Pesquisa em matemática tridimensional possibilita nova compreensão em imagens de Ressonância Magnética
O professor Pitágoras Pinheiro de Carvalho, do curso de Matemática da UESPI, na orientação de alunos do curso de Ciências da Computação, estão desenvolvendo uma pesquisa com o objetivo de transformar o entendimento em imagens de Ressonância Magnética, com o uso de fórmulas matemáticas tridimensionais. Os estudos do grupo sobre a temática iniciaram ainda no ano passado de forma independente, mas em maio deste ano, os alunos tiveram seus trabalhos contemplados no edital FAPEPI – PIBIC Nº 002/2021 da Fundação de Amparo à Pesquisa no Piauí (FAPEPI), que trouxe recursos para bolsas de iniciação científica. Intitulado “Criação de malhas matemáticas para avaliação de escoamento de fluidos a partir de imagens de ressonância magnética”. Além disso, outros dois voluntários externos auxiliam nas pesquisas.
O professor Pitágoras pesquisa fenômenos naturais descritos por sistemas de equações diferenciais. Ele conta que há tempos buscava uma aplicabilidade para a área de atuação que agregasse com outras áreas. “Basicamente, meu trabalho como matemático se baseia em controlar fenômenos naturais, por meio de ferramentas matemáticas. Um certo dia me deparei com um artigo que simulavam fenômenos de escoamento de sangue, e nisso veio a ideia de tentar controlar alguns termos associados ao processo de escoamento, seja em termos de pressão, viscosidade, velocidade… enfim, termos característicos do processo natural de escoamento de um fluido”, revela o professor.
O processamento de imagens tridimensionais são geradas por softwares, que no geral, ainda são pouco variados e em sua maioria pagos. O professor conta que a partir do contato com alunos do curso de ciências da computação, que se animaram com a pesquisa, o trabalho ganhou novo fôlego. O grupo elaborou por meses a viabilidade de um caminho gratuito para a segmentação, e assim escreveram um projeto de pesquisa que foi submetido na FAPEPI esse ano.
Com a pesquisa, é possível estudar e simular fenômenos sanguíneos, a partir do ponto de vista matemático, médico e computacional, sem a necessidade de processos invasivos nos pacientes. “Programamos os dados, construímos as malhas tridimensionais, que foram extraídas de imagens reais de ressonância magnética, e reproduzimos de forma aproximada as imagens vasculares. Posteriormente, inserimos a equação de Navier-Stokes no domínio, para descrever o processo de escoamento do sangue”, detalha o professor Pitágoras.
A vantagem do estudo, é que permite fazer essas análises usando as imagens de ressonância, ou angiografia, e programando as possibilidades via modelagens matemáticas, que garantem precisão aos resultados. O aluno do curso de ciências da computação Vinicius Marques detalha que a partir de imagens médicas obtidas por meio de softwares de código aberto, eles construíram malhas matemáticas que permitem visualizar a simulação de fluidos. “Com isso também conseguimos simular diversas situações presentes no meio médico, além de possibilitar diversos cálculos para prever, por meio da malha gerada, alguns tipos de problemas de saúde”, relatou o estudante.
A aplicabilidade da pesquisa é vasta. Como conta o professor, desde o estudo de placas de gordura nas paredes dos vasos, que estreitam as mesmas, até a má formação de partes do sistema vascular. Considerando ainda, que no estreitamento das paredes vasculares, é possível verificar variação de pressão, velocidade, viscosidade, etc. E nisso entra o processo de tentar controlar essas possibilidades. Seja controlando via paredes vasculares, com mecanismos externos ou com aplicação de fármacos.
Marcos Vinicius de Oliveira, discente pesquisador do projeto, destaca que esse trabalho ajuda a elucidar informações como por exemplo pressão e velocidade do fluxo sanguíneo. “Utilizando algumas ferramentas podemos criar modelos 3D de partes do sistema vascular e com esses modelos podemos simular situações parecidas com o fluxo de sangue real”, complementou.
Atualmente, o grupo de pesquisa está buscando gerar deformações em 3D que simulem deformidades no corpo. Com isso, será possível comparar os dados simulados em ambientes vasculares normais e ambientes vasculares com deformidades. Assim, avaliar parâmetros e comparar o quão significativo as mudanças de formato vascular interferem no processo de escoamento. Assim, possibilitando associar doenças causadas por tais deformidades. Futuramente, pretende-se modelar de forma mais clara o processo de controle, com modelos matemáticos mais precisos e que sejam factíveis em tais domínios vasculares.
O primeiro artigo resultante encontra-se no processo de finalização para submissão em revistas internacionais. “Esperamos que com essa pesquisa, professores e alunos da matemática, física, computação, engenharias, entre outros, se motivem com o tema e queiram participar do projeto, mesmo de forma voluntária. Afinal, o ambiente acadêmico se desenvolve com a conectividade entre as áreas. Além disso, contribuição de alguma clínica que queira trabalhar em parceria no fornecimento de imagens”, finaliza o professor Pitágoras.
