Dentre as diversas aplicações da luz em nosso dia-a-dia, as ligadas à área biomédica merecem destaque e são frequentemente objetos de pesquisa tanto para o desenvolvimento quanto para o aprimoramento de técnicas para o diagnóstico e terapias. Os tecidos biológicos são, em sua maioria, estruturas complexas, não-homogêneas e opticamente muito espalhadoras. Apesar das centenas de estudos existentes acerca da propagação da luz em tecidos biológicos, sua complexidade exige que novos estudos sejam conduzidos a fim de aprimorar o conhecimento já existente, que ainda apresenta muitas lacunas. A presença de heterogeneidades nos tecidos (vasos sanguíneos, hematomas, cistos, tumores e outras alterações macroscópicas) mudam a propagação da luz e dificultam a previsibilidade do seu comportamento por modelos matemáticos. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer um método empírico que utiliza imagens de refletância difusa obtidas através de uma instrumentação simples, baseada em uma fonte de luz contínua no visível (laser de diodo em 660 nm) e uma câmera CMOS monocromática, para verificar a possibilidade de localização de inclusões absorvedoras embebidas em phantoms altamente espalhadores. Foi avaliada a capacidade de detectar inclusões de dois diferentes tipos de materiais em diversas geometrias e tamanhos, posicionadas em diferentes profundidades. O ângulo de incidência do feixe laser também foi variado, bem como a distância entre a fonte e o objeto, a fim de avaliar quais as melhores condições experimentais. Os resultados obtidos mostraram que os objetos puderam ser detectados, e suas formas puderam ser satisfatoriamente recuperadas através de um algoritmo desenvolvido para o processamento das imagens. Em algumas situações, mesmo para a maior profundidade utilizada, que foi de 20 mm, a inclusão pôde ser detectada nas imagens de refletância difusa processadas. Apesar da capacidade de detecção das formas geométricas representar um avanço com relação às possibilidades de identificação de estruturas em meios túrbidos, a determinação da profundidade ainda é um desafio a ser superado. / Among the various applications of light in our daily life, those connected with biomedicine should be highlighted and are frequently subject of researches aiming for the development and for the enhancement of techniques for diagnosis and therapy. Biological tissues are mostly complex, non-homogeneous and optically highly scattering structures. Despite the hundreds of existent studies on the propagation of light in biological tissues, its complexity requires new studies to be conducted in order to improve the existing knowledge, which still has many gaps. The presence of heterogeneities in tissue (blood vessels, bruises, cysts, tumors and other macroscopic alteration) changes the light propagation and impedes the predictability of its behavior by mathematical models. This work aimed to establish an empirical method using diffuse reflectance images acquired with simple instrumentation, based on a source of continuous light in the visible (diode laser at 660 nm) and a monochromatic CMOS camera, to check the possibility of the location of absorbing inclusions embedded in highly scattering phantoms. The ability to detect inclusions of two different kinds of materials in different sizes and geometries, positioned at different depths were evaluated. The laser beam angle of incidence was also varied, as well as the distance between the source and the object, in order to evaluate the best experimental conditions. The results showed that the objects could be detected, and their shapes might be satisfactorily recovered by an algorithm developed for image processing. In some situations, even at the greatest depth used, which was 20 mm, the inclusion could be detected in diffuse reflectance processed images. Although the detection capability of geometric shapes represents an improvement over the structures of identification possibilities in turbid media, the determination of depth is still a challenge to be overcome.

Dentre as diversas aplicações da luz em nosso dia-a-dia, as ligadas à área biomédica merecem destaque e são frequentemente objetos de pesquisa tanto para o desenvolvimento quanto para o aprimoramento de técnicas para o diagnóstico e terapias. Os tecidos biológicos são, em sua maioria, estruturas complexas, não-homogêneas e opticamente muito espalhadoras. Apesar das centenas de estudos existentes acerca da propagação da luz em tecidos biológicos, sua complexidade exige que novos estudos sejam conduzidos a fim de aprimorar o conhecimento já existente, que ainda apresenta muitas lacunas. A presença de heterogeneidades nos tecidos (vasos sanguíneos, hematomas, cistos, tumores e outras alterações macroscópicas) mudam a propagação da luz e dificultam a previsibilidade do seu comportamento por modelos matemáticos. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer um método empírico que utiliza imagens de refletância difusa obtidas através de uma instrumentação simples, baseada em uma fonte de luz contínua no visível (laser de diodo em 660 nm) e uma câmera CMOS monocromática, para verificar a possibilidade de localização de inclusões absorvedoras embebidas em phantoms altamente espalhadores. Foi avaliada a capacidade de detectar inclusões de dois diferentes tipos de materiais em diversas geometrias e tamanhos, posicionadas em diferentes profundidades. O ângulo de incidência do feixe laser também foi variado, bem como a distância entre a fonte e o objeto, a fim de avaliar quais as melhores condições experimentais. Os resultados obtidos mostraram que os objetos puderam ser detectados, e suas formas puderam ser satisfatoriamente recuperadas através de um algoritmo desenvolvido para o processamento das imagens. Em algumas situações, mesmo para a maior profundidade utilizada, que foi de 20 mm, a inclusão pôde ser detectada nas imagens de refletância difusa processadas. Apesar da capacidade de detecção das formas geométricas representar um avanço com relação às possibilidades de identificação de estruturas em meios túrbidos, a determinação da profundidade ainda é um desafio a ser superado. / Among the various applications of light in our daily life, those connected with biomedicine should be highlighted and are frequently subject of researches aiming for the development and for the enhancement of techniques for diagnosis and therapy. Biological tissues are mostly complex, non-homogeneous and optically highly scattering structures. Despite the hundreds of existent studies on the propagation of light in biological tissues, its complexity requires new studies to be conducted in order to improve the existing knowledge, which still has many gaps. The presence of heterogeneities in tissue (blood vessels, bruises, cysts, tumors and other macroscopic alteration) changes the light propagation and impedes the predictability of its behavior by mathematical models. This work aimed to establish an empirical method using diffuse reflectance images acquired with simple instrumentation, based on a source of continuous light in the visible (diode laser at 660 nm) and a monochromatic CMOS camera, to check the possibility of the location of absorbing inclusions embedded in highly scattering phantoms. The ability to detect inclusions of two different kinds of materials in different sizes and geometries, positioned at different depths were evaluated. The laser beam angle of incidence was also varied, as well as the distance between the source and the object, in order to evaluate the best experimental conditions. The results showed that the objects could be detected, and their shapes might be satisfactorily recovered by an algorithm developed for image processing. In some situations, even at the greatest depth used, which was 20 mm, the inclusion could be detected in diffuse reflectance processed images. Although the detection capability of geometric shapes represents an improvement over the structures of identification possibilities in turbid media, the determination of depth is still a challenge to be overcome.

Dissertação apresentada como requisito parcial para à obtenção do grau de Mestre em Química no Curso de Pós-Graduação em Química, Setor de Ciências Exatas, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof. Dr. Patricio G. Peralta-Zamora. 2006 / Submitted by Nilson Junior (nilson.junior@unila.edu.br) on 2016-05-25T20:59:32Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Gilcélia Cordeiro.pdf: 1411855 bytes, checksum: 33927381684c7c85ff44e446611d8891 (MD5) Recibo Deposito Legal_TESE_Gilcéia Aparecida Cordeiro.pdf: 229315 bytes, checksum: 6555acb6430c7e757d89b1cb6e13b523 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T20:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Gilcélia Cordeiro.pdf: 1411855 bytes, checksum: 33927381684c7c85ff44e446611d8891 (MD5) Recibo Deposito Legal_TESE_Gilcéia Aparecida Cordeiro.pdf: 229315 bytes, checksum: 6555acb6430c7e757d89b1cb6e13b523 (MD5) Previous issue date: 2006 / Este trabalho é um exemplo do uso de ferramentas de calibraçăo multivariada(regressăo dos mínimos quadrados parciais, PLSR) na quantificaçăo desulfametoxazol (SMZ) e o trimetoprim (TMP) em formas farmacęuticas, utilizando-se espectroscopia de absorçăo no ultravioleta-visível (UV-Vis) e espectroscopia no infravermelho por refletância difusa (DRIFTS). Estudos preliminares permitiram constatar a inconvenięncia dos processos decalibraçăo univariados, em razăo da interferęncia espectral observada naespectroscopia UV-Vis e da extrema complexidade dos sinais de DRIFT. Modelos multivariados foram desenvolvidos a partir de espectros originais(UV-Vis), registrados entre 190 e 330 nm, e pré-processados por derivaçăoalisamentoe autoescalonamento. Os melhores resultados foram conseguidos commodelos desenvolvidos a partir de espectros originais, envolvendo o uso de oitovariáveis latentes (VLs). Nestas condiçőes, os parâmetros avaliados na validaçăoforam realizados a partir de cinco misturas sintéticas, evidenciando erros de previsăoinferiores a 3%, para ambas espécies em estudo. Na análise de medicamentos,algumas inconsistęncias foram observadas, principalmente devido á modificaçăo dosinal espectral em funçăo de variaçőes de pH, estas últimas originadas,provavelmente, pela presença de excipientes diferenciados. Nos estudos envolvendo DRIFT, modelos multivariados foram desenvolvidosem diversas regiőes espectrais e utilizando-se diversos sistemas de préprocessamentode sinais. Na fase de validaçăo, os melhores resultados foramconseguidos com modelos elaborados entre 7001 e 399 cm-1, empregando-se 8variáveis latentes e o sistema de correçăo multiplicativa de sinal (MSC). Nestas condiçőes, erros de previsăo inferiores a 5% foram obtidos para ambas espécies emestudo. Na análise de medicamentos, resultados insatisfatórios foram obtidos,principalmente devido á modificaçőes espectrais introduzidas pela presença deexcipientes. O efeito da presença destas espécies foi demonstrado por análise decomponentes principais (PCA).De maneira geral, os resultados demonstram uma boa capacidade preditivados modelos multivariados fundamentados em ambos tipos de espectroscopia. Paraa análise de medicamentos, entretanto, há necessidade de se considerar a presençade excipientes, os quais deverăo ser modelados junto com os fármacos de interesse.