Estudos computacionais em um modelo tridimensional do olho humano portador de um melanoma de coroide e submetido a termoterapia transpupilar a laser

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: GARCIA, Olga Pinheiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco; UFPE; Brasil; Programa de Pos Graduacao em Engenharia Mecanica
• Palavras-chave em Português: Engenharia Mecânica; Modelo 3D do olho humano; Distribuição de temperatura; Melanoma de coroide; Termoterapia transpupilar; Dano térmico; Análise de sensibilidade
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38471

A termoterapia transpupilar a laser (TTT) é um tratamento utilizado em melanomas de coroide – tumores oculares malignos. Os dados relativos às propriedades termofísicas dos tecidos oculares são limitados e incertos, e não foram encontrados na literatura estudos na área que incluam uma análise de incertezas em seu resultado. Neste trabalho, um modelo computacional tridimensional do olho humano foi utilizado para analisar três diferentes melanomas de coroide. O objetivo foi calcular as temperaturas e o dano térmico durante a TTT, reconhecendo as incertezas inerentes ao problema. Os modelos incluíram as equações de Navier-Stokes para considerar convecção natural dentro do Humor Vítreo (HV). Uma estratégia numérica simplificada foi utilizada para representar a destruição do tumor devida ao dano térmico. Estudou-se a influência: da viscosidade do Humor Vítreo; da potência do laser; e do tempo de aplicação do tratamento; relacionados ao tamanho do tumor. Os estudos mostraram que o HV liquefeito apresentou convecção natural, resultando em danos térmicos significativamente menores quando comparado aos casos com HV modelado como sólido. Entretanto, tumores grandes não respondem bem à TTT apresentando menos de 1% de volume danificado do tumor depois de 60 s de exposição a um laser de diodo contínuo com potência de 400mW a 600mW, mesmo com o HV considerado sólido. Os resultados sugerem que a TTT aplicada a pacientes com idade avançada deve ser estudada mais profundamente, necessitando que o protocolo seja reavaliado para compensar a perda de eficiência devida à convecção natural induzida pelo laser no HV. Utilizando o tumor pequeno (Modelo 2), com todas as regiões consideradas sólidas, foi realizada uma otimização através de Algoritmo Genético. A otimização não foi realizada com o Modelo 1, uma vez que tumores grandes normalmente não são tratados por TTT. O objetivo foi verificar o par: potência e tempo de aplicação do laser; que maximiza o percentual de tumor danificado enquanto garante que não exista dano irreversível na córnea ou na coroide. O melhor resultado foi encontrado para 550 mW de potência e 40 s de tempo de aplicação do laser, valores não muito distantes do padrão utilizado na medicina atualmente (60 s e 400 mW). Também foi estudado o efeito da atenuação pelo ar e da convergência da lente sobre o feixe de laser que atinge a superfície da córnea, que se mostraram fundamentais para evitar superestimar, nas simulações, o dano sofrido pela córnea. Foi realizada uma análise de sensibilidade, com planejamento de experimentos fatorial fracionado e aplicação da técnica de análise de variância (ANOVA) para verificar quais propriedades influenciam mais significativamente os resultados das simulações da aplicação de TTT sobre um melanoma de coroide. A propriedade que influencia mais significativamente os resultados é o coeficiente de absorção do laser no tumor, independentemente do tamanho do tumor. No caso do tumor pequeno (Modelo 2), o coeficiente de absorção do laser na coroide também tem influência significativa sobre o volume de tumor danificado. A variação dos outros fatores analisados não teve importância significativa sobre os resultados das simulações, de acordo com nossos estudos.