پایان نامه اولتــراسوند سه بعـدي

چكيده

هدف  در تصوير بردارري 3D مشاهدة ساختار آناتومي به صورت واقعي مي باشد. كه اين امر توسط سيستم هاي تصوير برداري 2D، نظير X-ray   ,CT,     MR و . . . امكان پذير نبوده است. در اين سمينار سعي شده است كه اين تكنيك كه به طور خاص مربوط به تصاوير اولتراسوند مي باشد معرفي گردد. لذا تكنيك هاي دريافت و اسكن تصاوير و سپس بازسازي تصوير 3D مورد بحث قرار خواهند گرفت. سپس جهت ترغيب به ادامه بحث ها مروري بر كار بردهاي وسيع اين روش تصوير برداري شده است.

متعاقباً تحقق سيستم اولتراسوند 3D آنژيوگرام 3D و ساخت تصاوير 3D كاروتيد شرح داده خواهد شد تا نمونه اي عملي از اين سيستم معرفي گردد. سپس در تكميل بخشهاي قبلي روشهايي كه درمقالات جهت بهبود تصاوير اولتراسوند 3D ارائه شده است، مورد بررسي قرار مي گيرد. و در ادامه مشاهدة زمان واقعي1 اولتراسوند 3D توسط كامپيوتر، كه روشي جديد مي باشد مورد بحث قرار مي گيرد وسپس كاربرد اولتراسوند 3D در پزشكي از راه دور 2 و در نهايت آيندة سيستم اولتراسوند 3D آورده شده اند.

اميد است كه اين سمينار زمينة تحقيق را براي علاقمندان به روشهاي تصوير برداري و بخصوص تصوير برداري 3D فراهم سازد و ديگر دانشجويان را با اين سيستم تصوير برداري كه امروزه بسرعت در حال پيشرفت مي باشد و به سمت كاربرد روتين در پزشكي هدايت مي شود، آشنا نموده باشد.

مقدمه

در 100 سال گذشته تصوير برداري X- ray راهي براي مشاهدة بدن انسان بوده است كه توسط آن  سايه اي دو بعدي  از ساختارهاي سه بعدي توليد و روي آشكار ساز دو بعدي مثل فيلم ثبت مي گرديد.در اين روش تمام اطلاعات سه بعدي از بين مي رفتند.در 70 سال اول كشف X-ray تمام تلاشها بر اين بوده است كه تكنيك هاي تصوير برداري توسعه يابد و اطلاعات سه بعدي درون بدن در تصوير ثبت شده حضور يابد.در 1970 ،CT توليد شد و انقلابي در تشخيص راديولوژي ايجاد نمود براي اولين بار اطلاعات سه بعدي در تصاوير ثبت شده حاضر گشت،و به صورت سري اسلايدهايي با نقش هايي از بدن(يعني تصاوير 2-D ) در اختيار پزشكان قرار گرفت.بعلاوه،براي اولين بار در راديولوژي كامپيوتر در پردازش و نمايش تصوير به صورت متمركز استفاده شد.اطلاعات 3-D كاربردهاي زيادي در تشخيص راديولوژي دارد.

تاريخچة تصوير برداري اولتراسوند به گذشته برمي گردد.با دنبال كردن كارReid,Wild در دهة 1950 از پيش گامان اين رشته هستند كاربرد پزشكي اولتراسوند به آرامي پيشرفت يافت و از سيستم هاي A-Mode به سيستم هايي تبديل شد كه تصاوير مقطعي شده read-time را از جريان خون و آناتومي ايجاد مي نمود.كيفيت تصاوير اولتراسوند جهت مديريت بهتر تعداد زياد بيماري ها و تشخيص بهبود يافت.اگر چه تصويربرداري اولتراسوند  به علت اين كه هنوز پتانسيل كامل آن درك نشده است، لطمه ديده است.

توسعة تصويربرداري اولتراسوند 3-D راهي براي نشان دادن معايب تصويربرداري اولتراسوند مرسوم مي باشد.روش هايي در توسعه اولتراسوند 3-D مثل 3-D  B-Mode، داپلر رنگي و سيستم هاي داپلر توان  حاصل شده است.

فصل اول:

معرفي اولتراسوند 3D و

محدوديت هاي اولتراسوند 2D مرسوم

   يكي از معايب تصويربرداري اولتراسوند 2-D وابستگي آن به تجربه و دانسته هاي تشخيص دهنده مي باشد تا مبدل اولتراسوند را هدايت كند تا به طور ذهني تصوير دوبعدي به سه بعدي تبديل گرددو تشخيص يا اجرا را به يك روند تداخلي تبديل نمايد.اين مشكل مقدمتاً نتيجه بكارگيري تكنيك تصويربرداري 2-D  اولتراسوند كه به صورت فضايي قابل انعطاف مي باشد،براي مشاهده ساختار آناتومي مي باشد.

پروسه هاي درماني كه توسط اولتراسوند هدايت مي شوند دچار زيان خواهند شد،زيرا كمي كردن و مونيتو تغييرات كوچك در طول پروسه يا در طول يك دوره از زمان با محدوديت هاي 2-D مرسوم محدود شده است.و اين عمل و اتلاف وقت مي باشد و كافي نيست و نيز ممكن است به تصميم نادرست در خصوص تشخيص،مرحله بندي و در حين عمل جراحي گردد.بعلاوه قرار دادن صفحه  تصوير در اولتراسوند 2-D نازك در روي ارگان و توليد دوباره محل تصوير ويژه در زمان ديگر مشكل مي باشد.اين امرتصاوير D -2 اولتراسوند را براي مطالعات پس از عمل جراحي1 يك تصويربرداري ضعيف تلقي مي كند. همچنين، آناتومي بيمار و مسير هدف گاهي زاويه تصوير را محدود مي كند و صفحه تصوير بهينه را براي تشخيص غير قابل دسترس مي سازد.

هدف تصويربرداري اولتراسوند 3-D فائق آمدن بر اين محدوديت ها مي باشد تا آناتومي بصورت 3-D جهت تشخيص مشاهده گردد و تغيير پذيري تكنيك هاي مرسوم را كاهش دهد.تصويربرداري اولتراسوند پزشكي به طور مقطعي مي باشد بنابراين اطلاعات لازم براي مشاهده سه بعدي را فراهم مي سازد.اگر چه،برخلاف تصويربرداري MR و CT،كه تصاوير معمولاًدر يك نرخ آهسته از اسلايس هاي موازي پشت سرهم دريافت مي شوند،اولتراسوند تصاوير مقطعي در يك نرخ بالا (16-10 تصوير در ثانيه)را باايجاد مي كند و جايگذاري  تصاوير قابل انعطاف مي باشد.زيرا لزوماًنيازي به دريافت صفحات بصورت پشت سرهم ندارد.علاوه بر مشكلات بي نظيري كه فيزيك تصويربرداري اولتراسوند با‌آن روبرو مي باشد(لكه1، سايه2، اعوجاج3) نرخ بالاي دريافت تصوير و انعطاف پذيري تكنيك مرسوم بر مشكلات غلبه كرده و همچنين باعث به گسترش اولتراسوند از تصاوير 2-D به3-D و4-D شده است.

مقالاتي كه ابزار پزشكي تصويربرداري اولتراسوند 3-D را شرح مي دهند در خصوص بكارگيري آن در راديولوژي و echocardiology به چاپ رسيده است.اين مقالات نشان مي دهند كه سيستم هاي بسياري جهت توليد تصاوير 3-D اولتراسوند ايجاد شده اند كه به سادگي توسط 2 بلوك نشان داده شده در شكل 1 قابل شرح هستند.[1] بلوك ابتدايي مربوط به تكنيك دريافت هاي متعددي مي شود كه به كار گرفته شده اند.بلوك دوم مربوط به ثبت تصاوير اولتراسوند قبل از بازسازي مي باشد.بلوك سوم بازسازي تصاوير  3-D از تصاوير 2-D ثبت شده است.بلوك انتهايي تكنيك مشاهده براي نمايش تصوير 3-D را مهيا مي سازد.تمام بلوك ها در فصول بعدي توصيف مي گردند.

شكل1- شماتيك بلوك ديافراگم كه چهارمرحله از سيستم تصوير برداري اولتراسوند 3-D را نشان مي دهد. مرحله اول مربوط به سخت افزار دريافت در تصوير برداري كه براي هدايت مبدل به كار گرفته مي شود؛ دوم، روندي كه توسط آن تصاوير اولتراسوند 2-D دريافت مي شوند؛ سوم، تكنيك هاي بازسازي به كارگرفته براي دستيابي به تصوير3D: و چهارم، تكنيك نمايش به كار گرفته شده براي مشاهده تصوير3 –D ، مي باشند.

فهرست مطالب

چكيده-……………………………… 5

مقدمه-……………………………… 6

فصل اول – معرفي اولتراسوند 3D و محدويت هاي 2 – D UltraSound       7

فصل دوم- تكنيك هاي دريافت و اسكن………. 11

1-2- دريافت دستي ……………………. 12

2-2- موقعيت ياب آكوستيك………………. 13

3-2- موقعيت ياب بازوي مفصل دار………… 14

4-2- سنسور ميدان مغناطيسي…………….. 14

5-2- موقعيت ياب هاي مكانيكي…………… 15

1-5-2- اسكن خطي…………………. 17

2-5-2- اسكنFan…………………… 18

3-5-2- اسكن چرخشي……………….. 19

فصل سوم- بازسازي تصوير 3-D……………. 21

1-3- آرايه هاي دو بعدي……………….. 23

2-3- تكنيك ديد برپاية سطح…………….. 25

3-3- ديد چند صفحه اي ………………… 26

4-3- تكنيك بر پاية‌حجم………………… 29

فصل چهارم – كاربردهاي 3-D  UltraSound ……… 31

1-4- تصوير برداري عروق………………. 32

2-4- بافت هاي نرم…………………… 39

3-4- كارديولوژي…………………….. 41

4-4- ارزيابي حجم ران نوزاد نرمال……… 42

5-4- خلاصه اي از مزاياي كلينيكي اسكن اولتراسوند3D و 4D       43

فصل پنجم –  تحقق سيستم اولتراسوند 3D ….. 50

1-5- آنژيوگرام اولتراسوند 3D از تصاوير نقش شدة جريان رنگي      51

2-5- ساخت تصوير اولتراسوند 3D از سرخرگ كاروتيد.     58

3-5- توليد كامپيوتري تصاوير اولتراسوند 3D  از سرخرگ كاروتيد    ………………………………. 60

فصل ششم- بهبود تصوير 3-D  UltraSound……….. 72

1-6- پنجرة دي كانوولوشن 3-D…………… 73

2-6- دي كانوولوشن در راستاي ارتفاع …… 84

3-6- آناليز اعوجاج هندسي و واريانس آماري در  طول،سطح و حجم تصوير اولتراسوند

اسكن شده خطي 3-D…………………… 100

فصل هفتم – مشاهده realtime داده اولتراسونيك 3D   توسط يك pc استاندارد …………… 102

فصل هشتم – معرفي  سيستم MUSTPAC در پزشكي از راه دور 3-D  UltraSound         115

فصل نهم- آينده 3-D UltraSound……………………. 129

نتيجه گيري ………………………………… 131

فهرست مراجع ……………………………….. 135

پایان نامه اولتــراسوند سه بعـدي