تحقیق درباره تصویرگری پزشکی

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق درباره تصویرگری پزشکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

تصویرگری پزشکی

مقدمه

تصویر گری پزشکی بدون وجود کامپیوترغیر عملی خواهد بود. این سیستم بر مبنای دریافت مستقیم تصویر بر پایه اصول فیزیکی و یا براساس پردازش پاره ای از اندازه‌‌گیری‌ها می‌باشد. کامپیوتر در تصویرگری پزشکی برای اهداف زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

بازسازی تصویر از روی اندازه‌گیری‌ها

استخراج یک ویژگی خاص از تصویر

نمایش تصاویر

بهبود کیفیت تصویر با استفاده از روشهای پردازش تصویر

ذخیره و بازیابی تصاویر

در تصویرگری پزشکی، تصاویر بافتها، یا قسمتی از بافتها با استفاده از تشعشع حاصل می شود.این تشعشع اغلب طبیعت الکترومغناطیسی دارد. پس از تشکیل تصویر، باید آن را جهت بررسی نمایش داد.واسط مربوط به نمایش تصویر می‌تواند یک فیلم رادیولوژی که تصویر روی آن تشکیل می‌شود و یا اینکه مانیتور یک کامپیوتر باشد.

شکل 9-1 اسکپتووم تشعشع الکترومغناطیسی و قسمتهای مربوط به کاربردهای خاصی را نشان می‌دهد. در این شکل همچنین به سایر انواع تشعشعات مانند فراصوت و الکترون‌ها اشاره شده است.این شکل همچنین نشان می‌دهد که به عنوان مثال پتانسیل‌های الکتریکی می‌تواند برای تشکیل نقشه سطح بدن مورد استفاده قرار گیرند.

استفاده از تکنیک‌های visualization برای تولید تصاویر از پدیده‌هایی که به تنهایی قابل مشاهده نیستند نیز امکان پذیر است. در بخش بعدی به اصول تشکیل تصویر می‌پردازیم. ابتدا فراصوت را که جزو تشعشعات غیر الکترومغناطیسی است و سپس به انواع کاربردهای تصویرگری با استفاده از امواج الکترومغناطیسی می‌پردازیم.

فراصوت

فراصوت با استفاده از کریستال‌های پیزوالکتریک که انرژی الکتریکی را به مکانیکی و بالعکس تبدیل می‌کند تولید می‌شود. این کریستال‌ها در فرکانس 2 الی MHZ 10 لرزش دارند. همانطور که می‌دانید فرکانس شنوایی انسان حداکثر تا KHZ 20 می‌باشد و فرکانس فراصوت به مراتب بالاتر از این مقدارحداکثر است. اصول فراصوت مشابه اصول رادار و سونار است. امواج صوتی پالسی به داخل بافت منتشر شده و انرژی و زمان برگشت این امواج محاسبه می‌شود. یکی از پارامترهای مهم مورد توجه ، محل قرارگیری سطح مرزها می‌باشد.اگر این پارامترها به صورت مناسب نمایش داده شوند، می‌توان تصاویر آناتومیکی قسمت مورد بررسی را بدست آورد. فاصله بین منبع صوت و یک منعکس کننده آن با استفاده از حاصلضرب زمان بین رفت و برگشت صوت ضرب در سرعت انتشار صوت تقسیم بر دو قابل محاسبه است. دقت اندازه گیری فاصله ، بستگی به پهنای پالس‌های صوت دارد. هر چقدر این پهنا باریک‌تر باشد ، دقت محاسبه بیشتر خواهد بود. یک پالس شامل یک یا دو پهنای باند است. ذراتی که فاصله آنها بیشتر از این پهنای باند است قابل تفکیک خواهند بود. توانایی تفکیک ذراتی که در راستای انتشار فراصوت قرار گرفته‌اند ، قدرت تفکیک محوری خوانده می‌شود. سطح مقطع تشعشع باید باریک باشد تا محل قرارگیری منعکس کننده قابل تفکیک باشد. در غیر اینصورت محل قرارگیری ذرات با همدیگر اشتباه می‌شود. به هر حال قطر کریستال باید حداقل 10 تا 20 برابر طول موج باشد تا باریکه مستقیمی حاصل شود. جزئیات بیشتر در مورد اسکنرهای اکو در پانل 9-1 آمده است.

پانل 9-1

اصول اسکنرهای اکو

در اسکنرهای اکو، پالس‌های صوتی در فرکانس حدود چند MHZ تولید می‌شود. این پالس‌ها پس از ورود به بدن بیمار توسط بافت‌ها جذب ، پراکنده و یا منعکس می‌شوند. قسمتی از اکو که منعکس می‌شود برای تولید اکوها مورد استفاده قرار می‌گیرند. انعکاس در مرز بافت‌ها بسته به چگالی بافت‌ها و یا سرعت انتشار صوت متفاوت است. به عبارت دیگر اگر صوت به جایی برسد که امپدانس آکوستیکی تغییر می‌کند ، انعکاس خواهد داشت. امپدانس اکوستیکی به صورت حاصلضرب سرعت و چگالی تعریف می‌شود. بافت‌های نرم و آب تقریبا چگالی یکسانی داشته و همچنین سرعت صوت در این دو محیط یکسان است. لذا در مرز بین آنها ، انعکاس قابل توجهی رخ نخواهد داد. اما اگر مرز جدایی مربوط به بافت نرم از یک طرف و استخوان و یا هوا از طرف دیگر باشد ، انعکاس قابل ملاحظه‌ای صورت خواهد گرفت. پراکندگی زمانی اتفاق می‌افتد که ابعاد شی کوچکتر باشد (یعنی ابعاد آن در حد طول موج تشعشع باشد ) پراکندگی در تمام جهات اتفاق می‌افتد و در نتیجه دامنه سیگنال دریافت شده توسط ترانسدیوسر افت پیدا می‌کند. رزولوشن بستگی به طول موج فراصوت و پهنای پالس دارد. پهنای پالس معمولا چندین برابر طول موج است. هر چقدر طول موج کمتر باشد ، رزولوشن بهتر خواهد بود. با توجه به اینکه طول موج معکوس فرکانس می‌باشد ، در نتیجه میزان رزولوشن نسبت مستقیم با فرکانس خواهد داشت. ضریب تضعیف ( که بیانگر تضعیف تشعشع به دلیل پراکندگی و جذب در یک سانتی متر است ) نیز نسبت مستقیم با فرکانس در بافت‌های نرم و مربع فرکانس در بافت‌های سخت دارد. در نتیجه ، عمق نفوذ فراصوت به داخل بافت با فرکانس نسبت معکوس دارد ( یعنی جذب شده و از یک حدی به بعد از بین می‌رود ) با توجه به اینکه رزولوشن و عمق نفوذ در مقابل هم قرار می‌گیرند در نتیجه باید یک مصالحه‌ای انجام گیرد :

برای بافت‌های قرار گرفته در عمق ، باید از فرکانس نسبتا پایین استفاده شود. میزان جذب ( در نتیجه میزان تضعیف ) همچنین به نوع بافت بستگی دارد. برای مثال هوا و استخوان ، جذب کننده‌های قوی هستند در حالیکه بافت‌های عضله و هوا به ندرت تشعشع را تضعیف می‌کنند.

در فرکانس 3MHZ ( طول موج mm 0.5 ) عمق‌های تا cm 10 به صورت کامل با رزولوشن محوری mm 1 قابل مشاهده هستند. برای بررسی چشم ، فرکانس بالا مورد نیاز است. در این مورد فرکانس 5 تا MHZ 13 (طول موج 0.25 تا mm 0.075 ) استفاده می‌شود. برای آزمایش مغز ، باریکه فراصوت باید ابتدا از استخوان سر عبور کند. به دلیل جذب زیاد استخوان باید از فرکانس پایین استفاده شود که در نتیجه آن رزولوشن پایینی خواهیم داشت.

مود A

مشاهده انعکاس‌ها به چندین روش ممکن است. در مود A ، انرژی هریک از اکوها به صورت تابعی از زمان بین پالس و اکو نشان داده می‌شود. دامنه اکو در محور عمودی نشان داده می‌شود و محور افقی زمان می‌باشد. فاصله زمانی بین پالس و اکو بیانگر فاصله بین ترانسریوسرو مرز جدایی بافت‌ها که آن را منعکس می‌کند است. مرزهای متحرک به صورت دامنه اکویی که در راستای افقی متحرک است نشان داده می‌شود. مود A اطلاعات یک بعدی از محل جدایی بافت‌ها نشان می‌دهد. تشعشع فراصوت در راستای مشخصی می‌باشد و اکوی مربوط به بافت‌هایی که در راستای آن است تشخیص داده می‌شوند.

مود M و مود B

مود حرکت ( Motion Mode ) مشابه مود A می‌باشد که اطلاعات یک بعدی تولید می‌کند. در این مود ، دامنه هر اکو ، متعلق به یک پالس است و به شکل روشنایی نقطه در طول محور زمان نشان داده می‌شود. در مورد B ، پالسها در جهات مختلف تابیده شده و اطلاعات به صورت شدت روشنایی جمع شده و یک تصویر دو بعدی تشکیل می‌شود.

اسکن C

مرزهایی که عمود بر محور تابش فراصوت نیستند اکوهای ضعیفی تولید می‌کنند. مودهای A ، B و M که دارای جهت تابش ثابتی نیستند تمامی مرزها را نشان نمی‌دهند. در اسکن ترکیبی (com pound skan) کریستال می‌تواند حرکت کند و در نتیجه جهت تابش تغییر می‌کند. کریستال به یک بازوی قابل حرکت وصل شده طوریکه جهت تابش و موقعیت کریستال قابل محاسبه است. هر چند اسکن C دارای کیفیت بالایی است ولی عیب آن نیاز به زمان زیاد برای تصویر گرفتن است و آن را برای عضوهای دارای حرکت غیرقابل استفاده می‌کند.

اسکن سکتور sector scan

این نوع اسکن به صورت الکترونیکی صورت می‌گیرد. به این صورت که پروب دارای تعداد زیادی کریستال می‌باشد که به صورت گروهی و با تاخیر فعال می‌شوند و در نتیجه کل یک منطقه خاص توسط تشعشع فراصوت پوشش داده می‌شود.داده‌های جمع‌آوری شده از هر گروه ترانسریوسرها در حافظه کامپیوتر ذخیره شده و سپس پردازش و نمایش داده می‌شود. در این روش ، فاصله بین مرزها قابل محاسبه است.

اثر داپلر (Doppler effect)

برای اندازه گیری سرعت جریان از اثر داپلر استفاده می‌شود. وقتی موج فراصوت توسط هدف متحرک برگشت داده می‌شود، فرکانس آن تغییر می کند. اگر ذرات سیال در جریان ، به سوی موج تابنده حرکت کنند این فرکانس بیشتر شده و اگر از آن دور شود فرکانس کمتر می شود اختلاف فرکانس بستگی به فرکانس اصلی و سرعت هدف دارد . در کاربردهای معمولی داپلر یک ترانسریوسر فراصوت موج پیوسته(continues wane ) تولید کرده و ترانسریوسر دیگر آنرا دریافت می کنند. در این حالت مکان مرزها قابل تشخیص نیستند چون بطور پیوسته موج ارسال می شود. در داپلر پالسی فقط یک ترانسریوسر کافی است. ومی‌توان یک نمونه خاصی را مورد بررسی قرار داده و سرعت جریان را در آن حساب کرد. اگر این سرعتهای محاسبه شده را روی تصویر دوبعدی و در محلهای مربوط به آن اضافه کنیم داپلر رنگی یا (Color Flow Mapping) CFMخواهیم داشت.

مزایای فراصوت

استفاده از فراصوت این مزیت را دارد که اثرات جانبی ندارد. بنابراین، اسکس اکویک تکنیک مهم برای بررسی زنان باردار و جنین می‌باشد.

فراصوت عموماُ برای کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

بررسی صحت عملکرد قلب

بررسی مغز

آزمایشات زنان و زایمان

آزمایشات چشم

تشخیص تومور و کیست(cyst)

رادیولوژی

اشعه ایکس از زمان کشف آن در سال 1895، بطور گسترده‌ای در زمینه تشخیص پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است. در این بخش ما به تاثیرات کامپیوتر در ارتقاء این زمینه می‌پردازیم.