Tanısal ultrason için adaptif güvenlik parametresi modelinin oluşturulması ve görüntü kalitesinin arttırılması

Abstract

Tanısal ultrason, bir görüntüleme aracı olarak tıpta yaklaşık olarak yarım yüzyıldır kullanılmaktadır. Tanısal ultrason, doku ve organların yapısı ve fonksiyonları ile ilgili bilgi elde etmek için kullanılmaktadır. Buna karşın bu yöntemde vücut içine akustik enerji gönderildiği için canlı dokular üzerinde ısıl ve mekanik olmak üzere iki biyolojik etki oluşabilmektedir. Tanısal ultrasonun neden olduğu bu biyolojik etkilerin belirli ultrason çıkış değerlerinde tehlikeli olduğu düşünülmektedir. Bu tez çalışmasında, tanısal ultrasonun ısıl ve mekanik biyolojik etkileri için bir güvenlik parametresi önerilmiştir: SUT (güvenli çalışma süresi). SUT modeli, bir eşik seviyesine göre bir doku parçasının güvenli bir şekilde ne kadar süreyle ultrasonla görüntüleneceğini belirlemek için oluşturulmuştur. Bu çalışmada, SUT modelini kullanarak akustik yoğunluğu, A.B.D. İlaç ve Gıda Dairesi (FDA) tarafından belirtilen sınır değerlerinin üzerine arttırılabileceği teorik olarak gösterilmiştir.Operatör, görüntüleme performansını arttırmak için önerilen SUT modelini esas alarak yüksek güçlü ultrason dalgasını kısa süreli olarak kullanabilir. Bu çalışmada, SUT modeli kullanılarak özellikle yüksek çözünürlük ve/veya geniş penetrasyon derinliğinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Burada sunulan sonuçlar, güvenli sınırlar içinde kalarak penetrasyon derinliğinin ve/veya çözünürlüğün arttırılması için FDA tarafından müsaade edilenden daha yüksek akustik çıkış değerlerinin kullanılabileceğini göstermiştir. Ayrıca bu çalışma, görüntü kalitesinin, akustik enerji ve frekansın yanında ultrason inceleme süresinin de bir fonksiyonu olarak değiştiğini ortaya çıkarmıştır.

Diagnostic ultrasound as an imaging tool in medicine has been used for nearly half a century. Diagnostic ultrasound has been used to obtain information about the structure and function of tissues and organs. However, as acoustic energy transmitting into the body, DUS has potential effects on living tissues, namely, thermal and mechanical bioeffects. The bioeffects caused by diagnostic ultrasound, under certain exposure conditions, are considered harmful. In this thesis, it is proposed a safety parameter for thermal and mechanical bioeffects of diagnostic ultrasound; that is, SUT (safe use time). The SUT model is constructed to determine how long one piece of tissue can be insonated safely according to a threshold exposure. This study suggests that an increase in acoustic intensity beyond the current U.S. Food and Drug Administration (FDA) limit of intensity can be theoretically possible by using SUT model while staying within the safe limit.Using the proposed SUT model, high power ultrasound can be applied for a short time so that the user can improve imaging performance while staying within safe limits. The present study was motivated particularly by the goals of higher resolution and/or deeper penetration by using the SUT model. The results presented here suggest that the safe use of higher ultrasound output levels than currently allowed by FDA may be possible for obtaining substantial improvements in penetration depth and/or resolution. Also, the study reveals that image quality may change as a function of exposure time in addition to acoustic energy and frequency.