Exploring the effects of coded excitations and pulse compression on the performance of magneto-acousto-electrical tomography with magnetic field measurements in MR magnet
Kodlu uyarımların ve darbe sıkıştırmanın MR mıknatısı içinde manyetik alan ölçümleri ile manyeto-akusto-elektriksel tomografi performansına etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 915258
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 158
Özet
Bu tez, kodlu uyarımların ve darbe sıkıştırma tekniklerinin MR mıknatısı içinde manyetik alan ölçümleri ile Manyeto-Akusto-Elektriksel Tomografi (MAET) performansı üzerindeki etkilerini araştırmaktadır. MAET, biyolojik dokulardaki iletkenlik dağılımlarını, ultrason dalgaları ve statik manyetik alanın etkileşimini kullanarak elde eder ve alıcı bobinler aracılığıyla tespit edilebilen bir hız akım yoğunluğu oluşturur. Doğrusal frekans modülasyonlu (DFM), Barker kodlu ve Golay kodlu uyarımların sinyal-gürültü oranı (SGO), kontrast-gürültü oranı (KGO) ve görüntü kalitesi metriklerini iyileştirmedeki etkinliği sayısal simülasyonlar ve deneysel çalışmalarla incelenmiştir. Sayısal simülasyonlarda, akustik dalgalar üretmek için doğrusal faz dizili (DFD) dönüştürücü ve MAET sinyallerini tespit etmek için özel bir bobin konfigürasyonu kullanılmaktadır. İletkenlik değişimlerini simüle etmek için tümör içeren meme modelleri kullanılmıştır. Kodlu uyarımların 0 derece DFD yönlendirme açısındaki ve geriçatılan B-modu MAET görüntülerindeki sonuçları, tek döngülü uyarıma kıyasla önemli iyileştirmeler göstermektedir. Golay ve Barker kodları, üstün SGO performansı sergilerken, Golay kodu en yüksek KGO ve görüntü kalitesi metriklerini elde etmektedir. Deneysel çalışmalarda, 1.5 T MR mıknatısında bir DFD dönüştürücü, Helmholtz bobini ve su, agar-jelatin ve grafit disklerinden oluşan fantomlar kullanılmıştır. 100 tekrar sonucunda, DFM, Barker kodu ve Golay kodu için tek döngülü uyarım ile karşılaştırıldığında hesaplanan ortalama SGO iyileştirmeleri sırasıyla 5.84, 7.42 ve 7.72 dB olmaktadır. Buna karşılık gelen ortalama KGO iyileştirmeleri ise sırasıyla 1.47, 1.82 ve 2.1 dB olmaktadır. Sistem, gürültülü koşullar altında tüm uyarımlar için 3 mm sınır ayrımı elde ederek yakın aralıklı sınırları çözme kabiliyetini doğrulamaktadır. Sonuçlar, kodlu uyarımların, özellikle Golay kodunun, MAET için sinyal tespiti ve görüntü kalitesi metriklerini iyileştirmedeki etkinliğini vurgulamakta olup sayısal sonuçların deneysel sonuçlar ile yakından uyumlu olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the effects of coded excitations and pulse compression techniques on the performance of Magneto-Acousto-Electrical Tomography (MAET) with magnetic field measurements in MR magnet. MAET maps conductivity distributions in biological tissues by utilizing the interaction of ultrasound waves and a static magnetic field, generating a velocity current density detectable via receiver coils. The effectiveness of linear frequency modulated (LFM), Barker coded, and Golay coded excitations in improving signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR), and image quality metrics is evaluated through numerical simulations and experimental studies. In numerical simulations, a linear phased array (LPA) transducer is used to generate acoustic waves and a specific coil configuration is employed to detect MAET signals. Breast models with tumor inclusions are utilized to simulate conductivity variations. The results of coded excitations at 0 degrees LPA steering angle and in reconstructed B-mode MAET images demonstrate significant improvements over single-cycle excitation. Golay and Barker codes exhibit superior SNR performance, with Golay code achieving the highest CNR and image quality metrics. In experimental studies, an LPA transducer, a Helmholtz coil, and phantoms composed of water, agar-gelatin, and graphite discs are utilized in a 1.5 T MR magnet. At 100 repetitions, the computed mean SNR improvements for LFM, Barker code, and Golay code in comparison with single-cycle excitation are 5.84, 7.42, and 7.72 dB, respectively. The corresponding mean CNR improvements are 1.47, 1.82, and 2.1 dB, respectively. The system achieves a 3 mm boundary separation for all excitations under noisy conditions, confirming its capability to resolve closely spaced boundaries. The results highlight the effectiveness of coded excitations, particularly Golay code, in improving signal detection and image quality metrics for MAET, with numerical results closely aligning with experimental outcomes.
Benzer Tezler
- Düşük bir hızlarında konuşma kodlama ve uygulamaları
Low bit rate speech coding and applications
TARIK AŞKIN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÜNSEL DURUSOY
- Shape optimization of concave armature for electromagnetic launchers using finite element method and multi-objective genetic algorithm
Elektromanyetik fırlatıcıların içbükey armatür şeklinin çok amaçlı genetik algoritma ve sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
FERHAT YURDAKONAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CANSIZ
- Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım
Dynamic design verification and vibratory comfort analysis of a passenger coach by using the lumped and the continious systems models
ERDAL ABA
- Modelling and analyses of damped multi-layered structures
Sönümlü çok katmanlı yapıların modellenmesi ve analizleri
MEHMET SAİT ÖZER
Doktora
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Senkronize kaotik devrelerle haberleşme
Chaotic communication using by synchronized chaotic circuits
MÜŞTAK YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT GÜZELİŞ