DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTA
COMPUTACIONAL PARA ANÁLISE PARAMÉTRICA DA INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO E
DO TAMANHO DO TUMOR DE MAMA EM
PERFIS DE TEMPERATURA
Autores : Ladjane Coelho dos Santos
Luciete Alves Bezerra
Thiago Leite Rolim
Paulo Roberto Maciel Lyra
Marcus Costa de Araújo
Ewerton Diego Castro Silva
Aura Conci
Rita de Cássia Fernandes de Lima
INTRODUÇÃO
 Câncer de Mama
 Termografia
 Utilização do Fantoma na Medicina
 Máquina de Medição de Coordenadas
 Ferramentas Computacionais
ESTÁGIOS DO CÂNCER
Iniciação
promoção
progressão
CÂNCER DE MAMA
Carcinoma
Nódulos mamários
Cisto
Fibroadenoma
 Segunda causa de mortalidade de mulheres no Brasil.
 Segundo o INCA cerca de 22% dos casos novos de
câncer em mulheres é de câncer de mama.
 O câncer de mama é
relativamente fácil.
um câncer de diagnóstico
TERMOGRAFIA
Câmera de infravermelho mede a quantidade de calor emitido
por um corpo, na faixa do infravermelho.
Aplicações em vários setores:
- Construção Civil
- Medicina
Campanário da Igreja do Carmo Olinda
TERMOGRAFIA
 Termografia
+ Exames Tradicionais = Aumento da
sensibilidade 95% a 98%.
 Indolor e sem contato físico.
TERMOGRAFIA
UTILIZAÇÃO DE FANTOMA
NA MEDICINA
 Monitoramento das radiações na terapia
médica;
 Melhorar a qualidade da imagem da
mamografia;
 Construção de uma geometria tridimensional.
MÁQUINA DE MEDIÇÃO DE
COORDENADAS (MMC)
 Instrumentos muito versáteis usados para medir
características dimensionais de peças mecânicas.
CONSTRUÇÃO DA
GEOMETRIA
Aquisição
dos
Pontos
GAMBIT
MÁQUINA DE MEDIÇÃO DE
COORDENADAS (MMC)
Profissionais capacitados.
Máquina devidamente
calibrada.
Condições ambientais adequadas.
MODELAGEM MATEMÁTICA
Equação de Condução de Calor
T
2
c
 kt  T  Q p  Qm  Qe
t
Qp  s cs Ta  Tv 
MODELAGEM
COMPUTACIONAL
Solver
FLUENT
Pré-processamento
Modelo
Gerador
de malha
Pós-processamento
Equações Resolvidas
PARAMETRICA
Leitura do
arquivo journal
Leitura do
arquivo neutral
Definições das variáveis
Verificação dos dados
da geometria
Leitura do arquivo
parametros
Parametros.in
(ReadParam)
Posição ou tamanho não permitidos
Fim
1
PARAMETRICA
1
Posição ou
tamanho
permitidos
Criação de
Diretório e
subdiretório
Substituição
dos
marcadores
(ProcessFile)
GAMBIT
FLUENT
Perfil de temperatura da superfície
mama obtidas pelo FLUENT
Armazena os arquivos
de interesse e apaga
os demais
Fim
MODELO BIDIMENSIONAL E
TRIDIMENSIONAL
PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS
Tecido
k (W/m°C)
 (kg/m³)
c (J/kg°C)
 (s-1)
Qm(W/m3)
Normal (Glandular)
0,480
1080
3000
0,00018
450
Tumor
Maligno
0,480
1080
3500
0,009 (c)
5790
ESTUDO DE CONVERGÊNCIA
 Bidimensional
Malha
Nós
Temperatura (º C)
1
355
37,144
2
478
37,145
3
942
37,147
 Não-estruturada
 Triangular
 478 nós
 868 elementos
 1345 faces
ESTUDO PARAMÉTRICO
BIDIMENSIONAL
Caso 1
Tamanho
Caso 2
Caso Analisado
Raio (cm)
Temperatura (º C)
1
1
36,69
2
3
37,14
BIDIMENSIONAL
Posição
CASO 1
CASO 2
Caso Analisado
Posição
Temperatura (º C)
1
(1cm,1cm)
36,74
2
(2cm,2cm)
36,77
CONSTRUÇÃO DA
GEOMETRIA
Aquisição
dos
Pontos
GAMBIT
ESTUDO DE CONVERGÊNCIA
 Tridimensional
Malha
Nós
Temperatura
(ºC)
Tempo de
processamento
(min)
1
17334
36,37
8
2
23670
36,41
11
3
34068
36,43
16
 Não-estruturada
 Tetraédrica
 23670 nós
 277317 elementos
 138023 faces
MODELO TRIDIMENSIONAL
Tamanho
Caso 1
Caso 2
Caso Analisado
Raio
Caso 3
Temperatura (º C)
1
2,0 cm
34,65
2
1,5 cm
32,71
3
1,0 cm
31,72
MODELO TRIDIMENSIONAL
Posição
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Caso Analisado
Posição
Temperatura (º C)
1
(0 cm,0 cm, -1,5 cm)
34,16
2
(0 cm,0 cm, -2,0 cm)
32,99
3
(0 cm,0 cm, -3,0 cm)
31,72
PERFIL DE TEMPERATURA
PARA ALGUNS RAIOS
ANÁLISE PARAMÉTRICA
34,5
Raio 17mm
T
E
M
P
E
R
A
T
U
R
A
(ºC)
34
Raio 14mm
33,5
Raio 11mm
Raio 8mm
Raio 5mm
33
32,5
32
31,5
31
30,5
30
-40
-35
-30
z (mm)
-25
-20
Mama de um fantoma dotado de
uma fonte de calor
PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS
Material
k (W/m°C)
 (kg/m³)
c (J/kg°C)
Borracha de Silicone
0,21
970
65,68
Tungstênio
132
174
19250
Ar
0,0242
1006,43
1,225
Mama de um fantoma dotado
de uma fonte de calor
Geometria e Malha
 Não-estruturada
 Tetraédrica
 7855 nós
 42481 elementos
 85970 faces
TERMOGRAMA X
SIMULAÇÃO
Temperatura máxima 53,3 ºC
Temperatura máxima 55,1 ºC
Erro = 3,26%
TERMOGRAMA X
SIMULAÇÃO
Temperatura máxima
Temperatura máxima 55,8 ºC
Erro = 1,25%
55,1 ºC
MODELO TRIDIMENSIONAL DE UMA MAMA
( FANTOMA DOTADO DE UMA FONTE DE CALOR)
Posição
Caso 2
Caso 1
Caso 3
Caso Analisado
Posição
Temperatura máxima (ºC)
1
(2cm,4cm,-3cm)
55,11
2
(2cm,4cm,-4cm)
45,26
3
(2cm,4cm,-5cm)
40,46
MODELO TRIDIMENSIONAL DE UMA MAMA
( FANTOMA DOTADO DE UMA FONTE DE CALOR)
Tamanho
Caso 1
Caso 2
Caso Analisado
Raio
Temperatura (º C)
1
1,3 cm
45,26
2
1,5 cm
43,4
3
1,8 cm
43,0
Caso 3
CONCLUSÕES
 O
programa PARAMETRICA desenvolvido na
plataforma Matlab foi capaz de gerenciar um
programa CFD (FLUENT) e seu gerador de malha
(GAMBIT), tanto na sua execução quanto na
eliminação de arquivos que não eram de interesse.
 À medida que o tumor simulado foi diminuindo ou se
afastando da superfície da mama, a imagem obtida
através da simulação foi desaparecendo na superfície
da mama.
AGRADECIMENTOS
 CAPES - Projeto PE021/2008 PROENG.
 CNPq