17057

17057

آناليز غيرخطي سيگنال‌هاي RF اولتراسوند به منظور كمي‌سازي اثر اولتراسوند كانوني شده با شدت بالا

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)

تير ماه 1395

دكتر حميد بهنام - دكتر احمد آيت‌اللهي

برق

چكيده امروزه روش‌هاي درماني فراواني با كاربرد انرژي اولتراسوند در پزشكي ابداع‌شده است كه از مهم‌ترين آن‌ها مي‌توان به كاربرد انرژي اولتراسوند متمركزشده براي درمان انواع سرطان‌ها ازجمله سرطان‌هاي پروستات و پستان اشاره كرد.اين روش درماني به دليل غيرتهاجمي بودن آن به‌شدت موردتوجه قرارگرفته است. جراحت اولتراسوند كانوني شده با شدت بالا ، يك ناحيه‌ي سفت و داغ در ناحيه‌ي كانوني صوتي هست. براي كنترل موقعيت و ميزان فرسايش اولتراسوند كانوني شده با شدت بالا، تجسم ضايعات آن در طول درمان و پس از فرسايش بسيار موردتوجه ‌است. تعيين مشخصات بافت بر پايه اولتراسوند، در اين چند دهه گذشته به‌عنوان يك حوزه فعال از تشخيص سرطان بوده‌است. ايده اصلي در تمام روش‌هاي مختلف اين است كه اكوي بازگشتي اولتراسوند حامل اطلاعات وابسته به بافت است و مي‌تواند در تشخيص نوع بافت استفاده شود. اخيراً يك الگوي جديد براي تشخيص نوع بافت كه از اكوهاي راديوفركانسي اولتراسوند استفاده مي‌كند و به‌طور پيوسته از يك نقطه ثابت بافت براي استخراج اطلاعات وابسته به بافت ثبت مي‌شود و سري زماني RF نام دارد، تببين شده است. هدف اصلي در اين تحقيق، تحليل غيرخطي سريهاي زماني RF به منظور كمي‌سازي ويژگي‌هاي بافت سالم و بافت ناسالم در اثر فرسايش اولتراسوند كانوني شده با شدت بالا است. در اين مطالعه از 6 نمونه جراحت در شدت توان‌هاي w 10 و 30 و 50 و 70 و 90 و 110استفاده شده است. در اين تحقيق پارامترهاي ضريب لياپانوف ، بعد فراكتال هيگوچي ، آنتروپي شانون و آنتروپي وزن‌دار و پارامتر مقياس محاسبه شدند. در نتايج تحليل پارامتر آنتروپي، در شدت توان w 110 نرخ كانتراست به نويز حدود 22 برابر بيشتر از تصاوير B-mode حاصل شد. هم‌چنين، بهترين نتايج درصد خطاي نسبي تخمين عمق در شدت توان‌هاي w70 و w 90 با استفاده از پارامتر آنتروپي به ترتيب برابر با 36/2 % و 07/3 % و با استفاده از پارامتر مقياس برابر با 79/18 % و 11/19 % به دست آمدند. واژه‌هاي كليدي: اولتراسوند كانوني‌شده با شدت بالا، تحليل غيرخطي، سري‌هاي زماني RF، آنتروپي.

1396/01/19

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract The use of ultrasonic energy for the treatment of breast an​d prostate cancers because of its less-invasive nature made it common an​d useful. HIFU lesion is a hot an​d stiff region in a acoustic focal area.Consequently, monitoring the process of ablation an​d lesion detection is an essential issue. Ultrasound-based tissue characterization has been an active field of cancer detection in the past decades. The main concept behind various techniques is that the returning ultrasound echoes carry tissue-dependent information that can be used to distinguish tissue types. Recently, a new paradigm for tissue typing has been proposed which uses ultrasound Radio Frequency (RF) echoes, recorded continuously from a fixed location of the tissue, to extract tissue-dependent information. This is hereafter referred to as RF time series. The main purpose of this study is nonlinear analysis of RF time series echoes in order to quantifying the properties of ablated an​d normal tissue as a result of HIFU treatment. The six fresh ex vivo porcine muscle tissue samples were exposed to HIFU ablation for different acoustic powers of 10, 30,50,70,90,110 W. In this study, Lyapunove exponent, Higuchi fractal dimension, Shanon entropy, weighted entropy an​d scaling parameter of nakagami distribution were calculated. The result of entropy in the acoustic power of 110 W, CSR value of 22 times higher than B-mode images were obtained. Morever, best results of depth estimation by using the entropy parameter an​d scaling parameter in acoustic powers of 70 an​d 90 W were 2.36% & 3.07% an​d 18.79% & 19.11% ,respectively. Keywords : High-intensity focused ultrasound, nonlinear analysis, ultrasound RF time series, Entropy imaging.