Optimização da focagem de feixes laser em tecidos biológicos: desenvolvimento de um simulador óptico

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Existe um interesse crescente na utilização de métodos ópticos na Medicina e Biologia. Em Biofotónica existe uma área de particular interesse, cada vez mais alvo de estudos para alargar a sua gama de aplicações: os LASERs, em particular na sua interacção com os tecidos. Em áreas como a fototerapia aplicada a oncologia ou neurologia, a elevada difusão a que a radiação luminosa é sujeita pelos tecidos biológicos tem limitado a sua utilização. Nesse sentido, é apresentado um estudo sobre formas de compensar/mitigar os efeitos da difusão e assim permitir uma maior penetração dos feixes LASER, focando a sua energia numa zona no interior dos tecidos. Foram projectadas duas abordagens diferentes, uma com uso de múltiplos feixes idênticos focados no mesmo ponto da amostra e outra com uso de um único feixe modelado. Este estudo é baseado em modelos de simulação criados no software de traçado de raios ZEMAXTM em conjunto com algoritmos numéricos criados na linguagem MATLABTM. A abordagem de feixe modelado, para a qual foram testadas várias configurações, produziu resultados positivos uma vez que se verificou uma nítida concentração do feixe no interior da amostra de material túrbido (pele). Embora limitados pela capacidade computacional disponível, foi possível utilizar a simulação para modelar um feixe de forma a concentrá-lo até profundidades superiores a 1 mm. Os resultados obtidos neste estudo permitem uma perspectiva optimista sobre a implementação de um modelo de simulação funcional com base em ZEMAXTM, tendo o conceito metodológico ficado demonstrado.