[pt] Os procedimentos atuais de localização de corpos estranhos ferromagnéticos utilizados na prática clínica envolvem as técnicas de imageamento de radioscopia e radiografia, que apresentam diversas limitações e riscos. Assim, técnicas de localização baseadas em magnetômetros como SQUID, GMI e GMR têm sido desenvolvidas, com variados graus de complexidade e sucesso. Uma das principais dificuldades de ordem prática, além do custo e das dimensões do sistema de medição no caso do SQUID, que opera a temperaturas criogênicas, é a necessidade de o paciente estar posicionado em uma estrutura móvel de grandes dimensões que permita a determinação das coordenadas da posição bidimensional do mapeamento magnético. Por outro lado, as pequenas dimensões dos sensores GMR ou GMI possibilitam o desenvolvimento de um sistema de medição portátil que poderia integrar outros sensores que em conjunto viabilizem a determinação da posição espacial do sensor magnético em relação ao paciente. Esta dissertação de mestrado investiga técnicas de determinação da posição espacial de um dispositivo portátil, baseado em uma plataforma Raspberry Pi, integrando sensor GMR, câmera, sensores inerciais e um sensor de distância, visando ao futuro desenvolvimento de um protótipo de dispositivo médico portátil para localização de corpos estranhos ferromagnéticos. A pesquisa também investiga técnicas de resolução do problema inverso magnético em tempo real baseadas em filtros de Kalman e ajuste por mínimos quadrados, de modo a acelerar o procedimento diagnóstico na futura aplicação clínica do dispositivo. / [en] The current procedures for locating ferromagnetic foreign bodies used in the clinic involve radioscopy and radiography image techniques, which presents several limitations and risks. Thus, localization techniques based on magnetometers were developed as SQUID, GMI and GMR, with varying degrees of complexity and success. One of the main difficulties, in addition to the cost and dimensions of the system, in the case of the SQUID, which operates at cryogenic temperatures, is the need for the patient to be positioned in a large structure that allows flexibility in the configurations of the two-dimensional position of the magnetic mapping. On the other hand, the small dimensions of the GMR or GMI sensors allow the development of a portable measurement system that could integrate other sensors that together make it possible to determine the spatial position of the magnetic sensor in relation to the patient. This master s dissertation investigates techniques for determining the spatial position of a portable device, based on a Raspberry Pi platform, integrating GMR sensor, camera, inertial sensors and a distance sensor, aiming at the future development of a prototype of a portable medical device for localization of ferromagnetic foreign bodies. The research also investigates real-time inverse magnetic problem solving techniques based on Kalman filters and least squares adjustment, in order to accelerate the diagnostic procedure in the future clinical application of the device.

[pt] Esta dissertação apresenta um projeto de sistema portátil de localização de corpos estranhos metálicos não ferromagnéticos por meio de mapeamento magnético. O sistema baseia-se na indução de correntes parasitas no corpo estranho por um estágio de excitação e na medição por um magnetômetro GMI comercial de elevada resolução (25 pT). A topologia do instrumento é baseada no desacoplamento dos estágios de excitação e medição, com uma configuração que produz linhas de campo magnético primário elevadas na região do corpo estranho e tênues na região do sensor. Esta característica supera as limitações de um instrumento previamente desenvolvido, permitindo aumentar o campo magnético primário de excitação sem saturar o magnetômetro. O projeto é baseado em simulações computacionais, considerando dois tipos de excitação e duas orientações para o eixo de sensibilidade do magnetômetro. Diretrizes internacionais para os limites de exposição à radiação não-ionizante, aspectos biometrológicos, construtivos e elétricos também foram levados em consideração no projeto. A análise de desempenho das configurações mais promissoras confirmou a viabilidade do instrumento de medição proposto, otimizando a operação linear do magnetômetro durante o procedimento de medição e contribuindo para a futura construção de um protótipo de sistema de medição completo, com características de desempenho e segurança asseguradas para a aplicação biomédica pretendida. / [en] This dissertation presents a portable system for the localization of nonferromagnetic foreign metal bodies by magnetic mapping. The system is based on the induction of eddy currents in the foreign body by an excitation stage and the measurement by a high resolution commercial GMI magnetometer (25 pT). The instrument topology is based on the decoupling of the stages of excitation and measurement, with a configuration that produces a high primary magnetic field in the foreign body region and a weak one in the sensor region. This feature surpasses the limitations of a previously developed instrument, allowing to increase the primary excitation magnetic field without saturating the magnetometer. The project is based on computational simulations, considering two types of excitation and two orientations for the magnetometer sensitivity axis. International guidelines for exposure limits to non-ionizing radiation, biometrological, constructive and electrical aspects were also taken into consideration in the project. The performance analysis of the most promising settings confirmed the viability of the proposed measurement instrument, optimizing the linear operation of the magnetometer during the measurement procedure and contributing to the future construction of a complete measurement system prototype, with performance and safety characteristics ensured for the intended biomedical application.