Date of Award
4-2019
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science (MS)
Department
Physics
First Advisor
Saleh Thaker Mahmoud
Second Advisor
Bashar Issa
Abstract
The effect of high concentration of magnetic nanoparticles (MNP) on Magnetic Resonance Imaging (MRI) transverse relaxation rates (R2=1/T2 and R2*=1/T2*) were studied using Monte Carlo (MC) simulations. Theoretical models assume that particle occupies a small volume fraction of the sample space. This work aims to test if available models based on Motional Averaged (MAR) and Static Dephasing Regimes (SDR) can still represent relaxation rates at large volume fractions. Furthermore, echo-time effects were tested on both gradient-echo and spin-echo sequences in order to examine if diffusion is involved. Findings will clarify if models need to be modified to take account of high particle concentration. This is especially important for application involving the clustering of nanoparticles inside tissues or being trap inside cells. Another important area is relaxation due to MNP administered through vesicles as a carrier medium. This is important to understand the relaxation mechanism caused by MNP in order to improve their design process.
Recommended Citation
Tawfiq Hamdan, Yahia Adeeb, "Simulation of T2 MRI Relaxation Enhancement by Magnetic Nanoparticles" (2019). Physics Theses. 3.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/phys_theses/3
Comments
تمت دراسة تأثير التركيز العالي للجسيمات النانوية المغناطيسية (MNPs) على معدلات الاسترخاء المستعرضة (transverse relaxation rates) للتصوير بالرنين المغناطيسي (R2=1/T2 and R2*=1/T2*) باستخدام المحاكات مونتي كارلو(MC). تفترض النماذج النظرية أن الجسيمات تشغل جزءا حجميا (volume fraction) صغيرا من مساحة العينة. تهدف هذا العمل الأطروحة إلى اختبار ما كانت النماذج المتاحة القائمة على أساس أنظمة المعدلات الحركية (motional averaged regime MAR) وفقدان الأطوار السكونية (Static Dephasing Regimes SDR) يمكن أن تستمرفي وصف معدلات الاسترخاء عند الأجزاء الحجمية الكبيرة. علاوة على ذلك، تمت دراسة تأثيرزمن صدي (echo-time) على صدي انحدار gradient-echo) وصدي الغزل (spin-echo)، للتحقق عما إذا كان الانتشار متضمنا. ستوضح النتائج ما إذا كان يجب تعديل النماذج لمراعاة تركيز الجسيمات العالي، وهو أمر مهم بشكل خاص للتطبيقات التي تنطوي على تجميع المغناطيسية داخل الأنسجة أو المحاصرة داخل الخلايا. تطبيق آخر مهم هو الاسترخاء بسبب الجسيمات النانوية المغناطيسية التي تدار من خلال الحويصلات كوسيط الناقل. هذا مهم لفهم آلية الاسترخاء التي تسببها المغناطيسية من اجل تحسين عملية التصميم الخاصة بها.