Geri Dön

Robust high-resolution reduced field-of-view MRI with sheared 2D RF excitation

Kesimli 2D RF eksitasyon ile gürbüz yüksek çözünürlüklü indirgenmiş görüş alanlı MRG

  1. Tez No: 753349
  2. Yazar: BAHADIR ALP BARLAS
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 82

Özet

İndirgenmiş görüş alanlı (GA) tek vuruşlu eko düzlemsel görüntüleme sekansı, rezonans kayması etkilerine karşı olan gürbüzlüğü nedeniyle difüzyon-ağırlıklı manyetik rezonans görüntülemede (MRG) oldukça sık uygulanan bir görüntüleme yöntemidir. İki boyutlu eko düzlemsel RF (2D RF) eksitasyonları ise yağ baskılama kapasitesi ve faz-kodlama yönündeki keskin kesit profilinden kaynaklı olarak indirgenmiş-GA görüntülemede oldukça popüler bir uygulamadır. Fakat, uzun darbe süreleri 2D RF darbelerinin manyetik alan homojensizliklerine karşı olan hassasiyetini artırarak indirgenmiş-GA görüntülerinde yerel sinyal kayıplarına sebebiyet vermektedir. Ek olarak, kesit yönünde beliren kopya eksitasyonlar, görüntüsü alınabilecek kesit sayısı miktarını kısıtlamaktadır. Bu tezde, darbe süresini önemli miktarda azaltmak ve böylece indirgenmiş-GA görüntülemedeki manyetik alan homojensizlik etkilerine karşı olan gürbüzlüğü artırmak için kesimli 2D RF tasarımı önerilmiştir. Önerilen tasarım, ek olarak kesit sayısı sınırını ortadan kaldırmakta ve yüksek oranda yağ baskılama sağlamaktadır. Kesimli eksitasyon k-uzayı gezingesi, standart 2D RF darbesi ile aynı k-uzayı kaplama seviyesini sağlarken, kopya eksitasyonları çoklu kesit alanının dışına konumlandırarak kesit sayısı sınırını ortadan kaldıracak şekilde tasarlanmaktadır. Kesimli tasarımın etkinliği; darbe süresi, yağ baskılama kapasitesi ve manyetik alan homojensizlik etkileri altındaki sinyal kıyaslamaları açısından, farklı tasarım parametreleri ve donanım sınırlamalarında gerçekleştirilen kapsamlı benzetimler ile gösterilmiştir. Ayrıca kesimli ve standart 2D RF darbeleri, gerçekçi bir kafa ve boyun fantomu üzerinde görüntüleme deneyleriyle ve omurilik bölgesinde in vivo deneyler ile 3 T'de kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre yüksek rezonans kayması etkileri altında kesimli 2D RF darbesi standart 2D RF darbesine kıyasla \%50 oranında sinyal miktarını artırmayı başarırken, profil keskinliğini korumaktadır. Son olarak, kesimli tasarımın düşük maliyetli düşük alanlı MRG sistemlerindeki faydaları, benzetimler ve fantom deneyleri ile gösterilmiş, ve böylece indirgenmiş-GA görüntüleme bu sistemlerde uygulanabilir hale getirilmiştir. Önerilen kesimli 2D RF tasarım yöntemi, omurilik ve meme gibi çeşitli rezonans kayması etkilerine maruz kalan bölgeler için özellikle faydalı olacaktır.

Özet (Çeviri)

Reduced field-of-view (FOV) single-shot echo-planar imaging (ssEPI) is a widely applied imaging technique for diffusion-weighted magnetic resonance imaging (MRI), due to its robustness against in-plane off-resonance artifacts. Two-dimensional echo-planar RF (2D RF) excitation is a popular approach for reduced-FOV imaging due to its fat suppression capability and sharp slab profiles. However, long pulse durations render 2D RF pulses sensitive to through-plane off-resonance effects, causing local signal losses in reduced-FOV images. The standard 2D RF pulses also generate excitation replicas along the slice stack, limiting the slice coverage during multislice imaging. This thesis proposes a sheared 2D RF design for reduced-FOV imaging for significant reduction in pulse duration, leading to significant improvement in through-plane off-resonance robustness. The proposed design also provides unlimited slice coverage and high fidelity fat suppression. Sheared k-space trajectories are designed such that the excitation replicas are positioned outside the slice stack to guarantee unlimited slice coverage, while ensuring identical k-space coverage as that of a standard 2D RF pulse. The efficacy of the sheared design is demonstrated by extensive simulations in terms of pulse duration, fat suppression capability, and signal comparisons under off-resonance effects for a range of design parameters and hardware limits. The sheared and standard 2D RF pulses are then compared via imaging experiments on a custom head and neck phantom, and in vivo imaging experiments in the spinal cord at 3 T. The results show that in regions with high off-resonance effects, the sheared 2D RF pulse improves the signal by more than 50\% when compared to the standard 2D RF pulse while preserving profile sharpness. Lastly, the benefits of the sheared design are demonstrated for low-cost low-field MRI systems via simulations and phantom experiments, making reduced-FOV imaging applicable on these systems. The proposed sheared 2D RF design will be especially beneficial in regions suffering from a variety of off-resonance effects, such as spinal cord and breast.

Benzer Tezler

  1. Statistical design and yield enhancement of low voltage cmos VLSI circuits

    Düşük gerilimli analog VLSI devrelerin istatistiksel tasarımı

    TUNA B. TARIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. H. HAKAN KUNTMAN

  2. Al 6061 T6 malzemenin çeşitli polimerlere karşı tribolojik davranışlarının araştırılması

    Investigation of the tribological behavior of Al 6061 T6 material against various polymers

    ERKMEN ÖZGÜZEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ABDULLAH TAŞDEMİR

  3. A multivariate time-frequency based phase synchrony measure and applications to dynamic brain network analysis

    Başlık çevirisi yok

    ALİ YENER MUTLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMichigan State University

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. DANIŞMAN YOK

  4. Derin öğrenme tabanlı yöntemlerle düşük ışıklı görüntü iyileştirme

    Low light image enhancement with deep learning based methods

    EMİN CİHANGİR US

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ENDER METE EKŞİOĞLU

  5. Analysis of signal processing algorithms for detection of human vital signs using uwb radar

    Hayati bulguların geniş bantlı radar sistemleri ile tespitinde kullanılan sinyal işleme algoritmalarının analizi

    CANSU EREN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MESUT KARTAL

    PROF. DR. SAEİD KARAMZADEH