Orientador: Eurípedes Guilherme de Oliveira Nóbrega / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvesJunior_MarcoAntoniodeOliveira_D.pdf: 2426154 bytes, checksum: bc1d1ecd78ca881b519a4e56c9383c8f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta monografia apresenta uma arquitetura para aplicação de Controle Tolerante a Falhas, seguindo uma abordagem de dupla malha de realimentação. A primeira malha apresenta um controlador regular, e a segunda segue uma estratégia de controle adaptativa baseada em rede neural, que faz uso de um mecanismo de ajustes de pesos em tempo real. O primeiro controlador foi escolhido como um projeto de controlador baseado em norma H?, objetivando estabilizar o sistema e garantir o bom desempenho na presença de erros de modelagem e distúrbios externos. O controlador tolerante a falhas, que atua complementarmente à malha externa, é o controlador que usa a técnica neuroadaptativa. A rede neural possui estados internos recorrentes, usando uma superfície de deslizamento para adaptar os seus pesos, de modo a acomodar as possíveis falhas. Também apresenta robustez contra as perturbações externas, além da capacidade do controlador regular. Uma nova topologia de dinâmica da rede neural, com estados internos recursivos e aprendizado em tempo-real, é proposta, e a estabilidade do sistema é provada com base em uma função de Lyapunov e em requisitos predefinidos. Para avaliar o método, foi usado um modelo matemático de um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor. Os resultados simulados, com o sistema submetido a vários tipos de condições de falha, são apresentados, mostrando o bom desempenho da configuração proposta / Abstract: This monograph presents an architecture scheme for Fault Tolerant Control applications, following a dual-loop controller design approach, where the first closed loop is a regular controller and the second one is based on a neural network adaptive control strategy, with on-line adjustment of the weights. The first controller, which was here chosen as an H? norm designed controller, aims stabilize the system, and guarantee a good performance in presence of modeling errors and external disturbances. The fault tolerant controller, acting complementarily to the external loop, is the one using the neuro-adaptive technique. Its design is based on recurrent internal states, using a sliding surface to adapt the weights of the neural network, in order to accommodate the system faults, but also with a robust effect which includes correcting all external perturbations, beyond the capacity of the regular controller. A new neural network dynamic topology, with internal recursive states and on-line learning algorithm, is proposed, and its stability is proved based on a Lyapunov function and predefined requirements. To assess the method, an unmanned quad rotor flying vehicle is modeled, and the respective controllers designed. Results based on numerical simulation, with the system submitted to several different fault conditions, are presented, showing a good performance of the proposed configuration / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: João Marcos Travassos Romano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suyama_Ricardo_D.pdf: 28793623 bytes, checksum: cf06bdad425402b4624bbd169bfad249 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O problema de separação cega de fontes (BSS - Blind Source Separation) vem despertando o interesse de um número crescente de pesquisadores. Esse destaque é devido, em grande parte, à formulação abrangente do problema, que torna possível o uso das técnicas desenvolvidas no contexto de BSS nas mais diversas áreas de aplicação. O presente trabalho tem como objetivo propor novos métodos de solução do problema de separação cega de fontes, nos casos de mistura convolutiva e mistura não-linear. Para o primeiro caso propomos um método baseado em predição não-linear, cujo intuito é eliminar o caráter convolutivo da mistura e, dessa forma, separar os sinais utilizando ferramentas bem estabelecidas no contexto de misturas lineares sem memória. No contexto de misturas não-lineares, propomos uma nova metodologia para separação de sinais em um modelo específico de mistura denominado modelo com não-linearidade posterior (PNL - Post Nonlinear ). Com o intuito de minimizar problemas de convergência para mínimos locais no processo de adaptação do sistema separador, o método proposto emprega um algoritmo evolutivo como ferramenta de otimização, e utiliza um estimador de entropia baseado em estatísticas de ordem para avaliar a função custo. A eficácia de ambos os métodos é verificada através de simulações em diferentes cenários / Abstract: The problem of blind source separation (BSS) has attracted the attention of agrowing number of researchers, mostly due to its potential applications in a significant number of different areas. The objective of the present work is to propose new methods to solve the problem of BSS in the cases of convolutive mixtures and nonlinear mixtures. For the first case, we propose a new method based on nonlinear prediction filters. The nonlinear structure is employed to eliminate the convolutive character of the mixture, hence converting the problem into an instantaneous mixture, to which several well established tools may be used to recover the sources. In the context of nonlinear mixtures, we present a new methodology for signal separation in the so-called post-nonlinear mixing models (PNL). In order to avoid convergence to local minima, the proposed method uses an evolutionary algorithm to perform the optimization of the separating system. In addition to that, we employ an entropy estimator based on order-statistics to evaluate the cost function. The effectiveness of both methods is assessed through simulations in different scenarios / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

A epilepsia do lobo temporal (ELT) é a forma mais comum de epilepsia e a mais resistente ao tratamento medicamentoso. Existem diversos tipos de drogas anti-epilépticas usadas no controle das crises. Entretanto, em alguns casos, esse tipo de tratamento não é eficaz e a cirurgia para remoção da zona epileptogênica (ZE) pode ser uma alternativa recomendada. A ZE é definida como aquela onde as crises são originadas. Trata-se de um conceito teórico e, atualmente, não existem técnicas capazes de delimitá-la precisamente. Na prática, exames de EEG, vídeo-EEG, MEG, SPECT, PET e diversas técnicas de MRI, em especial as funcionais, têm sido usados para mapear zonas relacionadas à ZE. Contudo, em alguns casos, os resultados permanecem não convergentes e a determinação da ZE inconclusiva. Desse modo, é evidente a importância do surgimento de novas metodologias para auxiliar a localização da ZE. Assim, pois, o objetivo deste trabalho foi desenvolver dois métodos para a avaliação da ZE, ambos baseados na imagem funcional por ressonância magnética. No primeiro, investigamos possíveis alterações da resposta hemodinâmica (HRF) quando da modulação da pressão parcial de CO2. Para tanto, fizemos um estudo sobre 22 pacientes com ELT e 10 voluntários assintomáticos modulando a pressão parcial de CO2 sanguíneo cerebral por um protocolo de manobra de pausa respiratória e outro de inalação passiva de CO2/ar. Os resultados mostram que o tempo de onset da HRF tende a ser maior e a amplitude da HRF tende a ser menor em áreas do lobo temporal de pacientes com ELT quando comparados com os dados de voluntários assintomáticos. Além disso, os resultados mostram mapas de onset individuais coincidentes com exames de SPECT ictal. O segundo estudo foi baseado em medidas de EEG-fMRI simultâneo. Neste, avaliamos a relação entres as potências dos ritmos cerebrais alfa e teta (EEG) e o contraste BOLD (fMRI) de 41 pacientes com ELT e 7 voluntários assintomáticos em estado de repouso. A análise da banda alfa mostrou correlações negativas nos lobos occipital, parietal e frontal tanto nos voluntários quanto nos pacientes com ELT. As correlações positivas nos voluntários foram dispersas e variáveis em ambos hemisférios cerebrais. Por outro lado, encontramos forte correlação positiva no tálamo e ínsula dos pacientes com ELT. Na análise da banda teta observamos correlações positivas bilaterais nos giros pré e pós central de voluntários. Ainda, foram observados clusters no cíngulo anterior, tálamo, ínsula, putamen, em regiões parietais superior, frontais e giros temporais. Também, utilizamos um cálculo de índice de lateralização (IL) no lobo temporal em confrontos entre pacientes com ELT à direita, pacientes com ELT à esquerda e voluntários assintomáticos. Verificamos que os ILs, utilizando os clusters obtidos nas análises em teta, foram coincidentes com o diagnóstico clínico prévio da localização da ZE em todas as análises dos grupos de pacientes com ELT à direita, e na maioria do grupo de pacientes com ELT à esquerda. De forma geral, verificamos que o método de hipercapnia se mostrou ferramenta interessante na localização da ZE comprovada pelos coincidentes achados pela avaliação de SPECT. Inferimos que o maior tempo de onset e menor amplitude da HRF observadas nos pacientes em relação a voluntários possam estar relacionados a um stress vascular devido à recorrência de crises. Já o método de ritmicidade alfa e teta proposto parece promissor para ser usado na determinação da lateralização da ZE em pacientes com ELT. / Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common and resistant form of epilepsy to anti-epileptic drug. There are several types of anti-epileptic drugs used in seizure control. However, in some cases drug treatment is not effective and surgery to remove the epileptogenic zone (EZ) is a recommended alternative. EZ is a theoretical concept and there are many techniques that have been applied to enclose it precisely. In practice, EEG, video-EEG, MEG, SPECT, PET and various MRI techniques, especially functional MRI (fMRI), have been used to map areas related to EZ. However, in some cases, the results remain non-convergent and the EZ, undefined. Therefore, the use of new methodologies to assist the location of EZ have been proposed. Herein, our goal was to develop two methods for assessing the EZ. The first one was designed to access changes in the hemodynamic response (HRF) of the EZ in response to hypercapnia. 22 patients with TLE and 10 normal volunteers were evaluated by modulating the partial pressure of CO2 during the acquisition of fMRI in a breathing holding and a passive inhalation CO2/air protocols. The results show increased onset times and decreased amplitude of the HRF in the temporal lobe of TLE patients compared with asymptomatic volunteers. Moreover, most patients had onset maps coincident with ictal SPECT localizations. The second proposed study was based on simultaneous EEG-fMRI acquisitions. The relationship between powers of alpha and theta bands (EEG) and BOLD contrast (fMRI) was investigated in 41 TLE patients and 7 healthy controls. Alpha band results show a consistent negative correlation in the occipital, parietal and frontal lobes both in controls and TLE patients. In addition, controls show disperse positive correlations in both hemispheres. On the other hand, TLE patients presented strong positive correlations in the thalamus and insula. Theta band analysis, in controls, primarily show positive correlations in bilateral pre-and post-central gyri. In patients, robust positive correlations were observed in the anterior cingulate gyrus, thalamus, insula, putamen, superior parietal, frontal and temporal gyri. Moreover, the lateralization index (LI) indicates a coincidence between the side of the EZ evaluated by clinical diagnosis and clusters detected in the theta band. In conclusion, the hipercapnia study showed to be an interesting tool in locating EZ and the results are similar to SPECT findings. The longer onset and lower amplitude of the HRF observed in patients may be related to a vascular stress due to the recurrence of seizures. Furthermore, alpha and theta rhythms may be a promising tool to be used in determining the lateralization of EZ in patients with TLE.

Orientador: Dalton Soares Arantes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:25:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_FabbryccioAkkazzhaChavesMachado_M.pdf: 6296555 bytes, checksum: 2190ae93699da79f815c9e5199564080 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nesta tese são investigados e propostos diferentes algoritmos adaptativos para antenas inteligentes e equalização em receptores de usuário no enlace de descida de sistemas WCDMA/HSDPA. Considerando o tema de equalização de canal, propõe-se um algoritmo adaptativo de retro-propagação com subsistemas concorrentes. Esta técnica de equalização explora características específicas de um sinal WCDMA e foi inspirada na técnica de equalização cega concorrente desenvolvida por Fernando C. C. de Castro et al. Com relação a antenas inteligentes, propõe-se um esquema adaptativo de recepção espaço-temporal de múltiplos alvos, denominado MT-STR, que emprega K processadores de antenas e um com binador de sinais dos vários alvos, ou fingers, do receptor. Esta técnica de recepção foi testada num cenário de soft-handover bastante severo, envolvendo muitos sinais interferentes. Ainda no escopo de antenas inteligentes, estudou-se também o efeito do acoplamento mútuo e do descasamento de amplitude e fase em arranjos co-lineares de antenas dipolo de meia onda / Abstract: This dissertation investigates and proposes different algorithms for smart antennas and channel equalization aiming at WCDMA HSDPA downlink receivers. Considering the channel equalization issue, we propose an adaptive back-propagation algorithm with concurrent sub-systems. This equalization technique exploits particular characteristics of a WCDMA downlink signal and is based on the concurrent blind equalization technique developed by Fernando C. C. de Castro et al. For smart antennas, a multi-target space-time receiver (MT-STR) which uses K array processors and an adaptive ratio combiner is proposed. This technique has been tested under a severe soft-handover scenario assuming many interferers. The effects of mutual coupling and amplitude phase mismatch on co-linear half-wave dipole arrays for WCDMA down1ink receivers are also investigated. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

[pt] Existe uma perspectiva crescente da utilização de alta tensão em corrente contínua (ATCC). Assim, com base em informações da literatura sobre ensaios elétricos em equipamentos para ATCC e em exigências quanto à confiabilidade de procedimentos metrológicos, nesta dissertação, propõe-se o monitoramento e análise de um parâmetro (ripple) de forma que se possa garantir a rastreabilidade de sistemas de medição de referência (SMR). Os SMRs permitem apenas uma análise quantitativa da tensão de calibração, sendo preciso avaliar e garantir que a incerteza não seja influenciada por ripples de até 3 por cento, mas torna-se necessário também fazer uma avaliação qualitativa. No caso de ensaios em ATCC, o uso de diferentes fontes e retificadores provoca ripple em diferentes níveis, influenciando na qualidade da tensão fornecida e possivelmente em outros parâmetros relevantes descritos na norma ABNT NBR IEC 60060-1:2013. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação foi o aperfeiçoamento e validação, com o rascunho da norma IEC 61083-4, de um algoritmo de medição previamente desenvolvido em LabVIEW que se comunique com um multímetro de 8 (1 sobre 2) dígitos e estime todos os parâmetros normalizados. Estabeleceu-se, ainda, os procedimentos necessários para calibração em ATCC e a análise da influência do ripple a partir dos parâmetros definidos pela norma. Para validar a metodologia proposta nesta dissertação foram feitos ensaios com diferentes arranjos, cuja finalidade foi comparar, estatisticamente, as incertezas de medição da calibração com diferentes níveis de ripple no SMR. Finalmente, os resultados obtidos indicam que o ripple não influencia na calibração. / [en] There is a growing prospect of using high voltage in direct current (HVDC). Thus, based on information from the literature on dielectric tests in equipment for HVDC and requirements regarding the reliability of metrological procedures, this dissertation aims at monitoring and analyzing a specific parameter (ripple) in a way that can guarantee the traceability of reference systems. The reference systems allow only a quantitative analysis of the calibration voltage, being necessary to evaluate and ensure that the measurement uncertainty is not influenced by ripples of up to 3 percent, but it is also necessary to make a qualitative assessment. In the case of HVDC tests, the use of different power supplies and rectifiers causes ripple at different levels, influencing the quality of the supplied voltage and possibly other relevant parameters for the ABNT NBR IEC 60060-1:2013 standard. In this context, the objective of this dissertation was the improvement and validation, with the draft of the IEC 61083-4 standard, of a signal acquisition and processing algorithm developed in LabVIEW that communicates with an 8 (1 over 2) digit multimeter and estimates all the normalized parameters. It is also intended to establish the procedures introduced for HVDC calibration and an analysis of the ripple influence from the parameters defined by the standard. To validate the methodology proposed in this dissertation, tests were made with different arrangements, with universal and purely resistive dividers, and different ripple levels, in the laboratory, statistically comparing the calibration measurement uncertainties with different ripple levels in the traceability of reference systems. Finally, the results indicate that the ripple does not influence the calibration.

Esta dissertação apresenta um estudo comparativo de diferentes métodos computacionais de segmentação estrutural musical, onde o principal objetivo é delimitar fronteiras de seções musicais em um sinal de áudio, e rotulá-las, i.e. agrupar as seções encontradas que correspondem a uma mesma parte musical. São apresentadas novas propostas para segmentação estrutural nãosupervisionada, incluindo métodos para processamento em tempo real, alcançando resultados com taxas de erro inferiores a 12%. O método utilizado compreende um estudo dos descritores sonoros e meios de modelá-los temporalmente, uma exposição das técnicas computacionais de segmentação estrutural e novos métodos de avaliação dos resultados que penalizam tanto a incorreta detecção das fronteiras quanto o número incorreto de rótulos encontrados. O desempenho de cada técnica computacional é calculado utilizando diferentes conjuntos de descritores sonoros e os resultados são apresentados e analisados tanto quantitativa quanto qualitativamente. / A comparative study of different music structural segmentation methods is presented, where the goal is to delimit the borders of musical sections and label them, i.e. group the sections that correspond to the same musical part. Novel proposals for unsupervised segmentation are presented, including methods for real-time segmentation, achieving expressive results, with error ratio less then 12%. Our method consists of a study of sound descriptors, an exposition of the computational techniques for structural segmentation and the description of the evaluation methods utilized, which penalize both incorrect boundary detection and incorrect number of labels. The performance of each technique is calculated using different sound descriptor sets and the results are presented and analysed both from quantitative and qualitative points-of-view.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-05-04T14:48:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_FiltragemDigitalReconstrucao.pdf: 3558449 bytes, checksum: 10f6cea2d74402e2d9d3ebe5bf45e8fe (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-05-04T14:50:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao_FiltragemDigitalReconstrucao.pdf: 3558449 bytes, checksum: 10f6cea2d74402e2d9d3ebe5bf45e8fe (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-04T14:50:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_FiltragemDigitalReconstrucao.pdf: 3558449 bytes, checksum: 10f6cea2d74402e2d9d3ebe5bf45e8fe (MD5) Previous issue date: 2011 / O presente trabalho trata da filtragem e reconstrução de sinais em frequência intermediária usando FPGA. É feito o desenvolvimento de algoritmos usando processamento digital de sinais e também a implementação dos mesmos, constando desde o projeto da placa de circuito impresso, montagem e teste. O texto apresenta um breve estudo de amostragem e reconstrução de sinais em geral. Especial atenção é dada à amostragem de sinais banda-passante e à análise de questões práticas de reconstrução de sinais em frequência intermediária. Dois sistemas de reconstrução de sinais baseados em processamento digital de sinais, mais especificamente reamostragem no domínio discreto, são apresentados e analisados. São também descritas teorias de processos de montagem e soldagem de placas eletrônicas com objetivo de definir uma metodologia de projeto, montagem e soldagem de placas eletrônicas. Tal metodologia é aplicada no projeto e manufatura do protótipo de um módulo de filtragem digital para repetidores de telefonia celular. O projeto, implementado usando FPGA, é baseado nos dois sistemas supracitados. Ao final do texto, resultados obtidos em experimentos de filtragem digital e reconstrução de sinais em frequência intermediária com o protótipo desenvolvido são apresentados. / This work deals with filtering and reconstruction of intermediate frequency signals using FPGA. Development and implementation of digital signal processing algorithms are performed, including the design of a printed circuit board, its assembly and the circuit testing. The dissertation presents a brief study of sampling and reconstruction of analog signals. Special attention is given to the sampling of analog band-pass signals and to the analysis of practical issues in the reconstruction of intermediate frequency signals. Two systems for signal reconstruction based on digital signal processing specifically in discrete resampling are presented and analyzed. Theories are also described for the welding and assembly processes of electronic boards in order to define a methodology for the design, assembly and soldering of electronic boards. This methodology is applied in the design and manufacture of the prototype of a digital filtering module for digital cellular repeaters. The project, implemented using FPGA, is based on the two systems mentioned above. At the end of the text, results of digital filtering and reconstruction of intermediate frequency signals using the developed prototype are presented.

Esta dissertação apresenta um estudo comparativo de diferentes métodos computacionais de segmentação estrutural musical, onde o principal objetivo é delimitar fronteiras de seções musicais em um sinal de áudio, e rotulá-las, i.e. agrupar as seções encontradas que correspondem a uma mesma parte musical. São apresentadas novas propostas para segmentação estrutural nãosupervisionada, incluindo métodos para processamento em tempo real, alcançando resultados com taxas de erro inferiores a 12%. O método utilizado compreende um estudo dos descritores sonoros e meios de modelá-los temporalmente, uma exposição das técnicas computacionais de segmentação estrutural e novos métodos de avaliação dos resultados que penalizam tanto a incorreta detecção das fronteiras quanto o número incorreto de rótulos encontrados. O desempenho de cada técnica computacional é calculado utilizando diferentes conjuntos de descritores sonoros e os resultados são apresentados e analisados tanto quantitativa quanto qualitativamente. / A comparative study of different music structural segmentation methods is presented, where the goal is to delimit the borders of musical sections and label them, i.e. group the sections that correspond to the same musical part. Novel proposals for unsupervised segmentation are presented, including methods for real-time segmentation, achieving expressive results, with error ratio less then 12%. Our method consists of a study of sound descriptors, an exposition of the computational techniques for structural segmentation and the description of the evaluation methods utilized, which penalize both incorrect boundary detection and incorrect number of labels. The performance of each technique is calculated using different sound descriptor sets and the results are presented and analysed both from quantitative and qualitative points-of-view.

A precisão e acurácia dos métodos mais utilizados atualmente de processamento de dados de espectroscopia por Ressonância Magnética (MRS), baseados na Transformada de Fourier (FT), requerem supressão apropriada (o que está longe de ser trivial) e aquisições longas para a obtenção de alta resolução espectral. Além disso, a FT tem dificuldades quando faltam dados no domínio de tempo, como, por exemplo, pela redução do tempo de aquisição, e consequente número de pontos adquiridos. Isto pode ocorrer, também, por artefatos na aquisição ou, ainda, seja pela exclusão intencional dos primeiros pontos do sinal para a eliminação de ressonâncias largas que estão distorcendo a linha de base no domínio da frequência. Neste estudo, propomos a utilização do Método de Diagonalização na Base de Krylov (KBDM) como uma alternativa a FT para algumas de suas limitações. O método ajusta sinais de experimentos de Free Induction Decay (FID) por uma soma de funções harmônicas complexas, amortecidas exponencialmente, permitindo uma fácil manipulação dos seus parâmetros de caracterização. O KBDM é numericamente mais efetivo para análise de sinais truncados e tem diversos recursos que possibilitam remover picos de forma mais eficiente, como por exemplo, o pico residual da água. Além disso, foi introduzida a possibilidade de quantificação de dados de MRS com o método. Para avaliar a sensibilidade, eficiência e reprodutibilidade do método para quantificar e analisar sinais truncados, foi proposto fazer simulações de espectros clínicos e experimentos em phantoms que representassem o ambiente metabólico do cérebro, para MRS de próton de diferentes níveis de ruídos e para pequenas variações do N-acetil aspartato (NAA). Com estes estudos pôde se comprovar a viabilidade do método para processar dados de MRS e verificar seu potencial na complementação das técnicas atualmente empregadas, especialmente quando uma resolução espectral e temporal maior que o limite imposto pela Relação de Incerteza do formalismo de Fourier é necessária. Além disso, uma desejável facilidade de manipulação de picos específicos (por exemplo, exclusão e quantificação) é proporcionada pelo método. Como perspectivas animadoras deste trabalho esperamos a introdução do KBDM como uma técnica eficiente e coadjuvante ao Imageamento de Ressonância Magnética funcional (fMRI), auxiliando estudos de funções cerebrais, em sequências de MRS para identificar uma rápida variação das linhas associadas as atividades metabólicas dos cérebros. / The precision and accuracy of the most widely used methods to perform Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) data processing based on the Fourier Transform (FT), require appropriate suppression (which is far from trivial) and long acquisitions to obtain high spectral resolution. Furthermore, FT poses difficulty when there are missing data in the time domain. This occurs because of reduction of the acquisition time and consequently also in the number of acquired points, or because of artifacts during acquisition, or even intentional exclusion of the first signal points for the elimination of broad resonances that are producing the distorted baseline in the frequency domain. In this study, we propose the use of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) formalism as an alternative to some of FT limitations. The method adjusts signals of Free Induction Decay (FID) experiments with a sum of complex harmonic functions, exponentially damped, allowing easy manipulation of its characterization parameters. The KBDM is numerically more effective for truncated signal analysis and has several features that make it possible to remove peaks more efficiently, such as the residual water peak. Moreover, we introduced the possibility of quantification of MRS data with the described method. To evaluate the sensitivity, efficiency and reproducibility of the method for quantifying and analyzing truncated signals, and through the clinical spectra simulations and experiments in phantoms that would represent the brain metabolic environment, we proposed to perform proton MRS at different noise levels and with small variations of N- acetyl aspartate (NAA) metabolite. These studies allowed to prove the feasibility of the method to process MRS data and verified its potential in complementing techniques currently employed, especially when a greater temporal and spectral resolution is required, more than the limit imposed by the Uncertainty Relation of FT formalism. Furthermore, it is also a desirable effortless tool of handling specific peaks (e.g., exclusion and quantification). Exciting prospects from this work include the introduction of KBDM as an efficient and adjuvant technique to functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), for studying the brain functions, in MRS sequence to identify rapid variation in spectroscopic lines associated to metabolic activities in the brain.

A precisão e acurácia dos métodos mais utilizados atualmente de processamento de dados de espectroscopia por Ressonância Magnética (MRS), baseados na Transformada de Fourier (FT), requerem supressão apropriada (o que está longe de ser trivial) e aquisições longas para a obtenção de alta resolução espectral. Além disso, a FT tem dificuldades quando faltam dados no domínio de tempo, como, por exemplo, pela redução do tempo de aquisição, e consequente número de pontos adquiridos. Isto pode ocorrer, também, por artefatos na aquisição ou, ainda, seja pela exclusão intencional dos primeiros pontos do sinal para a eliminação de ressonâncias largas que estão distorcendo a linha de base no domínio da frequência. Neste estudo, propomos a utilização do Método de Diagonalização na Base de Krylov (KBDM) como uma alternativa a FT para algumas de suas limitações. O método ajusta sinais de experimentos de Free Induction Decay (FID) por uma soma de funções harmônicas complexas, amortecidas exponencialmente, permitindo uma fácil manipulação dos seus parâmetros de caracterização. O KBDM é numericamente mais efetivo para análise de sinais truncados e tem diversos recursos que possibilitam remover picos de forma mais eficiente, como por exemplo, o pico residual da água. Além disso, foi introduzida a possibilidade de quantificação de dados de MRS com o método. Para avaliar a sensibilidade, eficiência e reprodutibilidade do método para quantificar e analisar sinais truncados, foi proposto fazer simulações de espectros clínicos e experimentos em phantoms que representassem o ambiente metabólico do cérebro, para MRS de próton de diferentes níveis de ruídos e para pequenas variações do N-acetil aspartato (NAA). Com estes estudos pôde se comprovar a viabilidade do método para processar dados de MRS e verificar seu potencial na complementação das técnicas atualmente empregadas, especialmente quando uma resolução espectral e temporal maior que o limite imposto pela Relação de Incerteza do formalismo de Fourier é necessária. Além disso, uma desejável facilidade de manipulação de picos específicos (por exemplo, exclusão e quantificação) é proporcionada pelo método. Como perspectivas animadoras deste trabalho esperamos a introdução do KBDM como uma técnica eficiente e coadjuvante ao Imageamento de Ressonância Magnética funcional (fMRI), auxiliando estudos de funções cerebrais, em sequências de MRS para identificar uma rápida variação das linhas associadas as atividades metabólicas dos cérebros. / The precision and accuracy of the most widely used methods to perform Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) data processing based on the Fourier Transform (FT), require appropriate suppression (which is far from trivial) and long acquisitions to obtain high spectral resolution. Furthermore, FT poses difficulty when there are missing data in the time domain. This occurs because of reduction of the acquisition time and consequently also in the number of acquired points, or because of artifacts during acquisition, or even intentional exclusion of the first signal points for the elimination of broad resonances that are producing the distorted baseline in the frequency domain. In this study, we propose the use of the Krylov Basis Diagonalization Method (KBDM) formalism as an alternative to some of FT limitations. The method adjusts signals of Free Induction Decay (FID) experiments with a sum of complex harmonic functions, exponentially damped, allowing easy manipulation of its characterization parameters. The KBDM is numerically more effective for truncated signal analysis and has several features that make it possible to remove peaks more efficiently, such as the residual water peak. Moreover, we introduced the possibility of quantification of MRS data with the described method. To evaluate the sensitivity, efficiency and reproducibility of the method for quantifying and analyzing truncated signals, and through the clinical spectra simulations and experiments in phantoms that would represent the brain metabolic environment, we proposed to perform proton MRS at different noise levels and with small variations of N- acetyl aspartate (NAA) metabolite. These studies allowed to prove the feasibility of the method to process MRS data and verified its potential in complementing techniques currently employed, especially when a greater temporal and spectral resolution is required, more than the limit imposed by the Uncertainty Relation of FT formalism. Furthermore, it is also a desirable effortless tool of handling specific peaks (e.g., exclusion and quantification). Exciting prospects from this work include the introduction of KBDM as an efficient and adjuvant technique to functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI), for studying the brain functions, in MRS sequence to identify rapid variation in spectroscopic lines associated to metabolic activities in the brain.