Dissertação de mest., Engenharia Eletrónica e Telecomunicações, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2012This experimental work is part of the application of ultrasound for hyperthermia (thermal therapy) aiming at treatment of cancer cells. The analysis of the back-scattered ultrasound energy enables the study of the temperature behavior induced by the ultrasonic signal in the tissues and it is the primary goal of this case study. To carry out this experiment we developed a gel-based phantom which mimics the behavior of human tissues under ultrasound signals.
Subsequently, in order to obtain a more human like phantom the experiments were repeated with ex-vivo pork loin. The experiments involved ultrasonic therapeutic and imaging instrumentation connected to a function generator and a signal acquisition system. Experiments were performed considering different energies (0.5, 1, 1.5 and 2 W/cm3) of the therapeutic transducer and two emission frequencies of the image transducer (5 and 7 MHz). Five temperature sensors were used to measure the invasive temperature in the gel-based phantoms and two sensors in the experiments with pork loin.
Analyzing the time delays in the echoes of the back-scattered ultrasonic signals of both types of phantoms we verified the relationship between temperature rise and the increase in the speed of propagation of the echoes.
The assessment of variations in the back-scattered energy proved its dependency on the temperature applied in pork loin tissue, but no conclusion could be taken in the case of gel-based phantomEste trabalho experimental enquadra-se na aplicação de ultrassom para hipertermia (terapêutica térmica) com vista ao tratamento de células neoplásicas. A análise da energia do ultrassom retro-difundida possibilita o estudo do comportamento da variação de temperatura espalhada pelo sinal ultrassónico nos tecidos, constituindo o objetivo primordial deste trabalho. Para a realização das experiências foram desenvolvidos ‘phantoms’ baseados em agar-agar para mimificar o comportamento dos tecidos humanos com o ultrassom. Posteriormente, com vista a obter um ‘phantom’ mais próximo do tecido humano, as experiências foram repetidas com lombo de porco ex-vivo. As experiências envolveram instrumentação ultrassónica de terapêutica e de imagem, conectados a instrumentação de geração de funções e de aquisição de sinais. Foram realizadas experiências considerando diferentes energias (0.5, 1, 1.5 e 2 W/cm3) do transdutor de terapia e duas frequências de emissão do transdutor de imagem (5 e 7 MHz). Utilizaram-se 5 sensores de temperatura para medição invasiva da temperatura nos fantômas baseados em gel e dois sensores nas experiências com lombo de porco. Analisando os atrasos temporais nos ecos dos sinais ultrassónicos retro-espalhados para ambos os tipos de ‘phantoms’ verificou-se a relação entre o aumento de temperatura e o aumento da velocidade de propagação dos ecos. A análise das variações das energias retro-espalhadas provou ser dependente da temperatura aplicada no lombo de porco não sendo contudo conclusiva no caso dos ‘phantoms’ baseados em gel
