SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS SEL 5705 SEL 5705 - - FUNDAMENTOS FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS MÉDICAS Prof. Homero Schiabel (Sub-área de Imagens Médicas) Prof. Homero Schiabel Prof. Homero Schiabel (Sub (Sub - - área de Imagens Médicas) área de Imagens Médicas)
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SEL 5705 - FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS
DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS
SEL 5705 SEL 5705 -- FUNDAMENTOS FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS FÍSICOS DOS PROCESSOS
DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICASMÉDICAS
Prof. Homero Schiabel(Sub-área de Imagens Médicas)
Prof. Homero SchiabelProf. Homero Schiabel(Sub(Sub--área de Imagens Médicas)área de Imagens Médicas)
I. ÓPTICAI. ÓPTICAI. ÓPTICA2. LENTES
Sistema óptico constituído, geralmente, por 3 meios ho-mogêneos e transparentes, separados por 2 superfícies esféricas ou por uma esférica e outra plana.Meios externos: normalmente AR (1 e 3 no ex.)Meio intermediário: normalmente VIDRO (2 no ex.)
2. LENTES2. LENTESSistema óptico constituído, geralmente, por 3 meios ho-mogêneos e transparentes, separados por 2 superfícies esféricas ou por uma esférica e outra plana.Meios externos: normalmente AR (1 e 3 no ex.)Meio intermediário: normalmente VIDRO (2 no ex.)
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1
n12
n2
3
n3
V1 V2
e
Vértices: V1 -V2Espessura: e
S1S2
O1O2
R1
R2
Centros de curvatura: O1 -O2Raios de curvatura: R1 -R2
2.1. LENTES CONVERGENTES / DIVERGENTES2.1. LENTES CONVERGENTES / DIVERGENTES• Dependem do meio (portanto, de n)⇒ Lentes de vidro (meio 1) no ar (meio 2):• Dependem do meio (portanto, de n)⇒ Lentes de vidro (meio 1) no ar (meio 2):
n1 = 1,5 n2 = 1,0
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2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.2. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme
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• Para localizar a posição da imagem I (ou I’), parte-se da equação para superfícies refringentes esféricas:
ec1 c2S2 S1
r1
r2
O II’o
ii’
n1 n2 n2 – n1
o i r+ = (1)
• Para a superfície S1 :
(nova distância objeto = i’ + e, pois é como se o raio tivesse partido do ponto I’ e, agora, é como se todo o meio onde estão O e I’ fosse o vidro – meio com índice refração n – e o ar fosse da superfície S1adiante).
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porque I’ é imagem virtual
1 n n – 1o -i’ r2
+ = (2)
n 1 1 – n i’+e i r1
+ = (3)
• Considerando n1 = 1,0 (ar) e n2 = n. Para a superfície S2 :
• Para lentes delgadas, e 0 e a eq. (3) fica:
(4)
• Somando (2) e (3):
(5)
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n 1 1 – ni’ i r1
+ =
1 1 (n – 1) ( )
o i+ = -1 1
r1 r2
2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESDistância Focal2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.3. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESDistância FocalDistância Focal
Distância entre a lente e um objeto puntiforme sobre seu eixo cuja imagem esteja no infinito ouDistância entre a lente e a imagem de um objeto puntiforme sobre seu eixo situado no infinito
Distância entre a lente e um objeto puntiforme sobre seu eixo cuja imagem esteja no infinito ouDistância entre a lente e a imagem de um objeto puntiforme sobre seu eixo situado no infinito
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F’F
f f
F
F’
f f
Da eq. (5), fazendo o ∞ e i = f:
equação geral daslentes delgadasou, ainda, combinando as eq. (5) e (6):
1/f = D = Vergência da Lente (dioptrias) [di] = [1/m](capacidade da lente em desviar a luz que nela incide >D (<f)
lente mais poderosa)
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1(n – 1)
f r1=
1 –r2
1(6)
1f o
=1
+i1
(7)
2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme
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OBS.:OBS.:–– c =c = ponto antiprincipal (2 x f);ponto antiprincipal (2 x f);–– se o objeto está sobre o focose o objeto está sobre o foco--objeto F’, a imagem se forma no objeto F’, a imagem se forma no
infinito (raios emergentes da lente: paralelos).infinito (raios emergentes da lente: paralelos).
Independentemente da posição do objeto, a imagem será sempre VIRTUAL, DIREITA E MENOR que ele.
Independentemente da posição do objeto, a imagem será sempre VIRTUAL, DIREITA E MENOR que ele.
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2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto Puntiforme2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTES2.4. FORMAÇÃO DE IMAGENS COM LENTESObjeto PuntiformeObjeto Puntiforme (B) LENTE DIVERGENTE(B)(B) LENTE DIVERGENTELENTE DIVERGENTE
F
O I
3. O OLHO HUMANO3. O OLHO HUMANO3. O OLHO HUMANO
Lo
• Pessoa com visão normal enxerga com nitidez objetos desde 25 cm de distância até o infinito • Distância focal da lente L do olho: variável !• Responsável: CRISTALINO + MÚSCULOS CILIARES
• Pessoa com visão normal enxerga com nitidez objetos desde 25 cm de distância até o infinito • Distância focal da lente L do olho: variável !• Responsável: CRISTALINO + MÚSCULOS CILIARES
Acomodação Visual
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Córnea
Humor Aquoso
Cristalino
Humor Vítreo
Íris
Pupila
Músculo Ciliar
Mácula
Retina
Coróide
Nervo Ótico
Eixo Óptico
Eixo Visual
O OLHO O OLHO O OLHO
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RETINARETINA
MÁCULAMÁCULA
FÓVEAFÓVEA
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CONESCONES
BASTONETESBASTONETES
Sensibilidade relativa do olho humano “padrão”Sensibilidade relativa do olho humano “padrão”
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OBS.:(1) 25 cm é a menor distância para visão distinta, com máxima contração dos músculos ciliares; nesse ponto, L possui a menor distância focal = PONTO PRÓXIMO (PP).
OBS.:(1) 25 cm é a menor distância para visão distinta, com máxima contração dos músculos ciliares; nesse ponto, L possui a menor distância focal = PONTO PRÓXIMO (PP).(2) posição mais afastada vista ainda com nitidez = PONTO REMOTO (PR) - para uma pessoa com visão normal, está situado no infinito.
(2) posição mais afastada vista ainda com nitidez = PONTO REMOTO (PR) - para uma pessoa com visão normal, está situado no infinito.
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3.1. PROBLEMAS DA VISÃO (AMETROPIAS)3.1. PROBLEMAS DA VISÃO 3.1. PROBLEMAS DA VISÃO (AMETROPIAS)(AMETROPIAS)MIOPIA– Imagem se forma antes da retina devido a um
alongamento do globo ocular – a posição mais afastada visível com nitidez fica a uma distância finita (PR ≠ infinito)
HIPERMETROPIA– Imagem se forma além da retina devido a uma diminuição
do diâmetro do olho - ocorre um afastamento do ponto próximo (fica a mais que 25 cm).
ASTIGMATISMO– Imagem perde nitidez em razão da perda de esfericidade
da superfície da córnea - o raio de curvatura dessa superfície não é o mesmo em todos os meridianos.
MIOPIAMIOPIA–– Imagem se forma Imagem se forma antesantes da retina devido a um da retina devido a um
alongamento do globo ocular alongamento do globo ocular –– a posição mais afastada a posição mais afastada visível com nitidez fica a uma distância visível com nitidez fica a uma distância finitafinita (PR (PR ≠≠ infinito)infinito)
HIPERMETROPIAHIPERMETROPIA–– Imagem se forma Imagem se forma alémalém da retina devido a uma diminuição da retina devido a uma diminuição
do diâmetro do olho do diâmetro do olho -- ocorre um ocorre um afastamentoafastamento do ponto do ponto próximo (fica a mais que 25 cm).próximo (fica a mais que 25 cm).
ASTIGMATISMOASTIGMATISMO–– Imagem perde nitidez em razão da Imagem perde nitidez em razão da perda de esfericidadeperda de esfericidade
da superfície da córnea da superfície da córnea -- o raio de curvatura dessa o raio de curvatura dessa superfície superfície nãonão é o mesmo em todos os meridianosé o mesmo em todos os meridianos..
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EmétropeEmétrope
MíopeMíope
HipermétropeHipermétrope
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VISÃO DO AMÉTROPEVISÃO DO AMÉTROPEVISÃO DO AMÉTROPE
A A ametropiaametropia é gerada é gerada pela desarmonia entre os pela desarmonia entre os
componentes óticos componentes óticos oculares e o oculares e o
comprimento axial ocularcomprimento axial ocular
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PROPRIEDADES DAS LENTESPROPRIEDADES DAS LENTESPROPRIEDADES DAS LENTES
f
f
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MIOPIA
Correção com lentes DIVERGENTES:f = - PR
Correção com lentesCorreção com lentes DIVERGENTESDIVERGENTES::f = f = -- PRPR
valor do PR do olho
Ex.: Uma pessoa míope usa óculos cujas lentes têm - 2 di. Determine a posição do PR dessa pessoa.
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3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS
PR
f
PR
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f
3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASHIPERMETROPIA
Normalmente, o hipermétrope consegue trazer a imagem para a retina, com esforço de acomodação visual; por isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma posição mais afastadaCorreção com lentes CONVERGENTES
Normalmente, o Normalmente, o hipermétropehipermétrope consegue trazer a imagem consegue trazer a imagem para a retina, com esforço de para a retina, com esforço de acomodação visualacomodação visual; por ; por isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma isso, esgota sua capacidade de acomodação para uma posição mais afastadaposição mais afastada
Correção com lentes Correção com lentes CONVERGENTESCONVERGENTES
ASTIGMATISMO
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(impede a vista de focalizar simultaneamente barras horizontais e verticais)
3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASASTIGMATISMO
ASTIGMATISMO
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3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIAS3.2. CORREÇÃO DAS AMETROPIASASTIGMATISMO
Correção com lentes Correção com lentes CILÍNDRICASCILÍNDRICAS ou ou CILÍNDRICAS + ESFÉRICASCILÍNDRICAS + ESFÉRICAS
Lente CilíndricaLente CilíndricaLente Cilíndrica
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SEL5705 - Prof. Homero SchiabelSEL5705 SEL5705 -- Prof. Homero Prof. Homero SchiabelSchiabel
Lente EsféricaLente EsféricaLente Esférica
RETINOSCOPIARETINOSCOPIARETINOSCOPIA
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RETINOSCOPIARETINOSCOPIARETINOSCOPIA
EMÉTROPE
Jack Copeland, 1927
MÍOPE HIPERMÉTROPE
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Perda de visão de campoPerda de visão de campo
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Perda de visão de fóveaPerda de visão de fóvea
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Se os seus olhos seguirem o movimento do ponto rotativo cor de rosa, só verá uma cor: rosa. Se o seu olhar se detiver na cruz negra do centro, o ponto rotativo muda para verde.
Agora, concentre-se na cruz do centro. Depois de um breve período de tempo, todos
os pontos cor de rosa desaparecerão e só verá um único ponto verde girando.
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