Development and Acoustic, Mechanical, and Thermal Characterization of Anthropomorphic Tissue-Mimicking Ultrasound Phantoms for Diagnostic and Therapeutic Applications

A ultrassonografia é uma das modalidades de imagem mais utilizadas na prática médica, destacando-se pela sua segurança, baixo custo e versatilidade clínica. Nesse contexto, os simuladores (phantoms) desempenham um papel fundamental no treinamento médico, permitindo o desenvolvimento de habilidades práticas em um ambiente controlado, sem representar riscos para os pacientes. Além disso, esses modelos possibilitam a calibração de equipamentos e a validação de tecnologias emergentes, abrangendo aplicações diagnósticas e procedimentos terapêuticos guiados por imagem. Para desempenhar essas funções de forma eficaz, os simuladores devem reproduzir as propriedades físicas relevantes dos tecidos biológicos. Este projeto visa desenvolver e caracterizar modelos antropomórficos biomiméticos para ultrassom, destinados ao treinamento médico e a estudos experimentais com ultrassom, bem como avaliar a suscetibilidade desses modelos à colonização por Staphylococcus aureus e Escherichia coli. Para tanto, serão utilizados moldes impressos em 3D e materiais especialmente formulados, com propriedades físicas ajustadas para mimetizar as de tecidos biológicos. As propriedades acústicas serão determinadas por meio de técnicas de transmissão-recepção ultrassônica, enquanto as propriedades mecânicas serão avaliadas por elastografia. Experimentos adicionais investigarão a deposição de energia ultrassônica, a formação de lesões térmicas e o monitoramento baseado em imagens. A suscetibilidade dos modelos à colonização por Staphylococcus aureus e Escherichia coli, em modelos recém-fabricados e após 3, 6 e 12 meses de uso, será avaliada pela contagem de unidades formadoras de colônias (UFC/mL). A validação dos modelos será realizada por especialistas médicos experientes em diagnóstico por imagem, e o projeto também contribuirá para a formação de recursos humanos por meio da supervisão de alunos de graduação, mestrado e doutorado na área de engenharia biomédica.