We report on the design of a low-noise 40 channel SQUID system for biomagnetism. We used low-noise SQUID sensor with the pickup coil integrated on the same wafer as the SQUID. The SQUID electronics were simplified by increasing the voltage output of the SQUID. The SQUID insert was designed to have low thermal load, minimizing the liquid helium loss. The digital signal processing provides versatile analysis tools and the software is based on the object-oriented programming. For the effective localization of the source location, solutions of the inverse problems based on the lead-field and the simulated anneal ins were studied.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.3
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pp.404-408
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2014
In this research we evaluate the excitation homogeneity and SAR of three different Tx arrays after B1+ Shimming in the human body at 3T. Through the simulations, we compared the field properties that are standard deviation and mean value of transverse magnetization for 1) strip line TEM array, 2) rectangular loop array, 3) combined array of strip line element and rectangular loop and shown the utilities of B1+ shimming in human body model. After B1+ shimming, it is evaluated four different types of SAR for body mesh through whole body simulation; those are average, maximum 1-cell, maximum 1-gram, and maximum 10-gram SAR. It appears that in this particular comparison an array based on strip line elements can produce better homogeneity and lower SAR than an array of rectangular loops or an array of combined elements (strip line and loop). While many factors are considered in designing coils for production, it is hoped that methods and results like these will be used in the future to guide decisions and maximize benefit.
Magnetic field sensors made from superconducting quantum interference device (SQUID) are the most sensitive low-frequency sensors available, enabling measurements of extremely weak magnetic fields from the brain. Neuromagnetic measurements allow superior spatial resolution, compared with the present electric measurements, and superior temporal resolution, compared with the fMRl and PET, providing useful informations for the functional diagnoses of the brain. We developed a 4-channel SQUID system for neuromagnetic applications. The main features of the system are its simple readout electronics and compact pickup coil structure. A magnetically shielded room has been constructed for the reduction of environmental magnetic noises. The developed SQUID system has noise level lower than the magnetic noise from the brain. Magnetic field signals of the spontaneous r-rhythm activity and auditory evoked magnetic fields have been measured.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.5
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pp.345-352
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2004
Currently, high data rate PLC(Power Line Communications), up to 100 Mbps, which use frequency bandwidth between 2 MHz and 30 MHz is investigated very hard, and commercial PLC modem for low voltage powerline network (indoor) is coming soon into communication market. For the purpose of developing a fit communication system which has little distortion of signal and attenuation, it is surely necessary to know about channel environments of powerline. Especially, the impedance measurement of the powerline and impedance matching are very important. As is known, since medium-voltage powerline (22.9 ㎸) is still working, it is not so simple to measure the powerline impedance. In our study, a portable impedance measurement equipment is developed. It consists of coupling capacitor, a drain coil and impedance matching transformer. The equipment is easily connected to medium voltage line and impedance of power line is measured using a network analyzer. Also, measurement results are used for impedance matching of PLC signal. In fact, matching transformer with several different impedances are used. The matching transformer is connected between coupling capacitor and signal port. In this paper, the developed portable impedance measurement equipment and impedance measurement results are presented. Also impedance matching technique using matching transformers will be explained. We showed the result of the improved performance by the impedance matching.
An MR-based attenuation correction (MRAC) map plays an important role in quantitative positron emission tomography (PET) image evaluation in PET/magnetic resonance imaging (MRI) systems. However, the MRAC map is affected by the magnetic field inhomogeneity of MRIs. This study aims to evaluate the characteristics of MRAC maps of physical phantoms on PET/MRI images. Phantom measurements were performed using the Siemens Biograph mMR. The modular type physical phantoms that provide assembly versatility for phantom construction were scanned in a four-channel Body Matrix coil. The MRAC map was generated using the two-point Dixon-based segmentation method for whole-body imaging. The modular phantoms were scanned in compact and non-compact assembly configurations. In addition, the phantoms were scanned repeatedly to generate MRAC maps. The acquired MRAC maps show differently assigned values for void areas. An incorrect assignment of a void area was shown on a locally compact space between phantoms. The assigned MRAC values were distorted using a wide field-of-view (FOV). The MRAC values also differed after repeated scans. However, the erroneous MRAC values appeared outside of phantom, except for a large FOV. The MRAC map of the phantom was affected by phantom configuration and the number of scans. A quantitative study using a phantom in a PET/MRI system should be performed after evaluation of the MRAC map characteristics.
The temperature distribution of an electromagnetic pump was analyzed with a flow rate of 1380 L/min and a pressure of 4 bar designed for the sodium thermo-hydraulic test in the Sodium Test Loop for Safety Simulation and Assessment-Phase 1 (STELLA-1). The electromagnetic pump was used for the circulation of the liquid sodium coolant in the Intermediate Heat Transport System (IHTS) of the Prototype Gen-IV Sodium-cooled Fast Reactor (PGSFR) with an electric power of 150 MWe. The temperature distribution of the components of the electromagnetic pump was numerically analyzed to prevent functional degradation in the high temperature environment during pump operation. The heat transfer was numerically calculated using ANSYS Fluent for prediction of the temperature distribution in the excited coils, the electromagnet core, and the liquid sodium flow channel of the electromagnetic pump. The temperature distribution of operating electromagnetic pump was compared with cooling of natural and forced air circulation. The temperature in the coil, the core and the flow gap in the two conditions, natural circulation and forced circulation, were compared. The electromagnetic pump with cooling of forced circulation had better efficiency than natural circulation even considering consumption of the input power for the air blower. Accordingly, this study judged that forced cooling is good for both maintenance and efficiency of the electromagnetic pump.
Kang Young Hye;Lee Yoon Mi;Park Sun Won;Suh Chang Hae;Lim Myung Kwan
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.8
no.2
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pp.79-85
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2004
Purpose : To evaluate the usefulness and reproducibility of $^1H$ MRS in different 1.5 T MR machines with different coils to compare the SNR, scan time and the spectral patterns in different brain regions in normal volunteers. Materials and Methods : Localized $^1H$ MR spectroscopy ($^1H$ MRS) was performed in a total of 10 normal volunteers (age; 20-45 years) with spectral parameters adjusted by the autoprescan routine (PROBE package). In all volunteers, MRS was performed in a three times using conventional MRS (Signa Horizon) with 1 channel coil and upgraded MRS (Echospeed plus with EXCITE) with both 1 channel and 8 channel coil. Using these three different machines and coils, SNRs of the spectra in both phantom and volunteers and (pre)scan time of MRS were compared. Two regions of the human brain (basal ganglia and deep white matter) were examined and relative metabolite ratios (NAA/Cr, Cho/Cr, and mI/Cr ratios) were measured in all volunteers. For all spectra, a STEAM localization sequence with three-pulse CHESS $H_2O$ suppression was used, with the following acquisition parameters: TR=3.0/2.0 sec, TE=30 msec, TM=13.7 msec, SW=2500 Hz, SI=2048 pts, AVG : 64/128, and NEX=2/8 (Signa/Echospeed). Results : The SNR was about over $30\%$ higher in Echospeed machine and time for prescan and scan was almost same in different machines and coils. Reliable spectra were obtained on both MRS systems and there were no significant differences in spectral patterns and relative metabolite ratios in two brain regions (p>0.05). Conclusion : Both conventional and new MRI systems are highly reliable and reproducible for $^1H$ MR spectroscopic examinations in human brains and there are no significant differences in applications for $^1H$ MRS between two different MRI systems.
Park, Ji Eun;Kim, Ho Sung;Jung, Seung Chai;Keupp, Jochen;Jeong, Ha-Kyu;Kim, Sang Joon
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.21
no.2
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pp.65-70
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2017
Purpose: To optimize the saturation time and maximizing the pH-weighted difference between the normal and ischemic brain regions, on 3-tesla amide proton transfer (APT) imaging using an in vivo rat model. Materials and Methods: Three male Wistar rats underwent middle cerebral artery occlusion, and were examined in a 3-tesla magnetic resonance imaging (MRI) scanner. APT imaging acquisition was performed with 3-dimensional turbo spin-echo imaging, using a 32-channel head coil and 2-channel parallel radiofrequency transmission. An off-resonance radiofrequency pulse was applied with a Sinc-Gauss pulse at a $B_{1,rms}$ amplitude of $1.2{\mu}T$ using a 2-channel parallel transmission. Saturation times of 3, 4, or 5 s were tested. The APT effect was quantified using the magnetization-transfer-ratio asymmetry at 3.5 ppm with respect to the water resonance (APT-weighted signal), and compared with the normal and ischemic regions. The result was then applied to an acute stroke patient to evaluate feasibility. Results: Visual detection of ischemic regions was achieved with the 3-, 4-, and 5-s protocols. Among the different saturation times at $1.2{\mu}T$ power, 4 s showed the maximum difference between the ischemic and normal regions (-0.95%, P = 0.029). The APTw signal difference for 3 and 5 s was -0.9% and -0.7%, respectively. The 4-s saturation time protocol also successfully depicted the pH-weighted differences in an acute stroke patient. Conclusion: For 3-tesla turbo spin-echo APT imaging, the maximal pH-weighted difference achieved when using the $1.2{\mu}T$ power, was with the 4 s saturation time. This protocol will be helpful to depict pH-weighted difference in stroke patients in clinical settings.
Purpose : In order to overcome limitations in the existing conventional spectrometer, a new spectrometer with advanced functionalities is designed and implemented. Materials and Methods : We designed a spectrometer using the TMS320C6701 DSP capable of 1 giga floating point operations per second (GFLOPS). The spectrometer can generate continuously varying complicate gradient waveforms by real-time calculation, and select image plane interactively. The designed spectrometer is composed of two parts: one is DSP-based digital control part, and the other is analog part generating gradient and RF waveforms, and performing demodulation of the received RF signal. Each recover board can measure 4 channel FID signals simultaneously for parallel imaging, and provides fast reconstruction using the high speed DSP. Results : The developed spectrometer was installed on a 1.5 Tesla whole body MRI system, and performance was tested by various methods. The accurate phase control required in digital modulation and demodulation was tested, and multi-channel acquisition was examined with phase-array coil imaging. Superior image quality is obtained by the developed spectrometer compared to existing commercial spectrometer especially in the fast spin echo images. Conclusion : Interactive control of the selection planes and real-time generation of gradient waveforms are important functions required for advanced imaging such as spiral scan cardiac imaging. Multi-channel acquisition is also highly demanding for parallel imaging. In this paper a spectrometer having such functionalities is designed and developed using the TMS320C6701 DSP having 1 GFLOPS computational power. Accurate phase control was achieved by the digital modulation and demodulation techniques. Superior image qualities are obtained by the developed spectrometer for various imaging techniques including FSE, GE, and angiography compared to those obtained by the existing commercial spectrometer.
The purpose of this study is to evaluate image blurring according to variation of the ETL and propose the clinically appropriate ETL range. SIEMENS MAGNETOM Skyra 3.0T and 20 channel head coil were used for the study. MRI phantom was kept the lines horizontally to three direction(X,Y,Z) of the coil and T1, T2 weighted images that used the fast spin echo technique acquired. The ETL with increase of 10 was applied from 10 to 80. In addition, the ETL with increase of 1 was applied in the interval statistically significant differences occurred. And T1, T2 weighted images that used the conventional spin echo technique acquired to compare image blurring of the images that used the fast spin echo technique. The slope of lattice in the images was measured using Image J 1.47v program to evaluate image blurring. And image blurring was determined by the degree of the slope. The statistical significance of both techniques was evaluated by the Kruskal-Wallis test of the SPSS 17.0v. And the correlation of the ETL and image blurring was evaluated quantitatively by regression analysis. The slope of the T1, T2 weighted images that used fast spin echo technique decreased as contrasted with conventional spin echo technique. In the result of the Kruskal-Wallis test, the T1, T2 weighted images that used fast spin echo technique made a significant difference with conventional spin echo technique. Particularly, in the Tomhane' T2 test, the T1, T2 weighted images made a significant difference from ETL 22 and 31 respectively. In the result of the regression analysis, the R-squared of the T1, T2 weighted images are 0.762 and 0.793. It is difficult to apply the long ETL in the T1 weighted image caused by the short TR and multi-slices study. Therefore, clinical impact according to variation of the ETL is very slight in the T1 weighted images. But the application of the proper ETL is demanded in T2 weighted images using the fast spin echo technique in order to prevent image blurring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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