lunes, 22 de mayo de 2023 · 0 min read
Análisis de Vibración de los Puntos de Montaje de Escáner de Resonancia Magnética en un Semirremolque
La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica de imagen médica utilizada en radiología para formar imágenes de la anatomía y los procesos fisiológicos del cuerpo humano. La mayoría de las máquinas de resonancia magnética son imanes grandes en forma de tubo.
Nuestro cliente JMP Medical, que se especializa en el suministro de unidades médicas móviles y almacenamiento de resonancias magnéticas, está trabajando para diseñar y crear un laboratorio de resonancia magnética móvil dentro del semirremolque de un camión. ENVIBRA suministró una solución de medición de Dewesoft para realizar el análisis de vibraciones en los puntos de conexión de resonancia del escáner.
JMP Medical es el fabricante de unidades médicas móviles y reubicables especializadas de alta gama. Abastece a proveedores de atención médica en todo el mundo al ofrecer edificios reubicables de MRI/CT, camiones móviles de rayos X y mamografía, unidades móviles de atención primaria y laboratorios modulares.
Las ventajas de tales soluciones médicas móviles son:
evitar la escasez de espacio,
mejorar el rendimiento del paciente,
crear la posibilidad de ofrecer un servicio local de atención médica de resonancia magnética / tomografía computarizada,
evitar interrupciones en el servicio de atención médica durante la renovación de las instalaciones o el reemplazo del sistema,
llegar a pacientes ubicados a distancia, y
colocar una unidad auxiliar de tomografía computarizada dedicada a un grupo distinto de pacientes (p. ej., infectados).
El Laboratorio de Resonancia Magnética Móvil
El departamento de I+D de JMP Medical está constantemente probando e investigando en respuesta a las necesidades del mercado. Este proyecto está cofinanciado por la Unión Europea con cargo al Fondo Europeo de Desarrollo Regional en el marco del Programa de Desarrollo Inteligente. Se implementa como parte de un concurso del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo.
El producto del proyecto será un innovador laboratorio de imágenes por resonancia magnética en un semirremolque. Su objetivo es brindar la posibilidad de exámenes de resonancia magnética temporales en un centro de salud y constituir un laboratorio de diagnóstico completamente móvil. El primer tráiler está en producción y el prototipo se probará a finales de este año. El tráiler de resonancia magnética cumplirá con todos los requisitos de los laboratorios de resonancia magnética de 1,5 T para garantizar el más alto nivel de seguridad y calidad de imagen.
Los trabajos de investigación y desarrollo se realizarán en 4 etapas. Cuando se implemente, el proyecto garantizará la posibilidad de realizar resonancias magnéticas en los establecimientos de salud donde la instalación de un laboratorio estacionario es imposible debido a limitaciones de espacio, falta de capacidad de carga adecuada de los techos, etc.
Ruido y Vibración de Resonancia Magnética
Los escáneres de resonancia magnética utilizan potentes campos magnéticos, gradientes de campos magnéticos y ondas de radio y computadoras para generar imágenes de los órganos humanos internos. Los escáneres emplean un cambio rápido de corrientes en las bobinas de gradiente para mejorar la calidad de la imagen y acortar el tiempo de escaneo. Esto, sin embargo, genera vibraciones y ruidos excitados por las fuerzas electromagnéticas en la bobina de gradiente.
Una vez que el escaner de resonancia magnética está instalado en un edificio o, como en este caso, un remolque, se introducen vibraciones y ruidos debido a varias razones:
las propiedades estructurales de la ubicación de los soportes de la maquinaria,
propiedades dinámicas de la estructura de soporte,
la presencia de otra maquinaria,
etc.
El ruido de la resonancia magnética se propaga a través de la estructura y el aire. Puede excitar otras instalaciones, como calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), para inducir más ruido y afectar otros equipos sensibles. El aislamiento de la vibración y el ruido se vuelve aún más desafiante cuando la estructura que alberga la resonancia magnética no está diseñada para ello.
Dado que los escáneres de resonancia magnética pesan miles de kilogramos, puede ser necesario reforzar la estructura del piso que soporta la resonancia magnética. Este refuerzo puede introducir caminos de transmisión adicionales para la vibración. Y la vibración puede luego propagarse a nuevas partes de la estructura.
En resumen, para evitar molestias y efectos no deseados en el rendimiento, se necesita un estudio cuidadoso de las propiedades de ruido y vibración de MRI y las rutas de transferencia. En consecuencia, se toman las medidas adecuadas.
ENVIBRA – un socio de Dewesoft, se encuentra en Poznan. Se especializan en maquinaria y equipos de prueba industrial para simulación, registro y análisis de señales dinámicas. El grupo de ingenieros experimentados ofrece al mercado polaco dispositivos como:
sistemas de análisis de vibraciones,
simuladores de movimiento,
sensores de vibración y presión,
vibrómetros láser,
registradores y analizadores de señales,
y bancos de prueba dedicados.
Configuración de Medición
Hardware de adquisición de datos:
Sistema de adquisición de datos SIRIUSi 6xACC, 2xACC con tecnología DualCoreADC
Sistema de adquisición de datos personalizado SIRIUSi con tecnología DualCoreADC
Computadora de procesamiento SIRIUS SBOX con receptor GPS/GNSS de 10 Hz incorporado
MEMS monoaxiales y triaxiales y acelerómetros piezoeléctricos (IEPE)
Receptor GPS/GNSS de 10 Hz
Sensor de desplazamiento láser sin contacto, sensores de temperatura y humedad
Los segmentos de adquisición de datos EtherCAT y USB de alta dinámica Dewesoft SIRIUS ofrecen una amplia gama de posibilidades de configuración. Los SIRIUS DAQ se pueden conectar fácilmente en cadena para ampliar el número de canales.
La computadora y el registrador de datos SBOX ultrarresistentes funcionan en conjunto con los sistemas modulares de adquisición de datos SIRIUS. Agregará capacidades de procesamiento de datos en tiempo real y registro de datos SSD.
Software de Adquisición y Análisis de Datos
Software de Adquisición de Datos DewesoftX (versión X3 SP9
Opción de análisis DewesoftX FFT
El paquete de software de adquisición de datos DewesoftX ofrece funciones avanzadas de registro de datos, procesamiento de señales, análisis de datos, visualización de datos y generación de informes.
La opción del analizador Dewesoft FFT (Transformada Rápida de Fourier) muestra los componentes de frecuencia de las señales adquiridas en amplitud y frecuencia. El analizador FFT en Dewesoft tiene funciones avanzadas de cursor, alta resolución de línea libremente seleccionable, promediado flexible y funciones avanzadas para un análisis en profundidad.
Mediciones
El propósito de la prueba fue realizar un análisis de vibración en los puntos de unión de resonancia en el piso dentro del remolque. El objetivo es comprobar los límites del fabricante de resonancias magnéticas y confirmar experimentalmente los modelos de simulación.
La aceleración se midió durante el recorrido de prueba en una carretera local, así como en la posición de estacionamiento con el encendido conectado. Se registraron parámetros adicionales gracias a la flexibilidad de las unidades SIRIUS.
Para realizar las pruebas se utilizaron analizadores de señal Dewesoft SIRIUS con tecnología DualCoreADC que ofrecen un excelente rango dinámico (hasta 160dB). La señal se registró con una frecuencia de muestreo de 10kHz por canal.
Los dispositivos SIRIUS ofrecen una increíble flexibilidad para seleccionar entre muchos amplificadores disponibles que permiten conectar diferentes transductores. Las mediciones se realizaron montando los acelerómetros en dos puntos de conexión a ambos lados del dispositivo de resonancia magnética.
En la parte trasera del semirremolque se monta un sistema de medición con el cableado necesario. Durante la prueba, se registraron otras señales:
GPS position of the truck
Acceleration on the trailer axle
Displacement (road profile) using a laser senso
Posición GPS del camión
Aceleración en el eje del remolque
Desplazamiento (perfil de la carretera) utilizando un sensor láser
Todas las mediciones se sincronizaron en el tiempo.
De acuerdo con los requisitos del fabricante, las señales de aceleración registradas se filtraron con un filtro de paso de banda. Hemos mostrado una relación entre la velocidad del camión frente al tiempo presentando la velocidad por debajo y por encima de 50 km/h con un color diferente.
Usando la funcionalidad del módulo matemático del software DewesoftX, pudimos agregar más información al gráfico con todos los eventos para los que se superó el umbral de aceleración. Esto facilitó la conclusión de que para velocidades más bajas los niveles de aceleración estaban dentro de los límites del fabricante.
Además, los datos registrados, como el perfil de la carretera, nos permitieron eliminar errores relacionados con el desnivel de la carretera. Además, investigamos que el camión permaneciera en la posición de estacionamiento.
Conclusión
El software DewesoftX permitió un procesamiento y filtrado rápidos de los datos muestreados. El perfil de la carretera registrado con el sensor de desplazamiento láser y los datos GNSS brindaron una entrada adicional y permitieron un análisis y visualización de datos más profundos.
La versatilidad de la solución de medición propuesta combinada con una interfaz de software intuitiva fueron factores clave en el proceso de decisión del cliente.
Referencia
Khan, Imran: MRI Scanner’s Vibration Isolation: Experimental Measurements, Analysis Techniques, and Analytical Models, January 31, 2017
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