پايش سريع و غيرتهاجمي دما در تصاوير فراصوت ديجيتال با استفاده از روش شارش نوري

پايش سريع و غيرتهاجمي دما در تصاوير فراصوت ديجيتال با استفاده از روش شارش نوري

در اين مقاله روشي نوين براي پايش سريع تغييرات دما با استفاده از تصاوير فراصوت B-Mode ارايه شده است. در اين روش، از وابستگي سرعت صوت به دما استفاده مي‌شود. وابستگي سرعت صوت به دما باعث ايجاد جابه‌جايي ظاهري ذرات پراكنده‌ساز مي‌گردد. جابه‌جايي به‌وجود آمده را مي‌توان با استفاده از الگوريتم‌هاي مختلف جابه‌جايي‌سنجي و رديابي برفك تخمين زد و اندازه‌گيري نمود. در اين كار روش شارش نوري هورن – شانك براي سنجش جابه‌جايي‌هاي به‌وجود آمده به تصاوير ديجيتال فراصوت B-Mode فانتوم شبيه بافت اعمال شد. روش شارش نوري از جمله روش‌هاي بر پايه گراديان است و بر اساس اندازه‌گيري تغييرات به وجود آمده در الگوي روشنايي به تخمين ميزان جابه جايي مي‌پردازد. در طراحي فانتوم از يك مقاومت گرمازا براي گرم كردن بافت در عمق استفاده شد. حين گرم كردن فانتوم، به وسيله پروب خطي سونوگرافي MHz10، تصاوير فراصوت ديجيتال از موضع در حال گرم شدن تهيه شد. براي سنجش ميزان دقت، دماي به‌دست آمده در اين روش، با دماي اندازه‌گيري شده به روش تهاجمي مقايسه شد. با بررسي نتايج به‌دست آمده مشاهده شد كه سرعت محاسبه دما در مقايسه با تحقيق قبلي (تخمين دما به كمك الگوريتم تطبيق بلوك) به ميزان قابل توجهي افزايش يافته است. بيشينه افزايش دما در فانتوم، C°7 بوده است. با بررسي و مقايسه دماي مقاومت‌هاي گرمايي با نتايج حاصل از روش شارش نوري، خطاي اندازه‌گيري ميانيگن C°4/0 و مقدار بيشينه خطا در طول آزمايش C°9/0 به دست آمد. با استفاده از روش شارش نوري مي‌توان با سرعت بالا و حتي بي‌درنگ، دما را تخمين زد. از ضعف‌هاي اين روش مي‌توان به حساسيت زياد آن به اغتشاش اشاره كرد.

The main purpose of this work is introducing a novel method of temperature monitoring using BMode Ultrasound digital images. Thermal dependence of sound speed causes a virtual displacement of scatterer particles. The virtual displacement is computed using speckle tracking methods. Horn- Shunck algorithm was applied to a tissue mimicking phantom to measure the virtual displacement. A heating resistor was used in this phantom to generate temperature elevation. The DICOM ultrasound images were acquired using commercial SIMENES ultrasound imaging system with 10MHz linear probe. The accuracy of noninvasive temperature estimation was measured comparing with invasive temperature measurement. The phantom is warmed up to the 8°C. The mean error of temperature estimation was found to be 0.4°C and peak error 0.9°C. Fast temperature estimation can be achieved using Optical-Flow methods. This Method is a differential based motion estimation method that estimates displacement by calculating the optical pattern changes caused by movements between two frames. Noise sensitivity is the main infirmity of Horn-Schunck method.