Teses e Dissertações (BDTD USP - IFSC)
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Item Controlador para bobinas de shimming via HTTP(2016-11-29) Coelho, Felipe BessaA Ressonância Magnética (RM) é uma técnica extremamente promissora para diversas áreas do conhecimento, desde seu uso conhecido em medicina até aplicações na indústria a fim de melhorar a eficiência de diversos processos. Este projeto trata do desenvolvimento de uma das partes do Espectrômetro Digital de RM desenvolvido pelo Centro de Imagens e Espectroscopia in vivo por Ressonância Magnética (CIERMag), o controlador de bobinas de shimming. O ajuste de shimming oferece melhorias significativas no resultado de experimentos e é parte integral de qualquer sistema de RM tanto por imagens como por espectroscopia. Foi idealizado um equipamento para estabelecer as correntes adequadas em bobinas de shimming que pode ser acessado tanto local como remotamente, permitindo a integração com outros subsistemas do Espectrômetro Digital. O equipamento consiste de hardware específico para estabelecer e analisar as correntes estabelecidas em bobinas de shimming e também de software adequado. Este projeto estabelece as diretrizes de funcionamento do controlador de bobinas de shimming e como ele interage com outros equipamentos.Item Interface gráfica para um sistema de imagens por ressonância magnética(2015-02-13) Portugal, Rodrigo VillaresEste trabalho descreve o desenvolvimento da interface com o usuário para um tomógrafo por ressonância magnética, a ser instalado na Santa Casa de São Carlos. O objetivo desta interface é permitir, ao usuário clínico, uma fácil e rápida operaçãodo sistema. Os principais resultados obtidos foram a especificação dos requisitos, do sistema a ser desenvolvido, e uma implementação parcial da interface com o usuário. Durante este projeto, também foram desenvolvidos dois outros programas:PosProc, que automatiza o pós-processamento de imagens, no sistema já instalado no IFSC, e TORM Image, um programa para visualização de imagens no formato IMR, também desenvolvido no grupo. Além disso, foi implementado um site na internet, paradivulgar aspectos relativos ao grupo de MRI do IFSC/USP - São Carlos e à própria técnica. Foi implementada uma versão inicial de uma ferramenta para avaliação clínica utilizando a Internet, projeto este que ainda está em andamentoItem Técnicas de espectroscopia localizada in vivo(2015-02-11) Foerster, Bernd UweNo presente trabalho várias técnicas de espectroscopia localizada foram investigados. Suas aplicações para experimentos em núcleos diferentes tais como 1H, 31P e 13C foram analisados e, finalmente, serão apresentados alguns exemplos da aplicação dessas técnicas in vivo. A localização de um pequeno volume bem definido dentro de uma amostra mais extensa é um pré-requisito para experimentos de espectroscopia em amostras não homogêneas. A espectroscopia localizada, assunto deste trabalho, permite adquirir a informação espectral de tal volume, localizado arbitrariamente. Toma-se portanto possível investigar de forma não-invasiva, processos bioquímicos em seres vivos. Assim, a espectroscopia localizada pode complementar a tomografia no diagnóstico médico, identificando não somente o fato de haver um mal-funcionamento numa determinada região do organismo mas trazendo informações mais detalhadas sobre o metabolismo e os processos bioquímicos envolvidos naquela região. Neste trabalho, descreve-se a implementação de diferentes seqüências de pulsos para espectroscopia localizada, tais como PRESS, STEAM, CSI e também técnicas relacionadas como supressão de água (CHESS), outer volume supression (OVS) e desacoplamento (WALZ-16). Em experimentos in vitro foi desenvolvida uma metodologia otimizada para espectroscopia localizada de 13C utilizando dois sistemas de RMN diferentes; o primeiro é um equipamento experimental de 2 Teslas e o segundo um sistema comercial de corpo inteiro de 1.5 Teslas. Neste último, a metodologia otimizada foi aplicada num experimento em que os volumes observados foram localizados no interior da cabeça de um voluntário normal. Além disso, obtivemos as primeiras imagens em deutério com resolução micrométrica e espectros com volumes de localização de apenas alguns microlitros. Para tomar isso possível, instalamos e calibramos o subsistema de gradientes de um espectrômetro VARTAN Unity Inova de 400 MHzItem Estudo do peptídeo-C da proinsulina e de peptídeos oriundos da sua região C-terminal por ressonância magnética nuclear(2014-12-02) Silva, Daniel FerreiraO peptídeo-C da proinsulina foi considerado, por muito tempo, apenas um subproduto da síntese de insulina e sem nenhuma atividade fisiológica. A ele era atribuída apenas a função do correto enovelamento da insulina madura. Estudos recentes em pacientes diabéticos e em modelos animais tem demonstrado, porém, que o peptídeo-C possui uma função fisiológica ativa, possivelmente via interação com um receptor acoplado a uma proteína-G presente em alvos de membranas celulares. Esses resultados recuperaram o interesse na estrutura da molécula, tendo sido demonstrado que a parte mais ordenada do peptídeo-C humano, de 31 resíduos, é seu pentapeptídeo C-terminal, uma região capaz de, sozinha, elucidar muitas das respostas celulares atribuídas à molécula inteira. No presente trabalho, quatro peptídeos de diferentes comprimentos (respectivamente 8, 7, 6 e 5 resíduos), correspondendo à região C-terminal do peptídeo-C humano, e um correspondendo ao heptapeptídeo final do peptídeo-C do rato, foram estudados usando técnicas de RMN. Todos os espectros foram medidos em 50% TFE/ 50% H2 O, a várias temperaturas dentro do intervalo de 277- 303 K, e analisados quanto à presença de estruturas estáveis ou tendências conformacionais, particularmente com respeito à presença de pontes de hidrogênio características de voltas-β ou - α. O critério usado para avaliar cada peptídeo incluiu a presença de ROEs característicos de voltas, os valores das constantes de acoplamento 3JNH α, e a dependência tanto do deslocamentos químico quanto da intensidade dos picos com a temperatura. Todos os peptídeos mostraram evidências da formação de voltas reversas, apesar de apresentarem padrões complexos e variações consideráveis entre si. Em nenhum deles foi observado o padrão característico da região C-terminal previamente descrita para o peptídeo-C, sugerindo que essa região não é uma entidade autônoma. ) A característica mais conservada é a presença provável de uma ponte de hidrogênio envolvendo a carbonila da G28 e o amido da cadeia principal da Q31. Tal suposição é consistente com a conservação da intensidade do pico do próton amídico da cadeia principal da Q31., com a temperatura. Existe, também, a possibilidade de que o amido da cadeia principal da Q IND.31, esteja envolvido em uma volta ALFA com a carbonila do E27, conforme observado no peptídeo-C completo. O peptídeo derivado da região C-terminal do peptídeo-C do rato mostrou um maior número de ROEs do que o correspondente peptídeo humano, além de apresentar várias características únicas. Esses dados sugerem que o peptídeo do rato possa ter uma tendência em adotar uma conformação diferente de seu correspondente humano, uma observação coerente com a especificidade da seqüência do peptídeo-C conforme evidenciada pelos experimentos de reação cruzadaItem Ressonância paramagnética eletrônica de onda contínua e pulsada em sistemas de interesse biológico(2014-12-05) Ribeiro, Ronny RochaEste trabalho relaciona-se à aplicação das técnicas de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) de onda contínua e pulsada em sistemas de interesse biológico e ambiental, bem como técnicas computacionais de análise espectral. No estudo realizado em uma amostra padrão de ácido húmico, revimos técnicas de onda contínua e analisamos os limites de validade dessas técnicas, comparando os resultados com técnicas pulsadas e simulações. Ainda nesse estudo, determinamos a presença de metais como Fe(lII) e Cu(II), e, para este último, a presença de ligantes \' 14 ANTPOT.N\' e \'16 ANTPOT. 0\'. Utilizando um birradical sintético, verificamos os limites teóricos de aplicação das técnicas de Coerência de Duplo Quantum (CDQ ou C2Q), demonstrando que mesmo em presença de interação de troca forte, particularmente, pode-se determinar distàncias através da interação elétron-elétron. Os resultados são corroborados por experimentos de RPE de onda contínua, através da determinação do parâmetro de desdobramento de campo zero, D, assim como simulações moleculares. No estudo de uma proteína da família das septinas, cuja estrutura cristalográfica não se encontra disponível até o momento, demonstramos mudanças conformacionais induzidas por exposição à temperatura de \'37 GRAUS\'C e pela presença de uréia. Essas mudanças relacionam-se à formação de fibras e agregados, cujo papel no desenvolvimento de doenças neurodegenerativas tem sido apontado e estudado.A teoria e aspectos numéricos do Método da Diagonalização Filtrada (FDM), desenvolvido recentemente para análise espectral de alta resolução de sinais temporais, são revistas. Algumas aplicações do método são discutidas e detalhadas, entre elas uma recente aplicação do FDM que consiste no cálculo computacional dos campos de ressonância associados à ressonância eletrônica de varredura de campo em freqüência constanteItem Ressonância paramagnética eletrônica pulsada em sistemas vítreos e amorfos(2014-06-25) Lima, José Fernando deA investigação estrutural de materiais desordenados tem grande interesse devido ao rápido progresso de suas aplicações tecnológicas. A ressonância magnética, particularmente a ressonância paramagnética eletrônica (RPE) de onda contínua (CW) e pulsada, tem demonstrado ser um método altamente sensível para a análise das propriedades físicas e químicas de materiais vítreos e amorfos. Neste trabalho, aplicamos essas técnicas, em particular as técnicas de RPE pulsada, electron spin echo envelope modulation (ESEEM) com seqüências de dois e três pulsos e a de echo detected field sweep (EDFS) no estudo de três materiais distintos. No primeiro trabalho é apresentado um estudo das mudanças estruturais fotoinduzidas em filmes do sistema vítreo [Sb(PO3)3]nSb203 dopados com Cu2+.Esse material possui a propriedade de fotocontração quando exposto à luz ultravioleta. As medidas de RPE CW e de EDFS mostram que ocorre uma distorção na estrutura local quando o filme é irradiado por UV. Os espectros de ESEEM mostram a presença e uma linha de 31P que diminui drasticamente quando o filme é irradiado. O segundo trabalho descreve o estudo do xerogel pentóxido de vanádio, V2O3:nH2O com n = 1.8. Os espectros de RPE CW do V4+ na temperatura ambiente exibem uma estrutura hiperfina isotrópica tipicamente observada em líquidos. Em baixas temperaturas (65K) o espectro é anisotrópico e corresponde ao observado para amostras sólidas em pó. As simulações dos espectros CW estão em acordo com os resultados experimentais. Estudos de ESEEM em baixas temperaturas, efetuados para diversos valores do campo externo mostram que as modulações correspondentes aos núcleos 1 H existem somente para as componentes perpendiculares do espectro de ii EDFS. Os resultados obtidos são consistentes com o modelo estrutural no qual quatro radicais OH estão situados em posições equivalentes no plano equatorial da estrutura do V4+. Uma molécula de água pode estar localizada no sitio oposto da ligação axial V=0. No terceiro trabalho são estudados vidros foto-termo-refrativos (phototherino - refractive ou PTR). Vidros PTR do sistema O-Si-Na-Zn-Al-K-F-Br dopados com Ce, Ag, Sn, Sb exibem cristalização em nano-escala, induzidas após irradiação com luz ultravioleta e subseqüentes tratamentos térmicos. Neste trabalho, conjuntos de amostras irradiadas e/ou tratadas termicamente são analisados por RPE CW, EDFS e ESEEM. RPE CW não forneceu informações confiáveis sobre a estrutura do vidro. Mudanças significativas foram observadas nos espectros de EDFS, indicando mudanças estruturais na vizinhança dos centros paramagnéticos. Medidas sistemáticas de ESEEM em várias posições de campo magnético mostram claramente a modulação característica de 23Na, indicando que núcleos de Na são parte da estrutura ligante ao redor do centro observado. Para a amostra irradiada e tratada por 1 hora a 450°C e 2 horas a 520°C, o espectro de ESEEM obtido nas proximidades de g = 2 mostra a presença adicional de uma linha que pode ser atribuída a íons de 19F. Comparando-se com resultados de RMN, pode-se concluir que domínios de NaF são formados nas proximidades desse centro paramagnético. O quarto trabalho está relacionado com a simulação numérica de espectros de RPE CW e consiste em um estudo teórico a respeito da determinação dos autocampos de um Hamiltoniano de spin. O algoritmo proposto pode ser resolvido pelo \"Filter Diagonalization Method\", ou FDM, sugerindo uma nova metodologia capaz de resolver o problema de uma maneira mais direta do que a empregada pelos métodos usuaisItem Desenvolvimento da técnica de desacoplamento heteronuclear em banda larga para espectroscopia de alta resolução por ressonância magnética nuclear(2013-11-22) Silva, Eduardo Gomes daO objetivo deste trabalho foi implementar a técnica de dupla ressonância denominada Desacoplamento Heteronuclear em Banda Larga. Tal técnica consiste em eliminar a interação dipolar magnética nuclear existente entre núcleos atômicos raros que desejamos observar (13C, por exemplo) e núcleos atômicos abundantes que existem em sua vizinhança (1H, por exemplo). Para implementar algumas das técnicas de Desacoplamento Heteronuclear em Banda Larga (DBL), foi desenvolvido o instrumental eletrônico necessário, que consistiu em projeto e construção de moduladores de pulsos de radiofreqüência com controle de fase, em programação de seqüências especiais de pulsos para DBL e em sistemas de controle digital. As técnicas de DBL implementadas foram: \"Noise Modulation\", \"Squarewave modulation\", \"MLEV-64\" e \"WALTZ-16\". Avaliamos o desempenho destas técnicas através de resultados experimentais obtidos utilizando o composto ADAMANTANO (Cl10H16). Todos os equipamentos desenvolvidos foram incorporados ao espectrômetro de alta resolução por ressonância magnética nuclear existente no Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução (LEAR), do Departamento de Física e Informática, Instituto de Física de São Carlos, USP, e estão sendo utilizados rotineiramente nos experimentos de espectroscopia de alta resoluçãoItem Estudo por técnicas de ressonância magnética nuclear das propriedades físicas de novos eletrólitos poliméricos e vidros fosfatos(2010-09-08) Tambelli, Caio Eduardo de CamposNeste trabalho foram estudados novos eletrólitos poliméricos e vidros fosfatos utilizando a técnica de Ressonância Magnética Nuclear. Os eletrólitos estudados foram o poliéster (etileno glicol / ácido cítrico - EG/AC) e os filmes de hidroxietilcelulose (HEC) entrecruzados com diisocianatos de poli (óxido de etileno) e poli (óxido de propileno), ambos dopados com sais de lítio No estudo dos eletrólitos poliméricos, foram realizadas medidas da forma de linha e da taxa de relaxação spin-rede do 1H e do 7Li em função da temperatura e da viscosidade, com objetivo de estudar a mobilidade da cadeia polimérica e dos íons lítio. Os valores para o tempo de correlação, obtidos dos dados de relaxação, mostram que a mobilidade da cadeia polimérica e dos íons lítio são comparáveis aos encontrados em outros eletrólitos poliméricos similares Os sistemas vítreos estudados foram o vidro fosfato In(PO3)3 e o sistema binário (1-x)In(PO3)3 - xBaF2, com o objetivo de determinar o grau de polimerização da cadeia de fosfatos. Os estudos do 31P MAS RMN para diferentes tempos de fusão dos vidros fosfatos, permitiram verificar que presença da água reduz o comprimento da cadeia pela hidrólise das ligações P-O-P produzindo duas cadeias com grupos terminais -P-OH. A adição do BaF2 no vidro fosfato, reduz o comprimento da cadeia de fosfatos formando oxigênio não ponteante. Altas concentrações do BaF2 causa a depolimerização da cadeia de fosfatos formando grupos pirofosfatos (Q1) e grupos ortofosfatos (Q0).Item Simulação computacional de espectros de Ressonância Paramagnética Eletrônica de onda contínua.(2008-11-27) Lima, José Fernando deNeste trabalho foi desenvolvido um programa para simular espectros de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) de onda contínua de amostras policristalinas para tensores não coincidentes. O Hamiltoniano de spin utilizado inclui os tensores anisotrópicos g, interação hiperfina, divisão de campo zero e quadrupolar e o termo Zeeman nuclear isotrópico. O programa inclui várias tecnologias novas, tais como: segmentação de campo com teoria de perturbação de autocampo para localizar as posições de campo ressonante, os métodos de distribuição Espiral e Repulsão para determinar o conjunto de orientações e a interpolação bidimensional triangular para reduzir o número de orientações computadas. A conjunção desses algoritmos podem aumentar a velocidade e a precisão das simulações, especialmente na simulação de espectros de sistemas de spin de dimensões grandes. O programa foi testado em algumas situações reais e o resultado obtido pode ser considerado, em alguns casos, equivalente aos programas comerciais e, em outros casos, de qualidade superior.Item Quantificação da perfusão sanguínea cerebral utilizando arterial spin labeling: aplicações em medidas de territórios vasculares e em imagens funcionais(2008-08-25) Paiva, Fernando FernandesArterial spin labeling é uma técnica completamente não invasiva que permite o monitoramento quantitativo da perfusão cerebral e, juntamente com outras técnicas de ressonância magnética, tem se estabelecido como uma excelente ferramenta para estudos relacionados à hemodinâmica e problemas vasculares cerebrais. Dentre as possíveis implementações da técnica, a abordagem contínua, combinada a uma bobina de marcação dedicada, apresenta algumas vantagens com relação à relação sinal-ruído e à deposição de potência de RF. No presente trabalho, estas vantagens foram exploradas na implementação de uma metodologia que permite a obtenção de mapas quantitativos de fluxo sanguíneo cerebral, bem como dos territórios vasculares das principais artérias suprindo o cérebro. Os resultados obtidos em humanos e animais revelam a robustez e aplicabilidade da técnica em estudos da hemodinâmica cerebral. Aplicações em hipertensão comprovam que a técnica é capaz de fornecer informações que podem auxiliar na compreensão de diferentes patologias. A implementação da variante dinâmica da técnica ASL demonstra a versatilidade da metodologia fornecendo ferramentas para uma maior compreensão das características espaciais e temporais da hemodinâmica cerebral. Os resultados demonstram isto tanto em condições de fluxo sanguíneo basal como em hiperemia causada por estímulos funcionais.