O laser de baixa intensidade (LBI) é utilizado para tratamento em uma série de aplicações, inclusive na diminuição de processos inflamatórios. Assim, poderia ser utilizado para evitar a síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SRIS), processo desenvolvido por alguns pacientes que são submetidos à circulação extracorpórea (CEC) procedimento cirúrgico cardíaco. Os objetivos desse trabalho foram estabelecer e validar um arranjo experimental para o estudo da distribuição de luz internamente a líquidos espalhadores e determinar a incerteza associada; utilizar esse arranjo para o estudo da distribuição de luz em sangue, e determinar o melhor comprimento de onda e melhor modo de iluminação para uma possível implementação da aplicação do LBI durante a CEC; e avaliar possíveis mudanças de propriedades reológicas do sangue provocadas pela sua iluminação com laser. Para tal foi utilizado um arranjo com o líquido espalhador Lipovenos PLR dentro de uma cubeta, com utilização de uma fibra ótica para coleta de luz espalhada em diversos pontos dentro do líquido. Lasers de dois comprimentos de onda foram utilizados, 632,8 nm e 820 nm. Os resultados experimentais da distribuição de luz foram comparados com uma simulação pelo método de Monte Carlo já conhecida, o que validou o arranjo proposto, com a incerteza associada aos resultados experimentais de 7%. O arranjo foi utilizado para o estudo da distribuição da luz dentro de sangue diluído para CEC. Além disso, foi avaliada a transmissão da luz pelas paredes dos tubos utilizados nos circuitos da CEC e a distribuição da luz no sangue contido nesses tubos. Um reômetro rotacional com sistema cone-placa foi utilizado para medir características reológicas de duas amostras de sangue diluído, uma iluminada com laser e a outra não iluminada. A luz de 632,8 nm, ao contrário da luz de 820 nm, consegue se distribuir até distâncias maiores do feixe laser, possibilitando que um maior volume de sangue seja tratado. A iluminação do sangue durante a CEC deve ser feita com o tubo de menor diâmetro em quatro pontos ao seu redor, em apenas uma secção do tubo, pois o sangue é mantido circulante. Foram observadas mudanças nas propriedades reológicas do sangue iluminado com o laser de 635nm, as quais devem ser mais bem entendidas para o uso em benefício do paciente submetido a CEC. / Low level laser therapy (LLLT) is a treatment used in several applications, including the reduction of inflammatory processes. It could be used to prevent the systemic inflammatory response syndrome (SIRS), which some patients develop after cardiopulmonary bypass (CPB) surgery applied to solve some heart diseases. The objectives of this study were to set an experimental arrangement to study light distribution inside scattering liquids, and determine the associated uncertainty; to use this arrangement to study light distribution inside blood, in order to implement the LLLT during CPB, and, through this study, to determine the best wavelength and the best way to perform the treatment. Possible changes on rheological properties of blood, caused by illumination with laser, were also evaluated. Lipovenos PLR, a scattering liquid, was contained inside a cuvette and an optical fiber was used to collect the scattered light. Two wavelengths were used: 632.8 nm and 820 nm. The arrangement was validated, with uncertainty of 7%, through comparison between the experimental results and Monte Carlo Method simulation previously performed. This arrangement was used to study light distribution inside blood, diluted to the same conditions of CPB procedure. Light transmission through CPB tubes walls and light distribution in blood inside CPB tubes were also evaluated. A rotational rheometer with a cone-plate system was used to test rheological properties of two blood samples, one illuminated with laser and the other non illuminated Compared to the 820 nm light, the 632.8 nm light is scattered further away from the laser beam, turning possible that a bigger volume of blood could be treated. The blood should be illuminated through the CPB tube with the smallest diameter, in four distinct points around the tube, only in one cross section of this tube, because the blood is kept passing through the tube all the time. Changes in rheological properties of blood were observed on blood illuminated with the 635 nm laser. These changes must be better understood in order to help the patient submitted to CPB.

O laser de baixa intensidade (LBI) é utilizado para tratamento em uma série de aplicações, inclusive na diminuição de processos inflamatórios. Assim, poderia ser utilizado para evitar a síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SRIS), processo desenvolvido por alguns pacientes que são submetidos à circulação extracorpórea (CEC) procedimento cirúrgico cardíaco. Os objetivos desse trabalho foram estabelecer e validar um arranjo experimental para o estudo da distribuição de luz internamente a líquidos espalhadores e determinar a incerteza associada; utilizar esse arranjo para o estudo da distribuição de luz em sangue, e determinar o melhor comprimento de onda e melhor modo de iluminação para uma possível implementação da aplicação do LBI durante a CEC; e avaliar possíveis mudanças de propriedades reológicas do sangue provocadas pela sua iluminação com laser. Para tal foi utilizado um arranjo com o líquido espalhador Lipovenos PLR dentro de uma cubeta, com utilização de uma fibra ótica para coleta de luz espalhada em diversos pontos dentro do líquido. Lasers de dois comprimentos de onda foram utilizados, 632,8 nm e 820 nm. Os resultados experimentais da distribuição de luz foram comparados com uma simulação pelo método de Monte Carlo já conhecida, o que validou o arranjo proposto, com a incerteza associada aos resultados experimentais de 7%. O arranjo foi utilizado para o estudo da distribuição da luz dentro de sangue diluído para CEC. Além disso, foi avaliada a transmissão da luz pelas paredes dos tubos utilizados nos circuitos da CEC e a distribuição da luz no sangue contido nesses tubos. Um reômetro rotacional com sistema cone-placa foi utilizado para medir características reológicas de duas amostras de sangue diluído, uma iluminada com laser e a outra não iluminada. A luz de 632,8 nm, ao contrário da luz de 820 nm, consegue se distribuir até distâncias maiores do feixe laser, possibilitando que um maior volume de sangue seja tratado. A iluminação do sangue durante a CEC deve ser feita com o tubo de menor diâmetro em quatro pontos ao seu redor, em apenas uma secção do tubo, pois o sangue é mantido circulante. Foram observadas mudanças nas propriedades reológicas do sangue iluminado com o laser de 635nm, as quais devem ser mais bem entendidas para o uso em benefício do paciente submetido a CEC. / Low level laser therapy (LLLT) is a treatment used in several applications, including the reduction of inflammatory processes. It could be used to prevent the systemic inflammatory response syndrome (SIRS), which some patients develop after cardiopulmonary bypass (CPB) surgery applied to solve some heart diseases. The objectives of this study were to set an experimental arrangement to study light distribution inside scattering liquids, and determine the associated uncertainty; to use this arrangement to study light distribution inside blood, in order to implement the LLLT during CPB, and, through this study, to determine the best wavelength and the best way to perform the treatment. Possible changes on rheological properties of blood, caused by illumination with laser, were also evaluated. Lipovenos PLR, a scattering liquid, was contained inside a cuvette and an optical fiber was used to collect the scattered light. Two wavelengths were used: 632.8 nm and 820 nm. The arrangement was validated, with uncertainty of 7%, through comparison between the experimental results and Monte Carlo Method simulation previously performed. This arrangement was used to study light distribution inside blood, diluted to the same conditions of CPB procedure. Light transmission through CPB tubes walls and light distribution in blood inside CPB tubes were also evaluated. A rotational rheometer with a cone-plate system was used to test rheological properties of two blood samples, one illuminated with laser and the other non illuminated Compared to the 820 nm light, the 632.8 nm light is scattered further away from the laser beam, turning possible that a bigger volume of blood could be treated. The blood should be illuminated through the CPB tube with the smallest diameter, in four distinct points around the tube, only in one cross section of this tube, because the blood is kept passing through the tube all the time. Changes in rheological properties of blood were observed on blood illuminated with the 635 nm laser. These changes must be better understood in order to help the patient submitted to CPB.

O conhecimento da dose de luz dentro do tecido biológico pode aprimorar diversos protocolos aplicados para redução da inflamação e da dor, terapia fotodinâmica e regeneração tecidual. O objetivo deste trabalho é calcular a distribuição de luz em Lipovenos 10% (Lp) por simulação de Monte Carlo, realizar medidas experimentais e comparar os resultados da simulação com os resultados experimentais para validar a simulação. O programa MCML 1.2.2 foi escolhido para simular a distribuição de luz vermelha (633 nm) e infravermelha (820 nm) em camadas cilíndricas de 2 a 12 mm e de 30 mm de espessura de Lp com diâmetros de 12 e 26 mm. Para validar a simulação um experimento foi realizado adquirindo imagens com câmera CCD da luz transmitida e da luz espalhada a 90º de cubetas de PMMA (Polimetilmetacrilato)contendo quantidades variáveis de Lp, iluminadas verticalmente com laser de HeNe ou GaAlAs. O resultado experimental mostrou que a intensidade máxima de luz transmitida decresce exponencialmente com a espessura da amostra, de maneira similar ao resultado da simulação. A atenuação de luz transmitida foi maior para luz infravermelha e em Lp de diâmetro 12 mm. Curvas gaussianas ajustadas aos resultados experimentais e simulados tiveram larguras de distribuição de luz similares e variando linearmente com a espessura de Lp até espessuras de ao menos 6 mm. Os coeficientes angulares das retas experimentais e simuladas foram compatíveis para luz vermelha em Lp de 26 mm de diâmetro, validando a simulação. Para 633 nm as diferenças entre as larguras experimentais e simuladas foram quase sempre inferiores a 1 mm e no infravermelho as maiores discrepâncias observadas (2,5 mm) foram para Lp de 26 mm de diâmetro, para 820 nm. As curvas de espalhamento obtidas por simulação de Monte Carlo são semelhantes às experimentais: a intensidade de luz espalhada aumenta até uma profundidade Zmax, em seguida decresce exponencialmente. Os valores de Zmax e os coeficientes de atenuação exponencial obtidos por simulação nem sempre foram compatíveis com os experimentais, embora as variações com o tamanho da cubeta e com o comprimento de onda tenham sido equivalentes nos resultados experimentais e simulados. Concluímos que os comportamentos dos resultados de transmissão e espalhamento de luz, da simulação e experimentais são semelhantes. / The knowledge of the dose inside the tissue can improve various protocols applied to reduction of inflammatory processes, pain relief, Photodynamic Therapy (PDT), and tissue regeneration. The aim of this work is to calculate the light distribution in Lipovenos 10% (Lp) by Monte Carlo simulation (MCS), and to do experimental measurements in order to compare both results and to validate the simulation. MCML 1.2.2-2000 code was used to simulate the red (633 nm) and infrared (820 nm) light distribution in cylindrical layers of Lp with thicknesses from 2 to 12 mm and 30 mm, and diameters of 12 and 26 mm. To validate the simulation an experiment has been carried out, using a CCD camera to acquire images of transmitted and 90° scattered light from a PMMA cuvette containing different quantities of Lp, illuminated from the top with He-Ne or GaAlAs lasers. Experimentally, it was observed that the maximum intensity of transmitted light has an exponential behavior with the sample thickness, similar to the simulation result. The attenuation of transmitted light is highest for infrared light and for Lp layers with 12 mm of diameter. Gaussian curves fitted to the experimental and to the MCS results have similar widths and the variation of the width with the Lp thickness is linear at least up to 6 mm thicknesses. As the slope of simulated and experimental results are compatible for red light in Lp layers with 26 mm of diameter, this simulation was validated. For 633 nm the differences between experimental and simulated widths are generaly below 1 mm and for infrared light the higher discrepancies (2,5 mm) were observed for Lp with 26 mm of diameter, at 820 nm. The behavior of the scattering curves obtained by MCS is similar to the experimental results: the light intensity increases until a depth Zmax of Lp, followed by an exponential attenuation. The experimental and simulated Zmax positions and attenuation coefficients are not always compatible. However, their variation with the cuvette size and with the wavelength are the same for experimental and MCS results. We conclude that the characteristics of transmission and scattering of light are similar for MCS and experimental results.

O conhecimento da dose de luz dentro do tecido biológico pode aprimorar diversos protocolos aplicados para redução da inflamação e da dor, terapia fotodinâmica e regeneração tecidual. O objetivo deste trabalho é calcular a distribuição de luz em Lipovenos 10% (Lp) por simulação de Monte Carlo, realizar medidas experimentais e comparar os resultados da simulação com os resultados experimentais para validar a simulação. O programa MCML 1.2.2 foi escolhido para simular a distribuição de luz vermelha (633 nm) e infravermelha (820 nm) em camadas cilíndricas de 2 a 12 mm e de 30 mm de espessura de Lp com diâmetros de 12 e 26 mm. Para validar a simulação um experimento foi realizado adquirindo imagens com câmera CCD da luz transmitida e da luz espalhada a 90º de cubetas de PMMA (Polimetilmetacrilato)contendo quantidades variáveis de Lp, iluminadas verticalmente com laser de HeNe ou GaAlAs. O resultado experimental mostrou que a intensidade máxima de luz transmitida decresce exponencialmente com a espessura da amostra, de maneira similar ao resultado da simulação. A atenuação de luz transmitida foi maior para luz infravermelha e em Lp de diâmetro 12 mm. Curvas gaussianas ajustadas aos resultados experimentais e simulados tiveram larguras de distribuição de luz similares e variando linearmente com a espessura de Lp até espessuras de ao menos 6 mm. Os coeficientes angulares das retas experimentais e simuladas foram compatíveis para luz vermelha em Lp de 26 mm de diâmetro, validando a simulação. Para 633 nm as diferenças entre as larguras experimentais e simuladas foram quase sempre inferiores a 1 mm e no infravermelho as maiores discrepâncias observadas (2,5 mm) foram para Lp de 26 mm de diâmetro, para 820 nm. As curvas de espalhamento obtidas por simulação de Monte Carlo são semelhantes às experimentais: a intensidade de luz espalhada aumenta até uma profundidade Zmax, em seguida decresce exponencialmente. Os valores de Zmax e os coeficientes de atenuação exponencial obtidos por simulação nem sempre foram compatíveis com os experimentais, embora as variações com o tamanho da cubeta e com o comprimento de onda tenham sido equivalentes nos resultados experimentais e simulados. Concluímos que os comportamentos dos resultados de transmissão e espalhamento de luz, da simulação e experimentais são semelhantes. / The knowledge of the dose inside the tissue can improve various protocols applied to reduction of inflammatory processes, pain relief, Photodynamic Therapy (PDT), and tissue regeneration. The aim of this work is to calculate the light distribution in Lipovenos 10% (Lp) by Monte Carlo simulation (MCS), and to do experimental measurements in order to compare both results and to validate the simulation. MCML 1.2.2-2000 code was used to simulate the red (633 nm) and infrared (820 nm) light distribution in cylindrical layers of Lp with thicknesses from 2 to 12 mm and 30 mm, and diameters of 12 and 26 mm. To validate the simulation an experiment has been carried out, using a CCD camera to acquire images of transmitted and 90° scattered light from a PMMA cuvette containing different quantities of Lp, illuminated from the top with He-Ne or GaAlAs lasers. Experimentally, it was observed that the maximum intensity of transmitted light has an exponential behavior with the sample thickness, similar to the simulation result. The attenuation of transmitted light is highest for infrared light and for Lp layers with 12 mm of diameter. Gaussian curves fitted to the experimental and to the MCS results have similar widths and the variation of the width with the Lp thickness is linear at least up to 6 mm thicknesses. As the slope of simulated and experimental results are compatible for red light in Lp layers with 26 mm of diameter, this simulation was validated. For 633 nm the differences between experimental and simulated widths are generaly below 1 mm and for infrared light the higher discrepancies (2,5 mm) were observed for Lp with 26 mm of diameter, at 820 nm. The behavior of the scattering curves obtained by MCS is similar to the experimental results: the light intensity increases until a depth Zmax of Lp, followed by an exponential attenuation. The experimental and simulated Zmax positions and attenuation coefficients are not always compatible. However, their variation with the cuvette size and with the wavelength are the same for experimental and MCS results. We conclude that the characteristics of transmission and scattering of light are similar for MCS and experimental results.