Projetos – Laboratório de Ultrassom e Instrumentação Biomédica

2022 – Atual

Avaliação e desenvolvimento de novas técnicas para processamento de sinais e geração de imagens de ultrassom em plataformas abertas de pesquisa

Projeto certificado pelo(a) coordenador(a) Joaquim Miguel Maia em 17/10/2022.
Descrição: Este projeto tem por objetivo o estudo e desenvolvimento de novas técnicas de processamento digital de sinais para geração de imagens de ultrassom em tempo real que permitam o aumento da taxa de quadros por segundo e a otimização na qualidade da imagem. As técnicas a serem avaliadas envolvem o uso de ondas planas (plane wave) e esparsidade na excitação dos elementos transdutores, de forma a permitir a geração de imagens nos modos B, Doppler e de Elastografia. O trabalho será desenvolvido utilizando-se uma plataforma de pesquisa Verasonics Vantage® 128, um equipamento Siemens Acuson X300 e um Ultrasonix Sonix MDP com interface para pesquisa e pacote para elastografia, de forma a auxiliar no desenvolvimento e testes das rotinas desenvolvidas e no estudo de novas técnicas de imageamento ultrarrápido baseado em plane wave. Além dos equipamentos comerciais, serão utilizados os dados da plataforma de pesquisa de arquitetura aberta ULTRA-ORS, que foi implementada no Laboratório de Ultrassom da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), e também os dados de uma nova plataforma que vem sendo desenvolvida em colaboração com outros grupos do Brasil e que receberá uma atualização de hardware pela equipe da UTFPR durante a vigência deste projeto. Os testes para validação dos algoritmos desenvolvidos serão realizados utilizando-se objetos de testes (phantoms) de uso geral, de contraste e detalhes, e de elastografia. A avaliação dos resultados será feita através da comparação com imagens reconstruídas por técnicas tradicionais e parâmetros de resolução e contraste. Espera-se como resultados principais do trabalho a obtenção de novos algoritmos de processamento/geração de imagens que possam ser utilizados futuramente para auxiliar no desenvolvimento de um equipamento nacional de ultrassom para auxílio ao diagnóstico por imagens, além da formação e capacitação de recursos humanos na área de Engenharia Biomédica, com especialização na área de ultrassom em medicina. Chamada CNPq/MCTI/FNDCT Nº 18/2021 – UNIVERSAL – Faixa B (Grupos Consolidados), processo N.º 408274/2021-2..
Situação: Em andamento.
Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (6) / Doutorado: (8) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Integrante / Joaquim Miguel Maia – Coordenador / André Xian Ming Chang – Integrante / Marcelo Victor Wurst Zibetti – Integrante / Alexandre Francisco de Morais Filho – Integrante / Nivaldo T. Shiefler Jr. – Integrante / Renan Antonio Corrêa Medeiros – Integrante / Solivan Arantes Valente – Integrante / JONATHAN DE OLIVEIRA – Integrante / Larissa Comar Neves – Integrante / Acácio José Zimbico – Integrante / Felipe Meira Ribas – Integrante / Michel Andrey F. De S. Kohler – Integrante / Matheus Jose Da Silva Ruzyk – Integrante / Thiago Mathias de Oliveira – Integrante / Sergio Moribe – Integrante / Ana Paula Christakis Costa – Integrante / Rosalba da Costa – Integrante / Rubem Petry Carbente – Integrante / Paulo Roberto Bueno – Integrante / Clayton Moura Belo – Integrante / Gilson Maekawa Kanashiro – Integrante / Ednilson de Souza Contieri – Integrante / Ronaldo da Silva Moura – Integrante / Fábio Henrique Almeida Fernandes – Integrante / Karina da Silva Siqueira – Integrante / Rojelio de Bairro – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Auxílio financeiro.

2017 – Atual

Modelagem e implementação dos módulos de processamento e quantificação de imagens em tempo real para equipamento portátil de diagnóstico por ultrassom

Descrição: Este projeto tem por objetivo a investigação, a modelagem e a implementação de um equipamento tecnológico portátil, aberto e flexível de ultrassom, baseado em dispositivos reconfiguráveis Field Programmable Gate Array (FPGA), para investigação de novas estratégias de transmissão, recepção, processamento de sinais e quantificação de imagens em tempo real, visando contribuir com a pesquisa e o desenvolvimento de equipamentos de diagnóstico médico por imagem de ultrassom no País. (1) Processo CNPq: 306579/2016-2. Demanda/Chamada: Chamada CNPq Nº 11/2016 – Bolsa de Produtividade em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora – DT. Modalidade: DT. Categoria/Nível: 2. (2) Auxilio financeiro dos Editais PROPPG 07/2018, 07/2019, 07/2020, 07/2021 e 07/2022- Programa de Apoio a Pesquisa Científica e Desenvolvimento Tecnológico (PAPCDT) – UTFPR.
Situação: Em andamento.
Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (2) / Doutorado: (2) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante.
Financiador(es): Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Auxílio financeiro / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Bolsa.

2017 – Atual

Desenvolvimento de módulos de transmissão, recepção e processamento de sinais de ultrassom de baixo custo para aplicações médicas

Descrição: Este projeto visa contribuir significantemente com o Desenvolvimento Científico e Tecnológico e Inovação através da concepção de módulos embarcados de transmissão (Tx), recepção (Rx) e processamento de sinais de ultrassom adequados para utilização no setor de equipamentos para assistência à saúde, visto que não há no país grupos/empresas que dominem toda a tecnologia para desenvolvimento de hardware, software e firmware voltados à obtenção de imagens para auxílio ao diagnóstico médico por ultrassom. Além disso, o desenvolvimento de tais módulos visa o estudo para implementação futura de novas plataformas tecnológicas, abertas e flexíveis de ultrassom, para apoiar o desenvolvimento de pesquisas e técnicas inovadoras, mais seguras, baratas e que possam atender uma parcela maior da população, promovendo o desenvolvimento de tecnologia nacional, capacitação e formação de recursos humanos. Foi aprovada uma Bolsa de Inovação para estudante de graduação, dentro dos Programas Institucionais de Inovação – EDITAL PROREC 02/2017-UTFPR-INOVAÇÃO..
Situação: Em andamento.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado profissional: (1) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante.
Financiador(es): Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Bolsa.

2016 – 2018

Implementação de uma plataforma aberta e portátil de ultrassom baseada em dispositivos FPGA para investigação de novos métodos de processamento e geração de imagens em tempo real – Custeio para Desenvolvimento de Projeto de Pesquisa (CAPES)

Descrição: Descrição: Neste projeto propõe-se o estudo e a implementação de uma plataforma tecnológica portátil de ultrassom com ambos os segmentos front-end e back-end baseados em dispositivos FPGA para investigação de novas técnicas de transmissão, recepção e processamento de sinais e imagens em tempo real. Trata-se de um sistema multicanal com excitação multinível, totalmente programável, aberto e flexível, adequado para apoio à pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de diagnóstico por imagem de ultrassom no País. O desempenho do sistema proposto será avaliado comparando-se os resultados teóricos e experimentais através da aplicação de técnicas de reconstrução de imagens em Modo B tradicionais, implementadas em linguagem VHDL e C, com os resultados obtidos pela ferramenta de simulação de campo acústico FIELD II e pelo equipamento comercial Sonix MDP (Ultrasonix Medical Corp., Canadá) em phantoms mimetizadores de tecidos biológicos de ultrassom. Editais PROPPG 07/2016 e 07/2017 – Programa de Apoio a Pesquisa Científica e Desenvolvimento Tecnológico (PAPCDT) – UTFPR/CAPES..
Situação: Concluído.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado profissional: (2) / Doutorado: (2) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante / Breno Mendes Ferreira – Integrante.
Financiador(es): Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Auxílio financeiro / Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Auxílio financeiro.

2015 – 2015

Descrição: Neste projeto propõe-se o estudo e a implementação de uma plataforma tecnológica portátil de ultrassom com ambos os segmentos front-end e back-end baseados em dispositivos FPGA para investigação de novas técnicas de transmissão, recepção e processamento de sinais e imagens em tempo real. Trata-se de um sistema multicanal com excitação multinível, totalmente programável, aberto e flexível, adequado para apoio à pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de diagnóstico por imagem de ultrassom no País. O desempenho do sistema proposto será avaliado comparando-se os resultados teóricos e experimentais através da aplicação de técnicas de reconstrução de imagens em Modo B tradicionais, implementadas em linguagem VHDL e C, com os resultados obtidos pela ferramenta de simulação de campo acústico FIELD II e pelo equipamento comercial Sonix MDP (Ultrasonix Medical Corp., Canadá) em phantoms mimetizadores de tecidos biológicos de ultrassom. Auxílio financeiro para custeio de projeto de pesquisa científica e de desenvolvimento Tecnológico (PAPCDT) – UTFPR/CAPES..
Situação: Concluído.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado profissional: (3) / Doutorado: (1) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / COSTA – Integrante.
Financiador(es): Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Auxílio financeiro / Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Auxílio financeiro.

2014 – 2018

Descrição: Neste projeto propõe-se o estudo e a implementação de uma plataforma tecnológica portátil de ultrassom com ambos os segmentos front-end e back-end baseados em dispositivos FPGA para investigação de novas técnicas de transmissão, recepção e processamento de sinais e imagens em tempo real. Trata-se de um sistema multicanal com excitação multinível, totalmente programável, aberto e flexível, adequado para apoio à pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de diagnóstico por imagem de ultrassom no País. O desempenho do sistema proposto será avaliado comparando-se os resultados teóricos e experimentais através da aplicação de técnicas de reconstrução de imagens em Modo B tradicionais, implementadas em linguagem VHDL e C, com os resultados obtidos pela ferramenta de simulação de campo acústico FIELD II e pelo equipamento comercial Sonix MDP (Ultrasonix Medical Corp., Canadá) em phantoms mimetizadores de tecidos biológicos de ultrassom. Chamada Pública MCTI/CNPQ/Universal 14/2014, DOU nº 222, segunda-feira, 17 de novembro de 2014.
Situação: Concluído.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado profissional: (3) / Doutorado: (1) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Fabio K. Schneider – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante / Vera Lúcia da Silveira Nantes Button – Integrante / Marcelo Victor Wurst Zibetti – Integrante.
Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Auxílio financeiro.
Número de produções C, T & A: 1

2014 – Atual

Avaliação de Novos Métodos de Geração de Imagens por Ultrassom Baseados em Arquitetura de Hardware Multicanal Reconfigurável

Descrição: Esta proposta tem como objetivo principal o desenvolvimento e avaliação de novos métodos de geração de imagens por US baseados em arquitetura de hardware front-end multicanal reconfigurável e back-end embarcado em computador ou em kits de FPGA e DSP. Dessa forma, será utilizada a plataforma protótipo de bancada ULTRA-ORS (do inglês Ultrasound Open Research System), desenvolvida durante a tese de doutoramento do proponente no Programa de Pós-Graduação em Eng. Elétrica e Informática Industrial ? CPGEI (ASSEF, 2013), área de concentração em Engenharia Biomédica, como sistema base para o desenvolvimento das pesquisas..
Situação: Em andamento.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado profissional: (3) / Doutorado: (1) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Coordenador / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante / Breno Mendes Ferreira – Integrante.

2013 – Atual

Plataforma de processamento de sinais de ultrassom e reconstrução de imagens utilizando FPGA, processadores multicore e técnicas de arrays esparsos e plane wave

Descrição: Neste projeto propõe-se o desenvolvimento de uma plataforma de processamento de sinais e reconstrução de imagens por ultrassom com FPGA e processadores VLIW (Very Long Instruction Word) multicore, de arquitetura reconfigurável e algoritimos eficientes. Durante o trabalho serão desenvolvidos circuitos eletrônicos e periféricos, bem como o estudo e implementação de filtros especiais, testes, simulações e aplicação das técnicas de geração e recepção de imagens tradicionais utilizando os algoritmos de reconstrução de sinais (Delay & Sum, phase rotation e interpolation based). Os novos algoritmos propostos para reduzir o tempo de processamento dos mapas de RF serão desenvolvidos utilizando-se códigos em linguagem VHDL e C para a plataforma. A avaliação dos resultados obtidos será feita comparando-se os algoritmos implementados com os resultados obtidos pelo simulador FIELD II e pelas Plataformas de Pesquisa (Plataforma de Arquitetura Aberta desenvolvida no projeto em vigência e o equipamento Sonix MDP da Ultrasonix) utilizando-se phantoms de uso geral que possam simular as propriedades acústicas e elásticas dos tecidos biológicos. Também serão investigadas novas técnicas para geração de imagens de ultrassom em tempo real que permita o aumento da taxa de varredura através da diminuição do número de disparos dos elementos do transdutor. A pesquisa será desenvolvida com base em algumas técnicas que já vêm sendo avaliadas, tais como plane wave, arrays esparsos e outras a serem definidas.
Situação: Em andamento.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (3) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Integrante / Joaquim Miguel Maia – Coordenador / Fabio Kurt Schneider – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Integrante / Vera Lúcia da Silveira Nantes Button – Integrante.

2010 – 2022

ULTRASSOM2 – Desenvolvimento de plataforma tecnológica para equipamentos de ultrassom diagnóstico

Descrição: Projeto para desenvolvimento de um equipamento nacional de ultrassom diagnóstico. O projeto envolve os grupos de pesquisa em ultrassom das seguintes instituições: Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, Universidade de São Paulo – USP (POLI-Mecânica e GIIMUS/FFCL-RP), Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Universidade Federal de São Carlos – UFSCAR e Hospital de Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo – INCOR/HC/USP. O suporte financeiro é da FINEP.
Situação: Concluído.
Alunos envolvidos: Graduação: (6) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) .

Integrantes: Amauri Amorin Assef – Integrante / Joaquim Miguel Maia – Integrante / Fabio Kurt Schneider – Integrante / Eduardo Tavares Costa – Coordenador / Vera Lúcia da Silveira Nantes Button – Integrante / Antonio Adilton Oliveira Carneiro – Integrante / João Carlos Machado – Integrante / Wagner Coelho de Albuquerque Pereira – Integrante / Marco Antonio von Krüger – Integrante / Julio Cezar Adamowski – Integrante / José Antonio Eiras – Integrante / Flavio Buiochi – Integrante.