Construção de um oftalmoscópio de varredura a laser acoplado a técnicas de espalhamento Raman estimulado
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Development of a laser scanning ophthalmoscope integrated with stimulated Raman scattering techniques
Primeiro orientador
Membros da banca
Ana Maria de Paula
Ubirajara Agero Batista
Ubirajara Agero Batista
Resumo
O trabalho apresentado descreve o processo de fabricação de um protótipo de um Oftalmoscópio de Varredura a Laser (OVL) com o objetivo de diagnóstico não-invasivo de retinopatias por meio da integração com técnicas avançadas de espalhamento Raman Estimulado, em especial o diagnóstico da Doença de Alzheimer
por meio da caracterização in vivo do peptídeo Beta-Amiloide. Inicialmente, apresentamos uma revisão teórica concisa sobre o Espalhamento Raman, partindo de sua forma espontânea e evoluindo até sua forma estimulada, e os fundamentos da óptica linear e não linear envolvidos em seus funcionamentos. Em seguida, são descritos os processos de montagem do OVL, incluindo os componentes ópticos e eletrônicos utilizados e software adaptado, com destaque para a integração com sistemas de varredura, detecção confocal e controle via LabVIEW. Resultados obtidos com fluorescência em amostras biológicas e um olho mecânico demonstram o funcionamento do sistema e sua aplicabilidade no imageamento de estruturas celulares. Por fim, são discutidos os próximos passos para correção de aberrações ópticas, otimização do funcionamento do sistema e implementação plena do imageamento Raman estimulado em ambiente clínico como uma evolução natural do projeto. Este trabalho representa um passo relevante na instrumentação óptica voltada ao diagnóstico precoce de retinopatias, com potencial de expansão para outras aplicações biomédicas baseadas em caracterização via espectroscopia vibracional.
Abstract
The present work describes the development of a prototype Laser Scanning Ophthalmoscope (LSO) aimed at the non-invasive diagnosis of retinopathies through the integration of advanced Stimulated Raman Scattering (SRS) techniques, with particular focus on the diagnosis of Alzheimer’s Disease via in vivo characterization of the beta-amyloid peptide. Initially, we present a concise theoretical overview of Raman Scattering, beginning with its spontaneous form and progressing to the stimulated regime, along with the fundamentals of linear and nonlinear optics involved in their mechanisms. Next, we describe the construction process of the LSO, including the optical and electronic components used and the adapted software, with emphasis on the integration with scanning systems, confocal detection, and LabVIEW-based control. Results obtained from fluorescence imaging of biological samples and a mechanical eye demonstrate the system’s functionality and its applicability in imaging cellular structures. Finally, we discuss the next steps for correcting optical aberrations, optimizing system performance, and fully implementing SRS imaging in a clinical setting as a natural evolution of the project. This work represents a relevant step in optical instrumentation for the early diagnosis of retinopathies, with potential for expansion to other biomedical applications based on vibrational spectroscopy.
Assunto
Efeito de Raman, Oftalmologia – equipamentos e acessórios, Óptica não-linear, Doença de Alzheimer
Palavras-chave
Raman, Oftalmoscópio, Raman anti-stokes coerente, Espalhamento Raman estimulado, Fenômenos ópticos não-lineares, Óptica não-linear, Doença de Alzheimer