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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Aplicação da técnica da imagem no domínio da frequência espacial para o estudo da profundidade de penetração da luz em fantomas ópticos que simulam o tecido epitelial
Alternate title (s): Application of the image technique in the field of spatial frequency for the study of the depth of light penetration in optical phantomas that simulate epithelial tissue
Author: Mendes, Ana Caroline Moreira
First Advisor: Monte, Adamo Ferreira Gomes do
First member of the Committee: Zezell, Denise Maria
Second member of the Committee: Souza, Fabricio Macedo de
Summary: Atualmente, uma nova técnica de processamento óptico, denominada Imagem no Domínio da Frequência Espacial ou Spacial frequency domain imaging (SFDI), surge como um método de diagnóstico voltado para o tratamento de doenças, lesões e tumores causados no tecido epitelial. Esta técnica caracteriza-se por ser não invasiva e inovadora, que permite quantificar valores de absorção e espalhamento reduzido em uma base pixel por pixel. Além disso, ela pode ser aplicada em meios opacos tal como em tecidos biológicos para determinar os parâmetros ópticos dependentes do comprimento de onda. O objetivo deste trabalho é desenvolver o estudo das propriedades ópticas, tais como absorção e espalhamento, além de encontrar os níveis de profundidade de penetração da luz em fantomas que simulem o tecido biológico a partir do SFDI. Também foi utilizado outro equipamento para obtenção dos parâmetros ópticos, chamado de Esfera Integradora, a fim de comparar os dados alcançados. Para isto foram produzidos um fantoma de calibração com parâmetros ópticos conhecidos e dois fantomas simuladores do tecido epitelial. Os cálculos dos coeficientes de absorção e espalhamento reduzido foram feitos utilizando o modelo de refletância difusa e da propagação da luz. Foram utilizados cinco filtros, cujos comprimentos de onda são λ = 475 nm, 488 nm, 532 nm, 580 nm e 650 nm e quatro frequências espaciais Kx = 0,07 mm-1, 0,1 mm-1, 0,3 mm-1 e 0,4 mm-1. Para estas, concluímos que a frequência de 0,1 mm-1 tornou-se um limite para obtenção das profundidades de penetração da luz no meio, uma vez que não foi possível obtê- la para Kx = 0,07 mm-1. Já para as demais frequências as profundidades encontradas foram δ = 4,92 mm, 3,83 mm e 2,60 mm, respectivamente. Além disso, Kx = 0,1 mm-1 é a frequência que melhor apresenta uma aplicação real no tecido epitelial, pois o feixe luminoso consegue penetrar toda a extensão do tecido. Portanto, o SFDI demonstrou-se eficaz como método de processamento de imagem e seus resultados demonstram futuras aplicações in vivo e o desenvolvimento de tomografia óptica.
Abstract: Nowadays, a new technique of optical processing, called SFDI (Spacial frequency domain imaging), has emerged as a method for the diagnosis and treatment of diseases, traumas and tumors caused in the epithelial tissue. This technique is characterized by being non-invasive and innovative, that allows to quantify absorption values and reduced scattering on a pixel-by-pixel basis. In addition, this method can be applied in opaque media such as in biological tissues to determine optical wavelength dependent parameters. The objective of this work is to develop the study of optical properties, such as absorption and scattering, in addition to finding the depth levels of light penetration in phantoms that simulate the biological tissue from SFDI. Another equipment was used to obtain the optical parameters, called the integrating sphere, in order to compare the data obtained. To this it was produced a calibration phantom with known optical parameters and two simulators epithelial tissue phantoms. The calculations of the absorption and reduced scattering coefficients was realized using the diffuse reflectance model and propagation of light. Five filters were used, such as λ = 475 nm, 488 nm, 532 nm, 580 nm e 650 nm, and four spatial frequencies Kx = 0,07 mm-1, 0,1 mm-1, 0,3 mm-1 e 0,4 mm-1. For these, we conclude that the frequency of 0.1 mm-1 became a limit to obtain the depths of light penetration in the medium, since it was not possible to obtain it for Kx = 0,07 mm-1 and for the other frequencies the depths were δ = 4.92 mm, 3.83 mm and 2.60 mm, respectively. In addition, Kx = 0.1 mm-1 is the frequency that best presents a real application in the epithelial tissue, because the light beam is able to penetrate the entire tissue extension. Therefore, SFDI has been shown to be an effective method of image processing, and its results demonstrate future in vivo applications for developing optical tomography.
Keywords: Imagem no Domínio da Frequência Espacial
Spacial frequency domain imaging
Processamento de imagem
Image processing
Tomografia óptica
Optical tomography
Fantomas
Phantoms
Tecido epitelial
Epithelial tissue
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Quote: MENDES, Ana Caroline Moreira. Aplicação da técnica da imagem no domínio da frequência espacial para o estudo da profundidade de penetração da luz em fantomas ópticos que simulam o tecido epitelial. 2019. 97 f. Dissertação ( Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3009.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3009
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28879
Date of defense: 10-Jul-2019
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Física

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