A novel hybrid magnetic particle imaging and low-field magnetic resonance imaging scanner
Özgün bir hibrit manyetik parçacık görüntüleme ve düşük alanlı manyetik rezonans görüntüleme tarayıcısı
- Tez No: 898639
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR, DR. CAN BARIŞ TOP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Manyetik parçacık görüntüleme (MPG), manyetik nanoparçacıkların (MNP) uzamsal dağılımının doğrusal olmayan manyetizasyon eğrileri kullanılarak görüntülendiği, görece yeni bir tıbbi görüntüleme tekniğidir. Biyolojik dokular bu tür bir manyetik davranış sergilemediği için, MNP'ler MPG sinyalinin tek kaynağıdır. Bu özellik MPG'yi yüksek kontrast ve hassasiyete sahip, umut verici bir in vivo görüntüleme yöntemi haline getirmekte; ancak, birçok uygulama için gerekli olan anatomik bilginin elde edilememesine sebep olmaktadır. Bu bilgiyi elde etmek için MPG, bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi diğer görüntüleme teknikleriyle bağımsız veya hibrit sistemler kullanarak birleştirilmektedir. Hem MPG hem de MRG'nin iyonlaştırıcı radyasyon içermeyen yöntemler olmaları, bu iki tekniğin birleştirilmesini avantajlı kılmaktadır. Ayrıca, hem MPG hem de MRG yönteminde manyetik alanların kullanılması, bu yöntemlerin entegre edildiği hibrit bir sistemdeki donanımların ortak kullanımı sayesinde, sistem maliyetini azaltma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, özgün bir preklinik boyutlu hibrit MPG ve düşük alanlı (DA) MRG sistemi sunulmaktadır. Önerilen sistem, 0.25 T/m seçim alanı gradyanı ile manyetik alansız çizgi (MAÇ) topolojisine sahip MPG modunu ve 50 mT B0 alan büyüklüğüne sahip DA-MRG modunu içermektedir. Bu sistemin başlıca avantajı, MPG ve MRG modları arasında bobin gruplarının ortak kullanımına olanak sağlamasıdır. Bu sayede, MPG modu ile MNP'lerin yüksek hassasiyet ve kontrast ile görüntülenmesine, MRG modu ile ise anatomik bilginin elde edilmesine imkan sağlamaktadır. Buna ek olarak, bu hibrit sistemin bobin konfigürasyonu, MRG deneysel çalışmaları için kullanılan solenoid şeklindeki alıcı/verici bobin dışında, açık kenarlı bir tasarıma sahiptir. MRG alıcı/verici bobininin yüzey bobini tasarımı ile değiştirilmesi, hibrit sistemin tamamen açık kenarlı hale getirilmesini sağlayacaktır. Öncelikle önerilen sistemin hibrit görüntülemeye uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla sistem karakterizasyonu yapılmıştır. Sonrasında, sistem kaynaklı problemlerin MRG görüntü kalitesi üzerindeki etkileri, geliştirilen MRG simülatörü aracılığıyla incelenmiştir. Deneysel görüntüleme sonuçları, önerilen preklinik boyutlu hibrit MPG ve DA-MRG tarayıcısının başarılı bir şekilde multimodal görüntüleme gerçekleştirebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Magnetic particle imaging (MPI) is an emerging medical imaging modality, in which the spatial distribution of the magnetic nanoparticles (MNPs) are imaged using their non-linear magnetization curve. Since biological tissues do not exhibit such magnetic behavior, MNPs serve as the sole source of the MPI signal, making it a promising in vivo imaging modality with high contrast and sensitivity. However, anatomical information is also essential for many applications. To address this issue, MPI can be combined with other imaging modalities, such as computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI), using standalone or hybrid systems. It is particularly advantageous to combine MPI with MRI, given that they are both non-ionizing imaging modalities. Moreover, since both MPI and MRI utilize magnetic fields, a hybrid system that integrates these modalities can potentially reduce costs via shared utilization of hardware. This thesis introduces a novel preclinical-size hybrid MPI and low-field (LF) MRI scanner. The proposed system features an MPI mode with a field free line (FFL) topology and a selection field gradient of 0.25 T/m, alongside a LF-MRI mode with a B0 field strength of 50 mT. The primary advantage of this hybrid system lies in the interchangeable use of coil groups between MPI and LF-MRI modes, facilitating the generation of a multimodal image that features high sensitivity and contrast imaging of MNP distribution by MPI, alongside anatomical information from LF-MRI. Additionally, the coil configuration of this hybrid system features an open-sided design, with the exception of the Tx/Rx coil of MRI, which utilizes a solenoid design for experimental studies. This coil can be substituted with a surface coil, facilitating the development of an open-sided hybrid system. First, the feasibility of multimodal imaging with the proposed hybrid scanner is evaluated by characterizing the magnetic fields in the system. Next, the effects of system-induced deviations on image quality are investigated via an in-house MRI simulator. The experimental imaging results demonstrate that the proposed preclinical-size hybrid MPI and LF-MRI scanner can successfully perform multimodal imaging.
Benzer Tezler
- Development of near infrared emitting Ag2X (X: S and Te) quantum dots and hybrid nanoparticles
Yakın kızılötesi bölgesinde ışıyan Ag2X (X: S and Te) kuantum noktacıklarını ve hibrit nanoparçacıklar
İBRAHİM HOCAOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Bilim ve TeknolojiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA F. YAĞCI ACAR
- A novel preclinical dual-topology magnetic particle imaging scanner
Özgün bir çift topolojili klinik öncesi manyetik parçacık görüntüleme tarayıcısı
AHMET RAHMETULLAH ÇAĞIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR
- Development of polymer coated nanoparticles and polymer bridged magnetic luminescent hybrids
Polimer kaplı nanoparçacıkların ve polimer köprülü manyetik lüminesan hibritlerin geliştirilmesi
HANDE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Polimer Bilim ve TeknolojisiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. H. FUNDA YAĞCI ACAR
- Synthesis and optimization of the transition metal boride nanoparticles and their possible magnetic/hybrid composite applications
Başlık çevirisi yok
SINA KHOSHSIMA
Doktora
İngilizce
2020
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE BALCI
- Dağıtık üretim sistemlerinin akıllı şebekeler üzerine etkilerinin incelenmesi
Examination of the effects of distributed generation on smart grids
MİKAİL PÜRLÜ
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN TÜRKAY