Improving current density recovery and flux density imaging in diffusion tensor magnetic resonance electrical impedance tomography applications
Difüzyon tensörü manyetik rezonans elektriksel empedans tomografisi uygulamalarında akım yoğunluğu geri kazanımı ile manyetik akı yoğunluğu görüntülemenin geliştirilmesi
- Tez No: 684374
- 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 ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Biyolojik dokuların elektriksel iletkenliği, dokuların fizyolojik durumuyla ilgili önemli bilgileri içerir. Bu nedenle, Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) yoluyla biyolojik bir dokunun elektriksel iletkenliğini araştırmak için birçok çalışma yapılmıştır. Difüzyon Tensörü Manyetik Rezonans Elektriksel Empedans Tomografisi (DT-MREET), difüzyon tensörü ölçümlerinden iletkenlik tensörünün geriçatımı için, harici bir akım enjeksiyonu altında görüntüleme nesnesi boyunca akım yoğunluğu dağılımı ile birlikte difüzyon tensörü ve iletkenlik tensörü arasında doğrusal bir ilişki kullanan, yeni bir modalitedir. Bu çalışmada, DT-MREET uygulamalarında akım tarafından indüklenen manyetik akı yoğunluğu ölçümlerinden akım yoğunluğu geri kazanım sürecinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, yalnızca manyetik akı yoğunluğu ölçümlerinin değil, aynı zamanda ölçülen difüzyon tensör bilgisinin de kullanıldığı SS-FEM ve P-ROT isminde iki yeni yöntem önerilmiştir. Bu yöntemlerle sırasıyla SS-FEM ve P-ROT yöntemleriyle akım uygulması yönünde akım yoğunluğu 8.6 ve 7.6 yüzde hata oranlarıyla 30 dB'de geri kazanılmıştır. Önerilen yöntemlerin literatürde DT-MREET uygulamalarında akım yoğunluğu geri kazanımı için en çok kullanılan yöntem olan izdüşüm akım yoğunluğu (projected current density) yönteminin sunduğu 13.1 yüzde hata oranına göre daha başarılı bir akım yoğunluğu geri kazanımı sağladığı görülmüştür. Bunun yanı sıra SS-FEM yöntemiyle 8 cm3 boyutlarında bir küp benzetim modeli için akım uygulama yönündeki akım yoğunluğu tüm benzetim modeli boyunca üç boyutlu bir şekilde 30 dB'de yüzde 40 hata oranı ile geri kazanılabilmektedir. Ayrıca P-ROT yöntemi ile z yönündeki akım yoğunluğu yine 30 dB'de yüzde 22 hata oranı ile geri kazanılabilmektedir. Bunlar önerilen yöntemlerin benzersiz yetkinlikleridir. Akım yoğunluğu geri kazanımına dair önerilen yöntemlerin yanı sıra akım tarafından indüklenen manyetik akı yoğunluğu görüntülerinin daha hızlı elde edilmesi için yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemle deneysel çalışmalarda manyetik akı yoğunluğu görüntülerinin geri çatılması mümkün olmamış ve önerilen yöntemle manyetik akı yoğunluğu görüntülernin başarıyla geri çatılamasının sebepleri tartışılmıştır. Bu çalışma kapsamında önerilen yöntemlerin teorik arka planları, benzetim çalışmaları ve deneyssel çalışmalar sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
The electrical conductivity of biological tissues incorporates crucial information regarding the tissues' physiological status. Therefore, there have been many studies for probing the electrical conductivity of biological tissues through Magnetic Resonance Imaging (MRI). Diffusion Tensor Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography (DT-MREIT) is an emerging modality that utilizes a linear relationship between the diffusion tensor and the conductivity tensor and the current density distribution throughout the imaging object under an external current injection in order to recover the conductivity tensor from the diffusion tensor measurements. This study aims to improve the current density recovery process from the current-induced magnetic flux density measurements in DT-MREIT applications. To this end, two novel methods, namely SS-FEM and P-ROT methods, are proposed where the current-induced magnetic flux density measurements and the measured diffusion tensor information are utilized. With these methods, current density recovery in the current injection direction is attained with percentage errors 8.6 and 7.6 for SS-FEM and P-ROT methods, respectively, at 30 dB. These error performances are superior to that of the 13.1 percent error, which is attained by the projected current density method, the most widely used method in DT-MREIT literature. Also, with the SS-FEM method, it is possible to recover current density distribution from a single-slice Bz measurement throughout the entire imaging object of an 8 cm3 cube simulation model up to a percentage error of 40 in the current injection direction at 30 dB. Moreover, with the P-ROT method, current density distribution in the z direction can also be recovered with a percentage error of 22 at 30 dB. These are unique capabilities of the proposed methods. In addition to the proposed current density recovery methods, another novel method is proposed to accelerate the current-induced magnetic flux density measurements. On the other hand, the proposed method on fast current-induced magnetic flux density imaging failed to reconstruct the current-induced magnetic flux density in experimental studies, and underlying reasons are discussed. Theoretical background, simulation studies, and experimental studies regarding the proposed methods are presented.
Benzer Tezler
- Production of acidic and alkaline solutions from concentrated seawater brines from saltworks by electrodialysis in combination with bipolar membranes
Bipolar membran elektrodiyaliz yöntemi ile tuz işletmelerinden elde edilen konsantre deniz suyu tuzlu sularından asidik ve alkali çözeltilerin üretimi
BUKET DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Kalsine dolomit redüksiyonunda geri dönüşüm ürünü alüminyum kullanımının etkisi
The effect of recycling product aluminum use on calcined dolomite reduction
UMUT ALİ SATILMIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Kırsal bölgeler için atık yönetimi planlanması
Waste management planning for rural areas
TAYYAR KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAL BEKTAŞ
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR