Integração do framework PyMR com o ambiente integrado de desenvolvimento Spyder e sua adaptação à projetos de Ressonância Magnética

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Correia, Danilo Silva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Digital MR Spectrometer; Editor; Espectrômetro digital de RM; Magnetic resonance; Python magnetic resonance framework; Ressonância magnética; Spyder IDE
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76135/tde-31072024-100524/

A Ressonância Magnética (RM) esteve sempre à frente das ferramentas de análise e diagnóstico por suas características não invasivas e não destrutivas do objeto em estudo. Recentes pesquisas em diversas áreas, como a área médica e de agronomia, estão trazendo tal tecnologia de forma mais acessível e portátil e que necessita de flexibilidade para que os pesquisadores possam adaptá-las às suas necessidades. O desenvolvimento de novos métodos de ressonância magnética atualmente requer o avanço e a flexibilidade de hardware e software não encontrados nos equipamentos comerciais e softwares livres atuais, o que gera demanda para o desenvolvimento realizado dentro deste escopo. Por esse motivo, o Centro de Imagens e Espectroscopia in vivo por Ressonância (CIERMag) desenvolveu um Espectrômetro Digital de Ressonância Magnética (Digital Magnetic Resonance Spectrometer, DMRS) que proporciona flexibilidade, visto que o sistema possui sintetizado todo o hardware de controle dos pulsos e aquisição em uma única Field Programmable Gate Array (FPGA), permitindo que o hardware digital seja totalmente sintetizado e parametrizado a partir de linguagens como Very High-Speed Integrated Circuits Hardware Description Language (VHDL). Um dos principais objetivos do uso de síntese de hardware é a possibilidade de atualização, manutenção, escalabilidade e adaptação do equipamento apenas pela substituição do hardware sintetizado e, caso necessário, novos periféricos. Posto isso, com a necessidade de um software robusto para atuar não só como o front-end de configuração e utilização do espectrômetro de RM, foi criado o PyMR (Python Magnetic Resonance), que consiste em um framework para definição de sistemas de ressonância magnética com grande importância. Apesar dos avanços tecnológicos no hardware de ressonância magnética, o software ainda é um dos maiores problemas atualmente e os pesquisadores possuem acesso escasso e desatualizado para desenvolvimento e gerenciamento de novos sistemas e sequências de pulsos. Visto que o PyMR resolve as restrições de software, mas não integra ferramentas de desenvolvimento de software. Este trabalho tem como objetivo principal a integração do PyMR com o ambiente de desenvolvimento integrado Spyder por meio da criação de plug-ins, de forma a garantir o correto funcionamento do PyMR em conjunto com as ferramentas já existentes no Spyder e com outras ferramentas desenvolvidas no CIERMag, como por exemplo, compilador e linguagem própria, a linguagem \"F\" para o desenvolvimento de sequências de pulso e como objetivos específicos criar novas funcionalidades, ampliar as possibilidades de uso do sistema atual e criar ferramentas como Workspace de projetos de RM, layouts pré-definidos e barra lateral de acesso rápido a layouts pré-definidos para parâmetros, código e debug, e botões para validar e compilar código F. Para atender os objetivos propostos, além dos métodos tradicionais de desenvolvimento de software, foram utilizadas as estruturas de API de Plug-ins do Spyder IDE e estrutura da biblioteca PyMR. Os resultados deste trabalho mostram sua capacidade de atender à necessidade dos usuários e desenvolvedores de metodologias de RM, oferecendo a integração de ferramentas de RM com ferramentas de desenvolvimento de software. Em suma, este projeto prevê uma IDE especializada em RM e também a ampliação do sistema atual, gerando e ampliando um conjunto de ferramentas para a pesquisa na área.