Multichannel and phase based magnetic resonance electrical properties tomography
Çok kanallı ve faz temelli manyetik rezonans elektriksel özellik tomografisi
- Tez No: 436356
- 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: 133
Özet
Dokuların elektriksel özelliklerinin (EÖ, yani iletkenliğinin ve dielektrik geçirgenliğinin) görüntülenmesi dokuların fizyolojik ve patolojik durumu hakkında değerli bilgiler verir. EÖ görüntüleme yöntemleri arasından, manyetik rezonans elektriksel özellik tomografisinin (MREÖT) hem klinik tanıda hem de lokal özgül soğurma oranının (ÖSO) hesaplanmasında bir potansiyeli vardır. Fakat, klasik MREÖT yöntemlerinin, sınır artefaktı, düşük konvektif bölgesi (DKB) aretefaktı, toplam faz varsayımı (TFV), sadece kuş-kafesi sarımının kullanılabilirliği gibi bu yöntemlerin klinikte uygulanabilirliğini olanaksızlaştıran bazı sorunları bulunmaktadır. Bu tez klasik MREÖT yöntemlerindeki bu sorunları çözerek MREÖT tekniğinin hızlı ve güvenilir bir şekilde klinikte uygulanmasını hedeflemektedir. Bu amaçla, iki yeni yöntem önerilmiştir. İlki, klasik kr-MREÖT yöntemindeki DKB artefaktı sorununu çözmek için içerisinde çok kanallı almaç sarımlarının kullanıldığı almaç hassasiyetine (B1-) dayalı çok kanallı kr-MREÖT yöntemidir. Bu katkıya ek olarak bu yöntem standart MRG sarımlarının kullanılmasına olanak sağlayarak klasik MREÖT yöntemlerindeki kuşkafesi sarımı kullanılmasının kısıtını kaldırmaktadır. Yöntemin ana denklemi almaç hassasiyetine dayalı olduğundan her kanalın kompleks B1- bilgilisini haritalamak için arka arkaya uygulan iki deneye dayalı yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Hem benzetim hem de deneysel çalışmalarda DKB bölgesinin bir kanaldan diğer kanala değiştiği ve uygun kanalların mantıklı bir şekilde birleştirilerek artefaktan arınmış EÖ geriçatımlarının mümkün olduğu gösterilmiştir. Bu yöntemin dezavantajı toplam faz varsayımını kullanıyor olmasıdır. Bu dezavantajın ve yukarıda bahsedilen klasik MREÖT yöntemlerindeki sorunların da çözüldüğü ikinci önerilen yöntem faza dayalı genelleştirilmiş elektriksel iletkenlik görüntüleme metodudur. Maxwell'in denklemlerinden başlayarak ve EÖ gradyanlarını da formülasyonu dahil ederek klasik faza dayalı EÖT yöntemi için yeni bir denklem geliştirilmiştir. Bu ana kısmi diferansiyel denklemi, katsayılarının ölçülen MR fazının türevlerinden oluştuğu, konveksiyon reaksiyon denklemi formundadır. Sadece MR fazı kullanıldığından yöntem oldukça hızlıdır (herhangi bir B1 haritalamaya ihtiyaç duymaz) ve herhangi bir sarım yapısı için uygulanabilir (toplam faz varsayımını kullanmaz). Önerilen yöntemin klasik faza dayalı EÖT yönteminden üstünlüğü hem basit fantom simülasyonu ve deneyleri ile hem de gürültü eklenmiş insan beyni simülasyonları ve sağlıklı insan deneyleri ile gösterilmiştir. Buna ek olarak, akutkronik arası fazda nörovasküler hastası iki hasta ile ilk klinik denemeler gerçekleştirilmiştir. Her bir çekim ortalama altı dakika sürmüştür. İskemik bölgede diğer bölgelere göre iletkenliğin arttığı gözlemlenmiş ve hematom bölgesinde ise iletkenlikte herhangi bir değişiklik gözlenmemiştir. Yöntemin, iskemik inmenin hemorajik inmeden akut fazda ayrılması gibi bu tip spesifik klinik uygulamalarda standartlaşabilmesi için, daha fazla vaka çalışmasının sistematik bir şekilde yürütülmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Imaging of electrical properties (EPs, i.e. conductivity and dielectric permittivity) of tissues give valuable information about the physiological and pathological conditions of tissues. Among the EP imaging modalities, magnetic resonance electrical properties tomography (MREPT) has the potential that it can be used both in clinical diagnosis and local specific absorption rate (SAR) calculation. However, there are several issues in the conventional MREPT methods such as boundary artifact, low convective field (LCF) artifact, transceive phase assumption (TPA), usability of only birdcage coil, which precludes the clinical applicability of these methods. This dissertation aims that MREPT can be used in the clinical applications in a fast and reliable way by solving these issues in the conventional MREPT methods. For this purpose two novel methods have been proposed. One is the receive sensitivity (B_1^-) based multichannel cr-MREPT method in which the multi-channel receive coil configuration has been employed to solve the LCF artifact issue in the conventional cr-MREPT method. In addition to this contribution, the method removes the limitation of using birdcage coil in the conventional MREPT methods by enabling the use of standard MRI coils. Since the governing equation is based on the receive sensitivities, a new approach based on two consecutive experiments has been proposed to map the complex B_1^- of each channel. It has been shown in both simulations and experiments that the LCF region differs from one channel to another and artifact-free EP reconstruction is possible by combining the appropriate channels in a logical manner. The drawback of this method is that it is using transceive phase assumption. The second method, in which this drawback and also the issues in the conventional MREPT methods aforementioned above have been solved, is the generalized phase based electrical conductivity imaging method. Starting from the Maxwell's equations and also including EP gradient terms in the formulation, a new equation for the phase-based EPT method has been developed. The governing partial differential equation (PDE) is in the form of convection-reaction equation the coefficients of which are the derivatives of the measured MR transceive phase. Since only MR phase is used, the method is considerably fast (no B_1 mapping is required), and it is applicable for any coil configuration (no TPA is used). The superiority of the proposed method over the conventional phase based EPT method has been shown both in the simple phantom simulations and experiments and in the noisy human brain simulation and healthy volunteer experiments. Furthermore, initial clinical trials with two patients with neurovascular diseases in the subacute phase have been conducted. Each examination took about six minutes. It has been observed that the conductivity increases in the ischemic region when compared to other regions, whereas no conductivity change has been observed in the hematoma region. To standardize the method for the specific clinical applications such as differentiation of the ischemic stroke from the hemorrhagic stroke in the acute phase, further case studies need to be conducted in a systematic way.
Benzer Tezler
- Low convective field artifact elimination using dielectric padding and multichannel receive in cr-MREPT conductivity images
Dielektrik yastık ve çok kanallı alıcı kullanımı ile kr-MREPT iletkenlik görüntülerinde düşük konvektif bölge artefaktlarının giderimi
GÜLŞAH YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Design, implementation and construction of an eight channel MR-EPT array and its use in mr-ept
Sekiz kanallı MR-EPT sarım dizaynı, üretimi ve MREÖT çalışmalarında kullanımı
GÖKHAN ARITÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Development of resonance tracking and optical readout methods for MEMS sensor arrays
MEMS sıra-algılayıcılar için tınlaşım takip ve optik okuma yöntemlerinin geliştirilmesi
ARİF MUSTAFAZADE
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- A 600W on-coil class-E RF power amplifier array with dynamic phase control for 3T MRI
3T MRG için dinamik faz kontrolü özellikli bobin-üzeri 600W E-sınıfı güç yükselteci dizisi
ABDULLAH ERKAM ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ATALAR