Implementação de um sistema para simulação por Monte Carlo da passagem de fotões através do olho humano mediante a utilização da plataforma GEANT4 – II

• Author(s): Lopes, Gonçalo Filipe Barros
• Date: 2012
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10362/7705
• Origin: Repositório Institucional da UNL
• Subject(s): GEANT4; Olho; Retina; Luz; Drusa; Reflectância
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Vieira, Pedro; Santos, José Paulo
• Contributor(s): RUN

Description

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

O olho humano é constituído internamente por um tecido complexo e opticamente heterogéneo, a retina. A retina capta os estímulos luminosos exteriores e converte-os em impulsos nervosos que dão origem à sensação visual. A Degeneração Macular Relacionada com a Idade (DMRI) é uma doença crónica e irreversível. Ela causa danos na retina por acumulação de materiais extracelulares, o que leva à perda da acuidade visual. Um dos sintomas mais comuns da DMRI é o aparecimento de drusas, nódulos irregulares de cor amarelada. Devido ao seu potencial irreversível é importante diagnosticar atempadamente para um tratamento precoce. Nesse sentido, construiu-se um modelo da retina através da plataforma GEANT4, que permitiu simular e analisar os fenómenos de dispersão provocados por essa doença. A plataforma GEANT4 possui bibliotecas de classes C++ e aplica métodos de Monte Carlo que possibilitam simular a propagação dos fotões no fundo ocular. De modo a testar a validade da implementação efectuada, foi realizado um estudo dos valores de reflectância, transmitância e absorvância para comparação com outro método conhecido que descreve o transporte da luz em várias camadas de tecidos, Monte Carlo Modeling of Light Transport in Multi-layered Tissues (MCML). Concluiu-se que existe uma diferença significativa entre os valores previstos pelas duas implementações. É sugerida uma explicação para as referidas diferenças. Posteriormente, foi realizada uma avaliação com os valores de reflectância encontrados na literatura para o fundo ocular e retina. Essa avaliação validou a implementação efectuada no GEANT4 para o estudo do fundo ocular. Por fim, foram efectuados estudos que demonstraram que a distribuição espacial dos fotões é altamente dependente do livre percurso médio de dispersão do objecto em estudo, a drusa. Foram ainda realizadas simulações que pretenderam aproximar o estudo das condições reais a que um possível diagnóstico poderá estar sujeito. O trabalho efectuado forneceu dados importantes acerca da distribuição espacial dos fotões provocada pela doença que foi implementada, e trás alguma luz à forma como os fotões se propagam no fundo ocular.