بخشی از مقاله
چکیده
یک الگوریتم جدید جهت بهبود سیستم تصویربرداری سه بعدی از طریق مادون قرمز نزدیک در تشخیص سرطان سینه در این مقاله مطرح گردیده است. دستورالعمل صحیح تشخیص ناحیه دارای وضعیت غیر عادی در این مقاله نوشته شده است که قابلیت تضمین تشخیص های صحیح ناحیه غیر عادی در مقایسه با تحقیقات قبل را دارد، این مقاله درباره صحت دو ناحیه غیر عادی در حالت سه بعدی در دو مرحله را بررسی می نماید، که هر یک دارای دو مختصات مختلف از دو ناحیه نابهنجار متفاوت هستند که با برخی از محورها تفاوت دارند، بنابراین نتیجه میشود که یک تشخیص صحیح و تصویر بهتر در بازسازی با محل صحیح منابع و ردیاب ها مرتبط می باشد.
کلید واژه- الگوریتم، تصویربرداری سه بعدی، دقت تشخیص، سرطان سینه.
-1 مقدمه
-1-1 سیستم تصویربرداری نوری
پدیده های نوری با ویژگی های غیر-تعارضی شان به ابزارهای مناسبی در تحقیقات پزشکی از قبیل تصویربرداری بافت تبدیل شده اند و موجب پیشرفت های قابل توجهی در طی
سالهای اخیر شده اند-همانطور که شکل1 نشان میدهد،تصویربرداری نوری از دو بخش، از قبیل سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است .[1] بخشهای سخت افزاری سیستم از قبیل ردیاب ها و منابع نوری، بافت های فیزیولوژیکی را احاطه مینمایند. این بخش مسئول تأمین داده های خام جهت پردازش سیستم نرم افزاری می باشد. سیستم نرم افزار مسئول شکل دهی تصاویر از مواد خام در کوتاه ترین زمان می باشد .[2]
سیستم تصویربرداری نوری بر مبنای انتشار موج های مادون قرمز نزدیک در بافت ها طراحی شده و جهت فرانگری اکسیژن در این سیستم تصویربرداری جدید استفاده می شود، موج های مادون قرمز نزدیک با طول موج از 650 تا 900 نانومتر توسط فیبرهای نوری پیرامون محدوده مورد تحقیق نشان داده شده اند؛سپس، شدت نور پرتوافکنی شده توسط ردیاب های دیگر دریافت شده است .[3] دلیل استفاده از طول موج تصویربرداری نوری این است که پروتئین ها و آب به ترتیب به عنوان ناظرهای اصلی نوردر موج های ماوراء بنفش و فرو سرخ با طول موج بلند تلقی می گردند، بنابراین نور به ندرت قابلیت نفوذ در بافت را دارد. اما، نور به دلیل طیف مادون قرمز نزدیک قابلیت نفوذ بیشتر در بافتها رابه دلیل انکسار نور بیشتر دارد .[3] نور به احتمال بیشتر در بافت طیف مادون قرمز نزدیک منکسر می گردد و با توجه به این واقعیت که نور فقط در مسیر مستقیم حرکت نمیکند.
بنابراین، هنگامی که یک منبع فعال می شود، همه ردیابها نور منکسر شده را دریافت میکنند که آنالیز و تحقیق را بسیار دشوار و پیچیده میکند. با توجه به این واقعیت که تنزل نور بر مبنای ویژگی های نوری بافت ها است و اجزاء بافت دارای طول موج های مختلف نور مادون قرمز نزدیک هستند، بعضی از نورها با تأثیرگذاری بر روی سطح مورد تحقیق جذب و بعضی از آنها منتشر میشوند. بنابراین، شدت نور منکسر شده بهخوبی قابلیت تشخیص ویژگی های نوری بافت در حال بررسی را دارد .[4]مهمترین اهداف در تصویربرداری نوری تخمین و بازسازی ویژگی های بافت نوری - ضرایب جذب و انتشار - با موجهای منعکس شده، و جهت سنجش انعکاس این موج ها در محدوده مورد بررسی می باشد.
-2-1 مزیتهای سیستم تصویربرداری نوری
سرطان سینه یکی از متداول ترین امراض در بین زنان است، که در صورت تشخیص و درمان سریع قابلیت کاهش نسبت مرگ و میر در بین زنان را دارد. استاندارد سازی شده ترین شیوه درمان استفاده از نمونه ها از طریق عمل جراحی می باشد. اما، در حدود % 80 از افرادی که سرطان ندارند به طور اشتباه دارای سرطان تشخیص داده میشوند. در حال حاضر، از آزمایش تشخیص سرطان سینه به عنوان متداول ترین سیستم تصویربرداری جهت عکسبرداری با اشعه ایکس و تشخیص تومور استفاده می شود. و تصاویر کیفیت بالاتری را توأم با تشخیص ناهنجاریهای سینه فراهم می نماید.
علاوه بر آزمایش سرطان سینه و بررسی بالینی، شیوه های دیگر تصویربرداری در اصل شامل: سونوگرافی و MRI می شوند. تصاویر MRI بیشتر اطلاعات وابسته به کالبد شناسی بافتهای سینه را ارائه می نمایند. اما، به منظور تشخیص سرطان سینه، به نظر میرسد که به اطلاعات کاربردی آن نیاز باشد. در بعضی از موارد انحصاری، از CT استفاده می شود، اما به طور معمول مورد استفاده قرار نمی گیرد. همچنین، شیوه تصویربرداری PET نیز توأم با این سیستم های تصویربرداری قابل استفاده است. اما، در این شیوه تصویربرداری، تابش بیرونی غیر واضح باید تزریق گردد .[5]
در آزمایش سرطان سینه متداول، سینه با دو صفحه فلزی فشرده می شود از قبیل یک غشاء و یک سطح پلاستیکی، که از 3 تا 6 نیوتن سینه را فشار می دهند. این شیوه ناراحت کننده تشخیص داده شده و در بعضی از موارد سینه به حالت اولیه باز نمی گردد. این مورد شیوه ای ساده برای زنان نمی باشد.در آزمایش سرطان سینه متداول، محدودیتهای دیگر بر حسب سن وجود دارند که به دلیل تراکم بافتهای سینه در سنین جوان تر می باشد. همچنین، به دلیل آسیب های مخرب موج اشعه ایکس بر روی بدن انسان، بخصوص زنان جوانی که هرگز قبلا دارای تومور سینه نبوده اند، توأم با هزینه بالا، سیستم های تصویربرداری نوری را بیشتر مورد توجه قرار داده اند .[5]
ویژگی های مهم این سیستم تصویربرداری شامل موارد زیر می شوند:
.سهولت و عدم درهم گسیختگی
.عدم یونیزاسیون بافت
.ارزانی
.قابلیت حمل و انتقال
.عدم ایجاد فشار و درد بر روی بافت سینه
.حذف نمونه غیر لازم
.مناسب جهت سینه های دارای بافت های متراکم
.تزریق تابش هسته ای بیرونی غیر لازم
-3-1 کاربردهای سیستم تصویربرداری نوری:
با توجه به این واقعیت که بسیاری از تلاشها و پیشرفت ها جهت تهیه این سیستم انجام شده اند، تصاویر سیستم تصویربرداری نوری جهت تشخیص و کاربردهای بالینی قابل استفاده می باشند. کاربردهای اصلی آن شامل موارد زیر می شوند:
.تشخیص خونریزی
.بررسی فعالیت عصب
.تشخیص سریع بیماری درد مفاصل در مفصل ها
.تشخیص تومور سینه
.تصویربرداری از سر نوزادان تازه متولد شده [3]
-4-1 تصویربرداری سهبعدی الگوریتم بازسازی نیوتن:
در سال 2000، دکتر هو بای جی یانگ و همکارانش از دانشگاه کلمسون آمریکا با استفاده از الگوریتم بازسازی نیوتن، از عهده تشخیص یک سیلندر با 10×15 mm در سیلندری بزرگتر
بابه صورت سه بعدی درآمدند.با استفاده از منابع هم تراز با -16منبع خام، توأم با 4 ردیف ردیاب مشخص، که هر یک دارای 16 ردیاب هستند، پروسه بازسازی انجام شد .[9]بازسازی تصویر با نور مادون قرمز نزدیک:در سال 2003، دکتر دهقانی و همکاران 10] و [11، تصویر را با نور مادون قرمز نزدیک، و استفاده از سیستم سه بعدی بازسازی نمودند. آنها در مقاله خود اشاره نمودند که به دلیل عدم وجودفناوری پیشرفته عمل های جراحی فقط نه بار پردازش شده اند و تصاویر بدست آمده هم تراز با دو لایه دو بعدی بوده اند .[10]
آنها استنتاج نمودند که آن تکنیک با هزینه های پائینتر و در عین حال ویرانگری کمتر بافتها نسبت به شیوه های مشابه می باشد. در هنگام عبور HB، So2، HBo2 نیز برونداد بدست آمده بهتر جهت بازسازی تصویر گزارش گردید.سپس، در مقاله بعدیشان، از فناوری نور مادون قرمز نزدیک برای تشخیص اشیاء کوچ استفاده نمودند. محدوده استوانه ای با ارتفاع 109 mm و قطر 84 mm به عنوان محدوده مرجع مطرح گردید. [11] و محدوده ناهنجار نیز به عنوان یک استوانه کوچک جهت محیط پیرامون استوانه ای مرجع قرار گرفته شد. آنها با استقرار یک ناهنجاری کوچک و الگوریتم بازسازی سه بعدی، اثبات نمودند که نور مادون قرمز نزدیک قابلیت ایجاد تصویری نسبتا کامل را دارد در حالی که از مزیتهای ساختاری که به سهولت توسط شیوه های MRI و NRI در دسترس قرار می گیرند بهرهگیری میشود.
-2 الگوریتمی جدید برای بهبود سیستم تصویربرداری
شیوه مطرح شده برای تشخیص تومورها در بازسازی تصاویر:
دستورالعمل فعلی به منظور تشخیص میزان همپوشی های تجمع ناهنجاری - تومور - در تصویر بازسازی شده با اندازه واقعی توده ناهنجار تألیف گردیده است. درصد این همپوشی به عنوان معیاری مناسب جهت سنجش صحت تشخیص تومور از طریق تصویربرداری نوری سه بعدی قابل استفاده می باشد.به منظور توصیف بهتر، اولا، پیش پندارهای خود را بیان می نمائیم . در این مسئله، محیط پیرامون به عنوان یک استوانه با ارتفاع 50 و شعاع 25 تعیین شده است. مشخصات نوری منطقه شامل: a 0.01 و s 1 میشوند. منطقه ناهنجار به عنوان یک محیط دارای شعاع 8 در شاخص 0 - ، 13، و - 0 قرار میگیرد . و مشخصات نوری این ناهنجاری به عنوان0.02 a وs 1 تلقی می گردند a - ضریب جذب نقطه های شبکهجهت استوانه وs ضریب انتشار نقاط مشابه است - .
