Modelagem e simulação de filme radiográfico através de programação paralela e distribuída orientada a objetos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Oliveira, Daniel Silva de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Física Armando Dias Tavares; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Física
• Palavras-chave em Português: Radiography - Films - Mathematical models; Parallel programming (Computer science); Object-oriented programming (Computer science); Radiographic film; Parallel and distributed programming; Object oriented programming; Radiografia - Filmes – Modelos matemáticos; Programação paralela (Computação); Programação orientada a objetos (Computação); Filme radiográfico; Programação paralela e distribuída; Programação orientada a objeto; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/20083

Os filmes radiográficos analógicos ainda têm relevância em diversas aplicações, tanto na área médica quanto industrial. O comportamento de um filme radiográfico e suas características quando exposto a raios X podem ser estudados através da análise da curva sensitométrica. Nesse sentido, o uso de simulações computacionais torna-se uma ferramenta valiosa para economizar tempo e recursos na análise do desempenho do filme em diferentes configurações. Apesar das vantagens, simulações que envolvem a ocorrência de uma grande quantidade de eventos aleatórios requerem técnicas como a de Monte Carlo que, embora de seja robusta, pode ser bastante lenta, necessitando em muitos casos de paralelização, como é no caso da simulação de um processo de sensibilização em um filme radiográfico discreto. Neste trabalho, é apresentada uma ferramenta computacional capaz de simular filmes radiográficos analógicos. Mais especificamente, simula-se a camada de emulsão contendo os cristais de haleto de prata, que são representados por bits nos pixels de um filme discretizado. O simulador fornece um mapa contendo a quantidade de grãos sensibilizados por pixel. Foram obtidas curvas sensitométricas com os dados fornecidos pelo simulador e comparadas com as curvas teóricas, objetivando a validação do modelo proposto. Para a construção desta ferramenta, utilizou-se a linguagem de programação Charm++ em um cluster composto por seis computadores de alto desempenho. As curvas sensitométricas são geradas a partir das sequências das imagens radiográficas simuladas para diferentes características de energia e fluência e confrontadas com as curvas teóricas correspondentes. As deduções para as modelagens formal e lógica do filme radiográfico nos feixes mono e policromáticos são apresentadas, levando-se em consideração um sistema no vácuo. Também são indicadas as alterações pertinentes nas equações utilizadas para se levar em consideração a atenuação devido à presença de ar seco e do escalímetro de lucite. As curvas características levantadas permitem averiguar que os resultados simulados coincidem com os teóricos, validando, assim, a modelagem de um filme radiográfico. Dentro dos limites da modelagem apresentada, considera-se que a ferramenta é adequada para a caracterização de filmes radiográficos, bem como para o treinamento de profissionais e previsão de comportamento de sistemas relacionados. Além disso, espera-se que essa modelagem possa abrir novas possibilidades de aplicação em simulação.