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Título: Correlação entre as variações na concentração de elementos-traço e densidade eletrônica em tumores mamários caninos
Título(s) alternativo(s): Correlation between variations in trace elements concentration and electron density in canine mammary tumors
Autor(es): Salvego, Camila de Almeida
Orientador(es): Conceição, André Luiz Coelho
Palavras-chave: Elementos traços - Análise
Elétrons - Distribuição
Tumores em animais
Mamas - Câncer
Espectroscopia de raio X
Cães - Doenças
Espectroscopia de fluorescência
Efeito Compton
Espalhamento elástico
Engenharia biomédica
Trace elements - Analysis
Electron distribution
Tumors in animals
Breast - Cancer
X-ray spectroscopy
Dogs - Diseases
Fluorescence spectroscopy
Compton effect
Elastic scattering
Biomedical engineering
Data do documento: 14-Mai-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SALVEGO, Camila de Almeida. Correlação entre as variações na concentração de elementos-traço e densidade eletrônica em tumores mamários caninos. 2019. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: A expectativa de vida canina cresceu significativamente na última década. Como consequência, observou-se um aumento no aparecimento de doenças relacionadas à idade, como as neoplasias. Para as cadelas, neoplasias mamárias são o tipo de câncer mais comum, e aproximadamente 50% delas são malignas. Uma vez que os tumores são causados por alterações químicas e físicas nas células, estudos que caracterizem essas anormalidades são essenciais. A fluorescência de raios X (XRF) é uma das técnicas mais utilizadas para determinar a composição elementar dos tecidos. A técnica de espalhamento Compton, por sua vez, permite o cálculo da densidade eletrônica das amostras, fornecendo informações sobre a matriz tecidual. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estudar as variações nas concentrações de elementos-traço (Fe, Cu e Zn) e densidade eletrônica, em amostras de tecido mamário canino normais e neoplásicos, combinando técnicas de XRF e espalhamento Compton. Inicialmente, foram realizadas simulações computacionais visando a otimização das condições experimentais. Após as simulações, treze amostras foram analisadas no Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW), utilizando um arranjo de fluorescência de raios X por dispersão de energia (ED-XRF), para se obter simultaneamente as concentrações dos elementos-traço e as densidades eletrônicas das amostras. Outras sete amostras foram analisadas no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em dois experimentos separados. Primeiramente, aplicou-se a técnica de microfluorescência de raios X (µ-XRF) para mapear a distribuição espacial de Fe, Cu e Zn ao redor dos tumores. Em seguida, medições de espalhamento Compton foram feitas em pontos selecionados das amostras, com o intuito de se obter valores de densidade eletrônica nesses pontos. Os resultados das simulações permitiram otimizar as condições experimentais, proporcionando um melhor uso do tempo de feixe para os experimentos realizados no LNLS. Os resultados obtidos nos experimentos com o arranjo de ED-XRF, apesar das flutuações percentuais, serviram como base para uma estimativa dos valores de concentração de Cu e Zn e de densidade eletrônica das amostras. Os experimentos de µ-XRF forneceram mapas com as distribuições espaciais dos elementos Fe, Cu e Zn ao redor dos tumores, que foram comparados aos laudos das lâminas histológicas e aos valores de densidade eletrônica encontrados no experimento de espalhamento Compton. Observou-se uma concentração elevada do elemento Cu em uma amostra de tumor benigno (adenoma simples), e aumento de Fe em regiões próximas a tumores, e o Zn estava distribuído de maneira homogênea em grande parte das amostras. Quanto às densidades eletrônicas, verificou-se concordância com outros trabalhos presentes na literatura, com valores mais altos em regiões tumorais, e menores nas áreas de tecido adiposo. Dessa forma, observa-se que a combinação das técnicas de XRF e espalhamento Compton é uma forma eficaz de se obter informações complementares em estudos com tumores mamários caninos.
Abstract: Canine life expectancy has increased significantly in the last decade. Consequently, there was a higher incidence of age-related diseases, such as neoplasms. For female dogs, breast neoplasms are the most common type of cancer, and approximately 50% of them are malignant. Once tumors are caused by chemical and physical changes in the cell, studies that characterize these abnormalities are essential. X-Ray Fluorescence (XRF) is one the most common technique used for determining the elemental composition of tissues. The Compton scattering technique, on the other hand, allows determining the electron density of samples, providing information about the tissue matrix. In this sense, the objective of this work was to study the variations in trace elements (Fe, Cu and Zn) concentration and electron density, in normal and neoplastic canine mammary tissues, combining XRF and Compton scattering techniques. Initially, computational simulations were carried out aiming the optimization of the experimental conditions. After the simulations, thirteen samples were analyzed at the Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW), using an energy dispersive X-ray fluorescence (ED-XRF) arrangement, to obtain the trace elements concentrations and the electron densities of the samples, simultaneously. Another seven samples were analyzed at the Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), in two separate experiments. First, the micro X-ray fluorescence (µ-XRF) technique was applied for mapping the spatial distribution of Fe, Cu and Zn around the tumors. Then, the Compton scattering measurements were performed at selected points of the samples, in order to obtain values of electron density at these points. The simulations results optimized the experimental conditions, providing a better use of the beam time for the experiments carried out at the LNLS. The results obtained in the experiments with the ED-XRF arrangement, despite the percentage fluctuations, served as the basis for an estimation of the concentration values of Cu and Zn and the sample's electron densities. The µ-XRF experiments provided maps with the spatial distributions of Fe, Cu and Zn around the tumors, which were compared to the histological slides and the electron density values found in the Compton scattering experiment. A higher concentration of Cu was observed in a benign tumor sample (simple adenoma), and increased Fe in regions close to tumors, and Zn was homogeneously distributed in most of the samples. Regarding the values of electron density, there was agreement with other works present in the literature, with higher values in tumor regions, and smaller in the areas of adipose tissue. Therefore, it is observed that the combination of XRF and Compton scattering techniques is an effective way for obtaining complementary information in studies with canine mammary tumors.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4294
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