Κατανομή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας στο εσωτερικό βιολογικού ιστού σε μαγνητικό τομόγραφο παρουσία μεταλλικού εμφυτεύματος
Creators: name: Δίντσιος, Νικόλαος Θεοδώρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Μαγνητικός τομογράφος
Μόσχευμα
Ασφάλεια
MRI
Implant
Safety

description: Ο μαγνητικός τομογράφος είναι μια διαγνωστική συσκευή στην υπηρεσία της Ιατρικής επιστήμης και έχει αναμφίβολα δώσει λύσεις σε πολλές περιπτώσεις κατά τις οποίες η διάγνωση είναι δύσκολη. Παρόλα αυτά δεν παύει να έχει και πτυχές οι οποίες πρέπει να μελετηθούν διεξοδικότερα. Μια από αυτές είναι και η απορρόφηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας του μαγνητικού τομογράφου από τον υπό εξέταση ανθρώπινο ιστό. Η αλληλεπίδραση του πεδίου του μαγνητικού τομογράφου με τους ανθρώπινους ιστούς δεν είναι δεδομένη μιας και κάθε ιστός έχει τις δικές του χαρακτηριστικές φυσικές ιδιότητες όπως είναι η αγωγιμότητα και η ηλεκτρική επιδεκτικότητα. Δεδομένου λοιπόν των διαφορών αυτών η απορρόφηση της ακτινοβολίας διαφέρει από ιστό σε ιστό.Στην παρούσα εργασία θέλοντας να μελετήσουμε την ποσότητα ακτινοβολίας που απορροφά ένας ανθρώπινος ιστός και πιο συγκεκριμένα ένα κάτω άκρο καταφύγαμε στη λύση της προσομοίωσης. Με τη βοήθεια του υπολογιστικού πακέτου Microwave Studio της εταιρείας Computer Simulation Technology κατασκευάσαμε ένα μαγνητικό τομογράφο και ένα ανθρώπινο κάτω άκρο και προσομοιώσαμε τη λειτουργία του.Από τους υπολογισμούς προέκυψε ο SAR (ρυθμός ειδικής απορρόφησης) για κάθε τμήμα του ανθρώπινου ιστού σε διάφορες συχνότητες λειτουργίας του τομογράφου από 64ΜΗz έως 213MHz. Κατόπιν μελετήθηκε ο ανθρώπινος ιστός με την προσθήκη σε αυτόν ενός μεταλλικού μοσχεύματος το οποίο χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις κατά τις οποίες υπάρχει σπάσιμο κάποιου οστού. Όπως προέκυψε από τις προσομοιώσεις που διεξήγαμε ο ειδικός δείκτης απορρόφησης στην περίπτωση με το μεταλλικό μόσχευμα είναι σαφώς μεγαλύτερος από ότι χωρίς αυτό. Επίσης παρατηρήσαμε πως αυξανομένου του μήκους του μοσχεύματος αυξάνει και η απορρόφηση στον ιστό.Στην παρούσα εργασία ο αναγνώστης μπορεί να συναντήσει στο πρώτο κεφάλαιο το θεωρητικό υπόβαθρο του μαγνητικού τομογράφου που δεν είναι άλλο από το φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, καθώς επίσης και μια σύντομη αναφορά στη μέθοδο Finite Difference Time Domain την οποία χρησιμοποιεί το υπολογιστικό πρόγραμμα CST.Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται με λεπτομέρειες η διάταξη του μαγνητικού τομογράφου – γνωστή ως butterfly coil – και το μοντέλο του ανθρωπίνου κάτω άκρου που χρησιμοποιήθηκε.Τέλος στο τρίτο και τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται όλα τα αποτελέσματα των υπολογισμών στις διάφορες συχνότητες με μόσχευμα διαφόρων διαστάσεων σε μήκος (3cm, 6cm, 12cm,18 cm και 24 cm), αλλά και χωρίς αυτό.
description: Magnetic resonance imaging (MRI) is a technique at the services of medical science and undoubtedly has given many solutions to difficult situations. Despite the advantages of ΜRI some investigation must take place in order to ensure the safety of the method. Such an issue is the electromagnetic radiation that a human tissue absorbs while it is examined. In the present work, and in order to investigate the amount of electromagnetic radiation that a human leg absorbs we run into simulation. We use the Microwave Studio program of Computer Simulation Technology company, and we develop an MRI hardware and a human leg (from knee to ankle). By our calculations we find out the SAR (Specific Absorption Rate) for each part of the human leg at various frequencies fluctuating from 64ΜΗz to 213MHz. Furthermore a metallic implant is added into the human tissue to see the changes at the SAR. From the results we discover and confirm that SAR is greater when the metallic implant is present and the bigger the metallic implant, the greater the SAR is. This work is divided into four chapters. In the first chapter the reader can discover the principals of MRI, how it works and where it is based on (Nuclear Magnetic Resonance). There is also a brief reference at the Finite Difference Time Domain technique, the technique that CST is based on.At the second chapter the setup of MRI (known as Butterfly Coil) is given in details together with the model of the human leg that we have constructed (dimension physical properties etc.)Finally at the third and fourth chapter the results of all the simulation process are given at all frequencies with or without metallic implant. Another variable is the length of the metallic implant. We investigate implants with several lengths (3cm, 6cm, 12cm, 18cm and 24 cm), while the other dimensions are kept constant.