Magnetic Measurement Techniques for Locating Foreign Bodies in Humans

Monteiro, Elisabeth Costa; Kelber, C.R.; Lima, Eduardo A.; Ribeiro, P. Costa; Bruno, A. C.; Barbosa, Carlos H. S.; Ribeiro, Eduardo Parente; Boechat, Paulo Roberto

doi:10.1007/978-1-4612-1260-7_7

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“…Outra vantagem propiciada pela medição do campo biomagnético consiste na possibilidade de diagnósticos não invasivos ainda na vida intrauterina, já que é possível isolar o sinal magnético proveniente das fontes bioelétricas fetais daquelas geradas pelo organismo materno, bem como do sinal magnético gerado por outro feto, como no caso de uma gestação gemelar [11,54,56]. Além disso, campos biomagnéticos também podem ser gerados por materiais magnéticos (substâncias paramagnéticas e ferromagnéticas) acumulados ou acidentalmente inseridos no organismo, e sua medição possibilita informar sobre a existência e localização desses materiais [58][59][60].…”

Section: Magnetômetrosunclassified

Desenvolvimento De Transdutores Magnéticos Em Malha Fechada Baseados No Efeito Da Magnetoimpedância Gigante

PACHECO¹

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This Thesis aims to develop a system for magnetic field measurement with high sensitivity and resolution, based on the impedance phase characteristics of sensors that have the GMI effect and the performance characteristics optimization through closed-loop configurations. The methodology starts with the experimental evaluation of the phase characteristics of the impedance in samples of different chemical composition and structure as a function of the external magnetic field in order to select those with high sensitivity, low hysteresis, and higher homogeneity.Subsequently, theoretical-computational assessments of magnetic transducers in open and closed-loop (magnetometer and gradiometer) are carried out. Likewise, the main characteristics of the circuits and software controllers of the developed transducers are detailed throughout the text. In turn, the main figures of merit of the developed prototypes are analyzed in detail, such as sensitivity, linearity, frequency response, noise spectral density, and resolution. The characterizations and experimental tests carried out showed the great potential of GMI transducers in a closed-loop configuration for attenuation of interference 1/f, improving linearity and expanding the operating range. The closed-loop GMI magnetometer showed a sensitivity of around 75.8 mV/μT, a full-scale range greater than ± 40 μT, a pass band of 45 Hz and a resolution in the pass band of 27.74 nT. On the other hand, the GMI closed-loop gradiometer developed had a sensitivity of around 102 mV/μT, a full scale greater than ± 40 μT, a passband of 30 Hz and a resolution in the pass band of 28.41 nT.

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Section: Magnetômetrosunclassified

Desenvolvimento De Transdutores Magnéticos Em Malha Fechada Baseados No Efeito Da Magnetoimpedância Gigante

PACHECO¹

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“…Enquanto a radiografia produz imagens estáticas e que necessitam ser reveladas, a radioscopia é um método que gera imagens em tempo real e dinâmicas. Contudo, tais metodologias não oferecem informações que permitem a definição da posição do objeto e sua profundidade em relação à pele, além de expor a equipe de profissionais e pacientes a altos níveis de radiação [1,2]. Essas estratégias podem ocasionar cirurgias de longa duração e com grande probabilidade de insucesso.…”

Section: Contextualizaçãounclassified

“…Em todos os casos empregados o SQUID logrou êxito, diminuindo os riscos de insucesso e o tempo cirúrgico [1]. A técnica baseada na medição do campo magnético possui as vantagens de ser não invasiva, inócua e mais sensível, proporcionando resultados A utilização de sensores magnéticos para a solução do problema de localização de corpos estranhos se tornou muito popular e atraente na área de estudos biomédicos [1,2,[7][8][9]. A fim de manter as principais vantagens do SQUID e obter um dispositivo de fácil manuseio e menos custoso, estudos estão sendo executados para elaborar sistemas baseados em outros magnetômetros.…”

Section: Contextualizaçãounclassified

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Proposta De Dispositivo Biomédico Multisensor Portátil Para Localização De Corpos Estranhos Ferromagnéticos

COSTA¹

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The current procedures for locating ferromagnetic foreign bodies used in the clinic involve radioscopy and radiography image techniques, which presents several limitations and risks. Thus, localization techniques based on magnetometers were developed as SQUID, GMI and GMR, with varying degrees of complexity and success. One of the main difficulties, in addition to the cost and dimensions of the system, in the case of the SQUID, which operates at cryogenic temperatures, is the need for the patient to be positioned in a large structure that allows flexibility in the configurations of the two-dimensional position of the magnetic mapping. On the other hand, the small dimensions of the GMR or GMI sensors allow the development of a portable measurement system that could integrate other sensors that together make it possible to determine the spatial position of the magnetic sensor in relation to the patient. This master's dissertation investigates techniques for determining the spatial position of a portable device, based on a Raspberry Pi platform, integrating GMR sensor, camera, inertial sensors and a distance sensor, aiming at the future development of a prototype of a portable medical device for localization of ferromagnetic foreign bodies. The research also investigates real-time inverse magnetic problem solving techniques based on Kalman filters and least squares adjustment, in order to accelerate the diagnostic procedure in the future clinical application of the device.

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“…Os resultados mostram que a técnica desenvolvida reduz o tempo de cirurgia para extração do corpo estranho, bem como o risco de insucesso na operação. O problema das técnicas de imageamento convencionais é que elas são muitas vezes invasivas, expondo o paciente à radiação ionizante ou à inserção de diversos marcadores radiopacos em várias partes do corpo, além de possuírem certas limitações, como não informarem a profundidade e projeção do objeto em relação a pele [1][2][3][4].…”

Section: Introdução a Objetivo E Motivaçãounclassified

Detecção De Corpos Estranhos Metálicos Não-Magnéticos Por Transdutores GMR

SIMONSEN¹

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Magnetic Measurement Techniques for Locating Foreign Bodies in Humans

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Desenvolvimento De Transdutores Magnéticos Em Malha Fechada Baseados No Efeito Da Magnetoimpedância Gigante

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