26535

افزايش نسبت سيگنال به نويز در تصويربرداري فوق سريع با استفاده از تصويربرداري موج چندصفحه‌اي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي-بيوالكتريك

1400-1401

1401/02/24

آقاي دكتر حميد بهنام

مهندسي پزشكي

تصويربرداري اولتراسوند، يك روش تصويربرداري غيرتهاجمي و با هزينه‌ي كم است. يكي از بحث‌هاي مهم در تصويربرداري اولتراسوند، محدوديت نرخ فريم است. در روش‌هاي مرسوم تصويربرداري اولتراسوند، نرخ فريم تصويربرداري حدود چند ده فريم بر ثانيه مي‌باشد. اخيرا تصويربرداري با نرخ فريم بالاتر نيز از طريق ارسال امواج غيرمتمركز امكان‌پذير شده است. يكي از روش‌هاي افزايش نرخ فريم تصويربرداري، استفاده از امواج صفحه‌اي است كه نرخ فريم را تا چند كيلوهرتز بالا مي‌برند، اما اين روش معايبي نيز دارد كه از جمله آن‌ها مي‌توان به كيفيت پايين تصوير به دست آمده به علت عدم تمركز موج ارسالي و نسبت سيگنال به نويز كم اشاره نمود. يك راه‌حل غلبه بر مشكل كيفيت پايين تصاوير، ارسال چند موج صفحه‌اي در زواياي مختلف به‌جاي استفاده از تنها يك موج صفحه‌اي است كه در ازاي كاهش نرخ فريم، كيفيت تصوير بهبود مي‌يابد. براي افزايش نرخ فريم بدون كاهش قابل توجه كيفيت تصوير، مي‌توان از روش تكميل تنسوري استفاده كرد. يك راه‌حل افزايش نسبت سيگنال به نويز در تصويربرداري موج صفحه‌اي، استفاده از روش تصويربرداري موج چندصفحه‌اي است. يكي از كاربردهاي تصويربرداري اولتراسوند، اندازه‌گيري غيرتهاجمي سرعت جريان خون است. محدوديت نرخ فريم در تصويربرداري داپلر اولتراسوند باعث محدود شدن حداكثر سرعت قابل اندازه‌گيري توسط فركانس تكرار پالس (PRF) سيستم طبق قضيه نمونه‌برداري نايكويست مي‌شود. در اين پايان‌نامه، با تركيب روش تصويربرداري موج چندصفحه‌اي با روش تكميل تنسوري راهي براي غلبه بر محدوديت‌هاي ذكر شده روش‌هاي مبتني بر داپلر فوق سريع ارائه مي‌شود. نتايج نشان دادند كه با تركيب اين دو روش با اينكه تعداد ارسال‌ها در مقايسه با تصويربرداري موج صفحه‌اي به 50% كاهش مي‌يابد، مي‌توان نرخ فريم و در نتيجه حداكثر سرعت قابل اندازه‌گيري در داپلر اولتراسوندي كه بدون الياسينگ قابل شناسايي است را به دو برابر افزايش داد بدون اينكه كيفيت تصوير دچار تغييرات قابل توجهي شود. هم‌چنين، مي‌توان تصويري با SNR بهتر نسبت به روش تركيب همدوس موج صفحه‌اي به دست آورد.

1401/03/09

Increasing Signal-to-Noise Ratio in Ultrafast Imaging using Multiplane Wave Imaging

5/14/2023 12:00:00 AM

Ultrasound imaging is a non-invasive, low-cost imaging technique. One of the important issues in ultrasound imaging is frame rate limitation. In conventional ultrasound imaging methods, frame rate is about a few tens of frames per second. Recently, imaging at higher frame rates has also been made possible by sending unfocused waves. One way to increase frame rate of the imaging is to use plane waves that increase frame rate by several kilohertz, but this method also has disadvantages, including the poor image quality due to the lack of focus of the transmitted wave and low signal-to-noise ratio. One way to overcome the problem of low quality images obtained by using plane wave imaging is to send multiple plane waves at different angles instead of using a single plane wave in exchange for reducing frame rate, the image quality improves. Tensor Completion can be used to increase frame rate without significantly reducing the image quality. The solution to increase signal-to-noise ratio in plane wave imaging is to use Multiplane Wave Imaging. One of the applications of ultrasound imaging is to measure the velocity blood flow. One of the limitations of conventional Doppler-based methods due to frame rate limitation is the limitation of the maximum velocity that can be measured without aliasing by the system's pulse repetition frequency (PRF) according to the Nyquist Sampling Theorem. In this thesis, by combining Multiplane Wave Imaging with Tensor Completion, a way to overcome the mentioned limitations of ultrafast Doppler based methods is presented. The results showed that by combining these two methods, although the number of submissions is reduced to 50% compared to plane wave imaging, it is possible to double frame rate and thus maximum measurable velocity in Doppler ultrasound, which can be detected without aliasing, without significantly changing the image quality. Also, an image with a better SNR can be obtained compared to coherent plane wave compounding.

تصويربرداري موج چندصفحه‌اي،نسبت سيگنال به نويز، تكميل تنسوري، سرعت نايكوئيست، اثر داپلر.

Multiplane Wave Imaging, Signal to Noise Ratio, Tensor Completion, Nyquist speed, Doppler Effect.

Kosar Azizi

Dr. Hamid Behnam