Novel methods and analysis of B0 and B1 gradients in magnetic resonance imaging
MR görüntülemede kullanılan B0 ve B1 gradyanların incelenmesi ve yeni yöntemler
- Tez No: 336890
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGİN ATALAR, PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, B0 gradyanlar ve B1 alanlar incelenmi ş, B1 gradyanlar n, B0 gradyanlar yerine kullan ld ığı yeni y öntemler sunulmu ştur. Bu tezin katkı lar ından ilki, gradyan alanlar ile aktif medikal implantlar arası ndaki ili şkinin incelenmesiyle ilgilidir. G ör ünt ülenecek bölgede gradyan sarg ılar n yaratt ığı manyetik alanı n do ğrusal olması bilgisinden yararlan ılarak, homojen silindirik bir hacim i çerisinde basitle ştirilmi ş elektrik alan denklemleri elde edilmi ştir. Bu denklemler kullan ılarak, silindirik bir fantom i çerisinde farkl ı, implant kablosu pozisyonları nda elektrod üzerinde ind üklenebilecek potansiyel yaklaşık olarak hesaplanmışs ve deneysel öl çümlerle kar şıla ştı r ılarak do ğrulanm ışt ır. Bunun yanı nda,izole edilmi ş kurba ğa baca ğı deneyleri ile de metodun do ğrulu ğu test edilmi ştir. Deney sonu çları, implant kablosunun pozisyonu bilindi üinde, kablo üzerinde ind üklenebilecek voltaj ın yaklaşı k olarak hesaplanabilece ğini g östermi ştir. Tezin ikinci konusu Bloch-Siegert (BS) faz kaymasından yararlanan B1 haritalama tekni ğidir. Kullanılan frekansı n rezonans frekans ından kayma miktar ın ın, kullanı lan RF pulsun seklinin ve s üresinin y önteme etkisi incelenmi ştir. Bu analizler sonucunda BS RF pulsun Fourier transformu ile elde edilen faz kaymas ı arası nda yeni bir teorik model sunulmu ştur. Bloch sim ülasyonlar ve fantom deneyleri ile önerilen y öntemin do ğrulu ğu test edilmi ştir. RF alan ile frekans kayması arası ndaki oran 0.5'ten k üçük oldu ğunda, sonu çlar önerilen denklemin k ısa BS RF puls uzunlukları nda (< 2ms) ve d üşük frekans kaymaları nda (fRF <500Hz) dahi do ğru çalıştığını g östermi ştir. Tezin son konusu B1 gradyanlar kullan ılarak ak ış ve kesme dalga hareketinin g örüntülenmesi ile ilgilidir. Ak ış hareketinin g özlenmesinde, uzaysal de ğişkeni olan B1 alanlarla olu şturulan BS pulsunun kullan ld ığı yeni bir sekans önerilmi ştir. Önerilen y öntemin deneysel sonu çlar g ünümüzde kullan ılmakta olan y öntem sonu çları ile kar şıla şt ır ılarak do ğrulanm ıştı r. Bu kar şı la şt ırma B1 gradyanlar ın, ak ış g örüntülemede kullanı labilirli ğini g östermi ştir. Ayn zamanda, B1 gradyanlar ın kilohertz seviyesindeki frekanslarda kesme dalga hareketinin g örüntülenmesinde kullan lmas ı önerilmi ştir. Bu y öntem, 2kHz, 3kHz ve 4kHz kesme dalga frekanslar ı i çin denenmiştir. Tezdeki calışmalarda, MR g üvenli ği i çin B0 gradyanlar incelenmi ş ve çe sitli k ıs ıtlamalar sebebiyle B0 gradyanlar n kullan lamadığı durumlarda B1 gradyanlar n kullan ılabilece ği g österilmi ştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, analysis of B0 gradients and B1 fields are performed and novel methods using B1 gradients instead of B0 gradients are proposed. The fi rst contribution of this dissertation is expressing the nature of the interaction between the B0 gradient fi elds and the active implantable medical devices (AIMD). By utilizing the fact that gradient coils produce linear magnetic field in a volume of interest, the simpli ed closed form electric field expressions are de fined inside a homogeneous cylindrical volume. Using these simplifi ed expressions, the induced potential on an implant electrode has been computed approximately for various lead positions on a cylindrical phantom and verifi ed by comparing with the measured potentials for these sample conditions. In addition, the validity of the method has been tested with isolated frog leg stimulation experiments. The results of both phantom and ex vivo experiments show that if the path of the implant lead is known, the induced voltage on the lead can be estimated analytically. The second topic in this dissertation is the Bloch-Siegert (BS) shift based B1 mapping method. The method is analyzed in terms of the e ffects of the o ff-resonance frequency, the RF pulse shape, and the duration of the RF pulse.Based on these analyses, a new theoretical model that relates the Fourier transform of the o ff-resonant BS RF pulse envelope to the phase shift is proposed. Utilizing Bloch simulations and phantom experiments the proposed frequency domain expression is veri fied. The results indicates that the proposed expression works well even for short pulse durations (< 2ms) and low o ffset frequencies (fRF < 500Hz) when the ratio of the RF fi eld and the frequency o ffset of the RF pulse is smaller than 0.5. The last topic of this dissertation is on flow and shear wave imaging with B1 gradients instead of B0 gradients. In flow imaging, a novel sequence using a Bloch-Siegert pulse generated by a spatially dependent B1 fi eld is proposed. The proposed method is experimentally verifi ed by comparing the resultant velocity measurements with those obtained by using bipolar flow encoding B0 gradients. This comparison demonstrates the feasibility of using BS shift with B1 gradients in detecting the flow. The usage of B1 gradients is also proposed to detect shear waves at frequencies in kilohertz range and this method is experimentaly verifi ed for 2kHz, 3kHz and 4kHz shear frequencies. The studies in this thesis indicate that extensive analysis of B0 gradients in Magnetic Resonance Imaging (MRI) is important for safety issues, and for scenarios where B0 gradients prove insu fficient in encoding due to hardware limitations, utilizing B1 gradients can be considered as an alternative.
Benzer Tezler
- Recombinant production and characterization of aquaporin protein isolated from geobacillus thermoleovorans ARTR1 and virgibacillus sp. agtr strains
Vırgıbacıllus sp. agtr, geobacıllus thermoleovorans ARTR1 suşlarından izole edilen akuaporin proteininin rekombinant üretimi ve karakterizasyonu
ŞEVVAL UYSALCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
DR. ÖĞR. ÜYESİ NACİYE ESRA ATEŞ GENCELİ
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile B4C üretiminde katalizörlerin etkilerinin araştırılması
The investigation of effects of catalysts on the production of B4C via self propagating high temperature synthesis
HASAN ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Identification and analysis of drug-impregnated paper from prisons in England between 2018-2020
2018-2020 yılları arasında İngiltere'deki cezaevlerinde bulunan uyuşturucu emdirilmiş kağıtların tespiti ve analizi
ASENA AVCI AKCA
Doktora
İngilizce
2022
Adli TıpQueen Mary Unıversıty Of LondonAdli Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. ATHOLL JOHNSTON
- Normal popülasyonda miyokardiyal T1, T2 ve T2* değerlerinin yaş, cinsiyet ve kardiyak segmentlere göre analizi
Analysis of myocardial T1, T2, and T2* values in normal population by age, gender, and cardiac segments
ÇAĞRI ÖZCAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Radyoloji ve Nükleer TıpSağlık Bilimleri ÜniversitesiRadyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YİĞİT
- Integrated geochemical and thermal assessment of geothermal systems for sustainable resource utilization: A case study from the Dikili-Bergama Region, Western Anatolia
Sürdürülebilir kaynak kullanımı için jeotermal sistemlerin entegre jeokimyasal ve termal değerlendirmesi: Dikili-Bergama Bölgesi, Batı Anadolu
TOLGA AYZİT
Doktora
İngilizce
2025
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ALPER BABA