Трансмиссионная визуализация

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ                   ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В г. ТАГАНРОГЕ

(ТТИ  ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА)

Факультет электроники и приборостроения

Кафедра электрогидроакустической и медицинской  техники 
 

РЕФЕРАТ

По курсу:

Акустические  методы и приборы  в медицине

на  тему:  Трансмиссионная визуализация

 

Выполнила                                                                Горбунова Е. С., гр. Э-137

Проверила                                                                                         Леонова А.В.

                                           «                    »                                   2011 г. 

 Оценка  
 

Таганрог 2011 г. 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………3

1. Трансмиссионная визуализация…………………………………………4
2. Трансмиссионная реконструктивная визуализация полей затухания и скорости звука……………………………………………………………6

Заключение………………………………………………………………………8

Список  литературы……………………………………………………………..9 

 

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе я кратко опишу некоторые  другие методы визуализации, которые  разрабатываются в настоящее  время и к которым появляется интерес в медицине и биологии. Как будет видно, в некоторых  этих методах результирующее изображение  является комфортным отображением в  пространстве изображения множества  значений параметров отдельных участков объекта.  

1. ТРАНСМИССИОННАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

     Исторически первые устройства медицинской ультразвуковой визуализации были акустическим аналогом обычной рентгенографической системы и позволяли регистрировать двумерную тень объекта. При рентгеновской визуализации используется трансмиссионный метод, при котором визуализируется картина представляющая собой распределение поглощающей способности анатомических структур организма по визуализируемому участку. Подобный метод был впервые описан Дуссиком; в качестве излучателя и приемника в работе использовались кристаллы кварца, а из-за отсутствия более удобных методов представления изображения и записи прохождение ультразвука через тонкий препарат мозга поточечно регистрировалось амперметром, отображающим усиленный сигнал приемного кристалла. Хотя в последующей работе Дуссика с соавт. были представлены изображения, которые, как утверждалось, являлись контурами желудочков мозга, наблюдаемых через интактный череп, гораздо более вероятно, что они были порождены артефактами.

 

 Рисунок 1 – Трансмиссионное изображение кисти руки, помещенной, вблизи передней поверхности камеры. 

     При таком способе визуализации возникают  две физические проблемы. Первая из них (существенная, в частности, для вышеописанной внутричерепной визуализации) состоит в том, что неоднородность скорости звука в различных тканях может привести к рефракционным ошибкам. До некоторой степени эти трудности можно преодолеть, записывая только первый приходящий сигнал в каждой точке изображения: такая процедура предохраняет от непрямолинейности траекторий лучей. Вторая проблема — когерентный спекл-шум, рассмотренный Грином и другими исследователями. Они показали, что четкость трансмиссионных изображений конечностей и даже брюшной полости удивительно улучшается, когда в источник излучения ультразвука специально вносят пространственную и временную некогерентность. Пример такого трансмиссионного изображения приведен на рис. 1. Следует отметить, что, как и в эхо-импульсной визуализации, такие изображения в настоящее время можно получать как киноленту (так называемые изображения в реальном масштабе времени), что повышает их практическую и эстетическую ценность [1].

 

2. ТРАНСМИССОННАЯ  РЕКОНСТРУКТИВНАЯ ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЙ  ЗАТУХАНИЯ И СКОРОСТИ ЗВУКА

     Замечательные успехи рентгеновской реконструктивной визуализации, основанной на поглощении рентгеновских лучей, стимулировали попытки сделать то же самое с помощью ультразвука. При этом по массиву измеренных значений затухания ультразвука на различных трассах лучей восстанавливается томографическое изображение коэффициента затухания. Как и в случае простой трансмиссионной визуализации, описанной выше, здесь также возникает проблема многолучевого прохождения, которую можно до некоторой степени преодолеть селективным приемом первого прошедшего сигнала. Однако все еще остается другая проблема, связанная с ошибкой из-за потери фазы сигнала.

     Само  существование заметной неоднородности скорости звука в ткани предполагает еще одну возможность ультразвуковой визуализации, отсутствующую у рентгеновских методов, а именно реконструкцию значений скорости звука (или обратной величины — коэффициента преломления). Этот подход кажется интересным, особенно в свете вышеизложенных проблем возникающих при реконструкции распределения затухания, а также поскольку, по данным лабораторных измерений Бэмбера и Хилла, скорость звука можно использовать как индикатор патологии.

     Основное  ограничение любого вида трансмиссионной  реконструктивной визуализации — это то, что ее невозможно применять для диагностики многих органов, когда кости или заполненные воздухом полости препятствуют распространению звука. Молочная железа — один из немногих органов, к которым эти ограничения не относятся и где практические попытки визуализации оказались успешными. На рис. 2 приведены два звуковых изображения молочной железы, полученные in vivo этим способом. Изображения ясно показывают наличие злокачественной патологии с одной стороны. 

 

 Рисунок 2 – Томографическое изображение молочной железы in vivo, полученное путем реконструкции по скорости звука: нормальной, после менопаузы (а) и с большой фиброаденомой (б). 

     Особенность такой реконструктивной визуализации состоит в том, что, по крайней  мере в принципе, реконструируемая величина (коэффициент затухания, скорость звука) может быть выражена в абсолютных единицах независимо от конкретных условий  измерения и использована как объективная мера состояния исследуемого объема ткани (наличие патологии и т. д.). Кроме того, можно одновременно выделять две или более независимые величины и получать многопараметрические изображения, подобные полученным группой Гринлифа. Кстати, эти изображения показывают интересные возможности применения цветового представления медицинской информации.

     Способность получения карт скоростей звука  в различных тканях открывает несколько интересных возможностей, в частности возможность измерения локальных распределений температуры (например, в гипертермической терапии опухолей), а также возможность наблюдения потоков жидкости, так как скорость звука зависит как от температуры, так и от скорости среды [1].

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Трансмиссионный метод визуализации имеет две  физические проблемы. Первая из них состоит в том, что неоднородность скорости звука в различных тканях может привести к рефракционным ошибкам. Вторая проблема — когерентный спекл-шум.

     Основное  ограничение трансмиссионной реконструктивной визуализации — это то, что ее невозможно применять для диагностики многих органов, когда кости или заполненные воздухом полости препятствуют распространению звука.

 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Применение ультразвука в медицине: Физические основы: Пер. с англ./ Под. Ред. К. Хилла. – М.: Мир, 1989. – 568 с., ил.