پایان نامه کارشناسی ارشد برق - اولتــراسوند سه بعـدی

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه کارشناسی ارشد برق - اولتــراسوند سه بعـدی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

این فایل در قالب ورد و قابل ویرایش در 140 صفحه می باشد.

 فهرست مطالب

چکیده-  ۵
مقدمه-  ۶
فصل اول – معرفی اولتراسوند ۳D و محدویت های ۲ – D UltraSound  ۷
فصل دوم- تکنیک های دریافت و اسکن  ۱۱
۱-۲- دریافت دستی   ۱۲
۲-۲- موقعیت یاب آکوستیک  ۱۳
۳-۲- موقعیت یاب بازوی مفصل دار  ۱۴
۴-۲- سنسور میدان مغناطیسی  ۱۴
۵-۲- موقعیت یاب های مکانیکی  ۱۵
     ۱-۵-۲- اسکن خطی  ۱۷
     ۲-۵-۲- اسکنFan  ۱۸
     ۳-۵-۲- اسکن چرخشی  ۱۹
فصل سوم- بازسازی تصویر ۳-D  ۲۱
۱-۳- آرایه های دو بعدی  ۲۳
۲-۳- تکنیک دید برپایة سطح  ۲۵
۳-۳- دید چند صفحه ای   ۲۶
۴-۳- تکنیک بر پایة‌حجم  ۲۹
فصل چهارم – کاربردهای ۳-D  UltraSound   ۳۱
 ۱-۴- تصویر برداری عروق  ۳۲
 ۲-۴- بافت های نرم  ۳۹
 ۳-۴- کاردیولوژی  ۴۱
 ۴-۴- ارزیابی حجم ران نوزاد نرمال  ۴۲
 ۵-۴- خلاصه ای از مزایای کلینیکی اسکن اولتراسوند۳D و ۴D   ۴۳
فصل پنجم -  تحقق سیستم اولتراسوند ۳D   ۵۰
 ۱-۵- آنژیوگرام اولتراسوند ۳D از تصاویر نقش شدة جریان رنگی  ۵۱
 ۲-۵- ساخت تصویر اولتراسوند ۳D از سرخرگ کاروتید.  ۵۸
 ۳-۵- تولید کامپیوتری تصاویر اولتراسوند ۳D  از سرخرگ کاروتید   ۶۰
فصل ششم- بهبود تصویر ۳-D  UltraSound  ۷۲
 ۱-۶- پنجرة دی کانوولوشن ۳-D  ۷۳
 ۲-۶- دی کانوولوشن در راستای ارتفاع   ۸۵
 ۳-۶- آنالیز اعوجاج هندسی و واریانس آماری در  طول،سطح و حجم تصویر اولتراسوند
  اسکن شده خطی ۳-D  ۱۰۱
فصل هفتم – مشاهده realtime داده اولتراسونیک ۳D   توسط یک pc استاندارد .. ۱۰۳
فصل هشتم – معرفی  سیستم MUSTPAC در پزشکی از راه دور ۳-D  UltraSound   ۱۱۶
فصل نهم- آینده ۳-D UltraSound  ۱۳۰
نتیجه گیری   ۱۳۲
فهرست مراجع   ۱۳۶

        انعطاف پذیری هندسه دریافت تصویر،اولین جزء سیستم در شکل ۱ را به دو علت حیاتی می سازد.ابتدا،از آنجائیکه سری تصاویری که برای تصویر گیری۳-D مورد نیاز است می تواند در جهات متفاوت گرفته شود،موقعیت نسبی و زاویه آنها باید به درستی شناخته شده باشند تا اعوجاج هندسی رخ ندهد.ثانیاً ،برای جلوگیری از آرتیفکت و اعوجاج مربوط به تنفس،قلب و حرکات غیر اختیاری دریافت تصویر باید به سرعت اجرا گردد یا بطور مناسبی دریافت گردد.سه راه حل پیشنهاد شده  است:

دریافت دستی[۱]، موقعیت گذار۲های مکانیکی و پروب های ۳-D.

 ۱-۲-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 ۳-D اعمال می نماید.

        برای بازسازی هندسه صحیح ۳-D،زاویه و موقعیت نسبی دقیق پروب اولتراسوند باید برای هر تصویر دریافت شده مشخص باشد.بعلاوه اپراتور باید مطمئن باشد که در طول اسکن آناتومی تحت مشاهده هیچ فاصله ای باقی نماند.سه روش اساسی برای این مشکل ردیابی توسعه یافته است:

موقعیت یاب[۲] های اکوستیک،بازوی مفصل بندی شده و الکترو مغناطیسی،همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است.

 ۲-۲- 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 زن۲) 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 ۳-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 پرواز۳ 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.

 ۳-۲- 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.

        این روش به شیوه های متعددی اجرا می شود،مقدمتاً برای اندازه گیری های اکوکاردیوگرافی از حجم بطن،برخی از این اجراها حرکت را به یک محور محدود می نماید تا  دقت افزایش یابد،در حالیکه در بقیه آزادی کامل وجود دارد.تا حد ممکن با کوتاه نگه داشتن بازوهای منفرددقت حاصل می گردد،اگر چه حجم تصویر را محدود می نماید.

 ۴-۲- سنسور میدان مغناطیسی:

        روش دیگر استفاده از سیسور مغناطیسی با ۶ درجه آزادی می باشد تا موقعیت و وضعیت مبدل را اندازه گیری نماید. این وسیله در شکل c2 نشان داده شده است و شامل یک فرستنده می باشد که در نزدیک بیمار قرار داده می شود و یک دریافت کننده که روی پروب نصب شده است.فرستنده یک میدان مغناطیسی متغیر فضایی را تولید می نماید و دریافت کننده شامل سه سیم پیچ عمودی است که قدرت میدان را اندازه گیری می نماید. با اندازه گیری میدان مغناطیسی محلی موقعیت و زاویة دریافت کننده نسبت به فرستنده قابل تخمین خواهد بود.نوعاً،اندازه های میدان در HZ-100 می باشند،بنابراین مونیتور کردن دائم مبدل اولتراسوند ممکن خواهد بود. اندازة دریافت کننده حدود cm³16 می باشد و نصب آسان را برروی مبدل اولتراسوند بدون تداخل با کاربرد معمول آن امکان پذیر می باشد.

        اگر چه این روش خیل قابل انعطاف می باشد به بازسازی دقیق۳-D ای نیاز دارد که در آن تداخل الکترومغناطیسی حداقل گردد،فرستندة نزدیک به دریافت کننده اندازه گیری های میدان را با S/N کافی انجام می دهد و فرو یا فلزهای با هدایت بالا که میدان مغناطیسی را دچار  اعوجاج می نمایند از اطراف دور باشند. این محدودیت ها می تواند با پیش احتیاط های خاصی برطرف می گردد و تصاویر با کیفیت بالا را ارائه نماید،که نوعاً در تصویر برداری مامایی و عروقی به کار می رود.

 ۵-۲- موقعیت گذارهای مکانیکی :

        اگر چه روش اسکن نمودن Free-hand   ۳-Dقابلیت انعطاف وسیعی را می دهد مشکلات نونیز و فواصل اسکن کیفیت تصویر را مخصوصاً وقتی ساختارهای کوچک در رزولوشن بالا مورد تصویربرداری قرار می گیرند،کاهش میدهد. یک راه  جلوگیری از این مشکلات به کارگیری پروب۳-D مکانیکی می باشد که سه بعد بدقت با حرکت مکانیکی مبدل حاصل می گردد.همانطور که ترانسدیوسر حرکت داده می شود،تصاویر اولتراسوند ۲-D در فواصل فضایی از قبل  تعریف شده حاصل می شوند،بنابراین توالی تصویرگیری حجم مورد تصویربرداری  را به درستی نمونه برداری می نماید،بدون اینکه هیچ ناحیه ای باقی بماند. یک تعداد از محققین و شرکت های بازرگانی انواع مختلف پروب های مونتاژشدة ۳-D مکانیکی را توسعه دادند.این مونتاژ از مبدلهای آرایه ای – خطی  یا مکانیکی که در یک مجتمع سوار شده اند،استفاده می نماید و انتقال یا چرخش مبدل توسط یک موتور انجام می شود.وقتی موتور فعال می گردد (معمولاً تحت کنترل کامپیوتر)،مبدل می چرخد یا منتقل می گردد و به سرعت سطح ناحیه جاروب می شود.از آنجائیکه  هندسه اسکن از قبل برای ابزار اسکن مشخص شده است،هیچ فریم خارجی مرجعی نیاز نیست.به علت اینکه پارامترهای هندسی مورد نیاز می تواند به خوبی محاسبه گردد،بازسازی مؤثر می باشد.

        اندازه سایز این وسایل از مکانیزم های مجتمع کوچک  که موتور و مبدل را در هم جای داده و یک پروب مجتمع ۳-D را ایجاد می کند،تا مکانیزم هایی که موتور به توسط یک  بست خارجی به  یک پروب ۲-D متصل شده است، می باشند.

        پروب های ۳-D مجتمع کوچک کاربرد آسانی را برای کاربر فراهم می کند اگر چه به کارگیری آنها نیاز به خریداری سیستم اولتراسوند خاص دارد. وسایل خارجی که منتج به  دستگاههای bulkier شده اند، اما با مبدل های ۲-D موجود،نیاز به خرید یک ماشین جدید گران برای رسیدن به قابلیت تصویرگیری۳-D را دارد. این روش تصویرگیری ۳-D توسط سه نوع حرکت اساسی اجرا می شوند که در شکل ۳ نشان داده شده است. اسکن خطی، Fan و گردشی.

 ۱-۵-۲- اسکن خطی

        در این روش مبدل اولتراسوند مرسوم روی یک پیچ هدایت کننده نصب شده است که با موتور حرکت می کند(شکل a3).گردش پیچ هدایت کننده مبدل را در یک مود خطی حرکت می دهد،که موازی با پوست بیمار است و عمود بر صفحة تصویر.مبدل می تواند برای تصویرگیری رنگی داپلر استفاده گردد. همچنین،فرکانس نمونه برداری فضایی دریافت تصویر(مثلاً پله ای یا فواصل نمونه برداری)، می تواند بر پایة رزولوشن ارتفاع۱ مبدل باشد، بنابراین ناحیه مورد تصویربرداری از یک عمق خاص به طور صحیح نمونه برداری می گردد. از آنجائیکه تصاویر ۲-D دریافت شده موازی یکدیگر هستند و با فواصل از پیش تعیین شده جدا شده اند،بازسازی به طور بسیار مؤثری می تواند انجام گردد Downey یک سیستم اسکن خطی را نشان  می دهد که درت آن تصویر۳-D برای مشاهده کمتر از ۵/۰ ثانیه بعد از دریافت ۲۰۰ تصویر،قابل دسترس می باشد که هر کدام از آنها ۳۵۲*۳۵۶ پیکسل می باشند.

        کاربردهای موفق اسکن خطی برای تصویر برداری عروق با به کارگیری Bmode،داپلر رنگی و تصویربرداری داپر توان گزارش شده اند.این نتایج مزیت های انعطاف پذیر بودن را که توسط نمونه برداری فضایی خطی ارائه میگردد را نشان می دهد و نزول اطلاعات تصاویر۳-D  را حداقل می نماید.بقیه از این روش  برای اکوکاردیوگرافی استفاده می کنند. که در آن از صفحه اسکن  افقی استفاده می گردد. تصویر ۳-D به عنوان یک دسته از صفحات تولید شده توسط عقب نشینی مکانیکی پروب حاصل می گردند.