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Estudos de técnicas ultrassônicas para análise de propriedades mecânicas de meios viscoelásticos (2011)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: PAVAN, THÉO ZEFERINO - FFCLRP
  • USP Schools: FFCLRP
  • Subjects: ULTRASSONOGRAFIA (ESTUDO;TÉCNICAS)
  • Language: Português
  • Abstract: Mudanças nas características mecânicas de tecidos biológicos geralmente estão relacionadas com algum tipo de patologia. Usualmente os médicos apalpam esses tecidos para obter informações sobre suas propriedades mecânicas. Técnicas de imagens elastográficas são métodos quantitativos de se estimar as propriedades mecânicas de tecidos. Em geral, o objetivo destas técnicas de imagem é medir o movimento do tecido provocado por uma força interna ou externa. Por meio desse movimento, parâmetros viscoelásticos do meio em análise são reconstruídos. A força de excitação pode ser tanto quasi-estática, como dinâmica. O trabalho apresentado nesta tese aborda as técnicas de elastografia dinâmica e quasi-estática. Na abordagem quasi-estática, a elasticidade não-linear é estudada através de phantoms com características que simulam as do tecido humano. Na abordagem dinâmica, o movimento dinâmico promovido por força de radiação acústica é avaliado através de técnicas ultrassônicas e magnéticas. O desenvolvimento de materiais para serem usados como phantoms para elastografia por ultrassom é descrito. O comportamento elástico não-linear de materiais tipicamente utilizados para se construir phantoms para obtenção de imagens de elastografia por ultrassom foi analisado através de resultados de ensaios mecânicos. Esses materiais foram desenvolvidos para apresentarem uma relação tensão/deformação que não dependesse do módulo de cisalhamento para pequenas deformações. Os materiais são compostos de misturas de agar e gelatina. Dispersão de óleo possibilitou um maior controle da não-linearidade e do módulo de cisalhamento para pequenas deformações. Esses materiais foram projetados para serem usados em phantoms para elastografia em que configurações heterogêneas são empregadas (por exemplo, phantoms com inclusões esféricas). O esfeito da não-linearidade elástica dos materiais sobre o contraste,a relação sinal ruído e a relação contraste ruído de imagens elastográficas de um phantoms contendo inclusões esféricas, sofrendo altas deformações (até 20%) foi investigada. O material de cada uma das esferas foi projetado para apresentar não-linearidade e módulo de Young em baixas deformações distintos. As mudanças no contraste, quando altas deformações são empregadas, foram comparadas com resultados previstos por simulações de elementos finitos. Este trabalho ilustra que phantoms para se avaliar a não-linearidade elástica são relativamente fáceis de serem produzidos, sendo que suas propriedades mecânicas podem ser antecipadas através de resultados obtidas por ensaios mecânicos dos materiais que os constituem. Foi descrita a caracterização dos campos focais dos elementos que compõem o transdutor confocal. Esse transdutor foi utilizado na geração da força dinâmica de radiação acústica no meio em estudo. Os perfis axial e lateral de amplitude de pressão se comportaram de maneira similar aos resultados teóricos seguindo a formulação de Rayleigh da função de Green. Foi demonstrada a viabilidade de se medir movimentos vibratórios induzidos por feixes acústicos confocais através de um ultrassom Doppler que utiliza ondas contínuas. A interferência de feixes de ultrassom com pequena diferença de freqüência provoca o aparecimento de uma força dinâmica no alvo. Foi demonstrada a formação de imagens de uma esfera rígida imersa em um phantom viscoelástico, através da varredura de ambos os transdutores (confocal e Doppler) pelo plano focal do transdutor confocal. O comportamento dinâmico de uma esfera magnetizada induzido por força de radiação acústica foi investigado. A esfera foi suspensa em água em configuração de pêndulo. A Lei de Stokes modificada para movimentos oscilatórios, considerando números de Reynolds de pequena magnitude, foi adorada para modelar a força de arraste. Forçaestática de longa (poucos segundos) e curta (poucos segundos) duração foram utilizadas. O movimento da esfera foi medido através de um sensor magnetoresistivo. A partir da nova posição de equilíbrio em resposta à força de radiação de longa duração, a amplitude dessa força foi estimada. Para se estimar a viscosidade da água, o movimento de relaxação da esfera após a força ter sido desligada foi ajustado a um modelo de movimento-harmônico amortecido. Baseando-se nesses resultados os perfis de movimento calculador teoricamente tiveram boa concordância com os movimentos experimentais medidos quando a esfera foi deslocada por pulsos de força de radiação acústica de curta duração. São apresentadas a metodologia e simulações de medidas de deslocamentos micrométricos através de ecos ultrassônicos provenientes de um alvo vibratório. O movimento de uma esfera rígida imersa em um phantom feito de gelatina, deslocada por força de radiação acústica, foi avaliado por meio de ecos ultrassônicos obtidas com um sistema pulso/eco. A teoria utilizada para se estimar os parâmetros viscoelásticos do phantom, usando o movimento induzido na esfera, é uma extensão da teoria usada para se estimar a viscosidade da água
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 25.02.2011
  • Acesso online ao documento

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    BibliotecaCód. de barrasNúm. de chamada
    FCLRP20800042200Pavan, Theo Zeferino
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    • ABNT

      PAVAN, Theo Zeferino; CARNEIRO, Antonio Adilton Oliveira. Estudos de técnicas ultrassônicas para análise de propriedades mecânicas de meios viscoelásticos. 2011.Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2011. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-17042011-163130/?&lang=pt-br >.
    • APA

      Pavan, T. Z., & Carneiro, A. A. O. (2011). Estudos de técnicas ultrassônicas para análise de propriedades mecânicas de meios viscoelásticos. Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-17042011-163130/?&lang=pt-br
    • NLM

      Pavan TZ, Carneiro AAO. Estudos de técnicas ultrassônicas para análise de propriedades mecânicas de meios viscoelásticos [Internet]. 2011 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-17042011-163130/?&lang=pt-br
    • Vancouver

      Pavan TZ, Carneiro AAO. Estudos de técnicas ultrassônicas para análise de propriedades mecânicas de meios viscoelásticos [Internet]. 2011 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59135/tde-17042011-163130/?&lang=pt-br