پایان نامه اولتــراسوند سه بعـدی

چكیده

هدف  در تصویر بردارری 3D مشاهدة ساختار آناتومی به صورت واقعی می باشد. كه این امر توسط سیستم های تصویر برداری 2D، نظیر X-ray   ,CT,     MR و . . . امكان پذیر نبوده است. در این سمینار سعی شده است كه این تكنیك كه به طور خاص مربوط به تصاویر اولتراسوند می باشد معرفی گردد. لذا تكنیك های دریافت و اسكن تصاویر و سپس بازسازی تصویر 3D مورد بحث قرار خواهند گرفت. سپس جهت ترغیب به ادامه بحث ها مروری بر كار بردهای وسیع این روش تصویر برداری شده است.

متعاقباً تحقق سیستم اولتراسوند 3D آنژیوگرام 3D و ساخت تصاویر 3D كاروتید شرح داده خواهد شد تا نمونه ای عملی از این سیستم معرفی گردد. سپس در تكمیل بخشهای قبلی روشهایی كه درمقالات جهت بهبود تصاویر اولتراسوند 3D ارائه شده است، مورد بررسی قرار می گیرد. و در ادامه مشاهدة زمان واقعی1 اولتراسوند 3D توسط كامپیوتر، كه روشی جدید می باشد مورد بحث قرار می گیرد وسپس كاربرد اولتراسوند 3D در پزشكی از راه دور 2 و در نهایت آیندة سیستم اولتراسوند 3D آورده شده اند.

1  - Real - time 2  - Telemedicine

مقدمه

    در 100 سال گذشته تصویر برداری X- ray راهی برای مشاهدة بدن انسان بوده است كه توسط آن  سایه ای دو بعدی  از ساختارهای سه بعدی تولید و روی آشكار ساز دو بعدی مثل فیلم ثبت می گردید.در این روش تمام اطلاعات سه بعدی از بین می رفتند.در 70 سال اول كشف X-ray تمام تلاشها بر این بوده است كه تكنیك 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 یك پروب تركیبی مجتمع را نگه می دارد و در یك روندمعمول روی آناتومی ای كه باید دیده شود، هدایت می نماید.تصاویر با موقعیت ها و زاویه های انتخابی كه تحت كنترل اپراتور می باشد،دریافت می شوند.این تكنیك مزیت  های ویژه ای را ارائه می دهد زیرا اپراتور می تواند دید  و نیز موقعیت بهینه را  انتخاب كند .همچنین سطوح پیچیده بیمار را مطابقت می دهد. این مزیت بی نظیر محدودیت جدی ای روی سیستم 3-D اعمال می نماید.

موقعیت یاب اكوستیك:

 معمولترین روش دریافت تصاویر Free-hand ,3-D بر پایه دامنة اكوستیك می باشد همانطور كه در شكل a2 نشان داده شده است.زاویه و موقعیت ترانسدیوسر با نصب سه وسیلة انتشار صوت (برای مثال، شكاف جرقه زن2) موقعیت های ثابت نسبت به هم روی مبدل بدست می آید.یك آرایه از میكروفون ها معمولاً بالای بیمار نصب می گردند.برای بدست آوردن اطلاعات لازم برای بازسازی تصویر 3-D،اپراتور مبدل را آزادانه روی بیمار، در حالیكه وسایل انتشار صوت فعال می باشند حركت می دهد.با دانستن اطلاعات سرعت صوت در هوا،موقعیت های میكروفون 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،میكروفون ها باید در یك روندی در اطراف بیمار قرار داده شوند،كه خطوط دید منتشر كننده ها مانع یكدیگر نشوند و به اندازه كافی باید نزدیك مبدل باشند تا قادر باشد پالسهای صوتی را  آشكار 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 مكانیكی با مفاصل قابل حركت چند گانه بدست می آید،كه به اپراتور اجازه میدهد تا مبدل.مر به طریق پیچیده ای هدایت شود و زاویه و دید دلخواه ( در شكل b2 ملاحظه نمائید) بدست آید.

پنانسیومترهایی در مفاصل با بازو های متحرك 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

فهرست مطالب

چكیده-.................................... 5

مقدمه-.................................... 6 

فصل اول – معرفی اولتراسوند 3D و محدویت های 2 – D UltraSound      7

فصل دوم- تكنیك های دریافت و اسكن.......... 11

1-2- دریافت دستی ......................... 12

2-2- موقعیت یاب آكوستیك................... 13

3-2- موقعیت یاب بازوی مفصل دار............ 14

4-2- سنسور میدان مغناطیسی................. 14

5-2- موقعیت یاب های مكانیكی............... 15

1-5-2- اسكن خطی...................... 17

2-5-2- اسكنFan........................ 18

3-5-2- اسكن چرخشی.................... 19 

فصل سوم- بازسازی تصویر 3-D................ 21

1-3- آرایه های دو بعدی.................... 23

2-3- تكنیك دید برپایة سطح................. 25

3-3- دید چند صفحه ای ..................... 26

4-3- تكنیك بر پایة‌حجم..................... 29

فصل چهارم – كاربردهای 3-D  UltraSound ......... 31

 1-4- تصویر برداری عروق................... 32

 2-4- بافت های نرم........................ 39

 3-4- كاردیولوژی.......................... 41

 4-4- ارزیابی حجم ران نوزاد نرمال......... 42

 5-4- خلاصه ای از مزایای كلینیكی اسكن 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 كاروتید.     58

 3-5- تولید كامپیوتری تصاویر اولتراسوند 3D  از سرخرگ كاروتید .................................. 60

فصل ششم- بهبود تصویر 3-D  UltraSound.......... 72

 1-6- پنجرة دی كانوولوشن 3-D............... 73

 2-6- دی كانوولوشن در راستای ارتفاع ...... 84

 3-6- آنالیز اعوجاج هندسی و واریانس آماری در  طول،سطح و حجم تصویر اولتراسوند اسكن شده خطی 3-D........................ 100

فصل هفتم - مشاهده realtime داده اولتراسونیك 3D   توسط یك pc استاندارد ............... 102

فصل هشتم – معرفی  سیستم MUSTPAC در پزشكی از راه دور 3-D  UltraSound       115

فصل نهم- آینده 3-D UltraSound........................ 129

نتیجه گیری ....................................... 131

فهرست مراجع ...................................... 135