Forward problem solution of EMSI of the human brain using a new FEM formulation with realistic head model
İnsan beyninin elektro-manyetik kaynak görüntülemesi için ileri problem çözümünün yeni bir sonlu elemanlar yöntemi ve gerçekçi kafa modeli ile çözülmesi
- Tez No: 75794
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kaynak Yerleştirme, EEG, MEG, İleri Problem, Sonlu Elemanlar Metodu, Bölütleme, Source Localization, EEG, MEG, Forward Problem, Finite Element Method, Segmentation
- Yıl: 1998
- 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: 92
Özet
Aktif hücre gruplarındaki hücre içi elektrik akımının iki modlu veriye dayalı gösterimine elektro-manyetik kaynak görüntülenmesi (EMKG) adı verilir. Son zamanlarda manyetik sensör dizinlerinin ve kafa yüzeyinden 200 noktadan potansiyel ölçümü almaya imkan sağlayan sistemlerin geliştirilmesi ile kafanın elektriksel özelliklerini içeren modeller oluşturmak ve bunu sayısal metodlar kullanarak analiz etmek artık gerçekleştirilebilir hale gelmiştir. Bu tez beyin fonksiyonlarının EMKG'nin çözümü için yeni bir Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) yöntemi sunmaktadır. Metod, kafanın elektriksel iletkenliğni ve geometri bilgisini de gözönüne almaktadır. Yöntem kullanılarak, farklı ağlarla, yeri bilinen kaynaklar için elektriksel potansiyel ve manyetik alan hesaplandı. 49801 düğüm noktalı ve 12096 elemanlı bir örnek ağ için, elektriksel potansiyel ve manyetik alan % l'in altında hata payı ile hesaplandı. Elektrik ve manyetik alanların çözümü, hafızası 128MB hızı 166 MHz olan bir PC ile30 dakikada elde edilebilmektedir. Geliştirilen yeni SEM formülasyonu daha sonra matris formu haline getirildi. Böylelikle geri problem çözümü için lineer metodların kullanılması sağlanılmış oldu. Bu adımlardan sonra, gerçekçi kafa modeli oluşturmak için, MR görüntüleri kullanılarak kafa derisi, kafatası, beyin özsıvısı ve beyin yarı-otomatik bir algoritmayla bölütlendi. Görsel amaçlar için bölütlenen dokuların her biri için yüzeyler oluşturuldu. Daha sonra bu sonuçlarla gerçekçi bir kafa modeli meydana getirildi. Bu modelle elektrik potansiyeli ve manyetik alan çözümleri yapılarak formülasyonun gerçekçi kafa üzerinde denenimi sağlandı.
Özet (Çeviri)
The representations of the intracellular electric current of active cell popula tions based on bimodal data are called electro-magnetic source image (EMSI). With the recent development of large arrays of magnetic sensors, and systems for measuring scalp voltages at more than 200 locations, it is now feasible to implement computational methods that employ numerical models which incor porate the correct geometry and electrical properties of the head. This thesis introduces a new Finite Element Method formulation for the solution of EM- SIs of human brain. The method takes into account both the geometry and electrical properties of the head. Using the method, the solutions of electric potentials and magnetic fields for a known source configuration are obtained. It has been shown that electric potential and magnetic field can be solved with an error below 1 % for a mesh having 49801 nodes and 12096 elements. By a 166 MHz PC having a memory of 128 MB, the solution time for electric potential and magnetic field is approximately 30 minutes. In order simplify the problem and solve faster, forward problem is put in a matrix form. This mwill enable the linear inversion methods to be applied to the solution of in verse problem. In order to obtain the solution of fields for a human head, the development of a realistic head model from MR images by a semi-automated algorithm is introduced. Scalp, skull, cerebrospinal fluid and brain tissues are segmented and labeled. Surfaces corresponding to scalp, skull and brain are obtained for visualization purposes. A realistic head model is then developed using segmented tissues. Using this model, the solutions for electric potentials and magnetic fields are obtained.
Benzer Tezler
- Parallelization of the forward and inverse problems of electro-magnetic source imaging of the human brain
Elektro-manyetik kaynak görüntüleme ileri probleminin paralel bilgisayar ortamında çözülmesi
CAN ERKİN ACAR
Doktora
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Imaging electrical conductivity distribution of the human head using evoked fields and potentials
İnsan kafası elektriksel iletkenlik dağılımının uyarılmış alanlar ve potansiyeller ile görüntülenmesi
MUSTAFA YURTKÖLESİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. NEVZAT G. GENÇER
- Electro-magnetic source imaging using realistic head models
Gerçekçi kafa modelleri kullanarak elektro-manyetik kaynak görüntüleme
ZEYNEP AKALIN ACAR
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF.DR. NEVZAT GENÇER
- Epileptik kaynak yerelleştirmesinde geri problem çözüm tekniklerinin uygulanması
The implementation of the inverse problem solution techniques for epileptic source localization
MEHMET DOĞAN ERDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
BiyomühendislikBaşkent ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT YILMAZ
- Forward problem solution of electromagnetic source imaging of the human brain using a new boundary element method formulation with realistic head model
Yeni bir sınır elemanı metodu formülasyonu ve gerçekçi kafa modeli kullanarak elektro-manyetik kaynak görüntülemesinin ileri problem çözümü
İHSAN OĞUZ TANZER
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER