Design, implementation and construction of an eight channel MR-EPT array and its use in mr-ept

Günümüzde hızla yaygınlaşmakta olan "Manyetik Rezonans Elektriksel Özellik Tomografisi" adlı çalışmalar; dokuların yüksek frekanslardaki elektriksel özelliklerini görüntüleyerek kanserli bölgelerin teşhisinde ve ayrıca, iskemik ve hemorojik inme arasında ayrım yapılmasında önemli rol almaktadır. Bu konudaki en önemli çalışmalardan olan cr-MREPT, ortaya çıkan görüntü artefaktları sebebiyle klinik çalışmalarda kullanılamamaktadır. Bu bağlamda hazırlanan tez, "Düşük Konvektif Bölge (DKB) Artefaktı" denilen ve elektriksel iletkenlik görüntülerinde ani ve yersiz sıçramalara sebep olan görüntü artefaktının düzeltilmesini amaçlamaktadır. Paralel RF gönderiminin kullanılması sebebiyle kullanılacak olan çok kanallı bir TEM sarımın tasarımı; 1994 yılında J. Thomas Vaughan tarafından dizayn edilen orjinal sarımın derinlemesine incelenmesiyle başlatılmaktadır. Koaksiyel elemanların kullanıldığı bu karmaşık yapı, sonlu elemanlar ağı (FEM) metodu kullanılarak Comsol Multiphysics ortamında simüle edilmiştir. Daha kolay uygulanabilir olduğu için, microstrip eleman bazlı bir TEM sarımı tasarlanıp üretilmiştir. Bu sarımın portları 50 Ohm'luk bir empedansa eşlendikten sonra elde edilen yansıma katsayıları 123.2 MHz'de -40 dB dolaylarında olmakla birlikte en kötü izolasyon, -14 dB olarak ölçülmüştür. Üretilen bu sarım quadrature olarak sürüldüğünde, az gürültülü MRI görüntüleri ve oldukça homojen B1 haritaları elde edilmiştir. Bunun ardından, DKB artefaktını ortadan kaldırabilmek için simülasyon temelli özgün bir yöntem ortaya atılmıştır.Bu yöntem, tasarlanan TEM sarımını iki farklı sürme durumunda kullanmayı içermektedir. İlk sürme durumu, MRI sistemlerinde standart olarak kullanılan "quadrature" adlı sürme konfigürasyonudur. İkinci sürme durumunda ise portlardan uygulanan RF sinyallerin genlik ve fazları; sarımın içerisinde istenilen manyetik alanı üretebilecek şekilde tasarlanmıştır. İkinci sürmede kullanılan bu manyetik alan, DKB artefaktını merkezden uzaklaştıracak şekilde kaydırmaktadır. Sonuçta ise, her iki sürme durumundan elde edilen B1+ verileri birlikte kullanılarak cr-MREPT denklemleri çözülmüş ve artefakttan arındırılmış temiz bir iletkenlik görüntüsüne ulaşılmıştır. Buna ek olarak, RF sarımlarda gönderme fazını bulabilmek için özgün bir metot daha önerilmiş olup, önerilen bu metotla MRI deneylerinden iletkenlik görüntüleri elde edilmiştir. Buna ek olarak, elde edilen yöntemi kullanabilmek için her hastaya özel B1 optimizasyonuna ihtiyaç duyulmamaktadır. Bu yöntemi deneylerde kullanabilmek için ise gönderme fazını B1+; non-quadrature sürme durumlarında bulabilmek için ayrı bir metot sunulmuştur. Bu metotta, her kanal için her sürme durumunda aynı olan alma fazları, ek bir quadrature sürme deneyi ve TPA varsayımı kullanılarak bulunmaktadır. Bulunan bu alma fazları her bir kanala gelen toplam fazdan çıkarılarak gönderme fazına ulaşılmaktadır. Bu bağlamda, simülasyonlarda ve deneylerde bulunan gönderme fazlarının oldukça benzer çıktığı gözlemlenmektedir. Sonuç olarak ise deneysel bir fantomun; bütün bu metotlar kullanılarak iletkenlik görüntüleri alınmaktadır. Görüntülerde her ne kadar DKB artefaktı kısmen ortadan kaldırılmış olsa da daha iyi bir RF/MRI sistemi kullanılarak bu artefaktın ortadan kaldırılabileceği tartışılmaktadır.