Sensitivity analysis and multi contrast imaging of magnetic resonance magnetohydrodynamic flow velocimetry at 3 Tesla
3 Teslada manyetik rezonans manyetohidrodinamik akış hızı ölçümünün duyarlılık analizi ve çoklu kontrast görüntülenmesi
- Tez No: 679369
- Danışmanlar: PROF. DR. BEHÇET MURAT EYÜBOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 137
Özet
The magnetohydrodynamic (MHD) effect is a result of the interaction between orthogonal electric and magnetic fields in low viscosity media. Fluids inside such media start to form flow patterns in accordance with the Lorentz force density distributions caused by these orthogonal fields. In Magnetic Resonance Current Density Imaging (MRCDI) and Electrocardiogram (ECG) triggered Magnetic Resonance Imaging (MRI) applications, the MHD effect is observed and classified as artifacts that distort the measured signals. However, recently, the MHD flow velocity imaging is proposed as a novel imaging modality that may become an alternative to the blood oxygenation level-dependent functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). The aim of this thesis study is to realize MHD flow velocity imaging using a Spin Echo-based pulse sequence, to analyze the sensitivity of the obtained MHD flow velocity images on the current injection and MR image acquisition parameters, and to propose image acquisition and reconstruction techniques for multi-contrast imaging that contains MHD flow velocity imaging. As the result of the MR experiments conducted with a cylindrical phantom, it is determined that the magnitude of the MHD flow velocity distribution inside a homogeneous medium is increasing with the increasing area of the injected current pulse with an approximate power of 2.3. Moreover, it is observed that the MHD flow can reach higher velocity values in the horizontal flow direction than the vertical flow direction under the effect of the same current pulse because of the gravitational force. Lastly, with semi-analytical analyses of the relations between the SNR levels of the MHD flow velocity images and the parameters of the flow encoding gradients, it is derived that a b-value of 224 s/mm2 is optimal for the water at room temperature. Finally, a flow encoding gradient set is proposed for the simultaneous image acquisition of the imaging modalities MRCDI, Diffusion Tensor Imaging (DTI), and MHD flow velocity imaging. With the utilization of the proposed flow encoding gradient set, the data required for the reconstruction of all three contrast distributions can be collected with a total of 14 acquisitions. This provides a 50% decrease in the total image acquisition time in comparison with the separate acquisitions of all three imaging modalities. Furthermore, the proposed image acquisition technique is 100% efficient since all the acquired MR magnitude and phase images are utilized for the image reconstruction. The image reconstruction methods to obtain all three contrast distributions from the data acquired with the proposed multi-contrast imaging technique are also provided in this thesis. Finally, a numerical analysis is conducted in order to estimate the minimum required injected current amplitudes to obtain detectable MHD flow velocity signals. For the homogeneous cylindrical phantom and with the MR image acquisition parameters utilized during the sensitivity analysis, the minimum required current amplitude values are estimated as 1.43 mA and 1.94 mA for two different flow encoding gradient sets.
Özet (Çeviri)
Manyetohidrodinamik (MHD) etki, düşük viskoziteli ortamlarda dikey elektrik ve manyetik alanlar arasındaki etkileşimin bir sonucudur. Bu tür ortamların içindeki sıvılar, bu dikey alanların neden olduğu Lorentz kuvvet yoğunluğu dağılımlarına göre akış hatları oluşturmaya başlar. Manyetik Rezonans Akım Yoğunluğu Görüntüleme (MRAYG) ve Elektrokardiyogram (EKG) tetiklemeli Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) uygulamalarında, MHD etkisi gözlemlenmiş ve ölçülen sinyalleri bozan bir artefakt olarak sınıflandırılmıştır. Bununla birlikte, son zamanlarda, MHD akış hızı görüntülemesi, kan oksijenasyon seviyesine bağlı fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntülemeye (fMRG) bir alternatif olabilecek yeni bir görüntüleme yöntemi olarak önerilmiştir. Bu tez çalışmasının amacı, Dönüş Yankısı temelli bir darbe dizisi kullanarak MHD akış hızı görüntülemesini gerçekleştirmek, elde edilen MHD akış hızı görüntülerinin akım uygulama ve MR görüntü elde etme parametrelerine olan hassasiyetini analiz etmek ve MHD akış hızı görüntüleme yöntemini de içeren çoklu kontrast görüntüleme için edinim ve görüntü geriçatım teknikleri önermektir. Silindirik bir fantom ile yapılan MR deneyleri sonucunda, homojen bir ortam içindeki MHD akış hızı dağılımının büyüklüğünün, uygulanan akım darbesinin lineer artan alanı ile yaklaşık 2.3'lük bir üstel kuvvetle arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca yerçekimi kuvveti nedeniyle aynı akım darbesinin etkisi altında MHD akışının yatay akış yönünde düşey akış yönüne göre daha yüksek hız değerlerine ulaşabildiği görülmüştür. Son olarak, MHD akış hızı görüntülerinin SGO seviyeleri ile akış kodlama gradyanlarının parametreleri arasındaki ilişkilerin yarı analitik analizleri ile 224 s/mm2'lik bir b-değerinin oda sıcaklığındaki su için optimal olduğu türetilmiştir. Son olarak,“MRAYG”,“Difüzyon Tensör Görüntüleme (DTG)”ve“MHD akış hızı görüntüleme”görüntüleme yöntemlerinin eş zamanlı edinimi için bir akış kodlama gradyan seti önerilmiştir. Önerilen akış kodlama gradyan setinin kullanılmasıyla, üç kontrast dağılımının tamamının yeniden yapılandırılması için gerekli veriler toplam 14 edinimle toplanabilir. Bu, üç görüntüleme yönteminin ayrı ayrı edinimlerine kıyasla toplam görüntü elde etme süresinde %50'lik bir azalma sağlar. Ayrıca, elde edilen tüm MR büyüklük ve faz görüntüleri görüntü geriçatımı için kullanıldığından, önerilen görüntü edinme tekniği %100 verimlidir. Önerilen çoklu kontrast görüntüleme tekniği ile elde edilen verilerden üç kontrast dağılımının tümünü elde etmek için kullanılan görüntü geriçatım yöntemleri de bu tezde sunulmuştur. Son olarak, saptanabilir MHD akış hızı sinyalleri elde etmek için uygulanması gereken en düşük akım genliklerini tahmin etmek için sayısal bir analiz gerçekleştirilmiştir. Homojen silindirik fantom için duyarlılık analizi sırasında kullanılan MR görüntü edinim parametreleri ile elde edilen gerekli en düşük akım genlik değerleri, iki farklı akış kodlama gradyan seti için 1,43 mA ve 1,94 mA olarak tahmin edilmiştir.
Benzer Tezler
- Diffusion tensor magnetic resonance electrical impedance tomography (DT-MREIT) and its expansion to multi-physics multi-contrast magnetic resonance imaging
Difüzyon tensörü manyetik rezonans elektriksel empedans tomografisi (DT-MREET) ve çok fizikli çok kontrastlı manyetik rezonans görüntülemesine genişletmesi
MEHDI SADIGHI
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET MURAT EYÜBOĞLU
- Biyomagnetik olaylar
Başlık çevirisi yok
M.TOGAN ÇANDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. İNCİ AKKAY
- Deep learning for multi-contrast MRI synthesis
Çoklu kontrast MRG için derin öğrenme
MAHMUT YURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TOLGA ÇUKUR
- Miyokardiyal perfüzyon gated spect uygulanmış hastalarda transiskemik dilatasyon indeksi ile heston indeksi bulgularının, miyokart iskemisi bulguları ile karşılaştırılarak değerlendirilmesi
Comparation and evaluation of myocardial ischemic findings with heston index and transient ischemic dilatation index findings in patients undergone myocardial perfusion gated spect
MELTEM AYDIN YILDIRIR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2010
Radyoloji ve Nükleer TıpOndokuz Mayıs ÜniversitesiNükleer Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TARIK BAŞOĞLU
- Prostat kanseri şüphesiyle biyopsi planlanan hastalarda işlem öncesi çekilen multiparametrik manyetik rezonans görüntüleme bulgularının 'prostate ımaging reporting and data system (pı-rads) ile skorlanması ve histopatolojik korelasyonu
Evalution of multiparametric mri findings of the patients with suspicion of prostate cancer using prostate imaging, reporting and data systemtm (pi-radstm) before the patients undergo planned biopsy and histopathologic correlation
ALİ AKMAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2016
Radyoloji ve Nükleer TıpCumhuriyet ÜniversitesiRadyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CESUR GÜMÜŞ