بررسي قابليت تصاوير اولتراسوند فركانس بالا براي ارزيابي كمّي كلاژن: مطالعه فانتوم و بافت زنده

بررسي قابليت تصاوير اولتراسوند فركانس بالا براي ارزيابي كمّي كلاژن: مطالعه فانتوم و بافت زنده

ميزان حضور و نحوه توزيع فيبرهاي كلاژن در پوست معياري مهم از بازسازي بافت است؛ بنابراين يافتن روشي براي ارزيابي كمّي فراواني كلاژن در بافت مي‌تواند اطلاعات عددي مفيدي را در اختيار پزشكان قرار دهد. در اين مقاله تغييرات ميزان حضور كلاژن در پوست در فانتوم‌هاي شبيه‌ساز بافت پوست و همين‌طور بافت زنده از طريق پردازش تصاوير اولتراسوند فركانس بالاي اخذ شده، بررسي شده است. از آگار محلول در آب مقطر به عنوان بافت پايه و از گرافيت براي مدل كردن كلاژن در فانتوم‌ها استفاده شده است. با توجه به محدوده تغييرات شيب ضريب تضعيف امواج اولتراسوند در بافت نرم و رابطه آن با درصد وزني گرافيت، غلظت‌هاي متفاوتي از گرافيت براي شبيه‌سازي فراواني‌هاي مختلف كلاژن به كار رفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش مقدار گرافيت به كار رفته در فانتوم (متناسب با فراواني كلاژن بافت)، ميزان انرژي و كنتراست تصاوير B-Mode اخذ شده از فانتوم‌ها نيز زياد مي‌شود (به ترتيب 001/0›p ، 99/0=r و 01/0=p، 96/0=r). به منظور اعتبارسنجي نتايج به دست آمده، الگوريتم ذكر شده در اين تحقيق بر روي تصاوير اولتراسوند اخذ شده از نمونه‌هاي حيواني نيز پياده شده است. اين تصاوير طي مراحل ترميم زخم‌هاي فشاري ايجاد شده در بافت، تهيه شده‌اند. صحت نتايج گزارش شده در مورد اين نمونه‌ها از طريق انجام مطالعات بافت‌شناسي تاييد شده است. به طور كلي نتايج حاصل از اين تحقيق قابليت تصاوير اولتراسوند فركانس بالا را در ارزيابي كمّي كلاژن نشان مي‌دهند.

Collagen content and its configuration are considered to be among important criteria of healing in tissues. Therefore, developing a method to estimate these factors can benefit physicians in terms of valuable information. In this paper, we examine variation of collagens in tissue mimicking phantoms as well as in vivo tissue taking advantage of applying image processing techniques on ultrasound images of samples. In phantoms, as the base tissue we have used agar-water matrix material and graphite to simulate collagen, respectively. We also have used different concentrations of graphite to simulate different contents of collagen according to attenuation coefficient of ultrasound waves in soft tissue and its correlation with weight ratio of graphite. Experimental and simulation results show that increase in concentration of graphite in phantoms results in higher energy and more contrast level in B-Mode images (r = 0.99 , p < 0.001 and r = 0.96 , p = 0.01, respectively). In order to validate the results, the same algorithm has been applied on images of faunaʹs samples. The images have been acquired during the healing process of pressure wounds in the tissue. Validity of reported results in faunaʹs samples has been verified through histological studies. In general, results in this paper show the capability of ultrasound image processing in quantitative assessment of collagen.