Obtaining optical and dynamical properties of biological tissue with diffuse optical spectroscopy techniques

Autor(es)

Giovani Grisotti Martins

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2024-06-06

Membros da banca

Rickson Coelho Mesquita; André Monteiro Paschoal; Felippe Alexandre Silva Barbosa; Luciano Bachmann; Diogo Coutinho Soriano

• Orientador: Rickson Coelho Mesquita; Gabriela Castellano

Resumo

A detecção precoce de doenças pode aumentar as chances de que um tratamento seja bem-sucedido e melhorar a eficiência do uso dos recursos de sistemas de saúde. Uma alternativa para se obter esta detecção precoce é através da identificação de biomarcadores, ou seja, parâmetros fisiológicos quantificáveis que sugerem a presença de uma doença específica. Os biomarcadores podem melhorar os cuidados de saúde de individuos, fornecendo informações valiosas que aprimoram o diagnóstico, prognóstico e monitoramento terapêutico. Este trabalho foca em técnicas Ópticas de Difusão (OD), que são uma potencial alternativa para seleção de biomarcadores de doenças vasculares. As técnicas de OD estimam parâmetros relacionados à hemodinâmica, bem como volume, fluxo e saturação de oxigênio sanguíneos, que podem ser úteis para viabilizar a detecção de diferenças fisiológicas entre pacientes e indivíduos saudáveis. Apesar de seu potencial, estas técnicas tem limitações devido a hipóteses simplificadas sobre a estrutura dos tecidos, como homogeneidade e planicidade. Neste contexto, esta pesquisa visa refinar as metodologias usadas com técnicas de OD investigando o impacto da heterogeneidade e curvatura dos tecidos nas estimativas. Esta tese propõe metodologias aprimoradas que representam melhor as complexidades estruturais macroscópicas dos tecidos, como heterogeneidade e geometrias não planares, capaz de melhorar significativamente a precisão das estimativas dos parâmetros fisiológicos. Este texto traz abordagens que visam validar as metodologias que consideram a heterogeneidade e a curvatura dos tecidos ao analisar dados de OD. Além disso, a pesquisa explora os efeitos combinados de curvatura e heterogeneidade em dados reais. A tese também aborda os erros introduzidos por tons de pele mais escuros nas estimativas de saturação de oxigênio no sangue usando métodos ópticos, discutindo uma estratégia preliminar de correção para mitigar esse viés. Em resumo, concluiu-se que as metodologias refinadas apresentadas neste trabalho melhoram a precisão das estimativas dos parâmetros fisiológicos, o que pode potencialmente melhorar o diagnóstico precoce e o cuidado ao paciente no futuro. A investigação também concluiu que um aspecto fundamental por trás da precisão das estimativas dos modelos é a integração do algum conhecimento prévio sobre a anatomia individual. Ao propor e validar metodologias que podem melhorar a acurácia dos parâmetros incorporando a complexidade macroscópica dos tecidos, esta pesquisa sugere que técnicas de OD podem potencialmente atender à precisão necessária para aplicações clínicas no futuro, aproximando-se de uma implementação concreta no cuidado à saúde (AU)

• Processo FAPESP: 19/25281-9 - Obtenção das propriedades ópticas e dinâmicas de tecidos biológicos com espectroscopias ópticas de difusão
• Beneficiário: Giovani Grisotti Martins
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado