دانلود مقاله اولتراسوند سه بعدی

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… پیشنهاد می کنیم ادامه این مطلب مفید و ارزشمند را در مقاله اولتراسوند سه بعدی دنبال نمایید. این فایل شامل 136 صفحه و در قالب word ارائه شده است.

مشخصات فایل اولتراسوند سه بعدی

عنوان: اولتراسوند سه بعدی
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 136
حجم فایل : 459 کیلوبایت

بخشی از  مقاله اولتراسوند سه بعدی را در ادامه مشاهده خواهید نمود.

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.

فصل دوم:

تكنيك هاي دريافت و اسكن

        انعطاف پذيري هندسه دريافت تصوير،اولين جزء سيستم در شكل 1 را به دو علت حياتي مي سازد.ابتدا،از آنجائيكه سري تصاويري كه براي تصوير گيري3-D مورد نياز است مي تواند در جهات متفاوت گرفته شود،موقعيت نسبي و زاويه آنها بايد به درستي شناخته شده باشند تا اعوجاج هندسي رخ ندهد.ثانياً ،براي جلوگيري از آرتيفكت و اعوجاج مربوط به تنفس،قلب و حركات غير اختياري دريافت تصوير بايد به سرعت اجرا گردد يا بطور مناسبي دريافت گردد.سه راه حل پيشنهاد شده  است:

دريافت دستي[1]، موقعيت گذار2هاي مكانيكي و پروب هاي 3-D.

1-2-دريافت Free – hand:

        در دريافت Free-hand،اپراتور يك پروب تركيبي مجتمع را نگه مي دارد و در يك روندمعمول روي آناتومي اي كه بايد ديده شود، هدايت مي نمايد.تصاوير با موقعيت ها و زاويه هاي انتخابي كه تحت كنترل اپراتور مي باشد،دريافت مي شوند.اين تكنيك        مزيت  هاي ويژه اي را ارائه مي دهد زيرا اپراتور مي تواند ديد  و نيز موقعيت بهينه را  انتخاب كند .همچنين سطوح پيچيده بيمار را مطابقت مي دهد. اين مزيت بي نظير محدوديت جدي اي روي سيستم 3-D اعمال مي نمايد.

        براي بازسازي هندسه صحيح 3-D،زاويه و موقعيت نسبي دقيق پروب اولتراسوند بايد براي هر تصوير دريافت شده مشخص باشد.بعلاوه اپراتور بايد مطمئن باشد كه در طول اسكن آناتومي تحت مشاهده هيچ فاصله اي باقي نماند.سه روش اساسي براي اين مشكل رديابي توسعه يافته است:

موقعيت ياب[2] هاي اكوستيك،بازوي مفصل بندي شده و الكترو مغناطيسي،همانطور كه در شكل 2 نشان داده شده است.

شكل 2- شماتيك سه روش پايه براي دريافت موقعيت و جهت مبدل اولتراسوند براي تكنيك دريافت Free- hand: موقعيت ياب هاي(a)اكوستيك،(b)بازوي مفصل دار،(c) الكترومغناطيسي

2-2- موقعيت ياب اكوستيك:

        معمولترين روش دريافت تصاوير Free-hand ,3-D بر پايه دامنة اكوستيك مي باشد همانطور كه در شكل a2 نشان داده شده است.زاويه و موقعيت ترانسديوسر با نصب سه وسيلة انتشار صوت (براي مثال، شكاف جرقه زن2) موقعيت هاي ثابت نسبت به هم روي مبدل بدست مي آيد.يك آرايه از ميكروفون ها معمولاً بالاي بيمار نصب مي گردند.براي بدست آوردن اطلاعات لازم براي بازسازي تصوير 3-D،اپراتور مبدل را آزادانه روي بيمار، در حاليكه وسايل انتشار صوت فعال مي باشند حركت مي دهد.با دانستن اطلاعات سرعت صوت در هوا،موقعيت هاي ميكروفون ها و اندازه زمان پرواز3 پالسهاي صوتي،موقعيت و زاويه مبدل به طور دائم مي تواند مونيتور گردد.بطور واضح،براي بدست آوردن داده هاي مناسب،ميكروفون ها بايد در يك روندي در اطراف بيمار قرار داده شوند،كه خطوط ديد منتشر كننده ها مانع يكديگر نشوند و به اندازه كافي بايد نزديك مبدل باشند تا قادر باشد پالسهاي صوتي را  آشكار سازد،همچنين تصحيح مربوط به اختلاف در سرعت صوت بر اثر تغييرات در دما و رطوبت بايد صورت گيرد.

3-2- موقعيت ياب بازوي مفصل دار:

        ساده ترين روش توسط نصب مبدل روي سيستم بازوي مكانيكي با مفاصل قابل حركت چند گانه بدست مي آيد،كه به اپراتور اجازه ميدهد تا مبدل.مر به طريق پيچيده اي هدايت شود و زاويه و ديد دلخواه ( در شكل b2 ملاحظه نمائيد) بدست آيد.

پنانسيومترهايي در مفاصل با بازو هاي متحرك جاسازي شده اند، بنابراين زاويه مفاصل اندازه گيري و ثبت مي شود.توسط اين اندازه ها موقعيت و زاويه ترانسويومر مي تواند بطور مداوم محاسبه و مونيتور گردد.

        اين روش به شيوه هاي متعددي اجرا مي شود،مقدمتاً براي اندازه گيري هاي اكوكارديوگرافي از حجم بطن،برخي از اين اجراها حركت را به يك محور محدود مي نمايد تا  دقت افزايش يابد،در حاليكه در بقيه آزادي كامل وجود دارد.تا حد ممكن با كوتاه نگه داشتن بازوهاي منفرددقت حاصل مي گردد،اگر چه حجم تصوير را محدود مي نمايد.

4-2- سنسور ميدان مغناطيسي:

        روش ديگر استفاده از سيسور مغناطيسي با 6 درجه آزادي مي باشد تا موقعيت و وضعيت مبدل را اندازه گيري نمايد. اين وسيله در شكل c2 نشان داده شده است و شامل يك فرستنده مي باشد كه در نزديك بيمار قرار داده مي شود و يك دريافت كننده كه روي پروب نصب شده است.فرستنده يك ميدان مغناطيسي متغير فضايي را توليد مي نمايد و دريافت كننده شامل سه سيم پيچ عمودي است كه قدرت ميدان را اندازه گيري مي نمايد. با اندازه گيري ميدان مغناطيسي محلي موقعيت و زاوية دريافت كننده نسبت به فرستنده قابل تخمين خواهد بود.نوعاً،اندازه هاي ميدان در HZ-100 مي باشند،بنابراين مونيتور كردن دائم مبدل اولتراسوند ممكن خواهد بود. اندازة دريافت كننده حدود cm³16 مي باشد و نصب آسان را برروي مبدل اولتراسوند بدون تداخل با كاربرد معمول آن امكان پذير مي باشد.

        اگر چه اين روش خيل قابل انعطاف مي باشد به بازسازي دقيق3-D اي نياز دارد كه در آن تداخل الكترومغناطيسي حداقل گردد،فرستندة نزديك به دريافت كننده اندازه گيري هاي ميدان را با S/N كافي انجام مي دهد و فرو يا فلزهاي با هدايت بالا كه ميدان مغناطيسي را دچار  اعوجاج مي نمايند از اطراف دور باشند. اين محدوديت ها مي تواند با پيش احتياط هاي خاصي برطرف مي گردد و تصاوير با كيفيت بالا را ارائه نمايد،كه نوعاً در تصوير برداري مامايي و عروقي به كار مي رود.

5-2- موقعيت گذارهاي مكانيكي :

        اگر چه روش اسكن نمودن Free-hand   3-Dقابليت انعطاف وسيعي را مي دهد مشكلات نونيز و فواصل اسكن كيفيت تصوير را مخصوصاً وقتي ساختارهاي كوچك در رزولوشن بالا مورد تصويربرداري قرار مي گيرند،كاهش ميدهد. يك راه  جلوگيري از اين مشكلات به كارگيري پروب3-D مكانيكي مي باشد كه سه بعد بدقت با حركت مكانيكي مبدل حاصل مي گردد.همانطور كه ترانسديوسر حركت داده مي شود،تصاوير اولتراسوند 2-D در فواصل فضايي از قبل  تعريف شده حاصل مي شوند،بنابراين توالي تصويرگيري حجم مورد تصويربرداري  را به درستي نمونه برداري مي نمايد،بدون اينكه هيچ ناحيه اي باقي بماند. يك تعداد از محققين و شركت هاي بازرگاني انواع مختلف پروب هاي مونتاژشدة 3-D مكانيكي را توسعه دادند.اين مونتاژ از مبدلهاي آرايه اي – خطي  يا مكانيكي كه در يك مجتمع سوار شده اند،استفاده مي نمايد و انتقال يا چرخش مبدل توسط يك موتور انجام مي شود.وقتي موتور فعال مي گردد (معمولاً تحت كنترل كامپيوتر)،مبدل مي چرخد يا منتقل مي گردد و به سرعت سطح ناحيه جاروب مي شود.از آنجائيكه  هندسه اسكن از قبل براي ابزار اسكن مشخص شده است،هيچ فريم خارجي مرجعي نياز نيست.به علت اينكه پارامترهاي هندسي مورد نياز مي تواند به خوبي محاسبه گردد،بازسازي مؤثر مي باشد.

        اندازه سايز اين وسايل از مكانيزم هاي مجتمع كوچك  كه موتور و مبدل را در هم جاي داده و يك پروب مجتمع 3-D را ايجاد مي كند،تا مكانيزم هايي كه موتور به توسط يك  بست خارجي به  يك پروب 2-D متصل شده است، مي باشند.

        پروب هاي 3-D مجتمع كوچك كاربرد آساني را براي كاربر فراهم مي كند اگر چه به كارگيري آنها نياز به خريداري سيستم اولتراسوند خاص دارد. وسايل خارجي كه منتج به  دستگاههاي bulkier شده اند، اما با مبدل هاي 2-D موجود،نياز به خريد يك ماشين جديد گران براي رسيدن به قابليت تصويرگيري3-D را دارد. اين روش تصويرگيري 3-D توسط سه نوع حركت اساسي اجرا مي شوند كه در شكل 3 نشان داده شده است. اسكن خطي، Fan و گردشي.

شكل 3- شماتيك سه نوع حركت پايه كه در سيستم هاي اولتراسوند3-D  اسكن مكانيكي

استفاده مي شود: (a)خطي، (b)Fan ،(c)گردشي

1-5-2- اسكن خطي

        در اين روش مبدل اولتراسوند مرسوم روي يك پيچ هدايت كننده نصب شده است كه با موتور حركت مي كند(شكل a3).گردش پيچ هدايت كننده مبدل را در يك مود خطي حركت مي دهد،كه موازي با پوست بيمار است و عمود بر صفحة تصوير.مبدل مي تواند براي تصويرگيري رنگي داپلر استفاده گردد. همچنين،فركانس نمونه برداري فضايي دريافت تصوير(مثلاً پله اي يا فواصل نمونه برداري)، مي تواند بر پاية رزولوشن ارتفاع1 مبدل باشد، بنابراين ناحيه مورد تصويربرداري از يك عمق خاص به طور صحيح نمونه برداري مي گردد. از آنجائيكه تصاوير 2-D دريافت شده موازي يكديگر هستند و با فواصل از پيش تعيين شده جدا شده اند،بازسازي به طور بسيار مؤثري مي تواند انجام گردد Downey يك سيستم اسكن خطي را نشان  مي دهد كه درت آن تصوير3-D براي مشاهده كمتر از 5/0 ثانيه بعد از دريافت 200 تصوير،قابل دسترس مي باشد كه هر كدام از آنها 352*356 پيكسل مي باشند.

        كاربردهاي موفق اسكن خطي براي تصوير برداري عروق با به كارگيري Bmode،داپلر رنگي و تصويربرداري داپر توان گزارش شده اند.اين نتايج مزيت هاي انعطاف پذير بودن را كه توسط نمونه برداري فضايي خطي ارائه ميگردد را نشان مي دهد و نزول اطلاعات تصاوير3-D  را حداقل مي نمايد.بقيه از اين روش  براي اكوكارديوگرافي استفاده مي كنند. كه در آن از صفحه اسكن  افقي استفاده مي گردد. تصوير 3-D به عنوان يك دسته از صفحات توليد شده توسط عقب نشيني مكانيكي پروب حاصل مي گردند.
( تكنيك Pullback).

2-5-2- اسكن Fan :

در اين هندسه  اسكن،مبدل(و بنابراين صفحه تصويربرداري) در حول يك محور در روي مبدل مي چرخد،همانطور كه در شكل b3 نشان داده شده است.اين نتايج در يك اسكن زاويه اي صفحات Fan را ايجاد مي كند،كه در آن جدا سازي زاويه  اي از پيش تعيين شده مورد نياز است.در سيستم هايي كه مونتاژ خارجي دارند،مبدل در طول پوست حركت نمي كند ولي در اتصال با پوست يك لو را  ايجاد مي كند. اين روش ساده طراحي فشرده اي را براي مجتمع هاي  خارجي و مبدل هاي مجتمع 3-D ارائه مي دهد. اجتماع تصوير برداري اكوستيك و Kretztechnik نشان داده اند كه مبدلهاي مجتمع 3-D براي كاربرد در تصويربرداري مامايي و شكمي استفاده مي شوند. كاربردهاي موفق در اكوكارديوگرافي توسط. TomTec Inc با به كارگيري روش transesophageal  حاصل شده كه در آن صفحه تصويربرداري عمود مي باشد.(يعني موازي با محور پروب) يا افقي،و پروب با يك موتور خارجي با محور گردش در طول محور مركزي پروب،گردش مي كند.

فهرست مطالب مقاله اولتراسوند سه بعدی, در ادامه قابل مشاهده می باشد.

• 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

در صورت تمایل شما می توانید مقاله اولتراسوند سه بعدی را به قیمت 29900 تومان از سایت فراپروژه دانلود نمایید. اگر در هر کدام از مراحل خرید یا دانلود با سوال یا ابهامی مواجه شدید می توانید از طریق آدرس contact-us@faraproje.ir و یا ارسال پیامک به شماره: 09382333070 با ما در تماس باشید. با اطمینان از وب سایت فراپروژه خرید کنید، زیرا پشتیبانی سایت همیشه همراه شماست.