Experimentální ověření proveditelnosti lokalizace zdroje radiofrekvenčního signálu s využitím antén magnetické rezonance

Abstract

Navzdory obrovskému klinickému přínosu zobrazování magnetickou rezonancí je způsob kódování obrazu této modality hlavní příčinou vedoucí k velmi dlouhým vyšetřením. Cílem této práce proto bylo experimentálně ověřit možnost lokalizace zdroje signálu magnetické rezonance pomocí přijímacích a vysílacích RF antén a navrhnout metodu, která by mohla tento zdlouhavý proces významně urychlit. Za účelem experimentálního ověření možnosti lokalizace zdrojů signálů magnetické rezonance byly zkonstruovány potřebné antény a vyvinut software RF Source Localizer, který umožňuje načítání naměřených dat z osciloskopu a následnou lokalizaci neznámých poloh zdrojů signálů magnetické rezonance. V rámci této práce byla do softwaru RF Source Localizer rovněž implementována funkcionalita animovatelné prostorové simulace zdrojů signálů magnetické rezonance. Experimentálně ověřená úspěšnost lokalizace dosáhla až 100 % a na základě vztahu přesnosti lokalizace na počtu antén bylo zjištěno, že pro dosažení 98,7% úspěšnosti lokalizace jsou postačující dvě přijímací RF antény, zatímco pro dosažení 100% úspěšnosti jsou zapotřebí tři RF antény. Lokalizace pomocí vzorkování simulovaných RF signálů dosahovala minimální přesnost lokalizace 3,5 mm. Vyhodnocením lokalizace, která byla provedena porovnáním naměřených signálů s databází známých signálů, bylo demonstrováno, že je možné lokalizovat zdroje signálů magnetické rezonance na základě parametrů využívaných v radiolokaci. Tím bylo dosaženo značného urychlení určování polohy těchto zdrojů. Celkově lze konstatovat, že tato práce představuje významný přínos v oblasti lokalizace zdrojů signálů magnetické rezonance a poskytla cenné poznatky pro další vývoj a vylepšování této metody.

Despite the enormous clinical benefits of magnetic resonance imaging (MRI), the image encoding method of this modality is the main object of lengthy examinations. Therefore, the aim of this work was to experimentally verify the possibility of localizing the source of MRI signal using receiving and transmitting RF antennas and to propose a method that could significantly expedite this time-consuming process. For the purpose of experimentally verifying the localization of MRI signal sources, the necessary antennas were constructed, and the RF Source Localizer software was developed. This software enables the import of measured data from an oscilloscope and the subsequent localization of unknown positions of MRI signal sources. Within this thesis, the functionality of animated spatial simulation of MRI signal sources was implemented in the RF Source Localizer software. The experimentally verified localization achieved a success rate of up to 100% and, based on the relationship between the localization accuracy and the number of antennas, it was found that two receiving RF antennas are sufficient to achieve a localization success rate of 98.7%, while three RF antennas are required for a 100% localization success rate. Localization using the sampling of simulated RF signals achieved a minimum localization accuracy of 3.5 mm. By evaluating localization, that was done by comparing measured signals with a database of known signals, it was demonstrated that it is possible to localize MRI signal sources using parameters used in radiolocation. This significantly accelerated the determination of the positions of these sources. Overall, this thesis represents a significant contribution to the field of localizing MRI signal sources and provides valuable insights for further development and improvement of this method.