Modelagem computacional e estimativa de propriedade óptica via inferência Bayesiana com aplicações em processos que envolvam hipertermia e ablação térmica

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Ventura, Ingrid Mabel
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Effective attenuation coefficient; Bioheat transfer; Inverse problems; Bayesian inference; Tratamento térmico; Testes de estimação; Transferência de calor; Modelos matemáticos; Problemas inversos (Equações diferenciais); Modelagem computacional; Coeficiente de atenuação efetivo; Biotransferência de calor; Problemas inversos; Inferência Bayesiana; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16502

Este trabalho apresenta um procedimento computacional para realização de estimativas do coeficiente de atenuação efetivo de tecidos biológicos. Esse coeficiente é uma propriedade óptica dos materiais e pode variar de pessoa para pessoa em um mesmo tipo de tecido. Desse modo, ter conhecimento individual dessa propriedade proporciona um adequado planejamento para os tratamentos térmicos a laser utilizados na área da saúde. Na estimativa de parâmetros realizada, a equação clássica de biotransferência de calor foi empregada na modelagem matemática do problema físico proposto, sendo considerado um laser de feixe Gaussiano como fonte de calor externa. A técnica da Transformada Integral Generalizada, em uma abordagem de transformação parcial, foi aplicada na solução do problema direto e verificada com soluções puramente numéricas obtidas com o software COMSOL Multiphysics® e via outros métodos, apresentando boa concordância gráfica e numérica. Na solução do problema inverso foi aplicada a inferência Bayesiana pelo método de Monte Carlo via cadeia de Markov por meio do algoritmo Metropolis-Hastings para estimar o coeficiente de atenuação efetivo para a próstata humana em casos de hipertermia e ablação a laser utilizando medidas sintéticas de temperatura. Nas situações simuladas foi possível estimar corretamente o coeficiente óptico, além de contabilizar as incertezas presentes nos parâmetros de interesse do modelo físico-matemático.