Biosusceptometria de corrente alternada aplicada ao trato gastrintestinal: gastrectomia vertical, imagens e problema inverso - Pinto, Leonardo Antonio [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021)
A proposta deste trabalho consiste na aplicação da técnica de Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) associada ao trato gastrintestinal, com o intuito de estabelecer uma nova metodologia que possibilite estudos do efeito de doenças e alterações fisiológicas na motilidade gastrintestinal. Foram realizados experimentos com ratos para a avaliação dos efeitos da cirurgia de gastrectomia vertical na motilidade gastrintestinal, e, de forma inédita, analisar o trânsito gastrintestinal regional através de imagens obtidas com o sistema BAC. Além disso, este trabalho apresenta a implementação de modelos matemáticos e computacionais para a resolução do problema inverso dos sistemas BAC mono e multi canal para reconstruções quantitativas de distribuições 2D de nanopartículas magnéticas (MNPs). No estudo da gastrectomia vertical, avaliamos os efeitos do procedimento cirúrgico na motilidade gastrintestinal (esvaziamento gástrico, trânsito orocecal e contratilidade gástrica), parâmetros nutricionais, morfometria e histopatologia do estômago, perfil lipídico e percentual de gordura. O trabalho acerca do trânsito gastrintestinal regional através de imagens é uma aplicação inédita da técnica BAC para a avaliação de parâmetros gastrintestinais em ratos através do escaneamento de amostras, fato que permite a análise da distribuição intrasegmentar de traçadores magnéticos. A metodologia proposta foi validada com a técnica de vermelho de fenol, considerada padrão ouro em ratos. Por fim, a resolução do problema inverso para sistemas BAC contendo uma e múltiplas bobinas detectoras é aplicada para reconstruir imagens quantitativas de fantomas contendo MNPs. As imagens quantitativas apresentam os pixels na unidade de massa de nanopartículas, possibilitando o uso da técnica BAC em diversas aplicações biomédicas envolvendo o uso de MNPs e também para o estudo do trato gastrintestinal. Os resultados desse trabalho demonstram a aplicação da técnica BAC para o estudo do trato gastrintestinal através de distintas metodologias, o que proporcionará o desenvolvimento de trabalhos inovadores nas áreas de motilidade gastrintestinal, engenharia biomédica e nanopartículas magnéticas.

This work consists in the application of the Alternate Current Biosusceptometry (ACB) technique associated with the gastrointestinal tract, aiming to establish a new tool to study the effects of diseases and physiological alterations in gastrointestinal motility. We performed studies to evaluate the effects of sleeve gastrectomy in gastrointestinal motility and a novel ACB application to assess the regional gastrointestinal transit through images. Also, this study presents the implementation of mathematical and computational models to solve the inverse problems of the single and multi-channel ACB systems to reconstruct quantitative images of 2D distributions of magnetic nanoparticles (MNPs). In the sleeve gastrectomy study, we assessed the effects of the surgical procedure in gastrointestinal motility (gastric emptying, orocecal transit, and gastric contractility), nutritional parameters, gastric morphometry and histopathology, lipid profile, and adiposity index. The study regarding regional gastrointestinal transit through images is a novel application of the ACB system to evaluate gastrointestinal parameters in rats through the scanning of samples, which enables an intrasegmental analysis of magnetic tracers. The proposed methodology was validated with phenol red, considered the gold standard technique to assess gastrointestinal transit in rats. We also solved the inverse problem for ACB systems containing one and multiple detection coils to reconstruct quantitative images of phantoms containing MNPs. The quantitative images result in pixels intensity in MNPs mass, which enables the application of the ACB technique for several biomedical applications, and also for the study of the gastrointestinal tract. Our results show the application of ACB to study gastrointestinal transit through distinct methodologies, which will enable the development of future studies in the area of gastrointestinal motility, biomedical engineering, and MNPs.
Alternate current biosusceptometry applied to the gastrointestinal tract: sleeve gastrectomy, images and inverse problem
Keywords: Motilidade gastrintestinal; Biosusceptometria de corrente alternada; Nanopartículas magnéticas; Trânsito gastrintestinal; Biomagnetismo