Cálculo do perfil de temperatura em um modelo tridimensional da mama para análise paramétrica da influência da posição e do tamanho de um tumor maligno

José Reginaldo Alves de Queiroz Júnior

ORCID iD Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) Brasil

Rita de Cássia Fernandes de Lima

ORCID iD Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) Brasil

Resumo

A termografia é uma técnica proposta como ferramenta auxiliar na triagem do câncer de mama. Ela vem ganhando importância, principalmente devido ao aumento da incidência desse tipo de câncer na população feminina brasileira. Essas imagens também são usadas para a validação de simulações numéricas tridimensionais. Produzir um modelo de mama mais realista e personalizado permitiria uma estimativa mais precisa da sensibilidade da termografia como uma técnica capaz de detectar precocemente o câncer de mama. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia para produzir uma geometria tridimensional personalizada da mama a partir das curvas extraídas manualmente dos termogramas contidos no banco de dados de imagens termográficas da UFPE. Com essa geometria, foram realizadas análises paramétricas, buscando entender a influência da profundidade e do tamanho do tumor no perfil de temperatura calculado.

Palavras-chave


Termografia; Câncer de mama; Simulação numérica; Geometria substituta; Análise paramétrica


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Referências


ACHARYA, U. R.; NG, E. Y. K.; TAN, J.-H.; SREE, S. V. Thermography based breast cancer detection using texture features and Support Vector Machine. Journal of Medical System, v. 36, p. 1503-1510, 2012. DOI: 10.1007/s10916-010-9611-z.

AGNELLI, J. P.; BARREA, A. A.; TURNER, C. V. Tumor location and parameter estimation by thermography. Mathematical and Computer Modelling, v. 53, n. 7-8, p. 1527-1534, 2011. DOI: 10.1016/j.mcm.2010.04.003.

ARAÚJO, M. C.; LIMA, R. C. F.; SOUZA, R. M. C. R. Interval symbolic feature extraction for thermography breast cancer detection. Expert Systems with Applications, v. 41, n. 15, p. 6728-6737, 2014. DOI: 10.1016/j.eswa.2014.04.027.

AVILA-CASTRO, I. A. et al. Thorax thermographic simulator for breast pathologies. Journal of Applied Research and Technology, v. 15, n. 2, p. 143-151, 2017. DOI: 10.1016/j.jart.2017.01.008.

BARBOSA, A. Câncer, direito e cidadania: como a lei pode beneficiar pacientes e familiares. 14. ed. São Paulo: Atlas, 2012.

BERG, W. A. et al. Combined Screening with Ultrasound and Mammography Compared to Mammography Alone in Women at Elevated Risk of Breast Cancer: Results of the First-Year Screen in ACRIN 6666. JAMA – Journal of the American Medical Association, v. 299, n. 18, p. 2151-2163, 2008. DOI: 10.1001/jama.299.18.2151.

BEZERRA, L. A.; LIMA, R. C. F.; LYRA, P. R. M. Estimativa da condutividade térmica da mama e de tumor mamário a partir de imagens por infravermelho. In: ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA BIOMECÂNICA, n. 1, 2018, Águas de Lindóia. Anais [...]. Águas de Lindóia: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas (ABCM), 2018. p. 1-6.

BEZERRA, L. A. et al. Estimation of breast tumor thermal properties using infrared images. Signal Processing, v. 93, n. 10, p. 2851-2863, 2013. DOI: 10.1016/j.sigpro.2012.06.002.

BHOWMIK, M. K. et al. Standardization of infrared breast thermogram acquisition protocols and abnormality analysis of breast thermograms. In: ZALAMEDA, J. N.; BISON, P. (eds.). Thermosense: Thermal Infrared Applications XXXVIII. Proceedings of SPIE, v. 9861, 986115, 2016. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2223421.

BRASILEIRO FILHO, G. Bogliolo – Patologia. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2011.

BRITO, C.; PORTELA, M. C.; VASCONCELLOS, M. T. L. Assistência oncológica pelo SUS a mulheres com câncer de mama no Estado do Rio de Janeiro. Revista de Saúde Pública, v. 39, n. 6, p. 874-881, 2005. DOI: 10.1590/S0034-89102005000600002.

DENG, Z.-S.; LIU, J. Mathematical modeling of temperature mapping over skin surface and its implementation in thermal disease diagnostics. Computers in Biology and Medicine, v. 34, n. 6, p. 495-521, 2004. DOI: 10.1016/S0010-4825(03)00086-6.

ETEHADTAVAKOL, M.; NG, E. Y. K. Breast thermography as a potential non-contact method in the early detection of cancer: a review. Journal of Mechanics in Medicine and Biology, v. 13, n. 2, p. 1330001, 2013. DOI: 10.1142/S0219519413300019.

FERREIRA E SILVA, P.; AMORIM, M. H. C.; ZANDONADE, E.; VIANA, K. C. G. Associação entre Variáveis Sociodemográficas e Estadiamento Clínico Avançado das Neoplasias da Mama em Hospital de Referência no Estado do Espírito Santo. Revista Brasileira de Cancerologia, v. 59, n. 3, p. 361-367, 2013. Disponível em: https://rbc.inca.gov.br/revista/index.php/revista/article/view/501. Acesso em: 7 dez. 2020.

GAUTHERIE, M. Thermopathology of breast cancer: measurement and analysis of in vivo temperature and blood flow. Annals of the New York Academy of Sciences, v. 335, n. 1, p. 383-415, 1980. DOI: 10.1111/j.1749-6632.1980.tb50764.x.

GONZÁLEZ, F. J. Thermal simulation of breast tumors. Revista Mexicana de Física, v. 53, n. 4, p. 323-326, 2007. Disponível em: https://rmf.smf.mx/ojs/rmf/article/view/3552/3519. Acesso em: 7 dez. 2020.

HOSSAIN, S.; ABDELAAL, M.; MOHAMMADI, F. A. Thermogram Assessment for Tumor Parameter Estimation Considering Body Geometry. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, v. 39, n. 3, p. 219-234, 2016. DOI: 10.1109/CJECE.2016.2541661.

HUANG, P. et al. Virtual Surgery Planning of Breast Reconstruction Using Deformation Modeling and Curve Shape Approximation. In: INTERNATIONAL SPECIAL TOPIC CONFERENCE ON INFORMATION TECHNOLOGY APPLICATIONS IN BIOMEDICINE, 6., 2007, Tokyo. Proceedings [...]. Tokyo: IEEE, 2007. p. 127-130.

INCA – INSTITUTO NACIONAL DE CÂNCER JOSÉ ALENCAR GOMES DA SILVA. Estimativa 2018: Incidência de Câncer no Brasil. Rio de Janeiro: INCA, 2017.

KAC, G.; VELÁSQUEZ-MELÉNDEZ, G. A transição nutricional e a epidemiologia da obesidade na América Latina. Cadernos de Saúde Pública, Rio de Janeiro, v. 19, supl. 1, p. S4-S5, 2003. DOI: 10.1590/S0102-311X2003000700001.

KANDLIKAR, S. G. et al. Infrared imaging technology for breast cancer detection – Current status, protocols and new directions. International Journal of Heat and Mass Transfer, v. 108, part B, p. 2303-2320, 2017. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.01.086.

KENNEDY, D. A.; LEE, T.; SEELY, D. A Comparative Review of Thermography as a Breast Cancer Screening Technique. Integrative Cancer Therapies, v. 8, n. 1, p. 9-16, 2009. DOI: 10.1177/1534735408326171.

KEYSERLINGK, J. R. et al. Infrared Imaging of the Breast: Initial Reappraisal Using High-Resolution Digital Technology in 100 Successive Cases of Stage I and II Breast Cancer. The Breast Journal, v. 4, n. 4, p. 245-251, 1998. DOI: 10.1046/j.1524-4741.1998.440245.x.

KOCH, M. C. et al. Breast volumetry using a three-dimensional surface assessment technique. Aesthetic Plastic Surgery, v. 35, n. 5, p. 847-855, 2011. DOI: 10.1007/s00266-011-9708-x.

MELO, J. R. F; QUEIROZ, J. R. A.; BEZERRA, L. A.; LIMA, R. C. F. Development of a three-dimensional surrogate geometry of the breast and its use in estimating the thermal conductivities of breast tissue and breast lesions based on infrared images. International Communications in Heat and Mass Transfer, v. 108, p. 104279, 2019. DOI: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2019.104279.

NG, E. Y.-K. A review of thermography as promising non-invasive detection modality for breast tumor. International Journal of Thermal Sciences, v. 48, n. 5, p. 849-859, 2009. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2008.06.015.

NG, E. Y.-K.; SUDHARSAN, N. M. An improved three-dimensional direct numerical modelling and thermal analysis of a female breast with tumour. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, v. 215, n. 1, p. 25-37, 2001a. DOI: 10.1243/0954411011533508.

NG, E. Y.-K.; SUDHARSAN, N. M. Effect of blood flow, tumour and cold stress in a female breast: A novel time-accurate computer simulation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, v. 215, n. 4, p. 393-404, 2001b. DOI: 10.1243/0954411011535975.

OHL, I. C. B.; OHL, R. I. B.; CHAVAGLIA, S. R. R.; GOLDMAN, R. E. Public actions for control of breast cancer in Brazil: integrative review. Revista Brasileira de Enfermagem, v. 69, n. 4, p. 746-755, 2016. DOI: 10.1590/0034-7167.2016690424i.

OKAJIMA, J. et al. Dimensionless solutions and general characteristics of bioheat transfer during thermal therapy. Journal of Thermal Biology, v. 34, n. 8, p. 377-384, 2009. DOI: 10.1016/j.jtherbio.2009.08.001.

OLIVEIRA, M. M. Desenvolvimento de protocolo e construção de um aparato mecânico para padronização da aquisição de imagens termográficas de mama. 2012. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2012.

OSHIRO, M. L. et al. Câncer de mama avançado como evento sentinela para avaliação do programa de detecção precoce do câncer de mama no Centro-Oeste do Brasil. Revista Brasileira de Cancerologia, v. 60, n. 1, p. 15-23, 2014. Disponível em: https://rbc.inca.gov.br/revista/index.php/revista/article/view/488. Acesso em: 7 dez. 2020.

PEREA, L. M. E.; PERES, M. A.; BOING, A. F.; ANTUNES, J. L. F. Tendência de mortalidade por câncer de boca e faringe no Brasil no período 2002-2013. Revista de Saúde Pública, v. 52, n. 10, 2018. DOI: 10.11606/s1518-8787.2018052000251.

PINHEIRO, A. B. et al. Câncer de mama em mulheres jovens: análise de 12.689 casos. Revista Brasileira de Cancerologia (Online), v. 59, n. 3, p. 351-359, 2013. Disponível em: https://rbc.inca.gov.br/revista/index.php/revista/article/view/500. Acesso em: 7 dez. 2020.

QUEIROZ, K. F. F. C. Desenvolvimento e implementação de uma ferramenta computacional de uso médico para análise de imagens termográficas. 2016. 104 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2016.

RAMÍREZ-TORRES, A. et al. The role of malignant tissue on the thermal distribution of cancerous breast. Journal of Theoretical Biology, v. 426, p. 152-161, 2017. DOI: 10.1016/j.jtbi.2017.05.031.

SANCHES, M. A.; LUZ, C. R. F.; SIMÃO-SILVA, D. P. Transição Demográfica no Brasil e Planejamento da Parentalidade no Contexto da Bioética. Revista Latino Americana de Geografia e Gênero, v. 8, n. 1, p. 159-176, 2017. DOI: 10.5212/Rlagg.v.8.i1.0010.

SCHMIDT, M. I.; DUNCAN, B. B.; STEVENS, A.; LUFT, V.; ISER, B. P. M.; MOURA, L.; MALTA, D. C. Doenças crônicas não transmissíveis no Brasil: mortalidade, morbidade e fatores de risco. In: BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Vigilância em Saúde. Saúde Brasil 2009: uma análise da situação de saúde e da agenda nacional e internacional de prioridades em saúde. Brasília, DF: Ministério da Saúde, 2010. p. 111-135.

SCHRAMM, J. M. A.; OLIVEIRA, A. F.; LEITE, I. C.; VALENTE, J. G.; GADELHA, A. M. J.; PORTELA, M. C.; CAMPOS, M. R. Transição epidemiológica e o estudo de carga de doença no Brasil. Ciência & Saúde Coletiva, v. 9, n. 4, p. 897-908, 2004. DOI: 10.1590/S1413-81232004000400011.

SILVA, J. D.; LYRA, P. R. M.; LIMA, R. C. F. Análise computacional do dano térmico no olho humano portador de um melanoma de coroide quando submetido à termoterapia transpupilar a laser. Revista Brasileira de Engenharia Biomédica, v. 29, n. 1, p. 57-69, 2013. DOI: 10.4322/rbeb.2013.008.

SOLEIMANI, M.; SHIPLEY, R. J.; SMITH, N.; MITCHELL, C. N. Medical imaging and physiological modeling: linking physics and biology. Biomedical Engineering OnLine, v. 8, n. 1, 2009. DOI: 10.1186/1475-925X-8-1.

TEPPER, O. M. et al. Virtual 3-dimensional modeling as a valuable adjunct to aesthetic and reconstructive breast surgery. The American Journal of Surgery, v. 192, n. 4, p. 548-551, 2006. DOI: 10.1016/j.amjsurg.2006.06.026.

VANZELLA, E.; NASCIMENTO, J. A.; SANTOS, S. R. O envelhecimento, a transição epidemiológica da população brasileira e o impacto nas hospitalizações. Revista Eletrônica Estácio Saúde, v. 7, n. 1, p. 65-73, 2018. Disponível em: http://revistaadmmade.estacio.br/index.php/saudesantacatarina/article/view/3803. Acesso em: 7 dez. 2020.

VIANA, M. J. A. Reconstrução tridimensional da mama feminina a partir de imagens médicas por infravermelho com auxílio de geometrias substitutas. 2016. 193 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2016.

VIANA, M. J. A. Simulação do perfil de temperatura na mama através de geometria substituta obtida a partir de prótese mamária externa. 2010. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2010.

WISSLER, E. H. Pennes’ 1948 paper revisited. Journal of Applied Physiology, v. 85, n. 1, p. 35-41, 1998. DOI: 10.1152/jappl.1998.85.1.35.

ZADEH, H. G. et al. Assessing the Potential of Thermal Imaging in Recognition of Breast Cancer. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, v. 16, n. 18, p. 8619-8623, 2015. Disponível em: http://journal.waocp.org/article_31786.html. Acesso em: 7 dez. 2020.

ZHOU, M.; CHEN, Q. Estimation of Temperature Distribution in Biological Tissue by Analytic Solutions of Pennes’ Equation. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOMEDICAL ENGINEERING AND INFORMATICS, 2., 2009, Tianjin. Proceedings […]. Tianjin: IEEE, 2009. p. 1-4.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2020v1n53p81-94

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