Geri Dön

NANO- veya mikrometre ölçekli SOFT-robotların tanısal radyolojik sistemler ile 3-boyutlu anatomik yapılar içerisinde görüntülenmesi

Imaging of NANO- or micrometer scaled soft-robots within 3-dimensional anatomical structures with diagnostic radiological systems

PDF İndir

  1. Tez No: 747586
  2. Yazar: HALİM UĞURLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET DİNÇER BİLGİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyofizik, Mühendislik Bilimleri, Radyoloji ve Nükleer Tıp, Biophysics, Engineering Sciences, Radiology and Nuclear Medicine
  6. Anahtar Kelimeler: Soft-robotlar, manyetik yönlendirme, mekanik trombektomi, tromboliz, X-ışını görüntüleme, röntgen, ultrasonografi, biyofizik, radyoloji, Soft-robots, magnetic actuation, mechanical thrombectomy, thrombolysis, X-ray imaging, roentgen, ultrasonography, biophysics, radiology
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
  10. Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyofizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Amaç: Nano- ve mikrorobotik, son yıllarda popülerliği artmakta olan bir interdisipliner alandır. Çok küçük boyut ve farklı işlevleri sayesinde, bu tip küçük boyutlu robotların sağlık alanında da kullanılması ve tedavilerde alternatif veya tamamlayıcı olacak fonksiyonlar üstlenmesi öngörülmektedir. Bu tez çalışmasında, inme tedavisinde kullanılmak üzere tasarlanan, kablosuz ve manyetik olarak kontrol edilebilen bir soft-robot radyolojik olarak görüntülenmiştir. Soft-robot hareketlerinin güncel görüntüleme teknikleri ile tespit edilmesi ve optimum görüntüleme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Araştırma, stent benzeri tubuler ve porlu yapıda bir elastik soft-robotun manyetik yönlendirme ile içinde hareket edeceği damar fantomları, anatomik, fizyolojik ve biyofiziksel özellikler baz alınarak hazırlanmış ve pulsatil pompa düzeneği ile kombine edilerek tek yönlü bir dolaşım sistemi elde edilmiştir. Aynı düzenek, ex-vivo doku materyalleri ile de oluşturulmuştur. Hazırlanan test ortamlarındaki damar lümenleri içinde bulunan soft-robotun hareketleri, radyolojik bir görüntüleme yöntemi olan ultrasonografi eşliğinde izlenmiştir. Bir sonraki adımda yukarıda bahsi geçen damar fantomları ve ex-vivo doku materyalleri içindeki damar lümenlerinde bulunan soft-robot, damar içi kontrast madde ve kemik katman kombinasyonları ile röntgen altında farklı voltaj ve akım parametreleri kullanılarak görüntülenmiştir. Bulgular: Soft-robotun hareket ve görüntülenme kabiliyetlerinin test edilebileceği fantom ve ex-vivo denek düzenekleri, uyguladığımız radyolojik görüntüleme yöntemlerine uygun şekilde tasarlanmış ve hazırlanmıştır. Soft-robot damar lümeni içinde ultrasonografik olarak 15 ve 40 MHz'lik farklı problar ile gözlemlenmiştir. X-ışınları kullanılarak yapılan görüntülemelerde, voltaj değerleri 20-90 kV ve akım değerleri 10-170 µA arasında değiştirilerek her deney düzeneği için 60 farklı görüntü elde edilmiştir. 6 farklı düzenek için toplamda 360 farklı görüntü elde edilmiştir. Sonuç: Bu çalışmada soft-robotların X-ışını ve ultrasonografi altında görüntülenebileceği gösterilmiştir. Elde edilen X-ışını görüntüleri, soft-robotun deney düzeneği içinde görünürlüğüne göre 1 - 4 puanlık skala üzerinden altı farklı radyolog tarafından değerlendirilmiş ve optimum parametreler belirlenmiştir. Buna göre; 1- Yalnızca PDMS fantomun kullanıldığı ilk setup için: 30 kV' da 170 μA, 2- PDMS fantom + kontrast madde ile çekim için: 50 kV' da 150 μA, 3- PDMS fantom + kontrast madde + kemik katman ile: 50 kV' da 150 μA, 4- Kalp kası ve koronerler içerisindeki soft-robot için: 60 kV' da 130 μA, 5- Kalp kası ve koronerler + kontrast madde ile çekim için: 60 kV' da 50 μA, 6- Kalp kası ve koronerler + kontrast madde + kemik katman ile: 30 kV' da 170 μA değerleri optimum bulunmuştur. Gelecekte, farklı tıbbi senaryolar için farklı özelliklere sahip yumuşak robot tasarımlarının girişimsel radyolojik yöntemlerle birlikte kullanılması ve tıbbi tedavilerde yeni bir dönemin açılması muhtemeldir.

Özet (Çeviri)

Objective: Recently, nano- and micro-robotics have become an interdisciplinary field whose popularity has been increasing. Thanks to its very small size and different functions, it is anticipated that such small-sized robots will also be used in the field of health and undertake alternative or complementary functions in treatments. In this study, a wireless and magnetically controllable soft-robot was radiologically imaged, which is designed for use in stroke treatment. This research aims at detecting soft-robot movements with current imaging techniques and determining optimum imaging parameters. Materials and Methods: The first step of the research includes the preparation of vascular phantoms, in which an elastic soft-robot with a stent-like tubular and porous structure will move with magnetic guidance, based on anatomical, physiological, and biophysical properties. In the next step, a unidirectional circulation system is obtained by combining it with the pulsatile pump assembly. The same setup was also prepared with ex-vivo tissue materials. The movements of the soft-robot in the vessel lumens in the prepared test environments were monitored under ultrasonography, which is a radiological imaging method. In the following step, the soft-robot has been imaged under roentgen with different voltage and current parameters in the vessel lumens within the above-mentioned vessel phantoms and ex-vivo tissue materials, using combinations of intravascular contrast agents and bone layer. Results: Phantom and ex-vivo subject setups, in which the soft-robot's movement and imaging abilities can be tested, were designed and prepared appropriately in terms of the radiological imaging methods we applied. The soft-robot was observed ultrasonographically in the vessel lumen with different probes of 15 and 40 MHz. In X-ray imaging, 60 different images were obtained for each experimental setup by changing the voltage values between 20-90 kV and current values between 10-170 µA. A total of 360 different images were obtained for 6 different setups. Conclusion: In this study, it has been shown that soft-robots can be visualized by X-ray and ultrasonography. The X-ray images obtained were evaluated by six different radiologists on a 1-4 point scale according to the visibility of the soft-robot in the experimental setup, and the optimum parameters were determined. According to this; 1- For the first setup where only the PDMS phantom is used: 170 μA at 30 kV, 2- For PDMS phantom + contrast agent: 150 µA at 50 kV, 3- For PDMS phantom + contrast agent + bone layer: 150 μA at 50 kV, 4- Fort the setup where soft-robot only in heart muscle and coronary: 130 μA at 60 kV, 5- For cardiac muscle and coronaries + contrast agent: 50 μA at 60 kV, 6- For cardiac muscle and coronaries + contrast agent + bone layer: 170 μA at 30 kV values were found to be optimum. In the future, it is likely possible that soft-robot designs with several features for a range of different medical scenarios will be used together with interventional radiological methods and will revolutionize medical treatments.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    392996

    Heat and mass transfer characteristic of a micro serpentine channel with a viscoelastic coolant

    Viskoelastik akış soğutmalı mikro kıvrımlı kanallarda akış ve ısı transferi

    OZAN ODUNCU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN

  2. Tez No

    349872

    Investigation of the effect of electrospinning parameters on polyurethane nanofiber diameter and fiber morphology

    Elektro lif çekim parametrelerinin poliüretan nanolif çapı ve lif morfolojisi üzerine etkisinin incelenmesi

    SASSAN JAHANGIRI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALE KARAKAŞ

  3. Tez No

    496339

    Frequency-selective remote actuation via continuous beam spans

    Sürekli kiriş dizileri yardımıyla frekans-seçici uzaktan tahrik

    JABER SALAMAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN

  4. Tez No

    836467

    Moleküler haberleşme sistemlerinde alıcı kestirim yöntemleri

    Receiver detection methods on molecular communications systems

    ERGİN ASLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL ÇELEBİ

  5. Tez No

    397896

    Construction of holographic optical tweezers set-up

    Holografik optik cımbızlama seti yapımı

    NIMA BAVILI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNAY BAŞAR

Geri Dön