Estudo de caso
Por Mikołaj Małecki e Borys Michalak, ENVIBRA Test & Measurement, Polônia
JMP Medical, Polônia

A imagem por ressonância magnética (MRI) é uma técnica de imagem médica usada em radiologia para formar imagens da anatomia e dos processos fisiológicos do corpo humano. A maioria dos aparelhos de ressonância magnética são grandes ímãs em forma de tubo.

Nosso cliente JMP Medical, que se especializou no fornecimento de unidades médicas móveis e armazenamento de ressonância magnética, está trabalhando para projetar e criar um laboratório móvel de ressonância magnética dentro do semirreboque de um caminhão. A ENVIBRA forneceu uma solução de medição Dewesoft para fazer a análise de vibração nos pontos de fixação de ressonância do scanner.

mri scaner

JMP Medical é fabricante de unidades médicas móveis e relocáveis ​​especializadas de última geração. Ela abastece provedores de saúde em todo o mundo, oferecendo edifícios relocáveis ​​de ressonância magnética / tomografia computadorizada, raios-X móveis e caminhões de mamografia, unidades móveis de atendimento primário e laboratórios modulares.

As vantagens de tais soluções médicas móveis são:

  • contornar a falta de espaço,
  • melhorar o rendimento do paciente,
  • criar a possibilidade de oferecer serviço de saúde local de ressonância magnética/tomografia computadorizada,
  • evitar interrupções nos serviços de saúde durante a renovação das instalações
  • ou substituição do sistema,
  • alcançar pacientes localizados distantes, e
  • coloque uma unidade auxiliar de tomografia computadorizada dedicada a um
  • grupo distinto de pacientes (por exemplo, infectados).

Laboratório móvel de ressonância magnética

O departamento de P&D da JMP Medical está constantemente testando e pesquisando em resposta às necessidades do mercado. Este projeto é cofinanciado pela União Europeia pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional no âmbito do Programa de Desenvolvimento Inteligente. É implementado como parte de um concurso do Centro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento.

semi-trailer for mri labaratory

semi-trailer ready to useFigura 1. O semirreboque acoplado ao caminhão e como laboratório de ressonância magnética pronto para uso.

O produto do projeto será um laboratório inovador de ressonância magnética em um semi-reboque. O objetivo é fornecer a possibilidade de exames temporários de ressonância magnética em uma unidade de saúde e constituir um laboratório de diagnóstico totalmente móvel. O primeiro trailer está em produção e o protótipo será testado ainda este ano. O trailer de ressonância magnética atenderá a todos os requisitos para laboratórios de ressonância magnética de 1,5T para garantir o mais alto padrão de segurança e qualidade de imagem.

the portable MRI labaratory setup inside the semi-trailerFigura 2. A configuração do laboratório portátil de ressonância magnética dentro do semirreboque.

Os trabalhos de pesquisa e desenvolvimento serão realizados em 4 etapas. Quando implementado, o projeto garantirá a possibilidade de realizar imagens de ressonância magnética em unidades de saúde onde a instalação de um laboratório estacionário seja impossível devido a limitações de espaço, falta de capacidade de carga adequada de tetos, etc.

Ruído e vibração de ressonância magnética

Scanners de ressonância magnética usam campos magnéticos poderosos, gradientes de campo magnético e ondas de rádio e computadores para gerar imagens de órgãos humanos internos. Os scanners empregam comutação rápida de correntes nas bobinas de gradiente para melhorar a qualidade da imagem e encurtar o tempo de varredura. Isso, no entanto, gera vibração e ruído excitado pelas forças eletromagnéticas na bobina de gradiente.

Uma vez que a ressonância magnética é instalada em um edifício ou, como neste caso, um trailer, vibração e ruído são introduzidos devido a vários motivos:

  • as propriedades estruturais da localização dos suportes do maquinário,
  • propriedades dinâmicas da estrutura de suporte,
  • a presença de outras máquinas,
  • etc.

O ruído da ressonância magnética é propagado pela estrutura e pelo ar. Pode excitar outras instalações, como aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC), para induzir mais ruído e afetar outros equipamentos sensíveis. O isolamento de vibração e ruído torna-se ainda mais desafiador quando a estrutura que abriga a ressonância magnética não foi projetada para isso.

Uma vez que os scanners de ressonância magnética pesam até milhares de quilos, o reforço estrutural do piso que suporta a ressonância magnética pode ser necessário. Este reforço pode introduzir caminhos de transmissão adicionais para a vibração. E a vibração pode então se propagar para novas partes da estrutura.

Resumindo, para evitar qualquer incômodo e efeitos indesejados no desempenho, é necessário um estudo cuidadoso das propriedades de vibração e ruído de ressonância magnética e dos caminhos de transferência. As medidas adequadas são tomadas em conformidade.

A ENVIBRA - parceira da Dewesoft - está localizada em Poznan. Eles são especializados em máquinas e equipamentos de teste industrial para simulação, registro e análise de sinais dinâmicos. O grupo de engenheiros experientes fornece ao mercado polonês dispositivos como:

  • sistemas de análise de vibração,
  • simuladores de movimento,
  • sensores de vibração e pressão,
  • vibrômetros a laser,
  • gravadores e analisadores de sinais,
  • e bancadas de teste dedicadas.

Configuração de medição

Hardware de aquisição de dados

  • Sistema de aquisição de dados SIRIUSi 6xACC, 2xACC com tecnologia DualCoreADC
  • Sistema de aquisição de dados personalizado SIRIUSi com tecnologia DualCoreADC
  • Computador de processamento SIRIUS SBOX com receptor GPS / GNSS de 10 Hz integrado
  • MEMS simples e triaxiais e acelerômetros piezoelétricos (IEPE)
  • receptor GPS / GNSS de 10 Hz
  • Sem contato, sensor de deslocamento a laser, sensores de temperatura e umidade

The measurement workstation with an SBOX and two SIRIUS data acquisition systems
Figura 3. A estação de trabalho de medição com um SBOX e dois sistemas de aquisição de dados SIRIUS.

Os módulos de aquisição de dados EtherCAT e USB de alta dinâmica Dewesoft SIRIUS oferecem uma ampla gama de possibilidades de configuração. Os SIRIUS DAQs podem ser facilmente expandidos para aumentar a quantidade de canais.

SIRIUS modular data acquisition systemsSIRIUS Sistema de aquisição de dados modular

O computador SBOX ultrarresistente e o registrador de dados funcionam em conjunto com os sistemas modulares de aquisição de dados SIRIUS. Ele adicionará registros de dados SSD e recursos de processamento de dados em tempo real.

Dewesoft SBOX processing computer and SSD data loggerComputador de processamento Dewesoft SBOX e data logger SSD

 Installation of uniaxial accelerometers on the right side of the tested objectFigura 4. Instalação de acelerômetros uniaxiais no lado direito do objeto testado.

Software de aquisição e análise de dados

  • Software de aquisição de dados Dewesoft X (versão X3 SP9)
  • Opção de análise DewesoftX FFT

O pacote de software de aquisição de dados DewesoftX oferece recursos avançados de gravação de dados, processamento de sinal, análise de dados, visualização de dados e relatórios.

A opção do analisador Dewesoft FFT (Fast Fourier Transform) mostra os componentes de frequência dos sinais adquiridos em amplitude e frequência. O analisador FFT no Dewesoft possui funções avançadas de cursor, alta resolução de linha livremente selecionável, média flexível, bem como funções avançadas para análise aprofundada. 

Medições

O objetivo do teste era realizar uma análise de vibração de ressonância nos pontos de fixação no piso dentro do trailer. O objetivo é verificar os limites do fabricante de ressonância magnética e confirmar os modelos de simulação experimentalmente.

A aceleração foi medida durante o teste de condução em uma estrada local, bem como na posição de estacionamento com a ignição ligada. Parâmetros adicionais foram registrados graças à flexibilidade das unidades SIRIUS.

Os analisadores de sinal Dewesoft SIRIUS com tecnologia DualCoreADC oferecem excelente faixa dinâmica (até 160dB) foram usados ​​para realizar os testes. O sinal foi gravado com uma frequência de amostragem de 10 kHz por canal.

Os dispositivos SIRIUS oferecem incrível flexibilidade para selecionar entre muitos amplificadores disponíveis, que permitem conectar diferentes transdutores. As medições foram feitas montando os acelerômetros em dois pontos de fixação em ambos os lados do dispositivo de ressonância magnética.

Um sistema de medição com o cabeamento necessário foi montado na parte traseira do semirreboque. Durante o teste, outros sinais foram registrados:

  •  posição GPS do caminhão
  • Aceleração no eixo do reboque
  • Deslocamento (perfil da estrada) usando um senso a laser

Todas as medições foram sincronizadas ao longo do tempo.

Screenshot of measurement window in DEWESoft X3Figura 5. Screenshot de uma tela de medição no DEWESoft X3.

De acordo com os requisitos do fabricante, os sinais de aceleração registrados foram filtrados com um filtro passa-banda. Mostramos uma relação entre a velocidade do caminhão vs. tempo apresentando a velocidade abaixo e acima de 50km / h com uma cor diferente.

Usando a funcionalidade do módulo Math do software DewesoftX, podemos adicionar mais informações ao gráfico com todos os eventos para os quais o limite de aceleração foi excedido. Isso facilmente permitiu a conclusão de que para velocidades mais baixas os níveis de aceleração estavam dentro dos limites do fabricante.

Além disso, os dados registrados, como o perfil da estrada, nos permitiram eliminar erros relacionados ao desnível da estrada. Além disso, pesquisamos o caminhão que ficava na posição de estacionamento. 

Conclusão

O software Dewesoft X3 permitiu um rápido processamento e filtragem dos dados amostrados. O perfil da estrada gravado com sensor de deslocamento a laser e dados GNSS forneceram uma entrada adicional e permitiram uma análise e visualização de dados mais profundas.

A versatilidade da solução de medição proposta combinada com uma interface de software intuitiva foram fatores-chave no processo de decisão do cliente.

Referência