Novel techniques and innovative designs for the RF chain of magnetic resonance imaging scanners
Manyetik resonans görüntüleme cihazlarının RF tarafı için yeni teknikler ve yaratıcı tasarımlar
- Tez No: 639468
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGİN ATALAR, DR. ÖĞR. ÜYESİ YİĞİTCAN ERYAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- 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: 130
Özet
Bu tezde manyetik resonas goruntuleme (MRG)'nin en onemli amaclarından biri olan en kaliteli goruntuyu sinyal-gurultu oranı (SGO)'nı artırarak ve ozel sogrulma orani (O¨ SO) ile belirlenen hasta guvenligi kısıtlamalarına uyarak elede etmeye hizmet etmek ic¸in yeni teknikler ve yaratıcı tasarılarımlar o¨nerilmektedir. Bu doktora tezi alana bes¸ farklı katkı sunmaktadır. ˙Ilk olarak, es¸zamanlı simu¨lasyon yo¨ntemi istenilen sargının es¸deg˘er devre modelini kullanılarak hızlandırılmıs¸ ve hızlı sargı dizisi tasarımı ic¸in yeni teknik olarak tanıtılmıs¸tır. Varan olan es¸zamanlı simu¨lasyon yo¨ntemi farklı sargı dizileri ic¸in 20 katdan fazla hızlanılabilirlig˘i go¨sterilmektedir. Bas¸ka bir c¸alıs¸mada as¸ırı yu¨ksek alan (AYA, B0 ≥ 7T) MRG'de bo¨lgesel O¨ SO'yu¨ azaltmak amac¸lı verici elemanların yapısını optimize etmek ic¸in yeni bir strateji o¨nerilmektedir. ˙Iki farklı alan gu¨cu¨nde (7T ve 10.5T) farklı verici elemanlar ic¸in bo¨lgesel O¨ SO'nun %20 azalabildig˘i go¨sterilmektedir. Bir bas¸ka katkı olarak hasta gu¨venlig˘i kısıtlamalarına uyarak ilk canlı insan kafa go¨ru¨ntu¨su¨ 10.5T'da alınmıs¸tır. ˙Insan deneklerinin gu¨venlig˘ini sag˘lamak amac¸lı bir genis¸letilmis¸ dog˘rulma is¸-akıs¸ı kullanılarak radyofrekans (RF) sargısının elektromanyetik (EM) modeli dog˘rulanmıs¸ ve gu¨venli RF gu¨c seviyesi hesaplanmıs¸tır. Bir başka çalışmada O¨ SO performansı iyilestirilmis¸ NODES anten isimli yeni bir dipol benzeri eleman o¨nerilmis¸tir. Bahsı gec¸en eleman AYA-MRG'de c¸ok sayıda el- emana sahip olan verici sargı dizisi tasarlamk ic¸in bir fırsat sunmaktadır. NODES elemanlarını kullanarak dokuz kanallı bir alıcı/verici sargı ins¸a edilmis¸ ve insan ca- davrasının omurga go¨ru¨ntu¨su¨ 10.5'da c¸ekilmis¸tir. Son c¸alıs¸mada verici sargıların O¨ SO performansının ust sınırını belirlemek ic¸in nihai ic¸sel O¨ SO verimlilig˘i (N˙IO¨ SOV) yeni bir parametre olarak tanımlnmıs¸ ve hesaplanmıs¸tır. Genel olarak bu doktora tezi verici sargıların tasarımı ic¸in yeni teknikler ve yaratıcı yapılar sunmaktadır, bu da esasen goruntu kalitesi ve hasta gu¨venlig˘ini SGO'yu artırarak ve O¨ SO'yu¨ azaltarak iyiles¸tirmeye katkı sag˘lamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this dissertation, novel techniques and innovative designs are proposed to serve one of the main goals of MRI, which is achieving the best image quality by improving signal-to-noise ratio (SNR) while confined to the patient's safety restrictions determined by specific absorption rate (SAR) limits. This dissertation comprises five different contributions to the field. First, the co-simulation method is accelerated using the equivalent circuit model of the intended coil and introduced as a compact novel technique for the fast design of transmit array (TxArray) coils. It is shown that the existing co-simulation method can be accelerated by more than 20-fold for different types of TxArray coils. In another study, a simple strategy is introduced for optimizing the topography of transmit elements to reduce the local SAR at ultra-high field (UHF, B0 ≥ 7 T) MRI. It is shown that the peak local 10g-averaged SAR can be reduced more than 20% for different types of transmit elements at two different field strengths (i.e., 7 T and 10.5 T). As another contribution, confining to the safety limits, the first in vivo human head images at 10.5 T is acquired. To ensure the safety of subjects, the EM simulation model of the radiofrequency (RF) coil is validated using an expanded validation workflow, then, safe RF power levels were calculated. In another study, a novel short dipole-like element with improved SAR performance, non-uniform dielectric substrate (NODES) antenna, introduced which provides an opportunity to design highly-dense TxArray coils for UHF-MRI. Eventually, a nine-channel transmit/receive coil is built and human cadaver spine images are acquired at 10.5 T. In the final study, a new parameter, ultimate intrinsic SAR efficiency (UISARE), is introduced and calculated as the upper bound for SAR performance of the transmit coils at different field strengths. Overall, this dissertation proposes novel techniques and innovative structures for designing the TxArray coils, which mainly contribute to enhancing image quality and patient safety by improving SNR and reducing SAR.
Benzer Tezler
- Next-generation MIMO systems: From index modulation to deep learning
Yeni nesil çok-girişli çok-çıkışlı sistemler: İndis modülasyonundan derin öğrenmeye
BURAK ÖZPOYRAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- A low noise analog radio baseband with novelnoise shaping circuit techniques
Özgün Gürültü Şekillendirme Teknikleri ile Düşük Gürültülü Analog Radyo Baz Bandı
AHMET TEKİN
Doktora
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of California, Santa CruzElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENNETH PEDRODTI
- Innovative designs of RF transmit array coils and RF heating analysis of patients with implanted DBS
RF verici dizisi sargılarının yenilikçi tasarımları ve implante edilmiş DBS'li hastaların RF ısınma analizi
EHSAN KAZEMIVALIPOUR
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN ATALAR
- Measurement-based antenna misalignment analysis and angle of arrival estimation for terahertz wireless communication systems
Kablosuz haberleşme sistemlerinde ölçüm tabanlı hatalı anten hizalaması analizi ve geliş açısı kestirimi
HASAN NAYİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- A sustainable approach for thermoplastic composites withtailorable characteristics by thermokinetic hybridization of waste cellulose and vermiculite
Atık selüloz ve vermı̇külı̇tı̇n termokı̇netı̇k hı̇brı̇dizasyonu ı̇leözelleştı̇rı̇lebı̇lı̇r nı̇telı̇klere sahı̇p termoplastı̇k kompozı̇tlerı̇çı̇n sürdürülebı̇lı̇r yaklaşım
GİZEM SEMRA ARITÜRK
Doktora
İngilizce
2024
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU