A proposta deste trabalho foi desenvolver e avaliar as aplicações do transdutor magnetoacústico, em estudos in vitro e in vivo como ferramenta para o diagnóstico clínico, inicialmente para a análise de motilidade gastrintestinal. Na primeira etapa, a intensidade do campo magnético foi mapeada e ajustada, o melhor processamento para os dados foi definido e a viabilidade do uso de nanopartículas como marcadores foi contatada. Nos estudos in vivo, realizados em ratos, avaliou-se o potencial do transdutor híbrido para análise do esvaziamento gástrico, de alimentos marcado com partículas magnéticas, comparando os dados susceptométricos (padrão ouro) com os acústicos. O esvaziamento foi relacionado com a variação de área do estômago no tempo, que foi demarcada nas imagens de ultrassom usando a vibração das partículas como contraste. Outras variações e aplicações da ultrassonografia magnetomotriz foram investigadas, usando a excitação magnética pulsada (antes harmônica), aumentando a taxa de aquisição das imagens e gerando imagens elastográficas em fantomas. A produção e detecção de Shaer Waves (elastografia absoluta) também foi avaliada em outros fantomas com uma esfera de ferrita, sem e com uma inclusão mais rígida. A ultrassonografia magnetomotriz pulsada e o processamento vinculado a ela foram capazes de gerar as shear waves, através de puxões magnéticos na esfera de ferrita, e estimar a velocidade de propagação dessas. Com esta velocidade, estimaram-se os coeficientes elástico e viscoso dos meios de propagação. Portanto, o transdutor magnetoacústico, avaliado de diversas formas nesse trabalho, apresentou-se como uma potencial ferramenta para diagnóstico da motilidade gástrica in vivo, usando tanto a ultrassonografia magnetomotriz harmônica como a pulsada. As técnicas de processamento podem ser convencionais (modos Doppler, Power Doppler e elastográficos) ou dedicadas, as quais podem detectar deslocamentos, deformações ou propagação de ondas sísmicas; suas aplicações não se limitam ao estômago e nem os diagnósticos in vivo. / The aim of this study was to develop and to evaluate applications magneto-acoustic transducer in phantoms and in vivo studies, as a tool for clinical diagnosis, initially for analysis of gastrointestinal motility. First step, the magnetic field intensity was adjusted and mapped; the best data and image processing was defined, and nanoparticles markers were studied to future applications. In experiments with rats (in vivo), we evaluated the hybrid transducer potential by gastric emptying analysis using foods labeled magnetic particles, comparing the susceptometric data (gold standard) with the acoustic. Others magneto motive ultrasonography variations and applications were investigated. The variations were the pulsed magnetic excitation and the high frame rate. The rats empty gastric were evaluated with solid and liquid food by pulsed magneto-motive ultrasound; the solid food took longer to leave the stomach, as was expected. Other applications based on the use of elastography techniques combined with pulsed magneto-motive ultrasound in phantoms were evaluated - the first potential application was the lesions detection in the colon wall (by elastography relative). In this case, harder inclusions were located by elastography based on deformations caused by the magnetic pulse and by the magnetic fluid inserted in the supposed colon. The second potential application was Shear Waves production and detection (Transient elastography) using a ferrite sphere inside the phantoms with a harder inclusion. The pulsed Magneto Motive Ultrasound was able to generate shear waves by magnetic \"pushes\" in the ferrite sphere and it estimated the speed propagation of these. Therefore, the Magneto-Acoustic transducer showed that it is a potential tool for gastric motility diagnosis in vivo, using the harmonic or pulsed Magneto-Motive Ultrasound. Their processing techniques can be conventional (Doppler, Power Doppler and elastography modes), or dedicated to detect displacements, strains and seismic waves propagation, and its applications are not limited to stomach and in vivo diagnostics.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T20:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257102.pdf: 1052118 bytes, checksum: 1b766deb63f0c24eaf0752dc89dbf0dc (MD5) / A força magnética de atração entre estator e rotor presente em máquinas síncronas é um tópico bastante debatido na comunidade de profissionais que lidam com estes equipamentos. O desequilíbrio destas forças de origem magnética leva a um desbalanceamento do rotor, principalmente vinculado à não uniformidade do entreferro, comumente caracterizada por uma excentricidade do rotor em relação ao estator. Este fenômeno é conhecido como "Empuxo Magnético" Desbalanceado (UMP - Unbalanced Magnetic Pull). Todavia, o estudo de um procedimento para mitigar esse efeito, com a inclusão de conexões equipotenciais, tem sido pouco explorado. A adição de tais conexões conduz a um aumento das correntes de circulação entre os circuitos paralelos do enrolamento estatórico, alterando desta maneira a força magnetomotriz de reação da armadura (FMRA). O produto da FMRA com a permeância específica do entreferro leva a uma distribuição de densidade de fluxo magnético de reação da armadura, que conjugada com a distribuição de densidade de fluxo magnético de excitação produzida pelos pólos, define a indução magnética resultante no entreferro. Sendo as forças magnéticas de atração diretamente proporcionais ao quadrado da indução magnética resultante no entreferro, a alteração em seus valores ao longo da circunferência do rotor, com o auxílio das conexões eqüipotenciais, conduz a uma mitigação do empuxo magnético desbalanceado. Além de discorrer sobre os fenômenos presentes no cálculo das forças de atração, apresenta-se também como a distribuição dos enrolamentos estatóricos e de seus caminhos paralelos influem na FMRA, na indução magnética resultante e conseqüentemente no UMP. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um caso real e seus resultados teóricos são apresentados. Sua implementação prática esta sendo executada como parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento conjunto da Companhia Energética de São Paulo com a Alstom Hydro Energia Brasil Ltda.

A proposta deste trabalho foi desenvolver e avaliar as aplicações do transdutor magnetoacústico, em estudos in vitro e in vivo como ferramenta para o diagnóstico clínico, inicialmente para a análise de motilidade gastrintestinal. Na primeira etapa, a intensidade do campo magnético foi mapeada e ajustada, o melhor processamento para os dados foi definido e a viabilidade do uso de nanopartículas como marcadores foi contatada. Nos estudos in vivo, realizados em ratos, avaliou-se o potencial do transdutor híbrido para análise do esvaziamento gástrico, de alimentos marcado com partículas magnéticas, comparando os dados susceptométricos (padrão ouro) com os acústicos. O esvaziamento foi relacionado com a variação de área do estômago no tempo, que foi demarcada nas imagens de ultrassom usando a vibração das partículas como contraste. Outras variações e aplicações da ultrassonografia magnetomotriz foram investigadas, usando a excitação magnética pulsada (antes harmônica), aumentando a taxa de aquisição das imagens e gerando imagens elastográficas em fantomas. A produção e detecção de Shaer Waves (elastografia absoluta) também foi avaliada em outros fantomas com uma esfera de ferrita, sem e com uma inclusão mais rígida. A ultrassonografia magnetomotriz pulsada e o processamento vinculado a ela foram capazes de gerar as shear waves, através de puxões magnéticos na esfera de ferrita, e estimar a velocidade de propagação dessas. Com esta velocidade, estimaram-se os coeficientes elástico e viscoso dos meios de propagação. Portanto, o transdutor magnetoacústico, avaliado de diversas formas nesse trabalho, apresentou-se como uma potencial ferramenta para diagnóstico da motilidade gástrica in vivo, usando tanto a ultrassonografia magnetomotriz harmônica como a pulsada. As técnicas de processamento podem ser convencionais (modos Doppler, Power Doppler e elastográficos) ou dedicadas, as quais podem detectar deslocamentos, deformações ou propagação de ondas sísmicas; suas aplicações não se limitam ao estômago e nem os diagnósticos in vivo. / The aim of this study was to develop and to evaluate applications magneto-acoustic transducer in phantoms and in vivo studies, as a tool for clinical diagnosis, initially for analysis of gastrointestinal motility. First step, the magnetic field intensity was adjusted and mapped; the best data and image processing was defined, and nanoparticles markers were studied to future applications. In experiments with rats (in vivo), we evaluated the hybrid transducer potential by gastric emptying analysis using foods labeled magnetic particles, comparing the susceptometric data (gold standard) with the acoustic. Others magneto motive ultrasonography variations and applications were investigated. The variations were the pulsed magnetic excitation and the high frame rate. The rats empty gastric were evaluated with solid and liquid food by pulsed magneto-motive ultrasound; the solid food took longer to leave the stomach, as was expected. Other applications based on the use of elastography techniques combined with pulsed magneto-motive ultrasound in phantoms were evaluated - the first potential application was the lesions detection in the colon wall (by elastography relative). In this case, harder inclusions were located by elastography based on deformations caused by the magnetic pulse and by the magnetic fluid inserted in the supposed colon. The second potential application was Shear Waves production and detection (Transient elastography) using a ferrite sphere inside the phantoms with a harder inclusion. The pulsed Magneto Motive Ultrasound was able to generate shear waves by magnetic \"pushes\" in the ferrite sphere and it estimated the speed propagation of these. Therefore, the Magneto-Acoustic transducer showed that it is a potential tool for gastric motility diagnosis in vivo, using the harmonic or pulsed Magneto-Motive Ultrasound. Their processing techniques can be conventional (Doppler, Power Doppler and elastography modes), or dedicated to detect displacements, strains and seismic waves propagation, and its applications are not limited to stomach and in vivo diagnostics.

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