تحلیل ارتعاشات پوسته استوانه ای دستگاه ام آر آی به روش اجزای محدود
الموضوعات : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکیالکلمات المفتاحية: دستگاه اِم آر آی, پوسته استوانه‌ای, سطوح ارتعاشی, جاذب پانل میکرو متخلخل.,
ملخص المقالة :
تصویربرداری با رزونانس مغناطیس یکی از روش‌های تصویربرداری پزشکی غیرتهاجمی است که بر اساس میدان‌های مغناطیسی و امواج رادیویی عمل می‌کند. این مطالعه بر تقلیل نویز صوتی در داخل مخزن استوانه¬ای شکل اسکنر اِم آر آی که بیمار در آن قرار دارد، متمرکز است. دیوار نیم‌تونل اسکنر معمولا به سیلندر مارپیچ گرادیان متصل می‌شود که باعث انتقال برخی از ارتعاشات به دیوار می¬گردد و در نتیجه موج‌های صوتی تولید می‌شوند. یکی از راه‌حل‌های ممکن برای مدیریت نویز از دیوار نیم‌تونل اسکنر یا نویز انتقالی از سیلندر مارپیچ گرادیان، طراحی یک جذب‌کننده پنل اضافی بین سیلندر گرادیان و دیوار نیم‌تونل اسکنر است. در این مطالعه به کمک مدل¬سازی در نرم¬افزار انسیس نشان داده شد که تحلیل عددی چرخه‌های گرادیان می‌تواند به دقت سطوح ارتعاشی و نویز را بر اساس تحلیل صوتی مورد بررسی قرار دهد. نتایج نشان داد که با استفاده جاذب پانل میکرو متخلخل با ضخامت لایه جاذب به اندازه 20 میلی‌متر، تلفات انتقالی در محدوده فرکانسی 125 هرتز تا 3 کیلوهرتز به میزان 15 تا 37 دسی‌بل کاهش می¬یابد. با توجه به اینکه دستگاه اِم آر آی یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین دستگاه‌های تصویربرداری در حال حاضر است، بسیاری از شرکت‌های تولید کننده دستگاه اِم آر آی به دنبال بهبود و کنترل این ارتعاشات هستند. لذا، نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند به عنوان یک راهنمای مفید برای شرکت‌های تولید کننده دستگاه اِم آر آی در بهبود عملکرد و کارآمدی آن‌ها باشد.
[1] Soedel, W., (2004). Vibrations of shells and plates. CRC Press.
[2] Taracila, V., Edelstein, W. A., Kidane, T. K., Eagan, T. P., Baig, T. N., Brown, R. W., (2005). Analytical calculation of cylindrical shell modes: Implications for MRI acoustic noise. Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering: An Educational Journal, 25(1), pp 60-64.
[3] Shao, W., Mechefske, C. K., (2005). Analysis of the sound field in finite length infinite baffled cylindrical ducts with vibrating walls of finite impedance. The Journal of the Acoustical Society of America, 117(4), pp 1728-1736.
[4] Li, G., Mechefske, C. K., (2009). Structural–acoustic modal analysis of cylindrical shells: application to MRI scanner systems. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 22, pp 353-364.
[5] Mechefske, C. K., Wang, F., (2006). Theoretical, numerical, and experimental modal analysis of a single-winding gradient coil insert cylinder. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 19, pp 152-166.
[6] Edelstein, W. A., Hedeen, R. A., Mallozzi, R. P., El-Hamamsy, S. A., Ackermann, R. A., Havens, T. J., (2002). Making MRI quieter. Magnetic Resonance Imaging, 20(2), pp 155-163.
[7] Mechefske, C. K., Wu, Y., Rutt, B. K., (2002). MRI gradient coil cylinder sound field simulation and measurement. J. Biomech. Eng., 124(4), pp 450-455..
[8] Yao, G. Z., Mechefske, C. K., Rutt, B. K., (2004). Characterization of vibration and acoustic noise in a gradient-coil insert. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 17, pp 12-27.
[9] Wang, Y., Liu, F., Crozier, S., (2015). Simulation study of noise reduction methods for a split MRI system using a finite element method. Medical Physics, 42(12), pp 7122-7131.
[10] Wang, Y., Liu, F., Weber, E., Tang, F., Jin, J., Tesiram, Y., Crozier, S., (2015). Acoustic analysis for a split MRI system using FE method. Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering, 45(2), pp 85-96.
[11] Winkler, S. A., Alejski, A., Wade, T., McKenzie, C. A., Rutt, B. K., (2017). On the accurate analysis of vibroacoustics in head insert gradient coils. Magnetic resonance in medicine, 78(4), pp 1635-1645.
[12] Sakhr, J., Chronik, B. A., (2019). Vibrational response of a MRI gradient coil cylinder to time-harmonic Lorentz-force excitations: An exact linear elastodynamic model for shielded longitudinal gradient coils. Applied Mathematical Modelling, 74, pp 350-372..
[13] Sakhr, J., Chronik, B. A., (2021). Parametric modeling of steady-state gradient coil vibration: resonance dynamics under variations in cylinder geometry. Magnetic Resonance Imaging, 82, pp 91-103.
[14] McJury, M. J., (1995). Acoustic noise levels generated during high field MR imaging. Clinical Radiology, 50(5), pp 331-334.
[15] McJury, M. J., (2022). Acoustic noise and magnetic resonance imaging: a narrative/descriptive review. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 55(2), pp 337-346.
[16] McJury PhD, M., Shellock PhD, F. G., (2000). Auditory noise associated with MR procedures: a review. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 12(1), pp 37-45.
[17] Cho, Z. H., Park, S. H., Kim, J. H., Chung, S. C., Chung, S. T., Chung, J. Y., Wong, E. K., (1997). Analysis of acoustic noise in MRI. Magnetic resonance imaging, 15(7), pp 815-822.
[18] Mechefske, C. K., Geris, R., Gati, J. S., Rutt, B. K., (2001). Acoustic noise reduction in a 4 T MRI scanner. Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology and Medicine, 13, pp 172-176.
[19] Cho, Z. H., Chung, S. T., Chung, J. Y., Park, S. H., Kim, J. S., Moon, C. H., Hong, I. K., (1998). A new silent magnetic resonance imaging using a rotating DC gradient. Magnetic resonance in medicine, 39(2), pp 317-321.
[20] Crémillieux, Y., Wheeler‐Kingshott, C. A., Briguet, A., Doran, S. J., (1997). STEAM‐Burst: a single‐shot, multi‐slice imaging sequence without rapid gradient switching. Magnetic resonance in medicine, 38(4), pp 645-652.
[21] Goldman, A. M., Gossman, W. E., Friedlander, P. C., (1989). Reduction of sound levels with antinoise in MR imaging. Radiology, 173(2), pp 549-550.
[22] McJury, M., Stewart, R. W., Crawford, D., Toma, E., (1997). The use of active noise control (ANC) to reduce acoustic noise generated during MRI scanning: some initial results. Magnetic resonance imaging, 15(3), pp 319-322.
[23] Chen, C. K., Chiueh, T. D., Chen, J. H., (1999). Active cancellation system of acoustic noise in MR imaging. IEEE transactions on biomedical engineering, 46(2), pp 186-191.
[24] Li, M., Lim, T. C., Lee, J. H., (2008). Simulation study on active noise control for a 4-T MRI scanner. Magnetic resonance imaging, 26(3), pp 393-400.
[25] Li, M., Rudd, B., Lim, T. C., Lee, J. H., (2011). In situ active control of noise in a 4 T MRI scanner. Journal of Magnetic Resonance Imaging, 34(3), pp 662-669.
[26] Chambers, J., Bullock, D., Kahana, Y., Kots, A., Palmer, A., (2007). Developments in active noise control sound systems for magnetic resonance imaging. Applied Acoustics, 68(3), pp 281-295.
[27] Mustafa, B. A. J., Ali, R., (1989). An energy method for free vibration analysis of stiffened circular cylindrical shells. Computers & structures, 32(2), pp 355-363.
