Measuring RF-Induced Heating of a Phantom with PRF Shift Thermometry
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3024669Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Under MR-avbildning simuleres den spesifikke absorpsjonsraten (SAR) for å sikre at oppvarmingen som følge av bildesekvensens radiofrekvenspulser (RF) ikke overskrider de regulatoriske grensene. Å verifisere simuleringene ved å måle selve oppvarmingen i fantomer med enkel geometri er derfor viktig. Én metode for å måle temperaturendringer er PRF-skifttermometri, som består av å ta fasebilder og konvertere dem til temperaturkart. Denne masteroppgaven undersøker om PRF-skifttermometri ved 7T, kombinert med en temperatursensor for 0. og 1. ordens magnetfeltdriftskorreksjon, er nøyaktig nok til å måle den RF-induserte oppvarmingen av et fantom som følge av bildesekvensen brukt til termometrien. En GRE-sekvens med justerbar varmepuls ble laget slik at sekvensens SAR kunne justeres uten å endre opptaksparameterne. Serier med 77 fasebilder ble tatt sekvensielt i løpet av 10 minutter for å måle temperaturendringen indusert av bildesekvensen selv. Et tilpasset sfærisk agarfantom ble brukt til eksperimentene. Serien av fasebilder ble konvertert til temperaturkart, og 0. og 1. ordens romlig drift ble korrigert ved hjelp av en temperatursensor. De resulterende temperaturkartene ble evaluert. Nøyaktigheten til temperaturkartene oppnådd med PRF-skifttermometri, som presentert i denne rapporten, tilfredsstilte ikke det forhåndsdefinerte nøyaktighetsmålet på 0,1°C i hele bildet. Ved temperatursensoren som ble brukt til validering varierte den beregnede RMSE verdien fra 0,12°C til 0,37°C for de 10 minutter lange seriene. Feilene så ut til å skyldes romlig drift av 2. orden, som virket reproduserbar og derfor kanskje mulig å fjerne. Ytterligere eksperimenter og arbeid med sekvensen og post-prosessering kan mulig forbedre nøyaktigheten slik at metoden kan brukes til verifikasjon av SAR-beregninger i fremtiden. During an MRI scan, the Specific Absorption Rate (SAR) is simulated to ensure the heating due to the imaging sequence’s Radio Frequency (RF) pulses does not exceed the regulatory limits. Verifying the simulations by measuring the actual heating in phantoms with simple geometry is therefore important. One method of measuring temperature change is PRF shift thermometry, which consists of acquiring phase images and converting them to temperature maps. This master’s thesis investigates whether PRF shift thermometry at 7T, combined with a temperature probe for 0th and 1st order magnetic field drift correction, is accurate enough to measure the RF-induced heating of a phantom due to the thermometry imaging sequence itself. A custom GRE sequence with an adjustable heating pulse was made so the sequence SAR could be adjusted without changing the imaging parameters. Series of 77 phase images were acquired sequentially for 10 minutes with the custom sequence to measure the temperature change induced by the imaging sequence. A custom spherical agar phantom was used for the experiments. The series of phase images were converted to temperature maps, and the 0th and 1st order spatial drift was corrected using a temperature probe. The resulting temperature maps were evaluated. The accuracy of the temperature maps acquired with the PRF shift thermometry method proposed in this report did not satisfy the predefined accuracy goal of 0.1°C at all spatial locations. At a temperature probe used for validation, the calculated Root Mean Square Error (RMSE) ranged from 0.12°C to 0.37°C for the 10 minutes series. The errors seemed to result from 2nd order spatial drift, which looked reproducible and may therefore be possible to remove. Further experiments and work with the sequence and post-processing may improve the accuracy so that the method can be used for verification of SAR calculations in the future.