Theoretical limits and safety considerations for magneto-acousto electrical tomography
Manyeto akusto elektriksel tomografinin teorik sınırları ve güvenlik çalışmaları
- Tez No: 461959
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Bu çalışmada, Magneto-Akusto-Elektriksel Tomografi (MAET) metodunun performansı, duyarlılığı, çözünürlüğü ve iletkenlik kontrastı arasındaki ilişkiler kantitatif (nicel) olarak incelenmiştir. Bu işlemi yapmak için, MAET'in ileri problemine bileşkelerine ayırma metodunu uygulanarak iki boyutlu (2B) eş merkezli cisimler için analitik bir ifade elde edilmiştir. Elektriksel potansiyel ve akustik basınç, açısal ve radyal bileşenlerine ayrılmıştır. Sınır koşulları kullanılarak seri açılım katsayıları bulunmaktadır. Bu analitik çözümler COMSOL çoklu fizik yazılımıyla elde edilen sayısal çözümler ile kıyaslanmaktadır. Bu çözümler arasındaki nispi hatalar sunulmaktadır. Sonlu elemanlar metodundaki bütün ağ noktaları için bu hatalar hesaplanmıştır. Her iki durumun da, elektrik potansiyel ve akustik basınç, nispi hataları yüzde birin altındadır. Sınırda ölçülen elektrik potansiyeli analitik olarak uygulanan akustik sınır ivme ile ilişkilendirilmiştir. Bu potansiyel ifadesinden, elektriksel potansiyeldeki oransal değişim ile iletkenlik kontrastındaki oransal değişimi ilişkilendiren bir duyarlılık ifadesi elde edilmiştir. Bu ifade görüntüleme sisteminin çözünürlüğü, iletkenlik kontrastına, akustik dalga sayısı ve cismin boyutlarına bağlıdır. Bu parametrelerin arasındaki ikili ilişkiler gösterilmiştir. MAET'in duyarlılık karakteristiği Elektriksel Empedans Tomografi ile karşılaştırılmıştır ve küçük çözünürlük değerlerindeki gelişmeler gösterilmiştir. Eş merkezli olmayan cisimler için, açı korur gönderim yöntemi ile bir duyarlılık ifadesi elde edilmiştir. Harmonik olmayan akustik uyarımlar için, harmonik uyarımların duyarlılık ifadesinin birleştirilmesi ile genel bir duyarlılık ifadesi elde edilmiştir. Ayrıca, 2B basit bir göğüs modeli için MAET görüntüleme yöntemindeki ısınma problemi sayısal olarak incelenmiştir. Harici kaynağın olmadığı durumda vücut içerisindeki sabit ısı dağılımı hesaplanmıştır. Daha sonra cisim 1 saniye boyunca 16 elemanlı akustik dönüştürücü ile uyarılmıştır. Akustik emilimden ve dirençsel Lorentz akımlarından kaynaklanan güç yitiminden (kaybından) kaynaklanan ısı profili gösterilmiştir. Azami ısı artışı 1 Kelvin'in altındadır ve güvenlik limitleri içerisindedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the performance of Magneto-Acousto-Electrical Tomography (MAET) method is investigated quantitatively by considering interrelations between its sensitivity, resolution and conductivity contrast. An analytical solution for the forward problem of MAET is derived for two-dimensional (2D) concentric bodies by Separation of Variables Method. The electric potential and the acoustic pressure are separated to their angular and radial components. The series coefficients for these solutions are obtained by their respective boundary conditions. These analytical solutions are compared to the numerical solutions calculated by COMSOL Multiphysics. The relative errors between these two solutions for electric potential and acoustic pressure are obtained. In both cases, the average relative error is below one percent. The electric potential on the boundary is related to the acoustic boundary acceleration analytically. From this potential expression, a sensitivity expression is derived relating fractional change in conductivity contrast to fractional change in the measured electric potential. This expression is a function of resolution and conductivity contrast of the imaging system. It also depends on the acoustic wave number and the dimensions of the body. The pair-wise relation between these parameters are presented. The sensitivity behavior of MAET is compared with Electrical Impedance Tomography and the improvements for small inhomogeneities are presented. For eccentric bodies, a modified expression for the sensitivity is obtained by conformal mapping. For arbitrary periodic boundary excitations, the sensitivity expressions of harmonic cases are combined to obtain a unified sensitivity expression. Moreover, the tissue heating concerns arising in MAET imaging method is investigated numerically for a simplified 2D breast model. The steady state temperature distribution in the model is evaluated for an external source free case. The medium is excited with a 16 element linear phased array transducer at 1 MHz. The amplitude of acoustic excitation is set to the mechanical safety limit (1.7 MPa) at 1 MHz. The heating profiles due to acoustic absorption and resistive Lorentz current dissipation are demonstrated. The maximum temperature change is below 1 Kelvin and within the thermal safety limits.
Benzer Tezler
- Deprem etkisindeki yapılarda aktif ve pasif kontrol sistemlerinin uygulanması
Başlık çevirisi yok
BARIŞ SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Hidrokarbonların detonasyonu
Detonation hydrocarbons
SEHER ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. KORHAN BİNARK
- Potentialities for and limits to inclusion by education: The case of Syrian children's education in Turkey and child labour
Eğitim tarafından içermede potansiyeller ve limitler: Türkiye'deki Suriyeli çocukların eğitimi ve çocuk işçiliği
YASEMİN KIZILOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Sosyal HizmetOrta Doğu Teknik ÜniversitesiSosyal Politika Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET OKYAYUZ
- Dişli döşemeli sistemlerin Türk deprem yönetmeliklerinde algılanışı açısından parametrik incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ALPER KERESTECİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ HASGÜR
- Güncel killi dolgu zeminde gerçekleştirilen derin kazı İksa Sisteminin davranışı: Bir vaka analizi
Behaviour of a deep excavation Shoring System in current clayey fill: A case study
BATUHAN AKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR