Zaman Geri Çevrimi Yöntemi ile Foto Akustik Tıbbi Görüntüleme

Abstract

Foto-akustik tıbbi görüntüleme (FATG), dokuların ve bileşiklerin (örneğin, hemoglobin) optoakustik özelliklerine dayalı, yüksek çözünürlüklü (<10μm) ve derin penetrasyonlu (50mm’ye kadar) görüntülenmesine olanak sağlayan bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Bu yöntemde görüntülenmek istenen dokunun sıcaklığı, optik (lazer) ışıma ile bir miktar artırılır. Ani gerçekleşen bu sıcaklık artışı sonucunda, termo-elastik genleşme yapan doku MHz frekanslarında ultrasonik salınım yapar. Yayılan ultrasonik dalgaların genliği, uyarılan dokunun optik soğrulma katsayısı ile orantılıdır ve bu dalgalar, doku çevresine yerleştirilen bir veya daha fazla algılayıcı ile ölçülür. Elde edilen ultrasonik sinyallerin işlenmesi ile görüntülenmek istenen dokunun içinde, uyarılma anında oluşan akustik alanın çözümlemesi yapılır.Bu projenin temel amacı, zaman geri dönüşüm teorisine dayalı akustik alan çözümlemesini içeren bir foto-akustik tıbbi görüntüleme yönteminin geliştirilmesidir. Foto-akustik tıbbi görüntüleme, üç aşamadan oluşmaktadır. Bu aşamalar, sırası ile 1) optik uyarılma, 2) ultrasonik salınım ve 3) görüntü oluşturmadır. Yayılan ultrasonik dalgalardan, kontrol hacmi içerisindeki dokuda uyarılma anında oluşan akustik alanın kestirimi matematiksel olarak, sınır koşulları tanımlı ters akustik probleminin çözümü içermektedir. Önerilen projede bu ters problem, akustik alanın zaman geri çevrim teorisine dayalı çözümlemesi ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen yöntem, bilimsel yazımda yer alan ve yaygın olarak kullanılan foto-akustik görüntü oluşturma yöntemleri ile sayısal benzetimler vasıtası ile düzlemsel ve küresel algılayıcı geometrileri için ve oluşturulan görüntülerin kalitesi bakımından karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar önerilen yöntemin, temel kabul edilen geriye izdüşüm yöntemine göre birkaç derece daha doğru çözümler üretebildiğini göstermiştir. Bu proje kapsamında öncü çalışmaları yapılan bu zaman geri çevrimine dayalı foto-akustik görüntü oluşturma yönteminin, ileriki safhada düşük maliyetli ve taşınabilir bir meme kanseri erken teşhis cihazının geliştirilmesine yönelik uygulanması düşünülmektedir.