Sistemas ultrassônicos tiveram uma evolução tecnológica nos últimos anos e isso permitiu que seus recursos de hardware e software pudessem ser explorados para extrair informações, auxiliando em diagnósticos e tratamentos mais eficazes. Através da análise do comportamento mecânico de tecidos moles, técnicas como elastografia estática, vibroacustografia, elastografia transiente e elastografia remota tiveram seu papel reconhecido na complementação do diagnóstico clínico. Contudo, a propagação destas técnicas na medicina tem sido restringida pela acessibilidade às tecnologias utilizadas, ausências de parâmetros quantitativos, dificuldade da excitação em estruturas profundas e acesso a informações em níveis moleculares. Este estudo aborda o desenvolvimento de um protocolo para efetuar medidas quantitativas de viscoelasticidade em tecidos moles marcados com nanopartículas de óxido de ferro usando excitação magnética e medição ultrassônica. Ao aplicar uma força magnética pulsada em um meio fluido marcado com nanopartículas magnéticas, um movimento é induzido, gerando uma onda de cisalhamento que se propaga pelo tecido. A propagação dessa onda é mapeada usando a técnica de ultrassom pulso-eco e processamento de dados usando métricas de similaridades entre ecos (mapa de rf) consecutivos. Nos estudos realizados em mimetizadores de tecidos moles (phantom) com características mecânicas equivalentes ao tecido biológico, a amplitude de deslocamento dessas ondas é da ordem de micrometro. Através da medida da velocidade deslocamento dessa onda avaliou-se o melhor modelo reológico para quantificar os parâmetros mecânicos de viscosidade e elasticidade. Os resultados mostraram a eficiência desta técnica ao quantificar os valores viscoelásticos condizentes com a literatura e a comprovação da análise de tecidos moles marcado com nanopartículas excitadas com campo magnético de baixa intensidade, possibilitando uma avaliação em âmbito molecular em tecidos moles. / Ultrasonic systems had a technological development in recent years and allowed their hardware and software resources could be exploited to extract information, assisting in more effective diagnosis and treatment. Through the mechanical behavior analysis of soft tissue techniques such as static elastography, vibroacoustography, transient elastography and remote elastography had recognized role in complementing clinical diagnosis. However, the spread of these techniques in medicine has been restricted by accessibility to the technologies used, quantitative parameters absences, difficulty of deep structures access and information on molecular levels. This study addresses the development of a protocol to make quantitative measurements of viscoelastic soft tissue labeled with iron oxide nanoparticles using magnetic excitation and ultrasonic measurement. By applying a pulsed magnetic force in a fluid medium labeled with magnetic nanoparticles, a motion is induced, generating a shear wave that propagates through the tissue. The propagation of this wave is mapped using the pulse-echo ultrasound technique and data processing using similarities measurements between echoes (rf map) consecutive. In studies of soft tissue-mimicking phantom with mechanical properties equivalent to the biological tissue, the displacement amplitude of these waves is of micrometer order. By measuring the shear wave velocity, it was evaluated the best rheological model for quantifying mechanical parameters of viscosity and elasticity. The results showed the efficiency of this technique to quantify the viscoelastic values consistent with the literature and the evidence of soft tissue analysis labeled excited nanoparticles with low intensity magnetic field, providing an assessment on the molecular level in soft tissues.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-18T15:52:41Z No. of bitstreams: 1 THIBÉRIO MUNDIM FERREIRA PIRES - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2711001 bytes, checksum: 1f8649d213d5e99a5e386e92ea63aa59 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T15:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THIBÉRIO MUNDIM FERREIRA PIRES - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2711001 bytes, checksum: 1f8649d213d5e99a5e386e92ea63aa59 (MD5) Previous issue date: 2014-07-18 / Agentes de contraste são materiais de grande relevância para a qualidade das imagens obtidas por ressonância magnética, acentuando o contraste das imagens e facilitando o diagnóstico de patologias. As nanopartículas têm sido bastante utilizadas como agentes de contraste para ressonância magnética, sendo que as mais utilizadas são as nanopartículas de óxido de ferro. A segurança e toxicidade das nanopartículas tem sido objeto de uma preocupação cada vez maior, pois o conhecimento sobre os efeitos biológicos de materiais deste tipo ainda não é suficiente. As propriedades das nanopartículas, por sua vez, dependem do tamanho, microestrutura e revestimento da superfície, controlados pelas condições de síntese e processamento das nanopartículas. O objetivo deste trabalho foi obter óxido de ferro pelo Método Pechini, para utilização como agentes de contraste para uso em ressonância magnética, de modo a caracterizá-los. Nanopartículas de óxido de ferro foram sintetizadas pelo Método Pechini, com razão entre o ácido cítrico em relação aos cátions metálicos de 3:1, sendo posteriormente calcinadas em temperaturas de 400ºC e 900ºC, pelos períodos de 1h ou 2h. Logo após foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), Difração de Raios X - (DRX), Análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG) e Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). Também foi realizado Ensaio de Citotoxicidade – Viabilidade Celular. Os resultados de DRX revelaram a formação da fase hematita e presença de segunda fase magnetita. A morfologia é constituída de aglomerados de aspecto rígido com partículas de formato irregular, com tamanho menor e maior que 10 µm. A temperatura de calcinação de 400ºC não foi suficiente para se obter nanopartículas de óxido de ferro estáveis termicamente. Os pós obtidos pelo Método Pechini não apresentaram viabilidade celular. / Contrast agents are materials of great relevance to the quality of the images obtained by magnetic resonance imaging, accentuating the contrast of images and facilitating the diagnosis of pathologies. Nanoparticles have been widely used as contrast agents for magnetic resonance imaging, and the most used are nanoparticles of iron oxide. The safety and toxicity of nanoparticles has been the subject of increasing concern, because knowledge about the biological effects of such materials is not enough. The properties of the nanoparticles, in turn, depend on the size, microstructure and surface coating, all of them controlled by the conditions of synthesis and processing of nanoparticles. The aim of this study was to obtain iron oxide by Pechini method, for use as contrast agents in diagnostic magnetic resonance imaging, in order to characterize them. Iron oxide nanoparticles were synthesized by Pechini method with ratio of citric acid to metal cations in relation 3:1, subsequently calcined at temperatures of 400 º C and 900 º C, for periods of 1h or 2h. Soon after were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy Xray (EDS), X-Ray Diffraction - (XRD), Differential Scanning Calorimetry analysis (DSC) , Thermogravimetry (TG), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Was also performed Cytotoxicity Assay - Cell Viability. The XRD showed the formation of phase of hematite and presence of second phase of magnetite. The morphology consists of rigid aspect of agglomerates with particles of irregular shape and with a smaller size greater than 10 µm. The calcination temperature of 400 ° C was not sufficient to obtain iron oxide nanoparticles thermally stable. The powders obtained by the Pechini method showed no cell viability.

Sistemas ultrassônicos tiveram uma evolução tecnológica nos últimos anos e isso permitiu que seus recursos de hardware e software pudessem ser explorados para extrair informações, auxiliando em diagnósticos e tratamentos mais eficazes. Através da análise do comportamento mecânico de tecidos moles, técnicas como elastografia estática, vibroacustografia, elastografia transiente e elastografia remota tiveram seu papel reconhecido na complementação do diagnóstico clínico. Contudo, a propagação destas técnicas na medicina tem sido restringida pela acessibilidade às tecnologias utilizadas, ausências de parâmetros quantitativos, dificuldade da excitação em estruturas profundas e acesso a informações em níveis moleculares. Este estudo aborda o desenvolvimento de um protocolo para efetuar medidas quantitativas de viscoelasticidade em tecidos moles marcados com nanopartículas de óxido de ferro usando excitação magnética e medição ultrassônica. Ao aplicar uma força magnética pulsada em um meio fluido marcado com nanopartículas magnéticas, um movimento é induzido, gerando uma onda de cisalhamento que se propaga pelo tecido. A propagação dessa onda é mapeada usando a técnica de ultrassom pulso-eco e processamento de dados usando métricas de similaridades entre ecos (mapa de rf) consecutivos. Nos estudos realizados em mimetizadores de tecidos moles (phantom) com características mecânicas equivalentes ao tecido biológico, a amplitude de deslocamento dessas ondas é da ordem de micrometro. Através da medida da velocidade deslocamento dessa onda avaliou-se o melhor modelo reológico para quantificar os parâmetros mecânicos de viscosidade e elasticidade. Os resultados mostraram a eficiência desta técnica ao quantificar os valores viscoelásticos condizentes com a literatura e a comprovação da análise de tecidos moles marcado com nanopartículas excitadas com campo magnético de baixa intensidade, possibilitando uma avaliação em âmbito molecular em tecidos moles. / Ultrasonic systems had a technological development in recent years and allowed their hardware and software resources could be exploited to extract information, assisting in more effective diagnosis and treatment. Through the mechanical behavior analysis of soft tissue techniques such as static elastography, vibroacoustography, transient elastography and remote elastography had recognized role in complementing clinical diagnosis. However, the spread of these techniques in medicine has been restricted by accessibility to the technologies used, quantitative parameters absences, difficulty of deep structures access and information on molecular levels. This study addresses the development of a protocol to make quantitative measurements of viscoelastic soft tissue labeled with iron oxide nanoparticles using magnetic excitation and ultrasonic measurement. By applying a pulsed magnetic force in a fluid medium labeled with magnetic nanoparticles, a motion is induced, generating a shear wave that propagates through the tissue. The propagation of this wave is mapped using the pulse-echo ultrasound technique and data processing using similarities measurements between echoes (rf map) consecutive. In studies of soft tissue-mimicking phantom with mechanical properties equivalent to the biological tissue, the displacement amplitude of these waves is of micrometer order. By measuring the shear wave velocity, it was evaluated the best rheological model for quantifying mechanical parameters of viscosity and elasticity. The results showed the efficiency of this technique to quantify the viscoelastic values consistent with the literature and the evidence of soft tissue analysis labeled excited nanoparticles with low intensity magnetic field, providing an assessment on the molecular level in soft tissues.