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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2008.tde-02062008-170721
Documento
Autor
Nome completo
Yasmara Conceição De Polli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Sartori, Carlos Antonio França (Presidente)
Cardoso, José Roberto
Passaro, Angelo
Rossi, Luiz Natal
Weinzierl, Djonny
Título em português
Caracterização da anisotropia na permissividade de osso cortical utilizando o método da impedância.
Palavras-chave em português
Dielétricos
Método de impedância
Osso e ossos (tratamento)
Resumo em português
O conhecimento das propriedades dielétricas do osso tem se mostrado importante na medicina ortopédica para aplicações em diagnóstico e tratamento da osteoporose, de fraturas, controle da osteonecrose e, também, na área de cerâmicas industriais (porcelana de osso). Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia de avaliação das permissividades complexas de osso cortical de fêmur bovino desidratado, utilizando-se o método de impedância em uma linha de transmissão. Esta se constitui de um condutor coaxial, do tipo N, de uma porta, e um terminal aberto, que é conectado a um analisador de impedância. A faixa de freqüência considerada está compreendida entre 100 Hz e 1 MHz. Em particular, apresenta-se uma metodologia de caracterização dielétrica de osso, com ênfase nas avaliações das suas características anisotrópicas. Alguns resultados das propriedades dielétricas são comparados com os valores experimentais e teóricos disponíveis na literatura. Este procedimento é justificado, haja vista que os valores experimentais encontrados na literatura são esparsos e pontuais, quando se considera toda a faixa do espectro eletromagnético avaliado. Ressalta-se que não existe um consenso entre especialistas da área sobre a precisão e metodologia de obtenção destes. O mesmo ocorre com relação aos protocolos de medição propostos nas normas internacionais, em particular, quando se buscam padrões de avaliações de materiais biológicos sólidos. Os valores da permissividade obtidos com as medidas realizadas entre 100 Hz e 1 MHz evidenciam a presença de uma anisotropia efetiva, sendo esta característica ressaltada em freqüências da ordem de algumas dezenas de kHz. Embora o fenômeno de anisotropia não se manifeste nas faixas superiores à anteriormente mencionada, algumas medidas foram realizadas, também, numa faixa de freqüências superiores, entre 50 MHz e 3 GHz. Utilizou-se um analisador de redes conectado a um dispositivo coaxial de duas portas, visando avaliar a adequabilidade dos procedimentos de preparação do tecido ósseo na avaliação das características de materiais biológicos em altas freqüências, já que se dispunha da instrumentação necessária e de alguns resultados, obtidos na literatura, para sua validação.
Título em inglês
Characterizantion of anisotropy in the permittivity of cortical bone using the impedance method.
Palavras-chave em inglês
Anisotropy
Complex permittivity
Cortical bone
Impedance method
Resumo em inglês
The knowledge of the dielectric properties of bones has become important to orthopedic therapy, for applications in the diagnosis and treatment of osteoporosis, fractures, and osteonecrosis, as well as is the industrial ceramics field (bone china). This work proposes a methodology for the evaluation of the complex permittivity of a dehydrated cortical bone of bovine femur, using an impedance method in a transmission line. The transmission line is composed by an one-port open-ended N-type coaxial conductor, connected to an impedance analyzer. The frequency range studied was 100 Hz - 1 MHz. The methodology proposed is proper for the dielectric characterization of bone and this work emphasizes the evaluation of its anisotropic characteristics. Some dielectric properties experimentally found in this work are compared to the experimental and theoretical results available in literature, which are sparse and punctual in the considered electromagnetic spectrum. It is pointed out that there is no agreement among the experts when the subject is the proper measuring methodology and its precision. The same occurs when the subject is the measuring protocols proposed by the international standards, especially for solid biological materials. The permittivity results obtained in frequencies between 100 Hz and 1 MHz evince an effective anisotropy, which stands out in frequencies of a few tens of kHz. Although the anisotropy phenomenon does not occur in a frequency range higher than the one previously mentioned, some measures were taken in the 50 MHz - 3 GHz range for validation, based on results from literature. A network analyzer and a two-port coaxial device were then used in such measures, which aimed the evaluation of the adequacy of the procedure used in the preparation of the bone tissue in high-frequency measurements.
 
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YCDePOLLI_TESE.pdf (9.64 Mbytes)
Data de Publicação
2008-07-03
 
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