پایان نامه اولتــراسوند سه بعـدی
چکیده
هدف در تصویر بردارری 3D مشاهدة ساختار آناتومی به صورت واقعی می باشد. که این امر توسط سیستم های تصویر برداری 2D، نظیر X-ray ,CT, MR و . . . امکان پذیر نبوده است. در این سمینار سعی شده است که این تکنیک که به طور خاص مربوط به تصاویر اولتراسوند می باشد معرفی گردد. لذا تکنیک های دریافت و اسکن تصاویر و سپس بازسازی تصویر 3D مورد بحث قرار خواهند گرفت. سپس جهت ترغیب به ادامه بحث ها مروری بر کار بردهای وسیع این روش تصویر برداری شده است.
متعاقباً تحقق سیستم اولتراسوند 3D آنژیوگرام 3D و ساخت تصاویر 3D کاروتید شرح داده خواهد شد تا نمونه ای عملی از این سیستم معرفی گردد. سپس در تکمیل بخشهای قبلی روشهایی که درمقالات جهت بهبود تصاویر اولتراسوند 3D ارائه شده است، مورد بررسی قرار می گیرد. و در ادامه مشاهدة زمان واقعی1 اولتراسوند 3D توسط کامپیوتر، که روشی جدید می باشد مورد بحث قرار می گیرد وسپس کاربرد اولتراسوند 3D در پزشکی از راه دور 2 و در نهایت آیندة سیستم اولتراسوند 3D آورده شده اند.
1 - Real - time 2 - Telemedicine
در 100 سال گذشته تصویر برداری X- ray راهی برای مشاهدة بدن انسان بوده است که توسط آن سایه ای دو بعدی از ساختارهای سه بعدی تولید و روی آشکار ساز دو بعدی مثل فیلم ثبت می گردید.در این روش تمام اطلاعات سه بعدی از بین می رفتند.در 70 سال اول کشف X-ray تمام تلاشها بر این بوده است که تکنیک های تصویر برداری توسعه یابد و اطلاعات سه بعدی درون بدن در تصویر ثبت شده حضور یابد.در 1970 ،CT تولید شد و انقلابی در تشخیص رادیولوژی ایجاد نمود برای اولین بار اطلاعات سه بعدی در تصاویر ثبت شده حاضر گشت،
دریافت Free – hand:
در دریافت Free-hand،اپراتور یک پروب ترکیبی مجتمع را نگه می دارد و در یک روندمعمول روی آناتومی ای که باید دیده شود، هدایت می نماید.تصاویر با موقعیت ها و زاویه های انتخابی که تحت کنترل اپراتور می باشد،دریافت می شوند.این تکنیک مزیت های ویژه ای را ارائه می دهد زیرا اپراتور می تواند دید و نیز موقعیت بهینه را انتخاب کند .همچنین سطوح پیچیده بیمار را مطابقت می دهد. این مزیت بی نظیر محدودیت جدی ای روی سیستم 3-D اعمال می نماید.
موقعیت یاب اکوستیک:
معمولترین روش دریافت تصاویر Free-hand ,3-D بر پایه دامنة اکوستیک می باشد همانطور که در شکل a2 نشان داده شده است.زاویه و موقعیت ترانسدیوسر با نصب سه وسیلة انتشار صوت (برای مثال، شکاف جرقه زن2) موقعیت های ثابت نسبت به هم روی مبدل بدست می آید.یک آرایه از میکروفون ها معمولاً بالای بیمار نصب می گردند.برای بدست آوردن اطلاعات لازم برای بازسازی تصویر 3-D،اپراتور مبدل را آزادانه روی بیمار، در حالیکه وسایل انتشار صوت فعال می باشند حرکت می دهد.با دانستن اطلاعات سرعت صوت در هوا،موقعیت های میکروفون ها و اندازه زمان پرواز3 پالسهای صوتی،موقعیت و زاویه مبدل به طور دائم می تواند مونیتور گردد.بطور واضح،برای بدست آوردن داده های مناسب،میکروفون ها باید در یک روندی در اطراف بیمار قرار داده شوند،که خطوط دید منتشر کننده ها مانع یکدیگر نشوند و به اندازه کافی باید نزدیک مبدل باشند تا قادر باشد پالسهای صوتی را آشکار سازد،همچنین تصحیح مربوط به اختلاف در سرعت صوت بر اثر تغییرات در دما و رطوبت باید صورت گیرد.
موقعیت یاب بازوی مفصل دار:
ساده ترین روش توسط نصب مبدل روی سیستم بازوی مکانیکی با مفاصل قابل حرکت چند گانه بدست می آید،که به اپراتور اجازه میدهد تا مبدل.مر به طریق پیچیده ای هدایت شود و زاویه و دید دلخواه ( در شکل b2 ملاحظه نمائید) بدست آید.
پنانسیومترهایی در مفاصل با بازو های متحرک جاسازی شده اند، بنابراین زاویه مفاصل اندازه گیری و ثبت می شود.توسط این اندازه ها موقعیت و زاویه ترانسویومر می تواند بطور مداوم محاسبه و مونیتور گردد.
2 - Sparkgaps 3 - Time – of - Flight
فصل اول – معرفی اولتراسوند 3D و محدویت های 2 – D UltraSound 7
1-2- دریافت دستی ......................... 12
2-2- موقعیت یاب آکوستیک................... 13
3-2- موقعیت یاب بازوی مفصل دار............ 14
4-2- سنسور میدان مغناطیسی................. 14
5-2- موقعیت یاب های مکانیکی............... 15
1-5-2- اسکن خطی...................... 17
2-5-2- اسکنFan........................ 18
3-5-2- اسکن چرخشی.................... 19
فصل سوم- بازسازی تصویر 3-D................ 21
1-3- آرایه های دو بعدی.................... 23
2-3- تکنیک دید برپایة سطح................. 25
3-3- دید چند صفحه ای ..................... 26
4-3- تکنیک بر پایة‌حجم..................... 29
فصل چهارم – کاربردهای 3-D UltraSound ......... 31
1-4- تصویر برداری عروق................... 32
2-4- بافت های نرم........................ 39
3-4- کاردیولوژی.......................... 41
4-4- ارزیابی حجم ران نوزاد نرمال......... 42
5-4- خلاصه ای از مزایای کلینیکی اسکن اولتراسوند3D و 4D 43
فصل پنجم - تحقق سیستم اولتراسوند 3D ..... 50
1-5- آنژیوگرام اولتراسوند 3D از تصاویر نقش شدة جریان رنگی ..................................... 51
2-5- ساخت تصویر اولتراسوند 3D از سرخرگ کاروتید. 58
3-5- تولید کامپیوتری تصاویر اولتراسوند 3D از سرخرگ کاروتید .................................. 60
فصل ششم- بهبود تصویر 3-D UltraSound.......... 72
1-6- پنجرة دی کانوولوشن 3-D............... 73
2-6- دی کانوولوشن در راستای ارتفاع ...... 84
3-6- آنالیز اعوجاج هندسی و واریانس آماری در طول،سطح و حجم تصویر اولتراسوند اسکن شده خطی 3-D........................ 100
فصل هفتم - مشاهده realtime داده اولتراسونیک 3D توسط یک pc استاندارد ............... 102
فصل هشتم – معرفی سیستم MUSTPAC در پزشکی از راه دور 3-D UltraSound 115
فصل نهم- آینده 3-D UltraSound........................ 129
نتیجه گیری ....................................... 131