آزمایشگاه فراصوت پيشرفته و پردازشهای آرایه ای در پزشکی: پروژ ه ها

 

 

طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی سیستم ترموگرافی فراصوت با کاربرد تشخیصی و پایش درمان

اندازه گیری دما در طول درمان حرارتی، تخمین دقیق ناحیه آسیب های حرارتی را که در بافت رخ می دهد فراهم می کند. رابطه بین زمان، دما و بقای سلولی در مطالعات متعدد از سلول ها، بافت های جدا شده، حیوانات و بیماران برقرار بوده است. ارزیابی بافت شناسی بافت ها حین درمان های تخریبی و یا ablative ، از این مفهوم پشتیبانی می کند که توزیع درجه حرارت ارتباط بسیار نزدیکی با نواحی نکروز شده داشته و ابزار مناسبی برای آشکار سازی سریع در طول پروسه های درمانی دمایی از جمله هایفو می باشد.

در نتیجه، توانایی ایجاد تصویر توزیع دمای فضایی بافت در طول درمان، صورتی از دوزیمتری in vivo را فراهم می کند که با سایر روش های مبتنی بر انرژی مانند روشهای مبتنی بر اشعه یونیزان قابل دسترس نیست.

ز سوی دیگر تصویر توزیع دمای داخلی بافتها میتواند در پروسه های تشخیصی از جمله تشخیص تومورهای سرطانی که عمدتا به علت فعالیت متابولیک بیشتر از دمای نسبی بیشتری نسبت به بافتهای سالم اطراف خود هستند نیز بکار گرفته شوند.

 

 

توسعه زیرساخت پردتوسعه زیرساخت پردازشی سیستم ردیابی و بازیابی برخط منابع مغزی

هدف اصلی بیم فورمینگ استفاده از آرایه ای از سنسورها و ترکیب سیگنال های به دست آمده از قسمت های جداگانه برای افزایش نسبت سیگنال به نویز و یا وضوح، و همچنین متمرکز کردن کل آرایه بر روی یک منطقه خاص در فضا است. ایده اصلی بیمفورمینگ درتحقیفات مغز انسان، برآورد دوره زمانی یک قطب فعلی میباشد که این قطب در محل r و جهت d یک یا چند جزء از میدان مغناطیسی در امتداد سطح خارج از سر (MEG) یا / و پتانسیل الکتریکی موجود در سطح پوست سر (EEG) میباشد. ما فرض میکنیم داده های به دست امده از M مکان حسگرهای مختلف است که در مدت زمان T گرفته شده اند و در بردار H(t) نمایانگر سیگنال مورد نظر ما میباشند.بیمفورمینگ دیجیتالی برای تنظیم دامنه و فاز سیگنال دیجیتال از وزن های مختلفی استفاده می کند تا پرتو را در جهت دلخواه شکل دهد. دامنه و جهت پرتوها توسط پردازنده سیگنال دیجیتال کنترل می شود. ضرایب در حالی که پاسخ خود را نسبت به سیگنال مورد نظر حفظ می کند با تغییرات در محل سیگنال تداخل سازگار میشوند. در بیمفورمینگ وفقی ضرایب پیچیده به صورت مداوم تا زمان رسیدن به نتیجه مطلوب تغییر میکند.

طراحی و مطالعه تجربی سیستم بهبود یافته الاستوگرافی گذرا کبد (فیبرواسکن)، مطالعه فانتومی

آسیب پیش‌رونده کبدی، سبب تخریب بافت کبدی می‌شود. بافت ترمیمی ایجادشده نیز همراه با لیفی شدن یا فیبروز کبد است که منجر به سختی بافت کبد می‌شود. بسته به میزان سختی یا فیبروز کبد می‌توان به شدت بیماری کبدی و به میزان برگشت‌پذیری آسیبِ وارد شده پی برد. یکی از جدیدترین و پیشرفته ترین تکنولوژی های ارائه شده جهت تشخیص و اندازه گیری دقیق شدت فیبروز و سیروز کبدی، انجام تست الاستوگرافی گذرا (یا با نام تجاری فیبرواسکن) است. سیستم فیبرواسکن در بررسی برخی ضایعات کبدی ناشی از ابتلا به کبد چرب، و درجات هپاتیت، به سادگی و بدون ورود سوزن یا ایجاد خطر برای بیمار، بسیار کارا دیده شده است. عدد کمی به دست آمده از دستگاه فیبرواسکن به راحتی قابل تطبیق و تبدیل به سایر ایندکس‌های معتبر نمره دهی فیبروز (سیروز کبد) نظیر سیستم نمره دهی متاویر (Metavir scroring index) می‌باشد. در این طرح، این گروه تحقیقاتی در نظر دارد با بکارگیری روشهای غیر خطی در تصویربرداری، سیستم بهبود یافته ای (در صورت نیاز سیستم چندکاناله) بر اساس VCTE(VIBRATION-CONTROLLED TRANSIENT ELASTOGRAPHY) طراحی نماید.

طراحی سامانه الاستوگرافی شبه استاتیک بلادرنگ مبتنی بر پردازش تصاویر B-Mode فراصوت با استفاده از کمک پردازنده گرافیکی GPU

الاستوگرافی یک روش تصویرسازی است که خصوصیات مکانیکی بافت را از تصاویر التراسوند بدست می آورد. به طور کلی روش های الاستوگرافی به دو دسته دینامیک و شبه استاتیک طبقه بندی می شوند. روش های دینامیک مثل موج عرضی و نیروی تشعشعی صوتی مقادیر عددی سفتی یک بافت را ارائه می دهند اما روش شبه استاتیک فقط قادر است مقدار نسبی سفتی را ارائه دهد. از مزایای روش شبه استاتیک می توان به کم هزینه بودن و سادگی در پیاده سازی اشاره کرد. در نتیجه می توان از آن در تجهیزات پزشکی استفاده کرد. سه مسئله مهم باید در الاستوگرافی شبه استاتیک مورد توجه قرار گیرد: اول این که نیروی وارد شده باید به صورت یکنواخت باشد و در نتیجه باید نیروی مذکور با احتیاط وارد شود. نکته دوم این که حرکات خارج از صفحه، کیفیت تصاویر را به شدت کاهش داده و نکته آخر آنکه انجام این نوع الاستوگرافی برای ارگان های با عمق زیاد مشکل می باشد. به طور کلی روش های الاستوگرافی از اطلاعات RF سیگنال فراصوت استفاده می کنند به این علت که داده های RF اطلاعات بیشتری نسبت به تصاویر B-mode دارا هستند و در نتیجه کیفیت تصاویر حاصله بیشتر است اما تصاویر B-mode در دسترس تر بوده و در نتیجه در این پروژه قصد داریم از تصاویر B-mode که در تمامی دستگاه های تصویر برداری فراصوت وجود دارند برای بدست آوردن تصاویر الاستوگرافی استفاده کنیم.

طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی سیستم ترموگرافی فراصوت با کاربرد تشخیصی و پایش درمان

اندازه گیری دما در طول درمان حرارتی، تخمین دقیق ناحیه آسیب های حرارتی را که در بافت رخ می دهد فراهم می کند. رابطه بین زمان، دما و بقای سلولی در مطالعات متعدد از سلول ها، بافت های جدا شده، حیوانات و بیماران برقرار بوده است. ارزیابی بافت شناسی بافت ها حین درمان های تخریبی و یا ablative ، از این مفهوم پشتیبانی می کند که توزیع درجه حرارت ارتباط بسیار نزدیکی با نواحی نکروز شده داشته و ابزار مناسبی برای آشکار سازی سریع در طول پروسه های درمانی دمایی از جمله هایفو می باشد.

در نتیجه، توانایی ایجاد تصویر توزیع دمای فضایی بافت در طول درمان، صورتی از دوزیمتری in vivo را فراهم می کند که با سایر روش های مبتنی بر انرژی مانند روشهای مبتنی بر اشعه یونیزان قابل دسترس نیست.

از سوی دیگر تصویر توزیع دمای داخلی بافتها میتواند در پروسه های تشخیصی از جمله تشخیص تومورهای سرطانی که عمدتا به علت فعالیت متابولیک بیشتر از دمای نسبی بیشتری نسبت به بافتهای سالم اطراف خود هستند نیز بکار گرفته شوند.