XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica – CBEB 2014 1 CARACTERIZAÇÃO DE GELATINA COMO FANTOMA PARA MEDIÇÕES DE ESPECTROCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELÉTRICA Ana M. R. Pinto* , ** , Pedro Bertemes-Filho* e Aleksander S. Paterno* *Universidade do Estado de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Elétrica, Joinville, Santa Catarina, Brasil. **INESC P&D Brasil, Santos, São Paulo, Brasil. e-mail: ana.pinto@joinville.udesc.br Resumo: Os fantomas que simulam tecidos biológicos são muito usados em medicina para avaliar, analisar e melhorar dispositivos médicos. Neste trabalho propõe- se usar gelatina como fantoma em medições de espectroscopia de impedância elétrica. Os resultados preliminares da caracterização da gelatina são apresentados, em termos do módulo e fase de sua impedância elétrica. Observa-se que ao alterar a concentração de gelatina ou de sal é possível alterar o espectro de impedância. Adicionalmente, é apresentada uma comparação entre o módulo da impedância da pele do calcanhar e a gelatina com uma concentração de 10%, demonstrando a similaridade dos espectros. A flexibilidade de adaptação e modelagem dos espectros da gelatina indica a sua viabilidade como fantoma, facilitando os testes de bioimpedância elétrica. Palavras-chave: Bioimpedância Elétrica, Fantoma, Gelatina. Abstract: Tissue-mimicking phantoms are widely used in medicine in order to evaluate, analyze and improve medical devices. In this paper, gelatin is proposed as a phantom for electrical impedance spectroscopy. The preliminary results of the characterization of gelatin with impedance modulus and phase are presented. It can be observed that the impedance spectrum can be tailored by changing the gelatin or salt concentration. Moreover, a comparison between the impedance modulus of the heel skin and gelatin with a concentration of 10% is given, showing the spectra similarity. The flexibility of adaptation and tuning shown in gelatin’s spectra indicates its viability as a phantom, simplifying electrical bioimpedance tests. Keywords: Electric Bioimpedance, Phantom, Gelatin. Introdução Os fantomas (phantoms em inglês) são objetos que simulam tecidos biológicos. São amplamente utilizados em vários campos relacionados com a medicina a fim de avaliar, analisar e melhorar o desempenho de dispositivos médicos [1]. Existe uma grande quantidade comercial desses materiais. Porém, devido à sua alta demanda em distintas áreas de aplicação da medicina é importante encontrar soluções de menor custo e adaptadas a cada aplicação. A gelatina é um material fácil de obter, sendo de baixo custo, não tóxica e permite uma fácil modelagem da forma final do fantoma. Visto ser derivada do colágeno, apresenta características como biodegradação e baixa antigenicidade, sendo uma boa base para biomateriais em aplicações biomédicas, farmacêuticas e cosméticas [2]. Como fantoma, a gelatina já foi utilizada em espectroscopia ótica, imageamento e dosimetria [1], elastografia [3], e até na determinação de comportamento balístico [4]. Contudo, as propriedades dielétricas da gelatina têm sido estudadas de forma bastante incipiente. Um estudo da variação da permitividade e condutividade nas frequências 10, 27, 50 MHz foi realizado em gelatinas com diferentes concentrações [5]. Mais recentemente, a caracterização da permitividade, perda dielétrica e módulo dielétrico de gelatina foi realizada entre 10 mHz e 1 MHz [6]. A resistividade foi também caracterizada para uma gelatina com uma concentração de 25 % nas frequências entre 10 kHz e 50 MHz [7]. Neste manuscrito são apresentados os resultados preliminares de uma abordagem a usar a gelatina como fantoma em medições de espectroscopia de impedância elétrica. Para isso, foi realizada a caracterização de gelatinas com distintas concentrações e distintos valores de sal adicionado. Os espectros do módulo e fase da impedância elétrica são apresentados e discutidos. Uma breve discussão é apresentada comparando os resultados obtidos com as características dos tecidos biológicos humanos. Materiais e métodos Preparação das gelatinas - O pó usado é uma gelatina comestível sem sabor (Gelco Gelatinas do Brasil). Na Tabela 1 são apresentadas algumas características físico-químicas da gelatina usada. As gelatinas foram produzidas diluindo o pó em 100 ml de água destilada a 80 ºC, em proporções de 10, 20 e 30 gramas, correspondendo às percentagens de 10, 20 e 30 %, respectivamente. Adicionalmente, foram fabricadas gelatinas com 10 % de concentração e distintas concentrações de sal. Nas soluções líquidas de 10 % de gelatina foram adicionados 1, 0,5 e 0,2 g de sal, obtendo-se soluções com 1, 0,5 e 0,2 % de sal, respectivamente. 1317