Modelagem de aparência baseada em biofísica para tecidos do fígado humano

Abstract

A representação gráfica de tecidos humanos é uma importante demanda para aplicações de áreas como ensino, entretenimento e treinamento médico. Frequentemente, a simulação de tais materiais envolve considerar características dinâmicas vinculadas as suas funções no corpo humano e que influenciam diretamente também em sua aparência. O fígado humano, apesar de um órgão interno, portanto, de difícil acesso, possui diferentes modelos de representação apresentados na literatura da Computação Gráfica (CG). Entretanto, tais modelos desconsideram as influências das propriedades ópticas dos elementos biofísicos que compõem os tecidos hepáticos, fornecendo assim, aproximações cuja parametrização controla apenas um estado específico do material orgânico, em geral, avaliando visualmente o resultado. O presente trabalho apresenta a modelagem dos tecidos do fígado humano através da descrição dos elementos biofísicos que compõem suas camadas estruturais: o parênquima e a cápsula de Glisson. Além disso, tal modelo implementa a interação luz-matéria em termos de eventos como a absorção, dispersão, reflexão e transmissão de luz, como processos biológicos que produzem a coloração específica do material, ou seja, sua resposta espectral. A abordagem matemática do modelo é definida como numérica e estocástica, para a qual é apresentada uma solução para garantir sua convergência. Reunindo recentes descrições sobre a estrutura dos tecidos hepáticos e sua interação com a luz apresentadas na literatura biomédica, o modelo desenvolvido representa a primeira solução baseada em biofísica para um órgão interno do corpo humano. Os resultados de imagens geradas através do modelo são apresentados junto a fotografias de tecidos análogos, assim como, curvas de respostas espectrais e espaciais disponíveis na literatura biomédica são comparadas com as produzidas pelo modelo desenvolvido, evidenciando a capacidade deste na representação gráfica do tecido hepático.