Um sistema de bobinas de Mirnov foi construído, calibrado e utilizado para a análise das descargas de plasma no tokamak TCABR. Este sistema é composto de 22 bobinas magnéticas que foram instaladas ao redor de uma seção transversal no interior da câmara de vácuo do TCABR, tendo-se em conta os efeitos produzidos pela geometria toroidal do sistema. Cuidados especiais foram tomados para proteger os enrolamentos das bobinas com relação a ação do plasma, e também para evitar que correntes de Foucault viessem a comprometer o funcionamento do sistema. Para este diagnóstico também foi construído um sistema eletrônico específico para a filtragem e amplificação dos sinais das bobinas, para serem, depois, digitalizadas pelo sistema VME e gravados através do sistema de aquisição de dados do TCABR. Foi desenvolvido, também, um programa para a análise destes dados, baseados no processo da análise de Fourier, de forma a permitir a identificação dos modos de perturbação MHD presentes nas descargas do TCABR. Com esse sistema de deteção colocado em operação, foi então possível investigar as descargas de plasma do TCABR para dois regimes de operação: descargas de 'run-away' e plasma resistivo. Nas descargas com elétrons fugitivos 'run-away', foram observadas estruturas nos sinais de tensão de enlace, H alfa, raios-X duros e bobinas de Mirnov, bastante correlacionados entre si. Nas descargas com plasma resistivo, foi observado que as oscilações de Mirnov no tokamak TCABR possuem freqüências no intervalo de 10 kHz - 15 kHz. Em algumas das descargas também foram observadas correlações entre os sinais de emissão de raios-X duros e as oscilações de Mirnov, bem como correlações entre as flutuações da densidade de partículas e as oscilações de Mirnov. Experimentos com deslocamento horizontal da coluna de plasma permitiram observar como variava o comportamento das amplitudes dos sinais das bobinas de Mirnov. Também foram estudadas algumas descargas disruptivas com plasma resistivo no limite de altas densidades. Pode-se analisar as oscilações de Mirnov e os modos de perturbação antes da ocorrência de disrupturas. Observou-se, por exemplo, que o modo precursor m = 3 é predominante ao longo da descarga mas, antes da disruptura, os modos m = 1, 2, 3 e 4 passam a ser dominantes. Nesta situação a velocidade angular das ilhas magnéticas foi determinada como sendo de 5000 rad/s. Finalmente, utilizaram-se os sinais do sistema de bobinas de Mirnov para algumas análises preliminares envolvendo descargas resistivas com ondas de Alfvèn. Foi observado, por exemplo, que depois de 3 ms de serem ligadas as antenas de Alfvèn, as oscilações de Mirnov geralmente crescem em amplitude enquanto diminuem em freqüência, mantendo-se assim até o final da descarga.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2622_1.pdf: 1717867 bytes, checksum: cf571e01db3078228b9142f62b4b520a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / A metodologia RCM (Reliability Centered Maintenance) se apresenta como uma poderosa ferramenta aplicada à melhoria da confiabilidade de sistemas produtivos, que se suporta no estudo dos modos de falha conhecidos para os equipamentos e na conseqüente determinação de novas atividades de manutenção que visem eliminar ou controlar a conseqüência das falhas. A sua aplicação ao sistema da rebobinadeira de película plástica estudada permitiu determinar as falhas possíveis do equipamento que causam perda de disponibilidade, dificuldade de aumento de velocidade de processamento e problemas de qualidade para as bobinas produzidas. A aplicação do RCM foi realizada tendo como base as técnicas existentes na literatura e permitiu o levantamento de novas atividades de manutenção para a rebobinadeira. A sugestão de técnicas de monitoramento foi apresentada ao final do trabalho, para aumentar a eficácia da manutenção e sua aplicabilidade é vista como factível. Um estudo das técnicas para o processo de rebobinamento foi desenvolvido e serviu de base para se avaliar a relação entre a qualidade das bobinas e os aspectos de degradação do equipamento e seu relacionamento com as ações para melhoria de confiabilidade. Isto permitirá controlar as fontes de aparecimento dos defeitos de enrolamento para produzir bobinas com melhor apresentação visual. Além disto, como a qualidade é o principal limitante para se obter altas velocidades de processamento, um passo importante pode ter sido dado para aumento da produtividade da rebobinadeira. Foi possível verificar uma redução no número de chamados de manutenção para os subsistemas braço de corte e conjunto de apoio após início do estudo dos modos de falha do sistema, demonstrando um resultado positivo do uso das técnicas do RCM para a rebobinadeira como forma de prevenção à ocorrência de falhas

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2473_1.pdf: 3432941 bytes, checksum: 6a43532ec76a9d1331483b7be72c838a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presença de descargas atmosféricas, quer seja por incidência direta pelo golpe (strike) de descarga atmosférica, quer seja indireta, por meio do surgimento de correntes induzidas nas estruturas das linhas de transmissão, traz grande preocupação às empresas geradoras e transmissoras de energia elétrica. Essas linhas sofrem, por vezes, desligamentos provocados por surtos de manobra e surtos atmosféricos. Na situação de ocorrência de descarga atmosférica, é de interesse identificar sobre qual torre ou vão de L.T. essa descarga ocorreu com o objetivo de melhorar a qualidade do serviço de manutenção e promover em tempo hábil o religamento das linhas. Esta dissertação apresenta, assim, a concepção e construção de um sistema de detecção de descargas atmosféricas sobre uma torre ou um vão de L.T, determinando a intensidade da corrente de pico da descarga correspondente. Além disso, um sistema de R.F. foi projetado e construído para transmitir esses dados a um sistema de recepção. O sistema completo consiste em uma bobina de Rogowski conectada a um circuito eletrônico condicionador de sinal que, por sua vez, alimenta um circuito eletrônico microcontrolado, o qual se conecta ao sistema de R.F

Um sistema de bobinas de Mirnov foi construído, calibrado e utilizado para a análise das descargas de plasma no tokamak TCABR. Este sistema é composto de 22 bobinas magnéticas que foram instaladas ao redor de uma seção transversal no interior da câmara de vácuo do TCABR, tendo-se em conta os efeitos produzidos pela geometria toroidal do sistema. Cuidados especiais foram tomados para proteger os enrolamentos das bobinas com relação a ação do plasma, e também para evitar que correntes de Foucault viessem a comprometer o funcionamento do sistema. Para este diagnóstico também foi construído um sistema eletrônico específico para a filtragem e amplificação dos sinais das bobinas, para serem, depois, digitalizadas pelo sistema VME e gravados através do sistema de aquisição de dados do TCABR. Foi desenvolvido, também, um programa para a análise destes dados, baseados no processo da análise de Fourier, de forma a permitir a identificação dos modos de perturbação MHD presentes nas descargas do TCABR. Com esse sistema de deteção colocado em operação, foi então possível investigar as descargas de plasma do TCABR para dois regimes de operação: descargas de 'run-away' e plasma resistivo. Nas descargas com elétrons fugitivos 'run-away', foram observadas estruturas nos sinais de tensão de enlace, H alfa, raios-X duros e bobinas de Mirnov, bastante correlacionados entre si. Nas descargas com plasma resistivo, foi observado que as oscilações de Mirnov no tokamak TCABR possuem freqüências no intervalo de 10 kHz - 15 kHz. Em algumas das descargas também foram observadas correlações entre os sinais de emissão de raios-X duros e as oscilações de Mirnov, bem como correlações entre as flutuações da densidade de partículas e as oscilações de Mirnov. Experimentos com deslocamento horizontal da coluna de plasma permitiram observar como variava o comportamento das amplitudes dos sinais das bobinas de Mirnov. Também foram estudadas algumas descargas disruptivas com plasma resistivo no limite de altas densidades. Pode-se analisar as oscilações de Mirnov e os modos de perturbação antes da ocorrência de disrupturas. Observou-se, por exemplo, que o modo precursor m = 3 é predominante ao longo da descarga mas, antes da disruptura, os modos m = 1, 2, 3 e 4 passam a ser dominantes. Nesta situação a velocidade angular das ilhas magnéticas foi determinada como sendo de 5000 rad/s. Finalmente, utilizaram-se os sinais do sistema de bobinas de Mirnov para algumas análises preliminares envolvendo descargas resistivas com ondas de Alfvèn. Foi observado, por exemplo, que depois de 3 ms de serem ligadas as antenas de Alfvèn, as oscilações de Mirnov geralmente crescem em amplitude enquanto diminuem em freqüência, mantendo-se assim até o final da descarga.

Submitted by Fernando Souza (fernando@biblioteca.ufpb.br) on 2017-12-12T13:06:08Z No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 47472697 bytes, checksum: 89ff6fb9f3545a4993765225306c90e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-12T13:06:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 47472697 bytes, checksum: 89ff6fb9f3545a4993765225306c90e9 (MD5) Previous issue date: 2011-09-01 / In current times, industrial companies, and specif]cally in the steel industry have been revising its processes and adopting modern productive models which focused on improving quality and cost reduction of their products. In this context the area of production planning and control has the job of integrating ali the areas of the production system receiving and providing information and making decisions regarding the customer service. In the far downstrearn in the chain has warehouses dispatch of finished products that with a good layout associated with proper handling and storage contribute to the company goais. This study used the rnethodoiogy of case study for anaiyzing three scenarios of using a shipping coii yard of a big steel company in order to prornote a more efficient handling and storage of materiais that circulate in this environment so to address both the area of production, which seeks to maximize its production capacity as the area of iogistics, seeking to serve the custorners within agreed quality and in order to harmonize interests and objectives of each area. After each scenario analyzed its advantages and disadvantages, considering the sarne criteria of coils inputs and outputs for ali scenarios, we carried out a benchmarking effort to identify the best working situation. The results show that the °scenario three" behind the best results, because it has a better use of the work area of the yard, crane uses the resource more eveniy over time, it demand iess time spent for ciearance vehicle road and rail, without losing sight of general meeting of requirements of the company with respect to production, quality, customer service and investment. / Em tempos atuais, as empresas industriais, e mais especificamente do setor siderúrgico, vêm revisando seus processos e adotando modelos produtivos mais modernos que priorizam a melhoria da qualidade e redução de custo de seus produtos. Neste contexto a área de planejamento e controle da produção tem a função de integrar todas as áreas do sistema produtivo recebendo e fornecendo informações e tomando decisões visando o atendimento ao cliente. A jusante desta cadeia tem-se os armazéns de despacho de produtos acabados que com um bom layout associado a técnicas de movimentação e armazenagem adequadas contribuem para o atigimento dos objetivos da empresa. Este trabalho utilizou da metodologia de estudo de caso para a análise de três cenários de utilização de um pátio de despacho de bobinas específico de uma siderúrgica de grande porte com o objetivo de promover uma movimentação e armazenagem mais eficiente dos materiais que circulam neste ambiente de forma a atender tanto a área de produção, que busca maximizar sua capacidade produtiva como a área de logística, que busca atender aos clientes no prazo e qualidade acordados, de forma a compatibilizar os interesses e objetivos de cada área. Após cada cenário analisado em suas vantagens e desvantagens, considerando o critério de entradas e saídas de bobinas iguais para todos os cenários, realizou-se uma avaliação comparativa buscando identificar a melhor situação de atividade. Os resultados alcançados mostram que o "cenário 3" trás melhores resultados, pois tem um melhor aproveitamento da área útil do pátio, utiliza o recurso ponte rolante de forma mais homogenia ao longo do tempo; tem menor tempo de permanência de veículo para despacho rodoviário e ferroviário, sem perder de vista o atendimento aos requisitos gerais da empresa com relação à produção, qualidade, atendimento a clientes e investimentos.

Submitted by Amanda Freitas (amanda.freitas@ufpe.br) on 2015-04-17T13:33:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Emmanuel Andrade de Barros Santos.pdf: 5505882 bytes, checksum: 3e253365a0c28b99c3572781dd0849cd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T13:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Emmanuel Andrade de Barros Santos.pdf: 5505882 bytes, checksum: 3e253365a0c28b99c3572781dd0849cd (MD5) Previous issue date: 2013-05-29 / Chesf (Companhia Hidroelétrica do São Francisco); CNPq / A incidência direta ou indireta de descargas atmosférica nas linhas de transmissão e distribuição é um dos grandes problemas que afetam a qualidade do serviço de energia elétrica, gerando danos às linhas de transmissão e distribuição e multas para as companhias elétricas. O evento geralmente causa desligamentos não programados, e a determinação do local na linha de transmissão onde ocorreu tal desligamento não possui atualmente uma precisão satisfatória. Outro problema recorrente são os furtos dos cabos para-raios, que deixam as linhas de transmissão desprotegidas e causam prejuízos financeiros para as companhias. A localização dos pontos onde ocorreram as descargas ou furtos dos cabos é necessária para que as equipes de manutenção possam realizar um serviço mais eficiente e preciso. Esta Dissertação apresenta a concepção, construção e testes de dois sistemas que podem ser implantados nas linhas de transmissão de energia elétrica: um para detecção e localização de descargas atmosféricas, que utiliza sensor de corrente elétrica, circuitos eletrônicos e módulos de comunicação; e outro para detecção e localização de furtos de cabos para-raios, pelo uso de antenas de alta diretividade e módulos de comunicação, cuja metodologia faz uso do espalhamento das ondas eletromagnéticas pelos próprios cabos.

A estimulação magnética transcraniana (EMT) aplicada com diferentes orientações da bobina causa variações na amplitude e na latência dos potenciais evocados motores (PEM) dos músculos da mão. No entanto, as propriedades dos PEM são afetadas também pelos sistemas de detecção, e.g. localização e tamanho dos eletrodos de aquisição, e pela anatomia do músculo analisado, e.g. arquitetura dos tecidos muscular e adiposo. Neste estudo, verificamos como variam a distribuição espacial, a amplitude pico a pico, a latência, a velocidade de condução da fibra muscular e a frequência mediana do espectro de potência dos PEM em função da orientação da bobina de EMT. Utilizamos uma matriz bidimensional de eletrodos de superfície (grade com 13 linhas e 5 colunas) para aquisição do sinal de eletromiografia de superfície (EMGs) do músculo abdutor curto do polegar (ACP) em oito orientações da bobina de EMT em relação à linha sagital, que conecta o ínio ao násio. Duas abordagens distintas foram adotadas para comparação da amplitude em função da orientação da bobina: na primeira abordagem, calculamos a amplitude pico a pico média dos PEM compreendidos em uma região ativa do músculo localizada espacialmente a partir da matriz de EMGs, na segunda abordagem extraímos a amplitude do PEM no sinal diferencial de dois grupos de eletrodos simulando um sistema de EMGs em configuração bipolar, comumente utilizado nos procedimentos em EMT. Em ambos os métodos, identificamos amplitudes máximas para orientações da bobina em ângulos de 45° e 90°, corroborando os achados da literatura. A latência, frequência mediana e velocidade de condução dos PEM não apresentaram variações significativas com a orientação da bobina. Os mapas de distribuição espacial dos PEM indicam uma atividade muscular localizada na porção distal do músculo ACP para todos os ângulos de aplicação da EMT, demonstrando que os eletrodos convencionais de EMGs podem não estar idealmente localizados sobre a região do músculo ativada pela EMT. Por fim, identificamos que um sistema de neuronavegação pode facilitar a localização da estrutura cerebral a ser estimulada e aumentar a precisão no posicionamento da bobina. Adicionamos uma ferramenta para cálculo da orientação da bobina em função da linha sagital média de cada sujeito ao neuronavegador InVesalius Navigator, a ser utilizado nos próximos experimentos. / Transcranial magnetic stimulation (TMS) pulses with different coil orientations causes changes in amplitudes and latencies of motor evoked potentials (MEP) in muscles of the hand. Nonetheless, the properties of MEP are also affected by the systems of detection, e.g. placement and size of acquisition electrodes; and by the target muscle anatomy, e.g. architecture of fat and muscles tissues. In this study, we assessed the effect of TMS coil orientation on MEP spatial distribution, peak-to-peak amplitude, latency, conduction velocity of muscle fiber and median frequency, from the abductor pollicis brevis (APB) muscle. A grid of electrodes (13 lines and 5 columns) was used to detect the surface electromyography (sEMG) signals from the APB at eight different TMS coil orientations in respect to the midsagital line, connecting the inium and nasium. Two distinct approaches were adopted to compare the amplitude according to the coil orientation: first, we calculated the mean amplitude of MEP in the electrodes of the matrix over an active region of the muscle. Second, we extracted the amplitude of MEP in a single differential signal from two groups of matrix electrodes simulating a conventional sEMG bipolar configuration, commonly used in TMS experiments. In both cases, the maximum MEP amplitudes were induced at coil orientations of 45° and 90°, confirming the past findings in literature. However, we could not identify significant differences in latency, median frequency and conduction velocity of MEP according to different stimulus orientation. Maps of spatial distribution showed a localized muscle activity at the distal portion of the APB muscle for all the coil orientations, indicating that conventional bipolar sEMG electrodes may not be rightly placed over the active portion of the muscle recruited by TMS. Finally, we considered that a neuronavigation system could facilitate the localization of brain internal structures to apply TMS stimulus and improve the accuracy of coil handling and positioning over the stimulation point. Thereafter, we developed a computational tool to the InVesalius Navigator, to track the TMS coil position and orientation in respect to the subjects midsagital line to be used in future experiments.

A estimulação magnética transcraniana (EMT) aplicada com diferentes orientações da bobina causa variações na amplitude e na latência dos potenciais evocados motores (PEM) dos músculos da mão. No entanto, as propriedades dos PEM são afetadas também pelos sistemas de detecção, e.g. localização e tamanho dos eletrodos de aquisição, e pela anatomia do músculo analisado, e.g. arquitetura dos tecidos muscular e adiposo. Neste estudo, verificamos como variam a distribuição espacial, a amplitude pico a pico, a latência, a velocidade de condução da fibra muscular e a frequência mediana do espectro de potência dos PEM em função da orientação da bobina de EMT. Utilizamos uma matriz bidimensional de eletrodos de superfície (grade com 13 linhas e 5 colunas) para aquisição do sinal de eletromiografia de superfície (EMGs) do músculo abdutor curto do polegar (ACP) em oito orientações da bobina de EMT em relação à linha sagital, que conecta o ínio ao násio. Duas abordagens distintas foram adotadas para comparação da amplitude em função da orientação da bobina: na primeira abordagem, calculamos a amplitude pico a pico média dos PEM compreendidos em uma região ativa do músculo localizada espacialmente a partir da matriz de EMGs, na segunda abordagem extraímos a amplitude do PEM no sinal diferencial de dois grupos de eletrodos simulando um sistema de EMGs em configuração bipolar, comumente utilizado nos procedimentos em EMT. Em ambos os métodos, identificamos amplitudes máximas para orientações da bobina em ângulos de 45° e 90°, corroborando os achados da literatura. A latência, frequência mediana e velocidade de condução dos PEM não apresentaram variações significativas com a orientação da bobina. Os mapas de distribuição espacial dos PEM indicam uma atividade muscular localizada na porção distal do músculo ACP para todos os ângulos de aplicação da EMT, demonstrando que os eletrodos convencionais de EMGs podem não estar idealmente localizados sobre a região do músculo ativada pela EMT. Por fim, identificamos que um sistema de neuronavegação pode facilitar a localização da estrutura cerebral a ser estimulada e aumentar a precisão no posicionamento da bobina. Adicionamos uma ferramenta para cálculo da orientação da bobina em função da linha sagital média de cada sujeito ao neuronavegador InVesalius Navigator, a ser utilizado nos próximos experimentos. / Transcranial magnetic stimulation (TMS) pulses with different coil orientations causes changes in amplitudes and latencies of motor evoked potentials (MEP) in muscles of the hand. Nonetheless, the properties of MEP are also affected by the systems of detection, e.g. placement and size of acquisition electrodes; and by the target muscle anatomy, e.g. architecture of fat and muscles tissues. In this study, we assessed the effect of TMS coil orientation on MEP spatial distribution, peak-to-peak amplitude, latency, conduction velocity of muscle fiber and median frequency, from the abductor pollicis brevis (APB) muscle. A grid of electrodes (13 lines and 5 columns) was used to detect the surface electromyography (sEMG) signals from the APB at eight different TMS coil orientations in respect to the midsagital line, connecting the inium and nasium. Two distinct approaches were adopted to compare the amplitude according to the coil orientation: first, we calculated the mean amplitude of MEP in the electrodes of the matrix over an active region of the muscle. Second, we extracted the amplitude of MEP in a single differential signal from two groups of matrix electrodes simulating a conventional sEMG bipolar configuration, commonly used in TMS experiments. In both cases, the maximum MEP amplitudes were induced at coil orientations of 45° and 90°, confirming the past findings in literature. However, we could not identify significant differences in latency, median frequency and conduction velocity of MEP according to different stimulus orientation. Maps of spatial distribution showed a localized muscle activity at the distal portion of the APB muscle for all the coil orientations, indicating that conventional bipolar sEMG electrodes may not be rightly placed over the active portion of the muscle recruited by TMS. Finally, we considered that a neuronavigation system could facilitate the localization of brain internal structures to apply TMS stimulus and improve the accuracy of coil handling and positioning over the stimulation point. Thereafter, we developed a computational tool to the InVesalius Navigator, to track the TMS coil position and orientation in respect to the subjects midsagital line to be used in future experiments.

Neuronavigation and transcranial magnetic stimulation (TMS) are valuable tools in clinical and research environment. Neuronavigation provides visual guidance of a given instrument during procedures of neurological interventions, relative to anatomic images. In turn, TMS allows the non-invasive study of cortical brain function and to treat several neurological disorders. Despite the well-accepted importance of both techniques, high-cost of neuronavigation systems and limited spatial accuracy of TMS in targeting brain structures, limit their applications. Therefore, the aim of this thesis was to i) develop an open-source, free neuronavigation software, ii) study a possible combination of neuronavigation and 3D printing for surgical planning, and iii) construct a multi-channel TMS coil with electronic control of electric field (E-field) orientation. In the first part, we developed and characterized a neuronavigation software compatible with multiple spatial tracking devices, the InVesalius Navigator. The created co-registration algorithm enabled tracking position and orientation of instruments with an intuitive graphical interface. Measured accuracy was similar to that of commercial systems. In the second part, we created 3D printed models from patients with neurological disorders and assessed the errors of localizing anatomical landmarks during neuronavigation. Localization errors were below 3 mm, considered acceptable for clinical applications. Finally, in the last part, we combined a set of two thin, overlapping coils to allow electronic control of the E-field orientation and investigated how the motor evoked responses depend on the stimulus orientation. The developed coil enabled the stimulation of the motor cortex with high angular resolution. Motor responses showed the highest amplitude and lowest latency with E-field approximately perpendicular to the central sulcus. In summary, this thesis provides new methods to improve spatial accuracy of techniques to brain interventions. / A neuronavegação e a estimulação magnética transcraniana (EMT ou TMS, do termo em inglês transcranial magnetic stimulation) têm sido apresentadas como ferramentas valiosas em aplicações clínicas e de pesquisa. A neuronavegação possibilita a localização de instrumentos em relação a imagens anatômicas durante procedimentos de intervenção neurológica. Por sua vez, a EMT permite o estudo não invasivo da função cerebral e o tratamento de doenças neurológicas. Apesar da importância de ambas as técnicas, o alto custo dos sistemas de neuronavegação e a reduzida precisão espacial da EMT em ativar estruturas cerebrais limitam suas aplicações. Sendo assim, o objetivo desta tese foi: i) desenvolver um software de neuronavegação gratuito e de código aberto, ii) estudar a combinação entre neuronavegação e impressão 3D para planejamento cirúrgico, e iii) construir uma bobina de EMT multicanal com controle eletrônico da orientação do campo elétrico (CE). Na primeira parte, desenvolvemos e caracterizamos um software de neuronavegação compatível com vários rastreadores espaciais, o InVesalius Navigator. O algoritmo criado possibilitou o rastreamento de instrumentos por uma interface gráfica intuitiva. A precisão medida foi semelhante à de sistemas comerciais. Na segunda parte, imprimimos modelos 3D de pacientes com patologias neurológicas e avaliamos os erros de localização de marcos anatômicos durante a neuronavegação. Os erros de localização foram inferiores a 3 mm, considerados aceitáveis para aplicações clínicas. Por fim, na última parte, combinamos duas bobinas sobrepostas para controlar eletronicamente a orientação do CE, e investigamos como as respostas motoras evocadas dependem da orientação da corrente. A bobina desenvolvida possibilitou estimular o córtex motor com alta resolução angular. As respostas motoras apresentaram maior amplitude e menor latência para orientação do CE aproximadamente perpendicular ao sulco central. Em suma, esta tese fornece novos métodos para melhorar a precisão espacial de técnicas de intervenção com o cérebro.

Neuronavigation and transcranial magnetic stimulation (TMS) are valuable tools in clinical and research environment. Neuronavigation provides visual guidance of a given instrument during procedures of neurological interventions, relative to anatomic images. In turn, TMS allows the non-invasive study of cortical brain function and to treat several neurological disorders. Despite the well-accepted importance of both techniques, high-cost of neuronavigation systems and limited spatial accuracy of TMS in targeting brain structures, limit their applications. Therefore, the aim of this thesis was to i) develop an open-source, free neuronavigation software, ii) study a possible combination of neuronavigation and 3D printing for surgical planning, and iii) construct a multi-channel TMS coil with electronic control of electric field (E-field) orientation. In the first part, we developed and characterized a neuronavigation software compatible with multiple spatial tracking devices, the InVesalius Navigator. The created co-registration algorithm enabled tracking position and orientation of instruments with an intuitive graphical interface. Measured accuracy was similar to that of commercial systems. In the second part, we created 3D printed models from patients with neurological disorders and assessed the errors of localizing anatomical landmarks during neuronavigation. Localization errors were below 3 mm, considered acceptable for clinical applications. Finally, in the last part, we combined a set of two thin, overlapping coils to allow electronic control of the E-field orientation and investigated how the motor evoked responses depend on the stimulus orientation. The developed coil enabled the stimulation of the motor cortex with high angular resolution. Motor responses showed the highest amplitude and lowest latency with E-field approximately perpendicular to the central sulcus. In summary, this thesis provides new methods to improve spatial accuracy of techniques to brain interventions. / A neuronavegação e a estimulação magnética transcraniana (EMT ou TMS, do termo em inglês transcranial magnetic stimulation) têm sido apresentadas como ferramentas valiosas em aplicações clínicas e de pesquisa. A neuronavegação possibilita a localização de instrumentos em relação a imagens anatômicas durante procedimentos de intervenção neurológica. Por sua vez, a EMT permite o estudo não invasivo da função cerebral e o tratamento de doenças neurológicas. Apesar da importância de ambas as técnicas, o alto custo dos sistemas de neuronavegação e a reduzida precisão espacial da EMT em ativar estruturas cerebrais limitam suas aplicações. Sendo assim, o objetivo desta tese foi: i) desenvolver um software de neuronavegação gratuito e de código aberto, ii) estudar a combinação entre neuronavegação e impressão 3D para planejamento cirúrgico, e iii) construir uma bobina de EMT multicanal com controle eletrônico da orientação do campo elétrico (CE). Na primeira parte, desenvolvemos e caracterizamos um software de neuronavegação compatível com vários rastreadores espaciais, o InVesalius Navigator. O algoritmo criado possibilitou o rastreamento de instrumentos por uma interface gráfica intuitiva. A precisão medida foi semelhante à de sistemas comerciais. Na segunda parte, imprimimos modelos 3D de pacientes com patologias neurológicas e avaliamos os erros de localização de marcos anatômicos durante a neuronavegação. Os erros de localização foram inferiores a 3 mm, considerados aceitáveis para aplicações clínicas. Por fim, na última parte, combinamos duas bobinas sobrepostas para controlar eletronicamente a orientação do CE, e investigamos como as respostas motoras evocadas dependem da orientação da corrente. A bobina desenvolvida possibilitou estimular o córtex motor com alta resolução angular. As respostas motoras apresentaram maior amplitude e menor latência para orientação do CE aproximadamente perpendicular ao sulco central. Em suma, esta tese fornece novos métodos para melhorar a precisão espacial de técnicas de intervenção com o cérebro.