Low-frequency conductivity imaging using MRI gradient induced currents
MRG gradyanlarının endüklediği akım kullanılarak düşük frekans iletkenlik görüntüleme
- Tez No: 436332
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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: 104
Özet
Manyetik Rezonans Görüntülemede (MRG) kullanılan gradyan alanların anahtarlanması, görüntülenen cisim ya da canlı içerisinde elektrik alanların endüklenmesine neden olur ve bu yolla `cisim girdap akımları' oluşur. Cisim girdap akımlarından kaynaklanan manyetik alanların (cisim girdap alanı) ölçülmesine dayanan düşük-frekans iletkenlik görüntülemesinin fizibilitesi (yapılabilirliği) iki amaç çerçevesinde incelenmiştir. Birinci amaç, cisim girdap alanlarının hatasız olarak ölçüldüğü varsayıldığında iletkenliğin geriçatılmasının mümkün olup olmadığının anlaşılmasıdır. Bu amaçla, iletkenlik dağılımının cisim girdap alanlarından elde edilmesi olarak tanımlanan ters problem, bir taşınım-reaksiyon denklemi olarak formüle edilmiş ve bir iletkenlik geriçatım algoritması geliştirilmiştir. Yapılan benzetimlerde, önerilen algoritmanın fizibilitesine işaret eden başarılı iletkenlik geriçatımları elde edilmiştir. İkinci amaç, iletkenliğin yüksek doğruluklu olarak geriçatılması için cisim girdap alanlarının aslına ne kadar uygun olarak ölçülmesi gerektiğinin anlaşılmasıdır. Cisim girdap alanlarının ölçülmesi için bu alanların MR fazına olan katkısının elde edildiği bir darbe dizini geliştirilmiştir. Bu katkının, yüksek doğruluklu bir iletkenlik geriçatımı için yeterli derecede belirsizlikle ölçülemeyeceği anlaşılmıştır. Ayrıca, ölçülen fazlarda rastgele gürültü dışında bazı artefaktlar da gözlenmiştir. MRG cihazının ideal olmaması nedeniyle oluşan manyetik alan etkileri gözetilerek bu artefaktlar modellenmiştir. Cisim girdap akımı temelli iletkenlik görüntülemenin yapılabilir olması için cisim girdap alanlarının biriktirdiği fazın arttırılması ve faz ölçümlerinin bahsedilen artefaktlardan arındırılması gerekmektedir. İlk gereksinim için en ileri gradyan sistemleri değerlendirilmiş ve ayrıca bir çoklu-spin-eko darbe dizini geliştirilmiştir. Bu darbe dizini, `genişletilmiş faz çizgesi' çerçevesinde analiz edilmiştir. İkinci gereksinim için geometrik bozulmaların düzeltilmesi amacıyla önerilen yöntemler değerlendirilmiştir. Çoklu-spin-eko sekansının, oldukça yüksek gradyan alanlara sahip küçük boyutlu preklinik MR cihazlarında kullanılması durumunda biriktirilen fazdaki artışın hassas bir iletkenlik geriçatımı için yeterli olduğu anlaşılmıştır. Diğer taraftan, geometrik bozulmaların, artefaktları kabul edilebilecek seviyeye indirebilecek derecede düzeltilemeyeceği anlaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Due to the switching of Magnetic Resonance Imaging (MRI) gradient fields, electric fields are induced in imaged subjects which give rise to `subject eddy currents'. The feasibility of low-frequency conductivity imaging based on measuring the magnetic field (subject eddy field) due to subject eddy currents is investigated within the frame of two main goals. First goal is to understand whether conductivity reconstruction is possible provided that subject eddy fields are accurately measured. Regarding this goal, the inverse problem of obtaining conductivity distribution from subject eddy fields is formulated as a convection-reaction equation and a conductivity reconstruction algorithm is developed. In the simulations, successful conductivity reconstructions are obtained pointing the feasibility of the proposed algorithm. The second goal is to understand the fidelity by which subject eddy fields must be measured for accurately reconstructing conductivity. For measuring subject eddy fields, a pulse sequence is developed by which the contribution of subject eddy fields to MR phase images is determined. It is found that this contribution cannot be measured with an uncertainty sufficiently low for accurate conductivity reconstruction. Furthermore, some artifacts other than random noise are observed in the measured phases which are modeled by considering the effects of magnetic fields due to MRI system imperfections during readout. For feasible subject eddy current based conductivity imaging, it is required that the span of the phase accumulated by subject eddy fields is increased, and the mentioned artifacts are eliminated from the phase measurements. For the first requirement, the state-of-the-art gradient systems are evaluated and also a multi-spin-echo pulse sequence is developed. This pulse sequence is analyzed by using the extended phase graph framework. For the second requirement, the possibility of using geometric distortion correction methods are evaluated. It is found that, if the multi-spin-echo pulse sequence is used in small-sized preclinical MRI scanners which have extremely high gradient fields, the span of accumulated phase can be sufficiently increased for the feasibility. On the other hand, it is found that the geometric distortions cannot be corrected to the degree that the level of artifacts becomes sufficiently low for the feasibility.
Benzer Tezler
- Induced current magnetic resonance electrical impedance tomography (ICMREIT) with low frequency switching of gradient fields
Gradyan alanların düşük frekansta anahtarlanmasıyla akım indüklemeli manyetik rezonans elektriksel empedans tomografisi (AİMREET)
HASAN HÜSEYİN EROĞLU
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET MURAT EYÜBOĞLU
- Microwave imaging of breast cancer with contrast agents
Meme kanserinin kontrast ajanlarla mikrodalga görüntülemesi
SEMA YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÇAYÖREN
- Katkılı NiFe2O4 polimer tabanlı mikrodalga yutucuların frekans seçici malzeme tasarımı
Frequency selector material design by using microwave absorbers wi̇th doped NiFe2O4 polymmer based
ETHEM İLHAN ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. MESUT KARTAL
- Iterative fitting approach to cr-MREPT
kr-MREÖT için yinelemeli yaklaştırma yöntemi
ÇELİK BOĞA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Determination of the breast cancer tumor diameter using wearable ultra wide band microstrip antenna
Meme kanseri tümör çapının giyilebilir ultra geniş bant mikroşerit anten kullanılarak belirlenmesi
FAWZY A.F. ALSHARIF
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇETİN KURNAZ