Desenvolvimento de uma ferramenta para aquisição de pontos em imagens digitais para a utilização no cálculo de temperaturas através de modelagem computacional

Abstract

A hipertermia é um dos procedimentos médicos usados para tratar diversos tumores não-operáveis. Alguns tumores da próstata encontram-se nessa categoria, podendo ser submetidos, por exemplo, à radiofreqüência. Este procedimento pode elevar a temperatura em tecidos sadios vizinhos ao tumor, chegando a causar dano térmico aos mesmos. A dificuldade na medição das temperaturas in vivo motivou o desenvolvimento de um modelo numérico bidimensional para cálculo do campo de temperaturas na região de interesse, usando o método dos volumes finitos (MVF), aplicado a malhas não-estruturadas. Para tal, foram usadas a Equação da Biotransferência de Calor (BHTE) e a função dano térmica. Estudos anteriores efetuaram cálculos transitórios de temperaturas em tumores de duodeno irradiados por fontes de laser, a partir de imagens obtidas em um atlas médico. No presente trabalho, foi desenvolvido um processo de aquisição de pontos do domínio das imagens de forma semi-automática, além de dar início ao uso de imagens reais, no caso uma imagem de ressonância magnética (RM) de um tumor de próstata. Estes dois pontos significam uma melhoria em relação ao processo anteriormente adotado, no qual a definição do domínio era feita manualmente, através de um programa de CAD. Tal melhoria faz com que alguns possíveis erros envolvidos na simulação numérica sejam minimizados. Para a obtenção dos pontos das regiões da imagem foi desenvolvido o programa APID Aquisição de Pontos em Imagens Digitais, utilizando a plataforma MATLAB. Nesta plataforma, foi desenvolvida uma interface gráfica com o usuário, onde os pontos do contorno das regiões a serem analisadas são adquiridos de forma mais automatizada, se comparada com a metodologia anteriormente utilizada. Em seguida, utilizando um gerador bidimensional de malhas não-estruturadas, denominado GERAMIX, é gerada a malha nos domínios pré-estabelecidos e as temperaturas são calculadas utilizando o programa HEATFVM2D, desenvolvido neste programa de pós-graduação. A técnica desenvolvida permite obter o campo de temperaturas de forma precisa, desde que se utilizem imagens radiográficas reais do tumor, independentemente de sua forma. São também necessários dados reais sobre a fonte de calor utilizada no processo de hipertermia e de parâmetros físicos dos tecidos vivos. A idéia subjacente desenvolvida no presente trabalho é se obter uma distribuição de temperaturas a partir daquela já conhecida, usando técnicas Monte Carlo (MC), ou seja, utilizando uma função densidade de probabilidade uniforme bidimensional, onde a média e o desvio padrão são ajustados para os valores anteriormente calculados. Finalmente, é feita uma avaliação dos resultados obtidos utilizando cada um dos métodos numéricos: o MVF e o MC