ارائهکننده: رویا پریدار استاد راهنما: دکتر بابک محمدزاده اصل استاد ناظر داخلی اول: دکتر علی محلوجی فر استاد ناظر داخلی دوم: دکتر زهرا بهمنی استاد ناظر خارج از دانشگاه اول: دکتر زهرا کاوهوش (دانشگاه صنعتی شریف) استاد ناظر خارج از دانشگاه دوم: دکتر حمید بهنام (دانشگاه علم و صنعت) تاریخ: 1402/10/23 ساعت: 9 تا 11 مکان: اتاق شورای دانشکده عمران، طبقه دوم
چکیده: تصویربرداری اولتراسوند یکی از رایج ترین تکنیک های تصویربرداری در زمینه ی پزشکی میباشد که به دلیل داشتن مزایایی همچون غیر تهاجمی بودن و غیر یونیزه بودن، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این روش، تولید تصویر با کیفیت بالا جهت آشکارسازی بهتر مشخصات بافت، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همچنین، جهت بکارگیری این تکنیک در مواردی همچون تصویربرداری از حرکت قلب و یا جریان خون، دستیابی به نرخ فریم بالا امری ضروری میباشد. نتیجه گرفته میشود که نرخ فریم بالا همراه با کیفیت مطلوب تصاویر بازسازی شده، یک مسالهی مهم در تصویربرداری اولتراسوند می باشد. تصویربرداری موج صفحه ای، روشی است که در آن، به جای اسکن خط به خط، کلّ بافت به یکباره تحت تابش قرار گرفته و در نتیجه، نرخ فریم بطور قابل توجهی افزایش مییابد. اما تصویر بدست آمده از این روش، از کیفیت چندان مطلوبی برخوردار نمیباشد. افزایش تعداد امواج صفحه ای و ترکیب خروجی حاصل از آنها، منجر به بهبود کیفیت تصویر نهایی می شود. اما در بکارگیری این روش بهبود یافته، باید به دو نکته توجه کرد: 1) این بهبود کیفیت، به ازای کاهش نرخ فریم بوده، و 2) تصویر نهایی در مقایسه با تصویربرداری اولتراسوند مرسوم، همچنان از کیفیت پایین برخوردار است. تاکنون الگوریتم های شکل دهی پرتو متفاوتی جهت بهبود کیفیت تصویر ارائه شده اند. همچنین، جهت افزایش نرخ فریم روشهای مختلفی ارائه شدهاند. اما در بکارگیری هر یک از این الگوریتمها، مصالحهی بین کیفیت و نرخ فریم مطرح می باشد. هدف از انجام این پژوهش، کاهش هرچه بیشتر مصالحه ی بین کیفیت تصویر و نرخ فریم در تصویربرداری موج صفحه ای میباشد. این هدف را میتوان به دو صورت تحقق بخشید: 1) ارائهی الگوریتم پردازشی بهبود یافته با سرعت بالا، و 2) کاهش تعداد تابش ها در عین حفظ کیفیت تصویر. در این پژوهش، در هر یک از موارد ذکر شده، پیشنهاداتی ارائه شده است؛ جهت بهبود کیفیت تصویر نهایی با بار محاسباتی کم، دو روش تحت عنوان های CSMV و TCMV ارائه شد که هر کدام دارای مزایایی می باشد. بطور دقیق تر، در روش پیشنهادی CSMV، با کاهش تعداد نمونههای مورد نیاز که تکنیک فشرده سازی (CS) آن را محقق می کند، و در روش پیشنهادی TCMV، با کاهش تعداد نقاط تصویربرداری مورد پردازش که تکنیک تکمیل تنسور (TC) آن را محقق میکند، سرعت پردازش بهبود می یابد. پیشنهاد سوم، ارائه ی روشی جهت انتخاب تعداد محدودی امواج صفحه ای با بکارگیری یک روش بهینه می باشد، به گونهای که امواج صفحه ای که در بهبود کیفیت تصویر نهایی، چندان موثر نیستند، حذف شده و بنابراین، بار محاسباتی در عین حفظ کیفیت تصویر، کاهش یابد. این روش پیشنهادی، Conv-based DAS نامگذاری شده و تاثیر بسزایی در کاهش تعداد امواج صفحه ای دارد. در نهایت، پیشنهاد چهارم، که در راستای بهبود بیشتر پیشنهاد سوم ارائه شده است، روشی جهت کاهش بیشتر تعداد تابش ها همزمان با بهبود کیفیت تصویر نهایی می باشد. این هدف با بهره گیری از الگوی انتخاب Cantor، که بطور گسترده ای در طراحی آرایه های اقتصادی مورد استفاده قرار میگیرد، محقق شده است. ارزیابی های صورت گرفته بر روی دادهی PICMUS، عملکرد مطلوب پیشنهادات ارائه شده را از لحاظ افزایش کیفیت تصویر و نرخ فریم بطور همزمان، تصدیق میکند. بطور خاص، با بکارگیری روش پیشنهادی CSMV، سرعت پردازش در مقایسه با روش مرسوم CS، از مرتبه ی به کاهش می یابد ( و تعداد پیکسل های تصویر بهترتیب در راستای محوری و جانبی میباشد)، در حالیکه کیفیتی معادل با روش CS و بهبود 70% رزولوشن در مقایسه با الگوریتم رایج DAS را نتیجه میدهد. همچنین، با بکارگیری روش پیشنهادی TCMV، با پردازش حدود 40% از نقاط تصویربرداری، امکان دستیابی به تصویری با کیفیت معادل با الگوریتم MV فراهم میگردد که نشان دهنده ی افزایش 40% سرعت پردازش در عین حفظ کیفیت الگوریتم MV می باشد. با استفاده از الگوریتم پیشنهادی Conv-based DAS نیز تعداد تابش های مورد نیاز به اندازه ی 4 برابر (در دادهی PICMUS) بدون افت کیفیت تصویر، کاهش می یابد که تاثیر قابل توجهی در بهبود نرخ فریم خواهد داشت؛ بطور دقیقتر، با بکارگیری این روش پیشنهادی، میتوان با استفاده از 16 عدد تابش، تصویری با کیفیت معادل با 75 عدد تابش را تولید کرد. در نهایت، با استفاده از روش پیشنهادی مبتنی بر الگوی انتخاب Cantor، تعداد تابش های بکارگرفته شده کاهش بیشتری می یابد (4 الی 8 عدد تابش)، در حالیکه کیفیت تصویر در مقایسه با روش مرسوم DAS و تعداد تابشهای بیشتر، بهبود می یابد؛ بطور مثال، روش پیشنهادی مبتنی بر الگوی انتخاب Cantor در حالت بکارگیری 8 عدد تابش، منجر به بهبود 44% رزولوشن و 2.5% CNR (پارامتر ارزیابی کنتراست) در مقایسه با الگوریتم DAS در حالت بکارگیری 27 عدد تابش میشود. توجه شود که با ترکیب روش های پیشنهادی ارائه شده، میتوان از مزایای آنها بصورت همزمان بهره مند شد و در نتیجه، بهبود نرخ فریم و کیفیت تصویر را بطور موثرتری تحقق بخشید. |