Medikal implantlarda kullanılan biyomalzemelerin manyetik rezonans cihazı uyumluluğu ve güvenilirliğinin analizi
Magnetic resonance device compatibility and safety analysis of biomaterials used in medical implants
Yazar: ÖMER BURAK İSTANBULLU
Danışman: YRD. DOÇ. GÜLŞEN AKDOĞAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging

Özet:
Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) cihazı; insan sağlığına zararsız olması ve yüksek çözünürlükteki görüntü kalitesi nedeniyle diğer teşhis cihazlarına göre tercih edilebilir. Ancak, vücutta bulundurulan herhangi bir implantın MRG ile uyumsuz olabileceği endişesi ile kullanımından kaçınılmaktadır. MRG ortamında, elektriksel iletkenliğe sahip ve ferromanyetik özellikteki tıbbi amaçlı biyomalzemeler; yüksek güçteki statik manyetik alan, manyetik radyo frekans dalgaları ve gradient manyetik alan ile elektromanyetik etkileşime girme potansiyeline sahiptir. Bu etkileşimin MRG uyumlu olmayan malzemelerde; sıcaklık artışı, manyetik kuvvet ve tork oluşumu gibi fiziksel etkileri meydana gelmesiyle biyomalzemeyi çevreleyen sağlıklı dokular zarara uğramaktadır. İmplantların MRG uyumlu olanlarının ayırt edilmesi amacıyla üretim aşamasında iken MRG uyumluluk/güvenilirlik testlerinin yapılmış olması problemi giderecektir. Bu çalışmada ise öncelikle vücuttaki farklı organların elektriksel iletkenlik seviyeleri tespit edilmiş, ardından Sim4Life paket programı aracılığı ile insan vücut şartlarına yakın koşullar bilgisayar ortamında simule edilmiştir. Simulasyon ortamında fantom ve malzemeler türetilerek, MRG sırasındaki elektromanyetik enerji dağılımı ve malzemenin ısınma etkisi incelenmiştir. Gerçek MRG ortamındaki malzemelerin davranışlarının analizi için ise 3 farklı tasarımda, 7 farklı malzeme içeriğine sahip, 21 ayrı deney numunesi kullanılmıştır. Numunelerin RF etkili ısınma ve MR görüntülerinde oluşan bozulma miktarları 4 ayrı MRG koşulu olan; "Aksiyal ve Sagital T1 Gradient Eko" ve "Aksiyal ve Sagital T2 Turbo Spin Eko" görüntüleme sekanslarında incelenmiştir. Test edilen numunelerin MR uyumluluk seviyelerini belirlemede ASTM standartları referans alınmıştır.

Abstract:
Magnetic Resonance Imaging (MRI) device is preferred in comparison with the other diagnostic devices due to being harmless to human health and high resolution image quality. However, usage is avoided owing to the apprehension of whatsoever implant inside the body might be MRI incompatible. Electrically conductive and ferromagnetic featured medical aimed biomaterials have electromagnetic interaction potential with quite strong static magnetic field, magnetic radio frequency pulses and gradient magnetic fields inside the MRI environment. Healthy tissues surrounding biomaterials suffer damage due to the fact that physical effects of mentioned interaction such as temperature increase, magnetic force and torque formation on the MRI incompatible material. In an attempt to distinguish implants which are MRI compatible, doing compatibility/safety tests at the production phase will overcome the problem. In this study, firstly electrical conductivity level of different organs in the body is determined then conditions close to body circumstances are simulated by Sim4Life packaged software in computer environment. Electromagnetic energy distribution and heating effect of material is examined by creating phantom and materials in simulation environment. 21 individual test samples which are 3 different designed and have 7 different material content are used to analyse behavior of material inside real MRI environment. RF induced heating and deformation level of MR images of samples are examined in 4 different MRI conditions which are "Axial and Sagittal T1 Gradient Echo" and "Axial and Sagittal T2 Turbo Spin Echo" imaging sequences. ASTM standards are used as reference for determining MRI compatibility level of test samples.