Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/334300
Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Construction and characterization of an optical system for blood flow imaging : Construção e caracterização de um sistema óptico para imageamento de fluxo sanguíneo
Title Alternative: Construção e caracterização de um sistema óptico para imageamento de fluxo sanguíneo
Author: Bueno, Leonardo Augusto Ulbrich, 1992-
Advisor: Mesquita, Rickson Coelho, 1982-
Abstract: Resumo: O fluxo de sangue mostrou desempenhar um papel vital em diversas doenças e, portanto, tem sido associado como um potencial biomarcador para a progressão de doenças e eficácia de tratamentos. Independentemente, técnicas ópticas no infravermelho próximo demonstraram ser uma poderosa ferramenta não invasiva para o estudo da hemodinâmica. Neste tipo de iluminação, o tecido biológico é considerado como um meio turvo (no qual o espalhamento predomina sobre a absorção) e assim a propagação da luz no tecido profundo pode ser modelada por um processo de Difusão de Fótons. Medidas espectroscópicas do fluxo sanguíneo em tecidos profundos foram previamente validadas com Espectroscopia de Correlação Difusa (DCS), uma técnica atualmente empregada em nosso laboratório para estudos em humanos. A fim de expandir e implementar uma técnica óptica para imagens de pequenos animais, neste trabalho focamos nossa atenção na construção e caracterização de um instrumento óptico híbrido capaz de produzir imagens de fluxo sanguíneo com Laser Speckle Imaging (LSI) e Speckle Contrast Optical Tomograpy (SCOT). Os fenômenos de speckle surgem do espalhamento múltiplo da luz coerente que percorre os meios difusivos, como o tecido biológico. O padrão de interferência observado (padrão de speckle) pode ser estatisticamente descrito por uma distribuição exponencial da intensidade da luz associada ao movimento das partículas que espalham luz no meio. O Laser Speckle Imaging consiste na aquisição de imagens do padrão de speckle e na estimativa de mapas de fluxo a partir do cálculo do contraste de speckle, resultando em imagens de fluxo bidimensionais. Embora o LSI tenha se mostrado uma técnica poderosa, rápida e barata, não permite a quantificação das velocidades das partículas espalhadoras e fornece apenas medidas em tecidos superficiais. O SCOT, por outro lado, combina as principais características do DCS e do LSI para fornecer imagens tridimensionais e quantitativas do fluxo. Como o SCOT compartilha uma instrumentação semelhante à de LSI, desenvolvemos e caracterizamos uma instrumentação híbrida que executa LSI e SCOT separadamente. Ambas as técnicas foram validadas com experimentos realizados em meios controlados

Abstract: Blood flow has shown to play a vital role in several diseases and therefore has been associated as a potential target biomarker for disease progression and treatment efficacy. Independently, optical techniques in the near infrared have shown to be a powerful non-invasive tool for studying hemodynamics. Under this type of illumination biological tissue is considered as a turbid medium (in which scattering predominates over absorption) and so light propagation in deep tissue can be modeled by a Photon Diffusion process. Spectroscopic measurements of blood flow in deep tissue have been previously validated with Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS), a technique currently employed in our laboratory for human studies. In order to expand and implement an optical technique for small animal imaging, in this work we have focused our attention to the construction and characterization of a hybrid optical instrument capable of imaging blood flow with Laser Speckle Imaging (LSI) and Speckle Contrast Optical Tomography (SCOT) techniques. Speckle phenomena arises from the multiple scattering of coherent light when traveling through diffusive media such as biological tissue. The observed interference pattern (Speckle Pattern) can be statistically described by an exponential distribution of light intensity associated with the movement of scattering particles that compose the medium. Laser Speckle Imaging consists on acquiring Speckle Pattern images and estimating flow maps from the Speckle Contrast resulting in two-dimensional flow images. Although LSI has shown to be a powerful, fast and inexpensive technique it lacks on quantification of scattering particle velocities and provides measurements on superficial tissue only. SCOT, on the other hand, combines the main features of DCS and LSI to provide quantitative three-dimensional images of flow. Since SCOT shares similar instrumentation to that of LSI, we developed and characterized a hybrid instrumentation that performs both LSI and SCOT separately. Both techniques were validated with pilot liquid phantom experiments described in this dissertation
Subject: Fluxo sanguíneo
Imagem
Espectroscopia ótica de difusão
Espectroscopia de infravermelho próximo
Tomografia ótica por contraste speckle
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: BUENO, Leonardo Augusto Ulbrich. Construction and characterization of an optical system for blood flow imaging: Construção e caracterização de um sistema óptico para imageamento de fluxo sanguíneo. 2019. 1 recurso online (118 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Bueno_LeonardoAugustoUlbrich_M.pdf4.33 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.