Desenvolvimento e aplicação de um novo modelo computacional de ruído realístico associado a biosusceptometria de corrente alternada

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Almeida, Michael José Abílio de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Ruído realístico; Biosusceptometria de Corrente Alternada; Problema inverso; Imagens quantitativas; Alternating Current Biosusceptometry; Realistic noise; Inverse problem; Quantitative images
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/244271

Métodos não invasivos são utilizados para avaliar a fisiologia e estrutura dos tecidos biológicos, porém possuem algumas desvantagens, como alto custo e ausência de portabilidade. A Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) é uma alternativa portátil e de baixo custo, eficaz na avaliação de parâmetros fisiológicos e farmacotécnicos in vitro, in vivo e ex vivo. O denominado problema inverso pode ser aplicado para resolver a distribuição de concentração de traçadores magnéticos e obter imagens de maior resolução. Na técnica BAC, esse problema foi definido pela construção de um conjunto de equações lineares que descrevem a dependência do valor da tensão induzida nas variáveis independentes de massa e propriedades magnéticas do traçador magnético, bem como as relacionadas ao campo gerado e resposta magnética. A resposta magnética do sensor depende do modelo de aquisição do sinal e dos componentes do sensor. Agrupando esses fatores, definimos a matriz de sensibilidade do sistema. A matriz de sensibilidade é construída usando protocolos para medir um fantoma padrão em todos os pontos em um field of view (FOV) predeterminado. Isso pode obtido in vitro ou in sílico. Os testes in vitro requerem a construção de sensores que podem ser caros e demorados, tornando impraticável otimizar as configurações do sistema para aplicações específicas. O teste in sílico é uma alternativa mais eficiente e acessível, permitindo a fácil variação de parâmetros. Para tornar os resultados in sílico mais confiáveis, ruídos realistas devem ser incluídos nas simulações. Isso garante que a relação sinal-ruído (SNR) em resultados simulados seja semelhante à de sistemas reais, o que é crítico para a confiabilidade. O realismo do modelo de ruído utilizado nas simulações computacionais afeta diretamente as estimativas de sensibilidade e resolução espacial de sistemas reais. Perfis de distribuição gaussiana são comumente usados em modelos de ruído, mas modelos de ruído realistas baseados na caracterização de sinal real demonstraram uma melhor precisão das simulações em técnicas biomagnéticas altamente sensíveis. Desenvolvemos modelos computacionais de ruídos realistas baseados na caracterização de sinais reais, possibilitando a otimização do sistema BAC por meio de simulações computacionais. Resultados mostraram que a metodologia foi eficaz na avaliação dos limites de sensibilidade e resolução espacial das medidas in sílico em comparação com as medidas in vitro.