Simulador óptico dinâmico do olho humano

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Simulação e análise dosimétrica de protonterapia e íons de carbono no tratamento do melanoma uveal

OBJETIVO: Este artigo apresenta a avaliação dosimétrica da radioterapia por íons de carbono em comparação à protonterapia. MATERIAIS E MÉTODOS: As simulações computacionais foram elaboradas no código Geant4 (GEometry ANd Tracking). Um modelo de olho discretizado em voxels implementado no sistema Siscodes (sistema computacional para dosimetria em radioterapia) foi empregado, em que perfis de dose em profundidade e curvas de isodose foram gerados e superpostos. Nas simulações com feixe de íons de carbono, distintos valores de energia do feixe foram adotados, enquanto nas simulações com feixe de prótons os dispositivos da linha de irradiação foram incluídos e diferentes espessuras do material absorvedor foram aplicadas. RESULTADOS: As saídas das simulações foram processadas e integradas ao Siscodes para gerar as distribuições espaciais de dose no modelo ocular, considerando alterações do posicionamento de entrada do feixe. Os percentuais de dose foram normalizados em função da dose máxima para um feixe em posição de entrada específica, energia da partícula incidente e número de íons de carbono e de prótons incidentes. CONCLUSÃO: Os benefícios descritos e os resultados apresentados contribuem para o desenvolvimento das aplicações clínicas e das pesquisas em radioterapia ocular por íons de carbono e prótons.

Assessment of ocular surface toxicity after topical instillation of nitric oxide donors

PURPOSE: To evaluate the ocular surface toxicity of two nitric oxide donors in ex vivo and in vivo animal models: S-nitrosoglutathione (GSNO) and S-nitroso-N-acetylcysteine (SNAC) in a hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) matrix at final concentrations 1.0 and 10.0 mM. METHODS: Ex vivo GSNO and SNAC toxicities were clinically and histologically analyzed using freshly excised pig eyeballs. In vivo experiments were performed with 20 albino rabbits which were randomized into 4 groups (5 animals each): Groups 1 and 2 received instillations of 150 µL of aqueous HPMC solution containing GSNO 1.0 and 10.0 mM, respectively, in one of the eyes; Groups 3 and 4 received instillations of 150 µL of aqueous HPMC solution-containing SNAC 1.0 and 10.0 mM, respectively, in one of the eyes. The contralateral eyes in each group received aqueous HPMC as a control. All animals underwent clinical evaluation on a slit lamp and the eyes were scored according to a modified Draize eye test and were histologically analyzed. RESULTS: Pig eyeballs showed no signs of perforation, erosion, corneal opacity or other gross damage. These findings were confirmed by histological analysis. There was no difference between control and treated rabbit eyes according to the Draize eye test score in all groups (p>0.05). All formulations showed a mean score under 1 and were classified as non-irritating. There was no evidence of tissue toxicity in the histological analysis in all animals. CONCLUSION: Aqueous HPMC solutions containing GSNO and SNAC at concentrations up to 10.0 mM do not induce ocular irritation.

Tratamento conservador ocular dos melanomas de coróide com braquiterapia utilizando placas de iodo-125

OBJETIVO: Avaliar, retrospectivamente, o resultado do tratamento conservador do melanoma de coróide, por meio de braquiterapia, usando placas episclerais de iodo-125 (modelo 6711, Amershan). MATERIAIS E MÉTODOS: Foram avaliados 49 pacientes portadores de melanoma de coróide tratados no Hospital do Câncer, São Paulo, SP, de março de 2001 a janeiro de 2003. Os seguintes parâmetros foram analisados e correlacionados ao controle local e sobrevida: sexo, idade, dimensões da lesão, tempo de tratamento e doses no ápice e base das lesões. RESULTADOS: Com diâmetro máximo da base do tumor de 17 mm e altura máxima de 12 mm, observamos que as doses na base do tumor variaram de 213 a 463 Gy (mediana de 347 Gy) e no ápice, de 51 a 250 Gy (mediana de 91 Gy). As taxas de preservação ocular, sobrevida livre de doença e conservação ocular, atuariais em dois anos, foram de 96%, 93,5% e 96,3%, respectivamente. Através de análise univariada, o único fator prognóstico para controle local nesta análise foi a altura do tumor menor que 6 mm (p = 0,0348). CONCLUSÃO: A braquiterapia levou a uma taxa bastante satisfatória de controle local, confirmando que a altura do tumor é um dos fatores prognósticos importantes desse parâmetro.

Considerações radiodosimétricas da braquiterapia ocular com iodo-125 e rutênio/ródio-106

OBJETIVO: Analisar, por meio de um modelo computacional da região ocular, as características da distribuição da dose utilizando placas contendo iodo-125 e rutênio/ródio-106. MATERIAIS E MÉTODOS: Foi utilizado um modelo computacional de voxels da região ocular incluindo os diversos tecidos, com a placa posicionada sobre a esclera. O código Monte Carlo foi utilizado para simular a irradiação. A distribuição da dose é apresentada por curvas de isodoses. RESULTADOS: As simulações computacionais apresentam a distribuição da dose no interior do bulbo e nas estruturas externas. Os resultados permitem comparar a distribuição espacial das doses geradas por partículas beta e por fótons. As simulações mostram que a aplicação de sementes de iodo-125 implica alta dose no cristalino, enquanto o rutênio/ródio-106 produz alta dose na superfície da esclera. CONCLUSÃO: A dose no cristalino depende da espessura do tumor, da posição e do diâmetro da placa, e do radionuclídeo utilizado. No presente estudo, a fonte de rutênio/ródio-106 é recomendada para tumores de dimensões reduzidas. A irradiação com iodo-125 gera doses maiores no cristalino do que a irradiação com rutênio/ródio-106. O valor máximo de dose no cristalino corresponde a 12,75% do valor máximo de dose com iodo-125 e apenas 0,005% para rutênio/ródio-106.

Análise da distribuição espacial de dose absorvida em próton terapia ocular

OBJETIVO: Propõe-se avaliar os perfis de dose em profundidade e as distribuições espaciais de dose para protocolos de radioterapia ocular por prótons, a partir de simulações computacionais em código nuclear e modelo de olho discretizado em voxels. MATERIAIS E MÉTODOS: As ferramentas computacionais empregadas foram o código Geant4 (GEometry ANd Tracking) Toolkit e o SISCODES (Sistema Computacional para Dosimetria em Radioterapia). O Geant4 é um pacote de software livre, utilizado para simular a passagem de partículas nucleares com carga elétrica através da matéria, pelo método de Monte Carlo. Foram executadas simulações computacionais reprodutivas de radioterapia por próton baseada em instalações pré-existentes. RESULTADOS: Os dados das simulações foram integrados ao modelo de olho através do código SISCODES, para geração das distribuições espaciais de doses. Perfis de dose em profundidade reproduzindo o pico de Bragg puro e modulado são apresentados. Importantes aspectos do planejamento radioterápico com prótons são abordados, como material absorvedor, modulação, dimensões do colimador, energia incidente do próton e produção de isodoses. CONCLUSÃO: Conclui-se que a terapia por prótons, quando adequadamente modulada e direcionada, pode reproduzir condições ideais de deposição de dose em neoplasias oculares.

Análise fractal da vasculatura arteriolar e venular da retina em pessoas sem doença ocular

Although it has been suggested that retinal vasculature is a diffusion-limited aggregation (DLA) fractal, no study has been dedicated to standardizing its fractal analysis . The aims of this project was to standardize a method to estimate the fractal dimensions of retinal vasculature and to characterize their normal values; to determine if this estimation is dependent on skeletization and on segmentation and calculation methods; to assess the suitability of the DLA model and to determine the usefulness of log-log graphs in characterizing vasculature fractality . To achieve these aims, the information, mass-radius and box counting dimensions of 20 eyes vasculatures were compared when the vessels were manually or computationally segmented; the fractal dimensions of the vasculatures of 60 eyes of healthy volunteers were compared with those of 40 DLA models and the log-log graphs obtained were compared with those of known fractals and those of non-fractals. The main results were: the fractal dimensions of vascular trees were dependent on segmentation methods and dimension calculation methods, but there was no difference between manual segmentation and scale-space, multithreshold and wavelet computational methods; the means of the information and box dimensions for arteriolar trees were 1.29. against 1.34 and 1.35 for the venular trees; the dimension for the DLA models were higher than that for vessels; the log-log graphs were straight, but with varying local slopes, both for vascular trees and for fractals and non-fractals. This results leads to the following conclusions: the estimation of the fractal dimensions for retinal vasculature is dependent on its skeletization and on the segmentation and calculation methods; log-log graphs are not suitable as a fractality test; the means of the information and box counting dimensions for the normal eyes were 1.47 and 1.43, respectively, and the DLA model with optic disc seeding is not sufficient for retinal vascularization modeling

Desenvolvimento de um protetor ocular para fototerapia em recém-nascidos: uma tecnologia

Hiperbilirrubinemia resulta da predisposição de recém-nascidos em produzir bilirrubina e sua capacidade para excretá-la. O tratamento aplicado é a fototerapia, entretanto, uma das complicações é a degeneração da retina pela exposição à luz, sendo essencial providenciar proteção ocular adequada. O objetivo deste estudo é descrever o desenvolvimento de um invento (modelo de utilidade patenteado) para a proteção de recém-nascidos em fototerapia. O invento visa substituir a prática corrente improvisada e desconfortável para o bebê, que interfere na relação mãe-bebê. O estudo foi feito avaliando a radiância emitida pela luz da fototerapia. O invento consiste em um modelo de protetor ocular usado durante a fototerapia do recém-nascido, permitindo aproximação mãe-bebê, além de ser de fácil uso, econômico, removível e apropriado ao recém-nascido, pois não causa desconforto e mostrou efetivo nos testes de radiância.

Micropartículas de ácido poli lático-co-glicólico obtidas por Spray Drying para liberação prolongada intra-ocular de fármacos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito anti-inflamatórios e mecanismo de ação da proteína anexina A1 em modelo de uveíte induzida por endotoxina

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Modelo experimental de conjuntivite alérgica: efeito do tratamento farmacológico com a proteína anti-inflamatória galectina - 1

Pós-graduação em Genética - IBILCE

Mensurações do bulbo ocular e cálculo do poder dióptrico da lente intraocular em miniporcos brasileiros

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterización de un modelo murino de glaucoma: implicación funcional de la señalización del receptor P2X7 en procesos neurodegenerativos de la retina

El glaucoma es una de las causas más comunes de discapacidad visual y una de las enfermedades neurodegenerativas oculares más frecuentes de pérdida irreversible de visión. La afectación originada en la retina se caracteriza por la degeneración de las células ganglionares y la pérdida de axones. La presión intraocular es un factor de riesgo importante en el glaucoma, entre otros factores, implicando mecanismos bioquímicos que desencadenan la muerte de las células ganglionares. El ratón DBA/2J es un modelo de hipertensión ocular y de degeneración de las células ganglionares de la retina (CGR). Las características principales de éste son la dispersión del pigmento del iris (IPD) y la atrofia del estroma del iris (ISA) que conducen a la patogénesis del glaucoma. Los mecanismos bioquímicos que comprometen al sistema purinérgico en procesos patológicos como la degeneración glaucomatosa han sido estudiados en los últimos años, siendo de gran relevancia como posibles dianas farmacológicas para el tratamiento de diferentes neuropatías. Los receptores P2X comprenden una familia de siete canales iónicos de membrana activados por ligando (P2X1-7) que se activan por el ATP extracelular (ATPe). En particular, los receptores P2X7 podrían estar involucrados en la regulación de la transmisión sináptica y la muerte neuronal en la retina. Además, la excitotoxicidad mediada por ATP a través de la activación del receptor P2X7 sugiere su posible implicación en la degeneración neuronal y la pérdida de la función visual en las retinas glaucomatosas. Tan importante como la presencia de este receptor purinérgico es estudiar los niveles de ATP extracelular de la retina, así como evaluar los cambios en la expresión del transportador de nucleótidos vesicular (VNUT) y los niveles de ecto-nucleotidasa (E-NPP1) en este modelo murino de glaucoma durante el desarrollo de la enfermedad...

Modelo dinâmico de simulação e otimização da força normal de reação do solo para um mecanismo de corte basal

The physical model was based on the method of Newton-Euler. The model was developed by using the scientific computer program Mathematica®. Several simulations where tried varying the progress speeds (0.69; 1.12; 1.48; 1.82 and 2.12 m s-1); soil profiles (sinoidal, ascending and descending ramp) and height of the profile (0.025 and 0.05 m) to obtain the normal force of soil reaction. After the initial simulations, the mechanism was optimized using the scientific computer program Matlab® having as criterion (function-objective) the minimization of the normal force of reaction of the profile (FN). The project variables were the lengths of the bars (L1y, L2, l3 and L4), height of the operation (L7), the initial length of the spring (Lmo) and the elastic constant of the spring (k t). The lack of robustness of the mechanism in relation to the variable height of the operation was outlined by using a spring with low rigidity and large length. The results demonstrated that the mechanism optimized showed better flotation performance in relation to the initial mechanism.

Modelo de programação quadrática para análise da movimentação logística e comercialização da soja brasileira

The purpose of this work was to analyze the logistical distribution of Brazilian soybean by applying a quadratic programming to a spatial equilibrium model. The soybean transportation system is an important part of the soybean complex in Brazil, since the major part of the costs of this commodity derives from the transportation costs. Therefore, the optimization of this part of the process is essential to a better competitiveness of the Brazilian soybean in the international market. The Brazilian soybean complex have been increasing its agricultural share in the total of the exportation value in the last ten years, but due to other countries' investments the Brazilian exportations cannot be only focused on increasing its production but it still have to be more efficient. This way, a model was reached which can project new frames by switching the transportation costs and conduce the policy makers to new investments in the sector.