19455

۱۹۴۵۵

به كارگيري حسگري فشرده در بازسازي و فشرده سازي تصاوير سه بعدي فوتوآكوستيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيو الكتريك

1394

۱۳۹۷/۲/۲۴

دكتر حميد بهنام

دكتر محمدرضا نصيري آوانكي

برق

امروزه تعداد تولد نوزادان نارس و مرگ و مير آن‌ها افزايش يافته است. درك مكانيسم نروبيولوژيكي در رشد مغز پس از تولد نوزاد نارس بسيار مهم است. تصويربرداري از مغز مي‌تواند يك راه حل براي اين موضوع ارائه دهد. تصويربرداري‌هاي موجود از مغز با وضوح بالا مانند مقطع‌نگاري كامپيوتري اشعه ايكس و تصويربرداري رزونانس مغناطيسي گران قيمت هستند و غير قابل حمل مي‌باشند. علاوه بر اين، اشعه ايكس يونيزان بوده بنابراين براي تصويربرداري ساختاري و عملكردي مغز در نوزادان نارس مناسب نيست. روش تصويربرداري سونوگرافي براي مغز نوزادان قابل حمل است، با اين حال، عمدتا اطلاعات مورفولوژيكي (به عنوان مثال شامل خونريزي، ادم، كيست، و غيره) ارائه مي‌دهد و اطلاعات كاربردي محدودي (مثلا اندازه‌گيري جريان خون توسط سونوگرافي داپلر) را فراهم مي‌كند. سيستم طراحي شده و به‌كارگرفته در اين پروژه در حال توسعه يك سيستم تصويربرداري مقطع‌نگاري فوتوآكوستيكي غير تهاجمي كاركردي براي مغز در نوزادان نارس است. تصويربرداري مقطع‌نگاري فوتوآكوستيكي تصاوير با وضوح بالا از عروق مغز، خون، بافت و اكسيژن را فراهم مي‌كند. اولين هدف در اين پژوهش بازسازي سه بعدي تصاوير فوتوآكوستيكي با استفاده از حسگري فشرده، به صورت كارآمد و موثر از سيگنال‌هاي خام جمع آوري شده از مبدل‌ها در سطح يك نيمكره است. در تئوري حسگري فشرده، سيگنال مفروض با تعداد نمونه‌هاي بسيار محدود، بازسازي مي‌شود. با توجه به نمونه‌هاي محدود در بازسازي سيگنال در حسگري فشرده، دقت در بازسازي سيگنال‌ اهميت پيدا مي‌كند. در واقع، سيگنال‌هاي خام فوتوآكوستيكي داراي اطلاعات مهمي هستند كه حفظ هر بخش از آن‌ها در بازيابي مهم و كليدي است. يكي از مهمترين روش‌هاي حسگري فشرده، حسگري فشرده بيزين مي‌باشد كه از خطا و زمان بازسازي مناسبي برخوردار است. در روش پيشنهادي، ابتدا سيگنال فوتوآكوستيكي به روش حسگري فشرده بيزين فشرده‌سازي و بازيابي شده، سپس تصوير سه بعدي از آن بازسازي مي‌شود. اين رويكرد ساخت تصوير با استفاده از سيگنال‌هاي فشرده و بازيابي شده مي‌باشد، كه در مقابل فشرده‌سازي تصوير قرار مي‌گيرد. در اين روش، تصاوير سه بعدي بازسازي شده نسبت به روش فشرده‌سازي تصوير_ كه در آن ابتدا تصوير سه بعدي به فريم‌هاي دو بعدي تقسيم شده و بعد از فشرده‌سازي و بازيابي فريم‌ها به روش حسگري فشرده دو بعدي، دوباره فريم‌ها تصوير سه بعدي را مي‌سازند_ داراي كيفيت بالاتري مي‌باشند و از اين نظر براي كاربرد‌هاي پزشكي از راه دور و يا با هدف ذخيره‌سازي داده‌هاي حجيم پزشكي مناسب‌تر است.

1397/07/02

3D reconstruction and compression of photoacoustic imaging using compressed sensing

9/23/2019 12:00:00 AM

Today, the birth rate of premature infants and their mortality has increased. It is very important to understand the neurobiological mechanism of development of brain after the birth of a premature baby. imaging of brain can provide a solution to this problem. Existing high-resolution imaging such as X-ray computer tomography and magnetic resonance imaging are expensive, and since the goal of the project is focus on telemedicine applications, it is generally non-portable. In addition, X-ray ionizing agents are unacceptable for structural and functional imaging of the brain in premature infants. The ultrasound imaging method for the neonatal brain is portable, however, it is mainly morphological (eg, bleeding, edema, cyst, etc.) and provides limited practical information (for example, measurement of blood flow by Doppler ultrasound). Therefore, the system designed and used in this project is a developed non-invasive photoconductive tomography imaging system for the brain in premature infants. photoacoustic tomography provides high-resolution images of the cerebrospinal fluid, as well as blood and tissue and oxygen. The first objective in this project is 3D reconstruction of photoacoustic images using compressed sensing of extracted raw signals from Transducers at the surface of a hemispherical configuration. In the theory of compressed sensing, the expected signal is recovered with a very limited number of samples. Due to limited examples of signal for reconstruction in compressed sensing, the precision in signal reconstruction is important. In fact, raw photo-acoustic signals have important information that retaining each part of them in their recovery is important and key. One of the most important methods of compressed sensing is Bayesian compressed sensing, which has a good reconstruction time and error. In the proposed method of this project, first, the photoacoustic signal is compressed and recovered using the compressed sensing method, then a 3D image reconstruct of its. This approach ,3d reconstruct using compressed and recovered signals, which is against of the compressed imaging. In this method, 3D reconstruction of images compare to the compressed imaging method, where the 3D image is split into two-dimensional frames, and after compressing and recovered frames by a two-dimensional compressed sensing method, frames made three-dimensional image. this method is more suitable for tele_medicine applications.