Controle de um sistema para imageamento hiperespectral de lesões de pele

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Vieira, Bruno Freitas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: acquisition time; deoxyhemoglobin; desoxiemoglobina; hyperspectral imaging; imageamento hiperespectral; oxiemoglobina; oxyhemoglobin; pixelclock; spectral scanning; tempo de aquisição; varredura espectral
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/82/82131/tde-18062025-095748/

O imageamento hiperespectral (HSI) emergiu como uma tecnologia promissora no monitoramento e acompanhamento de lesões cutâneas, além de possibilitar a estimativa das concentrações de cromóforos e fluoróforos da pele. No entanto, em virtude as características ópticas do sistema e grande volume de dados associado as técnicas hiperespectrais tende ser a um desafio em âmbito de hardware e software. Assim, o presente trabalho desenvolveu um sistema de aquisição de imagens hiperespectral, focado em otimizar o tempo de aquisição do conjunto dados e contraste das imagens, além de possuir modularidade e suporte a integração com bibliotecas de redes neurais e inteligência artificial. O sistema contou com o uso de uma câmera digital monocromática CMOS, acoplada a uma lente objetiva e a um filtro sintonizável de cristal líquido (LCTF), com banda espectral do visível. Foram levantados modelos físicos para cada componente do sistema, visando melhorar o tempo de aquisição e e contraste das imagens e utilizou-se a técnica de varredura espectral para coletar as imagens. Elaborou-se também um software específico para o controle da instrumentação e aquisição das imagens hiperespectrais, no qual desenvolveu-se a biblioteca de controle do LCTF e utilizou-se a biblioteca Instrumental para a câmera. Coletou-se dados de dois experimentos: oclusão e modelos murinos. O experimento de oclusão consistiu-se coletar imagens da mão de um voluntário em três etapas: repouso, oclusão e a liberação. O outro experimento monitorou a evolução de tumores de melanomas em 4 animais, em três momentos: na inoculação, um dia após a inoculação e no dia da extração do tumor. Estimou-se os mapas saturação de oxigenação tecidual a partir do método da razão. Extraiu-se, então, a curva de perfil de SO2 da região vascularizada e tomou-se a média dos pixels dessa região dos mapas do experimento de oclusão. No experimento em modelo murino, extraiu-se a curva de perfil de SO2 da região tumoral e tomou-se a média dos pixels dessa região. Da análise dos resultados, verificou-se deficiências quanto à fonte luminosa para comprimentos de onda abaixo de 420 nm e limitações de tempo da câmera no processo de aquisição. O funcionamento das bibliotecas isoladas se mostrou consistente e, após a integração, o comportamento se manteve. Os resultados do experimentos de oclusão apresentaram comportamentos coerentes com a desoxigenação e reoxigenação. Enquanto que os resultados do modelo murino, mostram uma progressão de SO2 na região do tumor e a formação de zonas de depleção nas vizinhanças do melanoma. Portanto, verificou-se a viabilidade e a confiança da instrumentação e software desenvolvidos para aplicações para extração de parâmetros óticos da pele e monitoramento de lesões de pele.