Study of red and infrared light distribution in diluted blood for cardiopulmonary bupass surgery

O laser de baixa intensidade (LBI) é utilizado para tratamento em uma série de aplicações, inclusive na diminuição de processos inflamatórios. Assim, poderia ser utilizado para evitar a síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SRIS), processo desenvolvido por alguns pacientes que são submetidos à circulação extracorpórea (CEC) procedimento cirúrgico cardíaco. Os objetivos desse trabalho foram estabelecer e validar um arranjo experimental para o estudo da distribuição de luz internamente a líquidos espalhadores e determinar a incerteza associada; utilizar esse arranjo para o estudo da distribuição de luz em sangue, e determinar o melhor comprimento de onda e melhor modo de iluminação para uma possível implementação da aplicação do LBI durante a CEC; e avaliar possíveis mudanças de propriedades reológicas do sangue provocadas pela sua iluminação com laser. Para tal foi utilizado um arranjo com o líquido espalhador Lipovenos PLR dentro de uma cubeta, com utilização de uma fibra ótica para coleta de luz espalhada em diversos pontos dentro do líquido. Lasers de dois comprimentos de onda foram utilizados, 632,8 nm e 820 nm. Os resultados experimentais da distribuição de luz foram comparados com uma simulação pelo método de Monte Carlo já conhecida, o que validou o arranjo proposto, com a incerteza associada aos resultados experimentais de 7%. O arranjo foi utilizado para o estudo da distribuição da luz dentro de sangue diluído para CEC. Além disso, foi avaliada a transmissão da luz pelas paredes dos tubos utilizados nos circuitos da CEC e a distribuição da luz no sangue contido nesses tubos. Um reômetro rotacional com sistema cone-placa foi utilizado para medir características reológicas de duas amostras de sangue diluído, uma iluminada com laser e a outra não iluminada. A luz de 632,8 nm, ao contrário da luz de 820 nm, consegue se distribuir até distâncias maiores do feixe laser, possibilitando que um maior volume de sangue seja tratado. A iluminação do sangue durante a CEC deve ser feita com o tubo de menor diâmetro em quatro pontos ao seu redor, em apenas uma secção do tubo, pois o sangue é mantido circulante. Foram observadas mudanças nas propriedades reológicas do sangue iluminado com o laser de 635nm, as quais devem ser mais bem entendidas para o uso em benefício do paciente submetido a CEC.Low level laser therapy (LLLT) is a treatment used in several applications, including the reduction of inflammatory processes. It could be used to prevent the systemic inflammatory response syndrome (SIRS), which some patients develop after cardiopulmonary bypass (CPB) surgery applied to solve some heart diseases. The objectives of this study were to set an experimental arrangement to study light distribution inside scattering liquids, and determine the associated uncertainty; to use this arrangement to study light distribution inside blood, in order to implement the LLLT during CPB, and, through this study, to determine the best wavelength and the best way to perform the treatment. Possible changes on rheological properties of blood, caused by illumination with laser, were also evaluated. Lipovenos PLR, a scattering liquid, was contained inside a cuvette and an optical fiber was used to collect the scattered light. Two wavelengths were used: 632.8 nm and 820 nm. The arrangement was validated, with uncertainty of 7%, through comparison between the experimental results and Monte Carlo Method simulation previously performed. This arrangement was used to study light distribution inside blood, diluted to the same conditions of CPB procedure. Light transmission through CPB tubes walls and light distribution in blood inside CPB tubes were also evaluated. A rotational rheometer with a cone-plate system was used to test rheological properties of two blood samples, one illuminated with laser and the other non illuminated Compared to the 820 nm light, the 632.8 nm light is scattered further away from the laser beam, turning possible that a bigger volume of blood could be treated. The blood should be illuminated through the CPB tube with the smallest diameter, in four distinct points around the tube, only in one cross section of this tube, because the blood is kept passing through the tube all the time. Changes in rheological properties of blood were observed on blood illuminated with the 635 nm laser. These changes must be better understood in order to help the patient submitted to CPB