitude excitation with range 10 V to 140 V and access to pre-processed signals sampled with 40 MHz frequency. The effects of different configurations were evaluated acquiring sound pressure maps. The maps obtained were in agreement with simulated pressure maps, which were generated using K-Wave software. One example is presented in the project from the evaluation of the system in photoacoustic application. The data acquired were used for reconstruction of photoacoustic imaging, using time-reversal reconstruction. Nevertheless, due to internal system timing, a sampling problem during acquisition needs to be corrected. Although, at the end of the project, a photoacoustic imaging was provided to demonstrate the systems functionality.
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Caracterização de células fotovoltaicas por meio de espectroscopia fotoacústica

Sérgio Murilo Nogueira de Mello 01 January 1987 (has links)
A caracterização, por meio de espectroscopia fotoacústica, de células solares de Si com diferentes resistências internas, em baixas e altas frequências, levou a resultados significantemente diferentes. Para células grandes (pequena resistência interna) os resultados foram similares aos obtidos por radiometria fototérmica ou deteção piroelétrica. Para células pequenas, os resultados obtidos estão de acordo com as medidas elétricas efetuadas. É apresentada também uma teoria para um novo método de deteção óptica do sinal fotoacústico.
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Plataforma de ultrassom programável dedicada à pesquisa / Proggrammable ultrasound research platform

Danilo Januário Câmara 12 June 2015 (has links)
Para o aperfeiçoamento das técnicas existentes e para o desenvolvimento de novas técnicas de diagnóstico por ultrassom equipamentos dedicados à pesquisa são necessários. Esses equipamentos devem possibilitar controle total da forma de excitação dos elementos piezoelétricos e acesso aos dados recebidos na sua forma pré-processada. Apesar de existirem equipamentos com essa finalidade, alguns deles ainda são limitados em relação aos controles de emissão e acesso aos dados raw por permitirem acesso apenas após a realização de um beamforming de recepção, como a aplicação de soma e atraso e apodização. Outro fator relevante sobre as máquinas voltadas para a pesquisa é o seu alto custo. Nesse projeto foi proposto um sistema de ultrassom de 8 canais, open source voltado à pesquisa, permitindo assim que seja reduzido o custo relacionado a propriedade intelectual do equipamento, e que permita controle completo dos parâmetros de emissão e recepção das ondas acústicas. Esse sistema de ultrassom foi construído utilizando kits de desenvolvimento comerciais. Os resultados adquiridos mostram que foram alcançadas variações de frequência de emissão de 1,79 MHz a 50 MHz, controles dos atrasos de emissão para controle de focalização dinâmica com resolução de 10 ns, controle de codificação do pulso, amplitude de excitação entre 10 e 140 V e acesso aos mapas RF na forma pré-processada, amostrados à uma frequência de 40 MHz. Os mapas de pressão acústica máxima foram adquiridos para diferentes profundidades de foco utilizando um hidrofone agulha e as imagens obtidas foram similares às simuladas anteriormente no software K-Wave. A etapa de recepção permitiu o acesso aos dados pré-beamforming de recepção, possibilitando o uso em técnicas que utilizam reconstrução por reversão no tempo, por exemplo. O sinal recebido utilizando o código desenvolvido permaneceu com aquisição incorreta de algumas amostras devido à problemas de timings internos do controlador do sistema que precisam ser corrigidos. Ao final do projeto foi demonstrada a utilização da plataforma construída na modalidade de imagem de fotoacústica. / In order to improve existed techniques and to help the development of new diagnostic techniques for ultrasound, research ultrasound equipment is needed. This equipment is focused on providing flexibility for those who involved in improvement of existing and new diagnostic techniques for ultrasound imaging. However, most of the equipment dedicated to research are expensive and sometimes do not provide unrestricted access to the very basic level. For instance, the full control of the form of excitation of piezoelectric elements and accessing to pre-beamformed data are two examples. For this purpose, we developed an 8-channel, open source ultrasound system to overcome beamforming limitations, providing access to raw data before sum-and-delay and apodization. Our purpose was focused on providing an open source ultrasound research system in which we reduced the high-cost related to intellectual property of the commercial available equipment. The system developed allows complete control of emission parameters and reception of acoustic waves, which permitted variations in transmission frequency of 1.79 MHz to 50 MHz, dynamic focusing with 10 ns resolution, pulse coding control, amplitude excitation with range 10 V to 140 V and access to pre-processed signals sampled with 40 MHz frequency. The effects of different configurations were evaluated acquiring sound pressure maps. The maps obtained were in agreement with simulated pressure maps, which were generated using K-Wave software. One example is presented in the project from the evaluation of the system in photoacoustic application. The data acquired were used for reconstruction of photoacoustic imaging, using time-reversal reconstruction. Nevertheless, due to internal system timing, a sampling problem during acquisition needs to be corrected. Although, at the end of the project, a photoacoustic imaging was provided to demonstrate the systems functionality.
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Estudo por espectroscopia fotoacústica dos efeitos da hidratação em hemoproteínas / Hydration effect of hemoproteins studied by photoacoustic spectroscopy

Cornelio, Marinonio Lopes 21 April 1989 (has links)
No presente trabalho, realizado com hemoproteínas na forma de pó, o efeito da hidratação foi observado através de espectroscopia fotoacústica. Amostras de carboxi-hemoglobina e carboxi-mioglobina mantidas em diferentes ambientes de umidade relativa (UR), mostraram variações em seus espectros na região da banda de Soret. Para amostras mantidas em baixa hidratação característico do derivado carboxi, em alta hidratação (acima de aproximadamente 90% UR) o espectro era característico do derivado carboxi e na região intermediária o espectro era de uma mistura dos dois derivados. Essa mudança de ligante observada em alta hidratação pode ser explicada supondo que a proteína tem flexibilidade e atinge um estado conformacional que possibilita a entrada e saída do ligante. Em baixa hidratação a estrutura da proteína é rígida e tal que o acesso ao grupo heme está fechado, impossibilitando a troca do ligante. Essa explicação é coerente com vários resultados experimentais que indicam a existência de duas estruturas para essas hemoproteínas em solução / At the present work accomplished with powder of hemoproteins, the hydration effect was observed through photoacoustic spectroscopy. Samples of caroxyhemoglobin and carboxymyglobin kept at different relative humidity (RH) environments, showed variations in their spectra in the Soret bad region. For the samples which were kept at low hydration (Bellow about 33% RH) the spectrum was characteristic of carboxy derivative, whereas at high hydration (above about 93% RH) the spectrum was characteristic of oxy derivative, and in the the intermediate region the spectrum was a mixture of both derivatives. This ligand change observed at high hydration, may be explained assuming that the protein has flexibility, and reach a conformational state which enables the ligand to GO in and out. At low hydrations the protein structure is rigid and such that the access to the heme group is closed becoming impossible the ligand change. This explanation agrees with several experimental results that point to the existence of two structures to these hemoproteins in solution
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Projeto e construção de um espectrômetro de fotoacústica: aplicação para determinação da energia de laser pulsado

Fonseca, José Roberto Locatelli [UNESP] 18 December 2002 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-12-18Bitstream added on 2014-06-13T19:53:22Z : No. of bitstreams: 1 fonseca_jrl_me_rcla.pdf: 850383 bytes, checksum: bcd0aa3efb5190b07e8211dc3c5cdbca (MD5) / A espectrometria fotoacústica sofreu um grande avanço nos últimos anos, como técnica de análise de materiais e sistemas. Os calorímetros que utilizam o fenômeno fotoacústico se desenvolveram para análises que não podem ser feitas por outros procedimentos, como, a reflectância difusa, reflectância total atenuada e espalhamento Raman. O espectrômetro elaborado nesse trabalho pode ser utilizado para a determinação de energia de laser e calores específicos de materiais biológicos sólidos. Foi confeccionado com materiais de baixo custo e existentes no mercado nacional. Foi testado com sucesso para medidas de energia de laser. / Photoacoustic spectrometry has undergone a significant development in the last years as a technic of material and system analyses. Calorimeters using photoacoustic phenomenon were developed to provide analyses that cannot be done by other procedures such as diffuse reflectance, total atenuated reflectance and Raman’s scattering about. The spectometer constructed in this work can be used to determine laser energy and specific heat of biological solid materials. It was constructed with cheap material easily found in national market. The photoacoustic spectometer was sucessfully tested in measuring laser energy.
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Estudos de propriedades magnéticas de fluidos e nanocompósitos magnéticos biocompatíveis

Silveira, Luciene Batista da 09 1900 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2006. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2009-11-16T16:17:31Z No. of bitstreams: 1 2006_Luciene Batista da Silveira.pdf: 3922641 bytes, checksum: a500c15e10c87e64b302c3c6e857a6cd (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2009-11-17T16:25:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Luciene Batista da Silveira.pdf: 3922641 bytes, checksum: a500c15e10c87e64b302c3c6e857a6cd (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-17T16:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Luciene Batista da Silveira.pdf: 3922641 bytes, checksum: a500c15e10c87e64b302c3c6e857a6cd (MD5) Previous issue date: 2006-09 / Nessa tese foram investigadas as propriedades magnéticas e fotoacústicas de nanopartículas de maghemita dispersas em microesfera de BSA (bovine serum albumine), nanopartículas de ferrita de cobalto dispersas em microesfera de PLA (polylactic acid), nanopartículas de ferrita de cobalto peptizadas na forma de fluido magnético iônico e nanopartículas de magnetita coberta com dextrana e DMSA (dimercaptosuccinic acid) e peptizadas na forma de fluido magnético biocompatível. Foram realizadas medidas de microscopia eletrônica de transmissão (MET) e medidas de difração de raios-X para obtenção das micrografias, difratogramas, diâmetros médios e polidispersão das nanopartículas investigadas. Medidas Mössbauer permitiram a caracterização da fase magnética dos nanocompósitos (maghemita em BSA e ferrita de cobalto em PLA). Medidas de fotoacústica foram realizadas e analisadas em termos de três bandas (L, S e C). Medidas de susceptibilidade dinâmica foram realizadas na faixa de freqüência de 2 a 80 MHz, em temperatura ambiente e de nitrogênio líquido. Finalmente, a técnica de ressonância magnética foi empregada na investigação das propriedades magnéticas das amostras. As medidas de ressonância magnética foram realizadas em um espectrômetro comercial Bruker ESP-300 operando em banda-X (9,6 GHz), permitindo a investigação das amostras em função da temperatura (100 a 300K) e concentração das nanopartículas. As dependências do campo de ressonância e largura de linha de ressonância com a temperatura foram analisadas usando a aproximação proposta por Morais e colaboradores [98, 110, 112]. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this thesis the magnetic and photoacoustic properties of maghemite nanoparticles dispersed in BSA (bovine serum albumine) microsphere, cobalt ferrite nanoparticles dispersed in PLA (polylactic acid) microsphere, cobalt ferrite nanoparticles peptized as ionic magnetic fluid and magnetite nanoparticles surface-coated with dextran and DMSA (dimercaptosuccinic acid) and peptized as biocompatible magnetic fluids were investigated. Transmission electron microscopy and X-ray diffraction measurements were performed in order to obtain the micrographs, diffractograms, average diameter and polydispersity of the investigated nanoparticles. Mössbauer measurements allowed characterization of the nanocomposites magnetic phase (maghemite in BSA and cobalt ferrite in PLA). Photoacoustic measurements were performed and analyzed in terms of three bands (L, S, and C). Dynamic susceptibility measurements were performed in the frequency range of 2 to 80 MHz, at room temperature and liquid nitrogen temperature. Finally, the magnetic resonance technique was employed in the investigation of the magnetic properties of the samples. Magnetic resonance measurements were carried out in a commercial Bruker ESP-300 spectrometer operating in the X-band (9.6 GHz), allowing investigation of the samples as a function of the temperature (100 to 300K) and nanoparticle concentration. The temperature dependence of both resonance field and resonance linewidth were analyzed within the approximation proposed by Morais and coworkers [98, 110, 112].
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Estudo por espectroscopia fotoacústica dos efeitos da hidratação em hemoproteínas / Hydration effect of hemoproteins studied by photoacoustic spectroscopy

Marinonio Lopes Cornelio 21 April 1989 (has links)
No presente trabalho, realizado com hemoproteínas na forma de pó, o efeito da hidratação foi observado através de espectroscopia fotoacústica. Amostras de carboxi-hemoglobina e carboxi-mioglobina mantidas em diferentes ambientes de umidade relativa (UR), mostraram variações em seus espectros na região da banda de Soret. Para amostras mantidas em baixa hidratação característico do derivado carboxi, em alta hidratação (acima de aproximadamente 90% UR) o espectro era característico do derivado carboxi e na região intermediária o espectro era de uma mistura dos dois derivados. Essa mudança de ligante observada em alta hidratação pode ser explicada supondo que a proteína tem flexibilidade e atinge um estado conformacional que possibilita a entrada e saída do ligante. Em baixa hidratação a estrutura da proteína é rígida e tal que o acesso ao grupo heme está fechado, impossibilitando a troca do ligante. Essa explicação é coerente com vários resultados experimentais que indicam a existência de duas estruturas para essas hemoproteínas em solução / At the present work accomplished with powder of hemoproteins, the hydration effect was observed through photoacoustic spectroscopy. Samples of caroxyhemoglobin and carboxymyglobin kept at different relative humidity (RH) environments, showed variations in their spectra in the Soret bad region. For the samples which were kept at low hydration (Bellow about 33% RH) the spectrum was characteristic of carboxy derivative, whereas at high hydration (above about 93% RH) the spectrum was characteristic of oxy derivative, and in the the intermediate region the spectrum was a mixture of both derivatives. This ligand change observed at high hydration, may be explained assuming that the protein has flexibility, and reach a conformational state which enables the ligand to GO in and out. At low hydrations the protein structure is rigid and such that the access to the heme group is closed becoming impossible the ligand change. This explanation agrees with several experimental results that point to the existence of two structures to these hemoproteins in solution
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Caracterização fotoacústica de plantas crescidas sob diferentes condições de luminosidade / Photoacoustic characterization of plants adapted to different light intensity conditions

Mesquita, Rickson Coelho, 1982- 03 October 2005 (has links)
Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-26T13:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mesquita_RicksonCoelho_M.pdf: 13672557 bytes, checksum: bbf3df05cb82c513d1c69aa2b28b84da (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O nível de iluminação das plantas é determinante da estrutura das folhas, em particular no tocante à quantidade e distribuição dos cloroplastos. O objetivo deste projeto é utilizar a técnica fotoacústica para demonstrar as diferenças fisiológicas entre plantas adaptadas a diferentes condições de irradiância. Plantas de tabaco foram cultivadas em dois níveis distintos de irradiância. Plantas congenéricas, provenientes de habitats diferentes (cerrado e mata atlântica), crescidas sob o mesmo nível de exposição à luz, também foram estudadas. Como a técnica fotoacústica é sensível ao O2 produzido na fotossíntese, a resposta dos sistemas fotossintéticos das plantas de diferentes condições foi avaliada por meio de medidas fotoacústicas de indução fotossintética. A quantidade de energia armazenada também foi determinada nessas plantas. A partir da contribuição da evolução de O2 para o sinal fotoacústico, obtivemos espectros de ação para as diferentes amostras. Os resultados mostraram que plantas adaptadas a ambientes de sol são menos eficientes em armazenar energia para as reações fotoquímicas. As curvas de indução indicaram que essas plantas demoram um tempo maior para atingir um estado estacionário de produção de O2. Experimentos de fotoinibição mostraram que plantas adaptadas a baixas irradiâncias são mais sensíveis ao excesso de luz saturante. Foi observada uma absorção de O2 após a saturação fotossintética em plantas de tabaco de sol, associada a uma provável competição entre fotossíntese e fotorrespiração. Os espectros de ação, obtidos pela primeira vez a partir de medidas fotoacústicas de produção de O2, mostraram uma boa concordância com a literatura (valores obtidos por outras técnicas) / Abstract: Ilumination level of plants during its growth is determinant for structure of leaves, specially refering to quantity and distribution of chloroplasts. The aim of this project is to use the photoacoustic technique to show physiological differences among plants adapted to different light intensity conditions. Tobacco plants were grown up under two distint irradiance levels. Congeneric plants, coming from different habitats (cerrado and florest), grown up under the same light level, were also studied. Since photoacoustic technique is sensitive to O2 produced by photosynthesis, photosynthetic response of plants from different light conditions were studied through PA measurements of photosynthetic induction. The energy storage was also determined in these plants. From the oxygen component of the photoacoustic signal it was possible to obtain action spectra for all the samples. Results showed that plants adapted to sunlight present lower efficiency in storing energy to photochemical reactions. The induction curves indicated these plants also take a longer time to reach a steady state of O2 production, after remaining a period in the dark. Photoinhibition experiments showed that plants grown up under lower light are more susceptible to excess of saturating light. It was also observed O2 uptake after photoinhibition in plants grown under full sunlight, which was associated to a competition between photosynthesis and photorespiration. The action spectra, obtained for the first time with photoacoustic measurements of O2 production, showed a good agreement with literature / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física
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Monitoramento de temperatura tecidual por meio de imagens fotoacústicas durante tratamento de hipetermia / Tecidual temperature monitoring using photoacoustic images during hyperthermia treatments.

Uliana, João Henrique 29 September 2016 (has links)
Sabe-se que o aumento na temperatura do tecido tumoral pode aumentar a eficiência de técnicas convencionais de combate ao câncer (radioterapia e quimioterapia). Além disso, a variação de temperatura em tumores pode ser uma forma de tratamento alternativo à cirurgia, feito por meio do fornecimento de calor direcionado às células cancerosas e preservando o tecido sadio. Para maior eficácia e segurança no emprego de técnicas que utilizam fornecimento de calor ao tecido biológico, é necessário o monitoramento da temperatura tecidual para garantir que a morte celular por ablação térmica seja limitada ao tecido alvo, minimizando os danos aos tecidos adjacentes. A imagem fotoacústica é uma técnica baseada no efeito fotoacústico, o qual consiste na absorção de radiação eletromagnética pelo tecido e, devido à expansão termoelástica, na geração de ondas acústicas. A amplitude da onda de pressão gerada pelo efeito fotoacústico possui dependência com a temperatura do meio pelo parâmetro de Grueneisen, que depende das propriedades mecânicas do material. Portanto, mudanças na amplitude do sinal fotoacústico carregam informações a respeito da variação na temperatura do material. Neste trabalho, a dependência da amplitude do sinal fotoacústico com a temperatura foi estudada em um material simulador de tecido biológico (phantom) em condições similares a de tratamentos por hipertermia Nesse caso, imagens fotoacústicas foram adquiridas para cada grau de temperatura em uma faixa de 36 até 41 ºC durante o procedimento de aquecimento por banho térmico. Mudanças na amplitude e fase do sinal fotoacústico foram avaliadas através da aplicação de algoritmos de speckle tracking. Para estimar a variação na amplitude do sinal também foram utilizados e avaliados diferentes métodos de comparação. Os resultados são apresentados por imagens fotoacústicas termais produzidas pela aplicação de um fator de calibração aos mapas de variação relativa da amplitude do sinal em função da temperatura do meio. Finalmente, avaliamos um experimento de hipertemia por ultrassom focalizado de alta intensidade (High Intensity Therapeutic Ultrasound - HITU) em uma amostra de músculo suíno. Nesse caso foram geradas imagens termais fotoacústicas e imagens termais produzidas pela mudança de fase do sinal pulso-eco de ultrassom. Os resultados sugerem uma maneira não invasiva de calcular a distribuição da variação de temperatura do meio que pode ser aplicada para monitoramento durante tratamentos que utilizam o fornecimento de calor ao tecido biológico. / Several studies have shown that elevating the temperature of tumoral tissue improves standard cancer treatments success rate (radiotherapy and chemotherapy). This procedure can also be a therapy to cancer by delivering heat and killing cancer cells while healthy tissues are preserved. For improved efficiency and security in heat applications, it is important to monitor tissue temperature during treatments. Photoacoustic (PA) pressure wave amplitude has a temperature dependence given by the sample mechanical properties (Gruenesein parameter). These changes in photoacoustic signal amplitude carry information about temperature variation in tissue. Therefore, PA has been proposed as an imaging technique to monitor temperature during hyperthermia. In this study, PA images were acquired for temperatures ranging from 36ºC to 41ºC using a tissue-mimicking phantom immersed in a temperature controlled thermal bath. Relative amplitude variation was calculated using speckle tracking algorithms using four different methods to estimate these variations in PA signal amplitude. The results are presented as PA-based thermal images, generated using a calibration factor to the percentage variations in the amplitude maps. Finally, PA-based and ultrasound-based thermal images were acquired during heating by high intensity focused ultrasound (High Intensity Therapeutic Ultrasound - HITU) in a porcine muscle. The results suggest a non-invasive way to monitor temperature during hyperthermia procedures.
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Desenvolvimento de materiais mimetizadores de tecidos aplicados a técnicas ópticas e ultrassônicas de imagem / Development of tissue mimicking materials for acoustical and optical imaging

Cabrelli, Luciana Camargo 27 August 2015 (has links)
Um mimetizador de tecido, mais conhecido como phantom, é um objeto que mimetiza tecidos biológicos e são importantes para caracterização e calibração de equipamentos de imagens médicas como ultrassonografia, e no desenvolvimento de novas modalidades de imagens como a fotoacústica. Este trabalho aborda o desenvolvimento de um gel à base de óleo mineral e polímeros para phantom para aplicações em técnicas acústicas e ópticas. Os polímeros utilizados foram o elastômero tribloco tipo estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS) e o polietileno de baixa densidade (PEBD). Foram confeccionados três grupos géis poliméricos com porcentagem de SEBS entre 5%-15% de SEBS, 0%-9% de PEBD. Os géis foram caracterizados acusticamente pela velocidade do som e coeficiente de atenuação através de transdutores de imersão com frequências entre 2,25 MHz-10 MHz, e opticamente entre 400-1200 nm pelos coeficientes de absorção, espalhamento e Albedo. Foi observada velocidade do som entre 1458,6 ± 3,1 m/s e 1480,7 ± 1,9 m/s, sendo compatíveis com valores para gordura; coeficiente de atenuação entre 0,6 ± 0,1 dB/cm a 2,25 MHz e 11,3 ± 0,1 dB/cm a 10 MHz, compatíveis para tecidos moles; coeficiente de absorção em 532 nm entre 0,11-2,62 cm-1 e em 1064 nm entre 0,09-1,70 cm-1, e uma banda de absorção em torno de 930 nm com gordura; o coeficiente de espalhamento em 532 nm entre 0,15 -3,96 cm-1 e em 1064 nm entre 0,17- 3,20 cm-1, valores inferiores para tecidos moles. O coeficiente Albedo mostrou que os géis apresentam caráter absorvedor entre 400-1200 nm. Foi desenvolvido um phantom para imagem por fotoacústica com um dos géis estudados (7%SEBS/5%PEBD) e com uma inclusão com pigmento de urucum e foram feitas imagens fotoacústicas em 532 nm e 1024 nm. Foi observado o sinal fotoacústico mais intenso para a imagem em 532 nm. Com este trabalho pode-se obter uma boa caracterização acústica e óptica de géis formados a partir de polímeros do tipo SEBS em conjunto com o PEBD ainda não descritos na literatura. Os materiais desenvolvidos se mostraram bons mimetizadores para tecidos compostos de gordura e com potencial para aplicações em fotoacústica. / Phantoms are structures composed by materials that mimic specific properties of biological tissues and they are commonly used to calibrate and characterize current medical imaging techniques such as ultrasound and optical imaging, and new imaging modalities such as photoacoustics. In this dissertation we developed an oil-based tissue mimicking gel material with mineral oil, triblock copolymer styrene-ethylene/butylene styrene (SEBS) and low-density polyethylene (LDPE). The gel phantoms were prepared mixing SEBS and LDPE in mineral oil at room temperature, varying the SEBS concentration between 5%15%, and low-density polyethylene (LDPE) between 0%-9% and glass microspheres. Acoustic properties such speed of sound and attenuation coefficient were measured using five unfocused ultrasound transducers with frequencies ranging between 2.2510 MHz. Optical properties such albedo, scattering and absorption coefficients ranging from 400-1200 nm were measured. Speed of sound from 1458.6 ± 3.1m/s and 1480.7 ± 1.9 m/s, and attenuation from 0.6 ± 0.1 dB/cm at 2.25 MHz and 11.3 ± 0.1 dB/cm at 10 MHz were observed. Absorption coefficient at 532 nm between 0.11-2.62 cm-1; at 1064 nm between 0.09-1.70 cm-1 were observed. Peak absorption around 930 nm was observed for all gels. Scattering coefficient at 532 nm between 0.15 -3.96 cm-1 and at 1064 nm between 0.17-3.20 cm-1 were found. Albedo coefficient showed that gels are absorptive characteristic for the selected range of wavelength. A phantom made with a 7% SEBS/5% LDPE gel containing an optical-absorber spherical inclusion made with the same material and annatto were developed. Photoacoustic spectroscopic images of the phantom were acquired using a laser operating at 532 nm and 1064 nm. The photoacoustic signal from the inclusion showed the highest intensities at 532 nm with as expected according to the measured absorption spectrum of annatto. With this dissertation we obtained a suitable acoustic and optical characterization of the SEBS/LDPE gels that was not described in the literature. The materials developed seem suitable to mimic fat tissue and have potential for applications in photoacoustics.

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