Fiber optic based force sensor design for prostate biopsy procedure under MRI
MRG altında prostat biyopsi prosedürü için fiber optik tabanlı kuvvet sensörü tasarımı
- Tez No: 510199
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜR KOCATÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Düşük hata oranı ve yüksek hassasiyete sahip Fabry-Pérot İnterferometri (FPI) fiber optik sensörler MRG altında prostat biyopsisi için iğne girişini optimize etmek için güvenilir geri bildirim sağlayabilir. Bununla birlikte FPI tabanlı kuvvet algılamasının, dokunun mekanik özellikleri ile ilgili veriler sağlayarak prostat kanserinin (PCa) doğrudan teşhisinde kullanılma potansiyeli vardır. Bu tezde, 18-ölçü bir prostat biyopsi iğnesi ucunda kuvvet ölçümü için FPI bazlı bir fiber optik sensörünün tasarımı ve üretimi sunulmaktadır. Sensör, 200 μm iç çapa sahip bir borosilikat cam tüp içine yerleştirilmiş ve sabitlenmiş 125 μm çapındaki iki kesik optik fiberin arasında oluşturulan bir hava boşluğu ile kurulmuştur. Optik fiberlerin cam tüpün içine sabitlenmesi, cam tüp üzerinde CO2 lazer işlemiyle oluşturulan iki mikro-delikten tıbbi dereceli UV yapıştırıcıların uygulanmasıyla sağlanmıştır. Fiber optiklerin uçları arasındaki uzaklık, piezoelektrik aktüatörler tarafından kontrol edilen manipülatörler ve 10 nm'lik bir çözünürlük ile gerinim ölçer okuyucuları kullanılarak ayarlanmıştır. Sensörün çalışması için ışık kaynağı olarak 635 nm dalga boyuna sahip bir lazer diyot kullanılmaktadır. Lazer diyotunun şiddeti, akım geri besleme mekanizmaları ve sıcaklık kontrolörleri ile sabit tutulmuştur. Model öngörülü kontrol yaklaşımları, ışık kaynağının sıcaklık kontrolü için uyarlanıp ve uygulanmıştır. Sistemin operasyonel kontrolü için bir devre kurularak ve sinyal işleme yapılmaktadır. Sensör, bir ticari basınç sensörü ve bir kuvvet test makinesi ile kalibre ve optimize edilmiştir. Sensörün dinamik aralığı, sinyal belirsizliğini önlemek için lineer çalışma bölgesine ayarlanmıştır ve gerçekleştirilen iğne yerleştirme deneylerinden elde edilen sonuçlara göre 0.1 N'lik bir çözünürlükle 0-13 N'luk bir kuvvet ölçüm aralığı sağlayabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Fabry-Pérot Interferometry (FPI) fiber optic sensors with low error ratio and high sensitivity can provide reliable feedback to optimize needle insertion for MRIguided prostate biopsy. FPI based force sensing has also potential for diagnosis of prostate cancer (PCa) directly by providing data regarding mechanical characteristics of the tissue.In this thesis, design and fabrication of a fiber optic sensor based on FPI for force measurement at the tip of an prostate biopsy needle (18-gauge) is presented. The sensor is built upon an air cavity between two cleaved optical fibers with a diameter of 125 μm which are embedded and fixed into a borosilicate glass capillary with an inner diameter of 200 μm. Fixation of optical fibers within the glass capillary are achieved by applying medical grade UV adhesives through two micro-holes formed with CO2 laser processing on the glass capillary. The initial distance between the fiber endings is adjusted by using manipulators controlled by piezoelectric actuators and strain gauge readers with a resolution of 10 nm. A laser diode which has a wavelength of 635 nm is used as a light source for the operation of the sensor. The intensity from the laser diode is kept constant during operation with current feedback mechanisms and temperature controllers. Model predictive control approaches are adapted and implemented for the temperature control of the light source. A circuitry for the operational control of the system and signal processing is implemented. The sensor is calibrated and optimized with a commercial pressure sensor and a force testing machine. Dynamic range of the sensor is set to the linear operation region to avoid signal ambiguity while being able to provide a force measurement range of 0-13 N with a resolution of 0.1 N based on needle insertion experiments conducted.
Benzer Tezler
- Demiryolu güvenliği için fiber optik sensör tasarımı
Fiber optical sensor design for railway safety
NAİL FERHAT ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YÜCEL
- Intelligent design of intensity modulated fiber optic sensors using different fiber structures
Yoğunluk modülasyonlu fiber optik sensörlerin farklı fiber yapılar kullanarak akıllı tasarımı
HASAN SEÇKİN EFENDİOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY YILDIRIM
- Design of MPD based fiber optic pressure sensors using polar format statistical image processing
Polar format istatistiksel görüntü işleme tekniği kullanılarak mpd tabanlı fiber optik basınç sensörü tasarımı
MUHAMMED BURAK ALVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR TOKER
PROF. DR. KEMAL FİDANBOYLU
- Optik temelli dokunmatik bir prototip algılayıcının gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi
Realization and development of an optic based prototype tactile sensor
AHMET KIRLI
Doktora
Türkçe
2015
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Teorisi ve Dinamiği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. UTKU BÜYÜKŞAHİN
- Fiber optic network-based remote sensing of rail systemsvehicles
Raylı sistem araçlarının fiber optik ağlar kullanılarakuzaktan algılanması
SERHAT BOYNUKALIN
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER