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Investigação das ondas acústicas emitidas pelo coração visando tomografia

Processo: 14/04121-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2014 - 31 de maio de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
Pesquisador responsável:Sergio Shiguemi Furuie
Beneficiário:Sergio Shiguemi Furuie
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Espalhamento  Tomografia  Ultrassom 

Resumo

Informações anatômicas e funcionais sobre as estruturas humanas são de fundamental importância para o diagnóstico e tratamento de enfermidades. A maioria dos equipamentos geradores de imagens utilizam fontes externas, tais como radiação eletromagnética ou acústica para interrogar as estruturas. No entanto, temos uma fonte natural, periódica, que é o coração emitindo ondas acústicas. Estas ondas têm várias origens tais como fechamento das válvulas, turbulência do fluxo sanguíneo e movimento das paredes. A hipótese deste projeto é que parte alta do espectro de frequência, na faixa do ultrassom, pode ser utilizada como fonte para a reconstrução tomográfica de estruturas torácicas, como o próprio coração. O objetivo da proposta é a investigação do potencial das ondas acústicas periódicas emitidas pelo coração para auxiliar na solução do problema inverso do tórax. Sabe-se que a qualidade da tomografia baseada em ondas acústicas espalhadas e em múltiplos transdutores é dependente do comprimento da onda acústica. Portanto, torna-se importante verificar a existência de energia na faixa de frequência do ultrassom. O projeto busca adicionalmente contribuir na solução de dois problemas inversos a partir de múltiplos sinais temporais coletados ao redor do tórax: a) localização espacial das fontes; b) tomografia do meio heterogêneo que seja consistente com os sinais captados. Na reconstrução tomográfica por ondas espalhadas, desconhecem-se o caminho percorrido pelas ondas e os parâmetros físicos de cada pixel. O uso de ondas espalhadas para determinar propriedades internas de objetos, chamada de problema inverso do espalhamento, tem sido estudado também em diversas áreas, tais como geofísica, sonar e testes não-destrutivos. Vários grupos têm pesquisado o tema, principalmente visando menor tempo de reconstrução tomográfica e melhor qualidade nas imagens. A metodologia proposta no presente projeto consiste em: a) análise do espectro das ondas acústicas emitidas pelo coração; b) problema inverso para localizar as fontes; c) problema inverso para caracterizar o meio de propagação. A avaliação será baseada em simulações numéricas com nível crescente de ruído, e em fantomas físicos construídos com material homogêneo e material heterogêneo, simulando um corte bidimensional do coração e tecidos adjacentes. A métrica pretendida será baseada no erro médio quadrático normalizado e no erro máximo entre os parâmetros estimados e os parâmetros predefinidos.O projeto é complexo e ousado, no entanto, julgamos importante investigar os erros e os limites possíveis da proposta. Métodos alternativos que venham a melhorar e complementar os equipamentos atuais podem propiciar novos procedimentos clínicos em benefício dos pacientes. (AU)