Innovative designs of RF transmit array coils and RF heating analysis of patients with implanted DBS

Güvenilir ve verimli bir manyetik rezonans görüntüleme (MRG) testi, uygun şekilde seçilmiş RF sargıların tanımlama, tasarım, değerlendirme ve uygulanmasına dayanmaktadır. Bu amaçlar doğrultusunda, bu tez savunması özgün RF verici dizisi (TxArray) sargı tasarım tekniklerine üç katkıdan ve RF verici sargılarındaki derin beyin stimülasyonu (DBS) implantlarının RF ısınma azaltımına iki katkıdan oluşmaktadır. Çoklu verici elementlerinden oluşan TxArray sargıları, alan tekdüzeliğini arttırabilmek, toplama süresini hızlandırabilmek, özgül soğurma oranı (ÖSO) noktalarını azaltmak amacıyla RF şim ayarlamasını mümkün kılabilmek ve güç verimliliğini arttırabilmek için ek serbestlik dereceleri sağlar. Bir TxArray sargısının nasıl tasarlandığı, paralel iletim teknolojisinden edinilen kazanç üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Böylece, bu tezin ilk katkısı, TxArray sargılarının tasarımı için verimli çalışma modlarını elde etmek ve güç tüketimi açısından verimli bir RF şimlemesi elde etmek amacıyla saçılma matrisinin özmod analizi üzerinedir. Algoritma, 8-32 kanallı dört 3T TxArray sargılarının tasarımı için test edilmiş ve yaygın olarak kullanılan tasarım tekniklerine kıyasla yayılma alanının boyutunu %50'ye kadar genişletebildiği gösterilmektedir. Bir sonraki katkı, karşılık gelen eşdeğer devre modelini kullanarak kusurlu bir şekilde üretilmiş bir TxArray sargısını tam olarak tasarlamak için hızlı bir ince ayar prosedürü oluşturmaktır. Ölçülen saçılma parametreleri bir toplu devre modeline uydurularak, 8 kanallı bir 3T TxArray sargısının tüm endüktans/dirençleri tahmin edilir. Üretilen sargı daha sonra yalnız tek bir iterasyonda uygun bir şekilde ayarlanır. Diğer bir katkı olarak, bir TxArray sargısının bitişik olmayan verici kanalları arasındaki manyetik kuplajı en aza indirmek için teorik bir sargı boyutu optimizasyonu öne sürülmüştür. 12 kanallı bir 3T TxArray sargısının tüm öz/karşılıklı endüktansları hesaplanarak ve karşılıklı endüktansları en aza indirgenerek boyutları belirlenir. Bu yaklaşımın uygulanabilirliğini göstermek amacıyla sonlu eleman simülasyonları gerçekleştirilir. RF verici sargılarının güvenlik hususlarından biri, metalik implantların sargının elektrik alanları ile etkileşimi nedeniyle lokalize ÖSO amplifikasyonudur. Bu nedenle dördüncü katkı, mekanik olarak dönen doğrusal polarize bir kuş kafesi rezonatörü kullanan 3T ayarlanabilir verici bobini kullanılarak hastadan türetilen gerçekçi DBS implantlarının uçlarındaki ÖSO azaltma performansının değerlendirilmesi üzerinedir. Yeniden yapılandırılabilir sargı sistemi, ÖSO'ı geleneksel kuadratür kuş kafesi sargısına kıyasla, tek taraflı uçlar için ortalama %83 ve iki taraflı uçlar için %59 azaltmıştır. Son çalışmada, ticari olarak temin edilebilen dikey açık 1.2T sargısındaki ve standart yatay kapalı 1.5T kuş kafesi sargısındaki gerçekçi uç yörüngelerine sahip büyük bir DBS implant kohortunun uçları çevresindeki yerel ÖSO amplifikasyonu sunulur. Ortalama olarak ÖSO, 1.5T yatay sargıya kıyasla 1.2T dikey sargıda 31 kat azalmıştır. Genel olarak, bu tez, esasen RF verici sargılarının güç verimliliği ve hasta güvenliği açısından performansını iyileştiren, TxArray sargılarının tasarımı, ısınma değerlendirmesi ve DBS hastalarının ÖSO azaltımı için yenilikçi yaklaşımlar öne sürmektedir. Anahtar sözcükler: Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), Radyo-frekansı (RF) sargı, Verici dizisi sargısı, Özmod analiz, Eşdeğer devre modeli, Kuplaj, MRG güvenliği, Derin beyin stimülasyonu (DBS), Özgül soğurma oranı (ÖSO)