Geri Dön

Cancer imaging and treatment monitoring with color magnetic particle imaging

Renkli manyetik parçacık görüntüleme ile kanser görüntüleme ve tedavi ı̇zleme

PDF İndir

  1. Tez No: 693846
  2. Yazar: MUSTAFA ÜTKÜR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Manyetik parçacık görüntüleme (MPG), kanser ara ̧stırmaları için oldukça umut verici bir non-invaziv tomografik görüntüleme yöntemi olarak ortaya çıkmaktadır. Süper- paramanyetik demir oksit nanoparçacıkları (SPDON'ları), MPG'de görüntüleme iz- leyicileri olarak kullanılır. SPDON'ların relaksasyon davranı ̧sından yararlanılarak MPG'nin yetenekleri, farklı nanoparçacıkları ve/veya ortamları ayırt edebilen fonksiy- onel görüntüleme uygulamalarına geni ̧sletilebilir. Fonksiyonel MPG'nin önemli uygu- lamalarından biri viskozite haritalamasıdır, çünkü belirli kanser türlerinin hücre- sel viskozite seviyelerini artırdı ̆gı daha önce gösterilmi ̧stir. MPG, doku ortamının viskozite seviyelerini ölçerek kanserli dokuları potansiyel olarak tespit edebilir. MPG'nin bir di ̆ger önemli uygulama alanı ise sıcaklık haritalamasıdır, çünkü SP- DON'lar manyetik alanlı hipertermi (MAH) tedavilerinde de kullanılır, ve MPG ile bölgesel MAH uygulaması mümkün hale gelmektedir. Bununla birlikte, do ̆gru sıcak- lık ölçümleri gerçekle ̧stirebilmek için viskozite ve sıcaklı ̆gın MPG sinyali üzerindeki karı ̧sıklı ̆ga neden olan etkileri de hesaba katılmalıdır. Bu tez, biyolojik olarak an- lamlı viskozite aralı ̆gını (<5 mPa·s) ve terapötik olarak uygulanabilir sıcaklık aralı ̆gını (25-45◦C) kapsayan MPG ile relaksasyona dayalı viskozite ve sıcaklık haritalan- masını incelemektedir. SPDON'ların relaksasyon yanıtının karakterizasyonu için özel olarak tasarlanmı ̧s, her dalga formuyla çalı ̧sabilen bir manyetik parçacık spektrome- tresi (MPS) düzene ̆ginden yararlanılmı ̧stır, ve görüntüleme deneyleri özel olarak tasar- lanmı ̧s bir MPG tarayıcısında gerçekle ̧stirilmi ̧stir. Hem MPS düzene ̆gi hem de MPG tarayıcısı bu tezin parçaları olarak tasarlanmı ̧s ve geli ̧stirilmi ̧stir. Viskozite ve sıcak- lı ̆gın relaksasyon zaman sabiti hesaplamalarındaki etkileri incelenmi ̧stir, ve MPG'nin bu fonksiyonel parametrelere olan hassasiyetleri geni ̧s bir aralıkta belirlenmi ̧stir. Re- laksasyon zaman sabitleri τ'lar, do ̆grusal bir relaksasyon denklemine dayanan TAU- RUS (altta yatan ayna simetrisinin geri kazanımı yoluyla τ tahmini) tekni ̆gi ile hesa- planmı ̧stır. SPDON'ların do ̆grusal olmayan relaksasyon davranı ̧sları eksitasyon alanı parametrelerine, SPDON tipine ve donanım konfigürasyonuna büyük ölçüde ba ̆glı olsa v vi da, τ ile hedeflenmi ̧s fonksiyonel parametreler (yani viskozite veya sıcaklık) arasında birebir bir ili ̧ski kurulabilece ̆gi sonuçlarla gösterilmi ̧stir. Bu sonuçlara göre, MPG ile 10 kHz sürücü alan frekansında 30%/mPa/s'den daha yüksek hassasiyetle viskozite haritalama ve yakla ̧sık 10%/◦C hassasiyetle sıcaklık haritalama ba ̧sarılı bir ̧sekilde gerçekle ̧stirilebilmektedir. Ek olarak bu sonuçlar, viskozite ve sıcaklı ̆gın e ̧szamanlı haritalandırılmasının farklı sürücü alan frekansında ve/veya genli ̆ginde birden fazla ölçüm yaparak elde edilebilece ̆gini göstermektedir. Genel olarak bu bulgular, hib- rit MPG-MAH sistemlerinin kanserin gerçek zamanlı takip edilen ve bölgesel uygu- lanan termal ablasyon tedavisi için umut verici bir yakla ̧sım sunaca ̆gını göstermek- tedir. MPG'nin relaksasyon zaman sabiti hesaplaması yoluyla viskozite ve sıcaklık haritalama yetenekleri, kanserli dokulara yüksek do ̆grulukta termal doz ayarı için geri bildirim sa ̆glayacak ve neticede tedavinin etkinli ̆gini artıracaktır

Özet (Çeviri)

Magnetic particle imaging (MPI) is emerging as a highly promising non-invasive tomo- graphic imaging modality for cancer research. Superparamagnetic iron oxide nanopar- ticles (SPIONs) are used as imaging tracers in MPI. By exploiting the relaxation be- havior of SPIONs, the capabilities of MPI can also be broadened to functional imaging applications that can distinguish different nanoparticles and/or environments. One of the important applications of functional MPI is viscosity mapping, since certain can- cer types are shown to have increased cellular viscosity levels. MPI can potentially detect these cancerous tissues through estimating the viscosity levels of the tissue en- vironment. Another important application area of MPI is temperature mapping, since SPIONs are also utilized in magnetic fluid hyperthermia (MFH) treatments and MPI enables localized application of MFH. To achieve accurate temperature estimations, however, one must also take into account the confounding effects of viscosity and temperature on the MPI signal. This dissertation studies relaxation-based viscosity and temperature mapping with MPI, covering the biologically relevant viscosity range (<5 mPa·s) and the therapeutically applicable temperature range (25-45◦C). The char- acterization of the SPION relaxation response was performed on an in-house arbitrary- waveform magnetic particle spectrometer (MPS) setup, and the imaging experiments were performed on an in-house MPI scanner. Both the MPS setup and the MPI scanner were designed and developed as parts of this thesis. The effects of viscosity and tem- perature on relaxation time constant estimations were investigated, and the sensitivities of MPI to these functional parameters were determined at a wide range of operating points. The relaxation time constants, τ's, were estimated with a technique called TAURUS (TAU, τ, estimation via Recovery of Underlying mirror Symmetry), which is based on a linear relaxation equation. Although the nonlinear relaxation behaviors of the SPIONs are highly dependent on the excitation field parameters, SPION type, and the hardware configuration, the results suggest that one-to-one relation between the estimated τ and the targeted functional parameters (i.e., viscosity or temperature) can iii iv be obtained. According to these results, MPI can successfully map viscosity and tem- perature, with higher than 30%/mPa/s sensitivity for viscosity mapping and approxi- mately 10%/◦C sensitivity for temperature mapping, at 10 kHz drive field frequency. In addition, the results suggest that the simultaneous mapping of viscosity and tem- perature can be achieved by performing multiple measurements at different drive field frequencies and/or amplitudes. Overall, these findings show that hybrid MPI-MFH systems offer a promising approach for real-time monitored and localized thermal ab- lation treatment of cancer. The viscosity and temperature mapping capabilities of MPI via relaxation time constant estimation can provide feedback for high accuracy ther- mal dose adjustment to the cancerous tissues, thereby, increasing the efficacy of the treatment

Benzer Tezler

  1. Tez No

    687964

    Kolon kanseri teşhisine yönelik benzotiyazol türevlerinin geliştirilmesi ve sentezi

    Development and synthesis of benzothiazole derivatives for colon cancer diagnosis

    ESRA UYSAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK

    DR. ÖZGÜR YILMAZ

  2. Tez No

    862020

    Meme lezyonlarında mikroakım görüntülemenin tanıya katkısı

    Contribution of microflow imaging to diagnosis in breast lesions

    SAKİNE SARMAN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Radyoloji ve Nükleer TıpTokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

    Radyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT BEYHAN

  3. Tez No

    833372

    Non-destructive assessment methods for state of deterioration and consolidation treatments of historical timber bridges

    Tarihi ahşap köprülerin hasar durumları ve sağlamlaştırma uygulamalarının tahribatsız yöntemler kullanılarak değerlendirilmesi

    SÜHEYLA YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    ArkeometriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Arkeometri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYŞE TAVUKÇUOĞLU

    PROF. DR. EMİNE N. CANER SALTIK

  4. Tez No

    946237

    Preparation and characterization of carbon quantum dot- based composite thin films

    Karbon kuantum nokta esaslı kompozit ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu

    RAMAZAN FERHAT ERDEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDEN BEYHAN

  5. Tez No

    819155

    Evre I germ hücreli testis tümörlerinde adjuvan tedavi ve aktif izlem olgularının klinik ve laboratuvar sonuçlarının karşılaştırılması

    Comparison of the clinical and laboratory outcomes of patients with stage I germ cell tumors undergoing adjuvant treatment and active surveillance

    AHAD SAFARALIYEV

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    ÜrolojiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Üroloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YARKIN KAMİL YAKUPOĞLU

Geri Dön