Analysis of different approaches for the phase function in plasmonic photothermal therapy - Sousa, Anderson Nunes de (2022)
A terapia fototérmica é um tratamento para o câncer em que a luz de um laser é utilizada para irradiar uma região de um tecido humano acometida pela doença. Utiliza-se um laser cujo comprimento de onda é tal que o tecido irradiado seja semitransparente à sua radiação. Dessa forma a radiação propaga-se enquanto vai sendo parcialmente absorvida, permitindo assim o aquecimento de um volume de tecido. O ideal é que a região doente seja aquecida e mantida a uma temperatura acima de um valor para o qual células sejam destruídas após certo intervalo de tempo; entretanto, evitando-se o sobreaquecimento de regiões circundantes sadias. Para otimizar o processo, muitas vezes faz-se uso de nanopartículas que são altamente absorvedoras à radiação do laser. Tais partículas são geralmente feitas ou revestidas de ouro, devido à baixa toxicidade desse material. Um código computacional capaz de predizer de forma precisa o campo de temperaturas durante a terapia é bastante desejável, pois poderia ser utilizado para orientar e até mesmo substituir experimentos e, também, para orientar procedimentos médicos. No entanto, um código preciso requer a implementação de inúmeros fenômenos físicos complexos. Um desses fenômenos é o espalhamento da radiação, que é abordado neste trabalho. Aproximações usuais consideram que meios com nanopartículas são homogêneos, ou seja, não há distinção entre as propriedades do tecido e das partículas. Nesse caso, assume-se para as nanopartículas a mesma função de fase do tecido. No presente trabalho, um novo algorítmo foi desenvolvido para permitir diferentes funções de fase para partículas e tecido. Além disso, diferentes funções de fase para o espalhamento foram implementadas: Isotrópica, Rayleigh e Mie, e analisadas para casos específicos de terapia fototérmica para o tratamento de câncer de pele. Foram consideradas partículas esféricas de ouro com dois tamanhos e nano-conchas de ouro com núcleo de sílica. Aproximações usuais para a função de fase do espalhamento, reduced scattering e HenyeyGreenstein, foram também analisadas. Os resultados mostraram que para os casos considerados os erros associados à utilização de métodos aproximados não foram grandes, indicando que as aproximações podem ser utilizadas.