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
- Tez No: 518368
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 110
Özet
Günümüzde hızla yaygınlaşmakta olan“Manyetik Rezonans Elektriksel Özellik Tomografisi”adlı çalışmalar; dokuların yüksek frekanslardaki elektriksel özelliklerini görüntüleyerek kanserli bölgelerin teşhisinde ve ayrıca, iskemik ve hemorojik inme arasında ayrım yapılmasında önemli rol almaktadır. Bu konudaki en önemli çalışmalardan olan cr-MREPT, ortaya çıkan görüntü artefaktları sebebiyle klinik çalışmalarda kullanılamamaktadır. Bu bağlamda hazırlanan tez,“Düşük Konvektif Bölge (DKB) Artefaktı”denilen ve elektriksel iletkenlik görüntülerinde ani ve yersiz sıçramalara sebep olan görüntü artefaktının düzeltilmesini amaçlamaktadır. Paralel RF gönderiminin kullanılması sebebiyle kullanılacak olan çok kanallı bir TEM sarımın tasarımı; 1994 yılında J. Thomas Vaughan tarafından dizayn edilen orjinal sarımın derinlemesine incelenmesiyle başlatılmaktadır. Koaksiyel elemanların kullanıldığı bu karmaşık yapı, sonlu elemanlar ağı (FEM) metodu kullanılarak Comsol Multiphysics ortamında simüle edilmiştir. Daha kolay uygulanabilir olduğu için, microstrip eleman bazlı bir TEM sarımı tasarlanıp üretilmiştir. Bu sarımın portları 50 Ohm'luk bir empedansa eşlendikten sonra elde edilen yansıma katsayıları 123.2 MHz'de -40 dB dolaylarında olmakla birlikte en kötü izolasyon, -14 dB olarak ölçülmüştür. Üretilen bu sarım quadrature olarak sürüldüğünde, az gürültülü MRI görüntüleri ve oldukça homojen B1 haritaları elde edilmiştir. Bunun ardından, DKB artefaktını ortadan kaldırabilmek için simülasyon temelli özgün bir yöntem ortaya atılmıştır.Bu yöntem, tasarlanan TEM sarımını iki farklı sürme durumunda kullanmayı içermektedir. İlk sürme durumu, MRI sistemlerinde standart olarak kullanılan“quadrature”adlı sürme konfigürasyonudur. İkinci sürme durumunda ise portlardan uygulanan RF sinyallerin genlik ve fazları; sarımın içerisinde istenilen manyetik alanı üretebilecek şekilde tasarlanmıştır. İkinci sürmede kullanılan bu manyetik alan, DKB artefaktını merkezden uzaklaştıracak şekilde kaydırmaktadır. Sonuçta ise, her iki sürme durumundan elde edilen B1+ verileri birlikte kullanılarak cr-MREPT denklemleri çözülmüş ve artefakttan arındırılmış temiz bir iletkenlik görüntüsüne ulaşılmıştır. Buna ek olarak, RF sarımlarda gönderme fazını bulabilmek için özgün bir metot daha önerilmiş olup, önerilen bu metotla MRI deneylerinden iletkenlik görüntüleri elde edilmiştir. Buna ek olarak, elde edilen yöntemi kullanabilmek için her hastaya özel B1 optimizasyonuna ihtiyaç duyulmamaktadır. Bu yöntemi deneylerde kullanabilmek için ise gönderme fazını B1+; non-quadrature sürme durumlarında bulabilmek için ayrı bir metot sunulmuştur. Bu metotta, her kanal için her sürme durumunda aynı olan alma fazları, ek bir quadrature sürme deneyi ve TPA varsayımı kullanılarak bulunmaktadır. Bulunan bu alma fazları her bir kanala gelen toplam fazdan çıkarılarak gönderme fazına ulaşılmaktadır. Bu bağlamda, simülasyonlarda ve deneylerde bulunan gönderme fazlarının oldukça benzer çıktığı gözlemlenmektedir. Sonuç olarak ise deneysel bir fantomun; bütün bu metotlar kullanılarak iletkenlik görüntüleri alınmaktadır. Görüntülerde her ne kadar DKB artefaktı kısmen ortadan kaldırılmış olsa da daha iyi bir RF/MRI sistemi kullanılarak bu artefaktın ortadan kaldırılabileceği tartışılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Magnetic Resonance – Electrical Properties Tomography, aiming at reconstructing the electrical properties (EPs) at radio frequencies, has a continuously increasing importance in terms of identifying the cancerous tissues and distinguishing between ischemic and hemorrhagic stroke. The presently prominent MR-EPT method“Convection–Reaction Equation Based MR-EPT”is still not clinically used due to the presence of image artifacts. In this regard, the objective of this thesis is to eliminate the low convective field (LCF) artifact, which refers to abrupt and point-wise image perturbations on the conductivity and permittivity reconstructions of cr-MREPT method. Since the proposed methods involve the use of parallel RF transmission, a multichannel transceiver array is designed by carefully scrutinizing the original TEM resonator, proposed by J.Thomas Vaughan in 1994. Finite Element Method (FEM) based simulations of that structure, which incorporates coaxial line elements (transmission lines), are done in Comsol Multiphysics. For better practical feasibility, a microstrip transmission line based eight–channel TEM array was designed, simulated and constructed. Each of the eight ports of this array is matched to 50 Ohm with reflection coefficients as low as -40 dB at 123.2 MHz. Worst decoupling between the ports is measured as -14 dB. With the use of quadrature excitation, clear MRI images of experimental phantoms and highly homogeneous B1+ maps are obtained. Using simulations, a method to eliminate the LCF artifact from the EP reconstructions is proposed. This method involves the use of the TEM array in two different excitation configurations. In the first excitation, the conventional quadrature drive is used. The second excitation, on the other hand, uses magnitude and phase optimized RF sinusoids to produce a proper transmit field (B1+) within the object. This intentionally adjusted/shimmed (B1+) field, which comprises high field and low field regions with a transition in the middle, shifts the LCF artifact towards a non-central location. Finally, data from both drive experiments are simultaneously used to reconstruct EP's. It has been further shown that the method can be applied to different patients without requiring patient-specific B1+ optimizations. Experimentally implementing the proposed method, another novel algorithm to extract the phase of the transmit field in a non-quadrature excitation is proposed. In this algorithm, the receive phases of individual channels, being common for quadrature and non-quadrature experiments are found from an additional quadrature drive experiment with the use of transceive phase assumption. Then, the transmit phase of non-quadrature drive is extracted by subtracting the receive phases from the transceive phase distributions. Strong consensus between the simulated and experimentally estimated transmit phases is observed. In conclusion, the conductivity reconstructions of an experimental phantom, with the use of the developed methods, is provided. It has been shown that the LCF artifact is alleviated and better experimental setups are required to fully eliminate it.
Benzer Tezler
- Yakın alan haberleşmesi ile güvenli uygulamalar için donanım/yazılım ortak sistem tasarımı ve gerçeklenmesi
Hardware/software codesign and implementation for secure near field communication applications
SUBUTAY GİRAY BAŞKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Fabrication and characterization of a carbon fiber/ epoxy composite reflector antenna
Karbon fiber/ epoksi kompozit reflektör anten imalatı ve karakterizasyonu
SÜMEYYA YAZAN ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Düşük bir hızlarında konuşma kodlama ve uygulamaları
Low bit rate speech coding and applications
TARIK AŞKIN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÜNSEL DURUSOY
- İstanbul'da eğitim donatımlarının planlanmasına ve uygulanmasına yönelik model araştırması
Model research on planning and application of education infrastructures in Istanbul
SUAT ÇABUK
Doktora
Türkçe
2003
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ÜNAL
- Türk inşaat sektöründe yalın mobilizasyon ve şantiye atık yönetimi uygulamaları üzerine bir inceleme
An investigation on lean mobilization and site waste management in Turkish construction industry
NUR EFŞAN ERUSTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEGÜM SERTYEŞİLIŞIK