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Tese

Human skin color diversity: computational modeling and Monte Carlo simulations of light transport (2025)

  • Authors:
  • Autor USP: LIMA, VICTOR PORTO GONTIJO DE - IFSC
  • Unidade: IFSC
  • Sigla do Departamento: FCM
  • DOI: 10.11606/D.76.2025.tde-03072025-091903
  • Subjects: COLORIMETRIA; PELE; MÉTODO DE MONTE CARLO
  • Keywords: Colorimetry; Cor da pele; Monte Carlo simulations; Refletância espectral; Simulações de Monte Carlo; Skin color; Spectral reflectance
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: A interação da luz com a pele humana é fundamental na Óptica Biomédica, influenciando tanto aplicações diagnósticas quanto terapêuticas. A cor da pele varia entre indivíduos e em diferentes regiões do corpo de um indivíduo, principalmente devido a diferenças intrínsecas na composição e organização dos constituintes moleculares. A absorção e o espalhamento da luz por essas moléculas determinam a fração de luz que escapa da pele e atinge o olho do observador, o que define a cor da pele percebida. Os cromóforos mais influentes são a melanina, na epiderme, e a hemoglobina, na derme e hipoderme, embora outros também tenham seus efeitos. Entender como esses cromóforos influenciam a cor da pele é essencial para uma melhor compreensão da óptica da pele e para otimizar procedimentos à base de luz, como tratamentos a laser e técnicas não-invasivas de diagnóstico. Este estudo utilizou simulações de Monte Carlo do transporte de luz para investigar os efeitos das frações volumétricas de melanossomos e vasos sanguíneos na refletância da pele e em parâmetros colorimétricos (coordenadas sRGB, CIE L*a*b* e CIE C*h*). Variações do ângulo de tipologia individual (ITA), índice de melanina (MI) e índice de eritema (EI) também foram examinadas. Um modelo de quatro camadas foi desenvolvido para representar a pele humana saudável. Além disso, um pacote Python de código aberto, SkinOptics, foi produzido para facilitar a modelagem computacional e o processamento de dados. Os resultados demonstraramque um aumento na fração volumétrica de melanossomos implica em uma redução da refletância em todo o espectro visível, o que resulta em um efeito de escurecimento, enquanto a fração volumpetrica de vasos sanguíneos influencia principalmente a refletância entre 500 e 600 nm, o que contribui para a vermelhidão da pele. Os resultados também sugerem que utilizar o h* junto ao ITA pode garantir uma classificação de cor da pele menos enganosa, especialmente nos casos em que um eritema é perceptível. Além disso, uma relação matemática entre MI, EI e L* foi identificada, descrita pela equação de um plano. Essa relação foi observada em ambos conjuntos de dados, simulados e experimentais, e ainda não foi reportada na literatura. As descobertas deste trabalho podem fornecer informações valiosas sobre a colorimetria e a óptica da pele, com potenciais aplicações em imaginologia dermatológica e personalização de fototerapias. O pacote Python SkinOptics desenvolvido oferece ferramentas flexíveis e acessíveis para pesquisadores da área, que tornam possíveis outras investigações. Estudos futuros devem se concentrar em aprimorar modelos de pele, investigar os demais cromóforos e expandir bases de dados de acesso aberto sobre as propriedades ópticas de peles de diferentes cores
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 17.04.2025
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/D.76.2025.tde-03072025-091903 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo NÃO é de acesso aberto
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      LIMA, Victor Porto Gontijo de. Human skin color diversity: computational modeling and Monte Carlo simulations of light transport. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-03072025-091903/. Acesso em: 21 fev. 2026.

    • APA

      Lima, V. P. G. de. (2025). Human skin color diversity: computational modeling and Monte Carlo simulations of light transport (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-03072025-091903/

    • NLM

      Lima VPG de. Human skin color diversity: computational modeling and Monte Carlo simulations of light transport [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-03072025-091903/

    • Vancouver

      Lima VPG de. Human skin color diversity: computational modeling and Monte Carlo simulations of light transport [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-03072025-091903/

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