Biyomedikal cihazlar ve Biyomedikal görüntüleme cihazları günümüzde tıp biliminin; tanı, teşhis ve tedavide en büyük yardımcılarıdır. Biyomedikal görüntüleme cihazları
Yüklə 2,1 Mb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Sintilasyon/Fotomultiplier Dedektör
- Sintilasyon / Fotodiyot Multiplier
- PET/CT Cihazının tasarım özelliklerine çok benzer yapıda bir MR/CT cihazı tasarımı.
- İki Cihazın görüntü ham dataları melez bir sisteme doğrudan girilerek ilk melez görüntülerin oluşturulması.
|
1. Soft (pürüzsüz) Filtreler: Kontrast rezolüsyonu arttırmak amacı ile kullanılmaktadır. Daha çok yumuşak doku incelemelerinde yararlanılmaktadır . 2. Sharp (Edge enhance) Filtreler: Geometrik rezolüsyonu arttırmaya yönelik kullanılmaktadır. Kemik yapıların incelenmesinde uygulama alanı bulmaktadır. Sekonder filtrasyona tabi tutulmadan önceki aksiyal planlı bir beyin BT kesiti (Şekil 28.) (soldaki ) ve pürüzsüz (smooth) filtrasyondan geçirildikten sonraki görünümü (sağdaki ) karşılaştırmalı olarak görülmektedir Sekonder filtrasyona tabi tutulmadan önceki aksiyel planlı lomber vertebra BT kesiti (soldaki) ve sharp filtrasyondan geçirildikten sonraki görünümü sağdaki karşılaştırmalı olarak görülmektedir. 4.2.1.8. Yüksek Rezolüsyonlu BT
4.2.1.9. Spiral (Helikal) BT Hasta etrafında spiral-helikal bir dönüş hareketi ile devamlı olarak kesit bilgisi toplayan bir teknik uygulamadır. O 
Şekil 29. Spiral Tomografi Eldesi (çoklu Kesit Alımı). bjenin taranması sırasında spiral bir hareketle devamlı surette kesit aldığından tetkik süresi kısaltılmış, alınan kesitlerin önceki ve sonrakilerle yekpareliği temin edilmiştir. Her bir cm’lik kesit yaklaşık 1 sn'de tamamlanabilmekte, abdomen, toraks gibi solunum hareketlerinin artefaktlara yol açtığı vücut kompartmanlarında tetkikin bu unsurlardan en az etkilenerek ve en kısa sürede tamamlanmasına imkan yaratmaktadır. Spiral BT tekniğinin temeli, verileri devamlı bir şekilde toplayabilen ve eş zamanlı olarak hastanın gantry'den geçmesine olanak tanıyan bir cihazın varlığına dayanmaktadır. Cihazdaki masa standart, BT cihazlardaki skenogram tekniğinde olduğu gibi sabit bir hızla ilerleyebilmekte, X-ışını ve dedektörler 3600 dönüş yaparken veriler, incelenen objeden kesintisiz olarak toplanabilmektedir. Spiral BT tekniğinde X-ışını tüpü, rotasyon merkezi ile arasındaki mesafe sabit kalmak üzere silindirik bir yüzey üzerinde spiral hareketini gerçekleştirmektedir. Bu tür cihazlardaki tararna hacmi, X-ışını tüpünün gücü ile masa hareketinin hızına bağlıdır. İdeal bir spiral BT'de X-ışını tüpü yüksek kapasiteli, masa ilerleme hareketi ise seçilen kesit kalınlığına eşdeğer olmalıdır. Standart BT tekniğinde görüntüler, her bir kesit için ilgili keside spesifik planar geometrideki verilerden oluşturulmaktadır. Halbuki spiral BT'de spiralin herhangi bir 3600’lik segmentinin direkt rekonstrüksiyonu ile gerçekleştirilrnektedir. Bu durumda görüntüler, konvansiyonel BT’de olduğu gibi disk şekline dönüştürülmek için yeniden düzenlenmelidir. Bu düzenleme de spiral yolun birbirine komşu dönüşlerine ait izdüşümlerin yeniden düzenlenmesi (interpolasyonu) ile sağlanrnaktadır. İnterpolasyon işleminde, spiralin herhangi bir açısal ve kesitsel pozisyonu için önce projeksiyon değerleri hesap edilmekte, daha sonra bu sentetik projeksiyon datalarından yararlanılarak standart rekonstrüksiyon işlemi gerçekleştiri1rnektedir. Kısaca tüm orjinal spiral veriler ara değerleri bulunmuş verilerin elde edilmesinde kullanılmakta, taranan belirli bir kesitin görüntüsü retrospektif olarak elde edilmekte, herhangi bir zaman diliminde değiştirilerek iki ya da üç boyutlu rekonstrüksiyona tabi tutulabilmektedir. Spiral BT'deki verilerin aksiyal planda devamlılık göstermesi sayesinde istenilen her hangi bir yerden rekonstrükte aksiyal görüntüler alınabilir, retrospektif olarak oluşturulan Rekonstrükte aksiyal görüntüler ile küçük lezyonların merkezinden, parsiyal genlik etkisi olmaksızın, güvenilir bir şekilde dansite ölçümü yapılabilir. Spiral BT'de temel olarak belirli bir hacim tarandığından, solunuma bağlı görüntülenmemiş bir bölgenin kalması ihtimali ortadan kalkmaktadır. İncelemenin çok kısa bir sürede bitirilmesine karşın elde edilen dataların hesaplanması ve görüntünün rekonstrüksyonu için yaklaşık 10 sn gibi bir süreye ihtiyaç vardır. Ancak buradaki asıl kazanç, hasta açısından tetkik süresinin standart BT uygulamasından çok daha kısa sürmesidir. Spiral BT ile elde edilen görüntülerin kalitesi standart BT ile karşılaştırıldığında, piksel gürültünün(noise), standart BT ile eşdeğer mA değerlerinde, planar verilerin lineer interpolasyon ile sentetik olarak elde edilmesine bağlı hafifçe azaldığı; kesit hassasiyet (sensitivite) profilinin ise spiral teknikte, masa ilerlerne hızına bağlı olarak ideal dikdörtgen formunu kaybettiği için yassılaşıp genişlediği görülmektedir. Bu yassılaşma, masa hızı nominal kesit kalınlığına eşdeğer olarak seçildiğinde % 28 oranındadır. Bu etki masa hızı nominal kesit kalınlığından % 10-20 oranında düşük seçilerek azaltılabilmekle beraber hassasiyet (sensitivite) profilinin kalınlaşıp genişlemesi tamamen önlenemediği gibi nominal kesit azaldığı için maksimum tarama hacmi de daralmaktadır. Bunların dışında kalan spatial rezolüsyon, kontrast, artefakt ve homojenite gibi performans parametrelerinde bir farklılık saptanmamaktadır. Spiral BT’deki multiplanar rekonstrüksiyon imajlar, kontur keskinliği açısından standart BT’ den üstün olmakla birlikte bu tür imajlar tanısal açıdan çok büyük bir anlam ifade etmemektedir. Hastaların spiral BT incelemesi sırasında aldıkları dozda bir fazlalık olmamakta, hatta standart BT'deki kesit tarama ve kesitlerin olmaması ve düşük mA değerlerin kullanılma zorunluluğu göz önüne alındığında rölatif olarak azaldığı söylenebilmektedir. Spiral BT 1989 yılından bu yana vücudun değişik bölümlerinin incelenmesinde rutin olarak kullanılmaktadır.  Şekil 30. Konvansiyonel BT de görülmeyen nodüller kesit içerisine girmediği için atlanmaktadır.
Tek bir nefes tutma süresi içinde 24-31 kesit alınmasına imkan veren inceleme hızı özellikle solunum hareketlerinden kaynaklanan artefaktları ortadan kaldırmıştır. Çekim tekniği sayesinde arada taranmamış alan bırakılmadığından solunum hareketlerinden etkilenen organlardaki küçük fokal lezyonların (metastatik nodül gibi) saptanma şansı yükselmiştir. Bu avantajları spiral BT'nin batn ve toraks uygulamalarındaki etkiniğini arttıirmıştır. Solunumsal farklılıklardan kaynaklanan aynı bölgeden birden fazla kesit alma gerekililiği de ortadan kalkmış, 2 ya da 3. boyutlu rekonstrüksiyonlarla elde edilen görüntülerin rezolüsyonu da rölatif olarak artmıştır. İnceleme süresinin oldukça kısa olması nedeniyle, Spiral BT ile arteryal ve venöz yapılara yönelik BT anjiografl çalışmaları da konvansiyonel BT'ye göre çok daha üstün bir şekilde gerçekleştirilebilmiştir. Dinamik volülmetrik vasküler inceleme yöntcm1eri ve yüksek rezolüsyonlu üç boyutlu rekonstrüksiyonlar ile başta aorta ve ana dalları olmak üzere, boyun, alt ve üst ekstremite damarları. hem daha az kontrast madde kullanılarak hem de artifaktlardan arınmış dahad etaylı imajlarla değerlendirilebilmiştir . Bu sayede hasta açısından daha girişimse1 anjiografik uygulama endikasyonlari bir miktar da olsa azaltılmıştır. Baş- Boyun bölgesindeki kompleks yapıların , az miktarda verilen kontrast madde ile ve daha yüksek kontrast çözünürlükte demarkasyonu sağlanmıştır.Tetkikin kısa sürede tamamlanması nedeniyle yutma ve solunum artefaktları minimuma indirilmiştir. Trakeobronşial ağacın , endobranşial lezyonların ve özellikle travma sonrasında kafa kemiklerinin üç boyutlu görüntülerle çok daha ayrıntılı bir şekilde değerlendirilmesi mümkün olmuştur. Batında, aksiyal planlı BT imajlarının koronal plana dönüştürülmüş rekonstrüksiyonları ,tek nefes tutma periyodunda tamamlanabilmesi ve arada interval bırakmaması nedeni ile konvansiyonel BT ye göre daha yüksek rezolüsyondadır. Bu arada inferior vena kava ve abdominal aorta tüm uzunlukları boyunca kontrastlı olarak izlenebilmektedir. 4.2.2. Dedektör Bilgisayarlı tomografi cihazının ayrılmaz bir bileşeni olan dedektörlerin öneminden daha önce bahsetmiştik. Ancak bu önemli parçaların genel anlamda tanımlamalarını ve özelliklerini detaylı olarak incelememiştik. 
Şekil 31. CT cihazının Dedektör Yerleşim Şeması. Bu bölümde BT cihazının olmazsa olmazı olan dedektörleri tanımlanacak ve detaylı bir biçimde özelliklerinden bahsedilecektir. 4.2.2.1.Sintilasyon Dedektörleri:
4.2.2.2. Gaz Dedektörler Günümüzdeki BT sistemlerinde (Genelde 3. jenerasyon cihazlarda) kullanılan dedektörlerin çoğu, 10-30 atmosfer basınç altında sıkıştırılmış xenon gazından oluşturulmuşlardır. İncelenecek objeyi geçerek dedektörlere ulaşan X-ışınları, basınç altında sıkıştırılmış xenon gazı atomlarında iyonizasyon meydana getirmektedir. İyonize xenon gazı miktarı dedektöre ulaşan X-ışını foton sayısı ile orantılıdır. Gaz dedekörlerin maliyeti, sintilasyon dedektörlerine göre daha ucuzdur. Sıklıkla santimetrede 9 adet bulunacak şekilde yerleştirilmiştir. Buda çözünürlüğü artırdığından görüntü kalitesinin artmasına neden olmuştur. BT sistemlerinde kullanılan dedektörler belirli özelliklere sahip olmalıdır. Bu özellikler yüksek absorpsiyon ve dönüşüm (çevirim) verimliliği, yüksek tutma(capture), kısa parlama(afterglow) süresi, geniş dinamik alan (range) olarak ifade edilebilir. Toplam detektör verimliliği yukarıda belirtilen unsurların bütünü sayesinde gerçekleşmektedir. Toplam detektör verimliliği aynı zamanda doz verimliliği şeklinde de ifade edilmektedir. Dedektörlerin geçici (temporal) cevabı mümkün olduğunca hızlı olmalı ve üzerine düşen X-ışınını takip eden milisaniyeler içinde gerçekleşebilmelidir. Bu süre içinde sinyal işlenmeli ve detektörler bir sonraki ölçüme hazır hale gelmelidir. Bu durum ancak, detektör elemanlarının hızlı kısa parlama(afterglow) süresi ile mümkündür. N 
Şekil 32. Sintilasyon Dedektörü. aI ve CaF2 gibi kristal yapıları, kısa geçici (temporal)cevapları nedeniyle modern BT tarayıcılarında kullanılmamaktadır. İncelemeye alınan hasta, BT cihazının masasına "supine"(sır üstü) ya da “prone" (yatay)pozisyonda yatırılır. Masa elle (manuel) ya da otomatik olarak uzaktan kumanda ile BT cihazının "gantry" adı verilen açıklığına sokulur. Masa düzlemindeki sayısa1 değerler hastadan alınacak kesitin yerini belirlemektedir ve gantry açıklığındaki görülebi1ebilir ışık bantları ile de hasta üzerinde tayin edilebilir. Masanın yukarı aşağı hareketi de mümkün olup incelenecek vücut parçasının görüntüleme alanı içindeki santralizasyonuna olanak sağlar. Gantry öne ve arkaya doğru belirli bir derecede eğilmeye (tilt) imkan tanıyan bir düzeneğe sahiptir. Genelde +30 ila -30 arasında açı yapmasına müsaade eden bu eğim sayesinde aksiyal ve koronal kesit düzlemleri belirli bir oranda açılandırılarak X-ışınının incelenecek olan doku ya da objeye en uygun şekilde düşürülmesi temin edilebilmektedir 4.3. BT de Görülen Artefaktlar BT de görülen artefaktlar , BT fiziğinin ya da incelenen obje hareketinin bir sonucu olarak ortaya çıkan görünümlerdir. Bu artefaktlar genel anlamda görüntüyü bozan en büyük etmenlerdir ve bir nevi gürültü ya da parazit olarak adlandırmamız mümkümdür. Bu artefaktları sırayla incelediğimiz takdirde; 4.3.1. BT Fiziğinin Bir Sonucu Olarak Gelişen Artefaktlar 4.3.1.1. Parsiyel genlik(volum) Etkisi BT' nin veri elde etme tekniğinden kaynaklanan bir artefakttır. Daha önce de belirtildiği gibi BT de en küçük resim elemanı pixel adı verilen yapı olup , voxel olarak tanımlanan kesit kalınlığı ile uyumlu volümsel verilerin görüntüye yansıyan ortalaması şeklinde ifade edilmektedir. Voxeliçinde tek bir dokunun varlığı durumunda , voxelin pixeli yansıttığı X ışını atenüasyon değeri tamamiyle o dokunun atenüasyon değeri ile uyumlu olacaktir. Eğer bir doku voksel volumünü tamamen doldurmuyorsa, aynı voksel içinde diğer dokularla birlikte ortalama dansitesi alınarak piksellere yansıtı1acağından yoğunluğu gerçeğinden farklı olarak ölçümlenecektir. örneğin ilgili voksel icinde biri +10 diğeri +70 HU değerinde ve eşit kalınlıkta iki farklı doku bulunuyor olsun. Bu durumda eşit hacimlerdeki her iki doku dansitesi top1anarak (10 +70=80 HU) ortalaması alınmakta (80 / 2 = 40 HU) ve pikseldeki karşılığı 40 HU şeklinde her iki dokunun atenüasyon değerlerinden farklı olarak saptanmaktadır. İste bu durum parsiyal volüm etkisi olarak tanımlanmaktadır. Parsiyal volüm etkisi. içerdiği dokulardaki hatalı sıklık(density) ölçümleri dışında sıklık bakımından birbirinden çok farklı değerlerine sahip anatomik bölgelerde çizgisel artefaktların oluşumuna da yol açabilmektedir. Çizgi ya da bant artefakt olarak da bilinen artefakt1ar paranazal sinüslerde veya petroz kemikte mastoid hücrelerin içindeki hava ile kemik; metalik cisimlerle yumuşak doku planları arasında görülmektedir. Parsiyal volüm etkisini tamamen önlemek mümkün değildir. Ancak , baş1ıca kesit aralığına bağlı bu artefaktın bir ölçüde engellenmesi için kesit kalınlığı azaltılmalıdır. Özellikle metalik cisimlerin o1uşturdukları bu türden artefaktları elimine etmek için ise kesit açısını değiştirmek yararlı olabilir. 4.3.1.2. Işın sertleşmesi (Beam Hardening) Artefaktı X ışını tüpünden çıkan ışınlar , farklı enerji düzeylerine sahip olmaları bakımından polikromatik özelliktedir Bu yüzden de inceleme sırasında geçtikleri değişik ortamlardan farklı şekillerde penetrasyon ve absorpsiyon gösterirler. Bunlardan yüksek enerjili fotonlar, dokuları penetre edip geçerlerken, düşük enerjili olanlar kolaylıkla absorbe edilirler. BT 'de kullanılan X-ışınının polikromatik olması ve heterojen ışının düşük enerjili kısmının objeyi geçerken hemen absorbe edilmesi nedeniyle X-ışını demetinin ortalama enerjisi artar. Buna “beam-hardening" etki si ya da X-ışınının sertleşmesi adı verilir. Bu durumda, özellikle kalın ve yoğun oluşumlardan geçerken yüksek enerjili fotonların daha az absorpsiyonuna bağlı olarak X-ışınının zayıflaması daha az olacağından yoğun dansite değerlerine sahip dokular arasındaki düşük yoğunluktaki oluşumların voksel değerleri olduğundan daha düşük hesaplanacaktır. Elde edilen görüntülerde ise incelenen objenin santraline doğru gidildikçe atenüasyon değeri azalmış olarak (daha hipodens) görülecektir. Yumuşak doku-kemik gibi farklı atenüasyon değerlerindeki yapılarda daha sık karşışaşı1an bu etki, beyin incelemesinde özellikle posterior fossada. yoğunluğu çok yüksek petroz kemikier arasındaki beyin sapı. serebellum gibi nörojenik dokularda daha çarpıcı bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Beam-hardening etkisi tamamen elimine edilemese de azaltılmasına yönelik ışın filtreleme teknikleri. 'software' ve “hardware” yöntemleri geliştirilmiştir. Ayrıca kesit kalınlığının düşürülmesi ve mAs değerinin arttırılması da beam hardening etkilerinin azaltılmasında yararlıdır. 4.3.1.3. Ring Artefaktı Detektör dengesizlikleri ve bozukluklarının oluşturduğu artefaktlardır.BT de X ışını yoğunluğundaki küçük oynamalar , hassas bir şekilde kalibre edilmemiş dedektörler tarafından algılanamaz. Bu durumda dedektörler radyasyon sinyali olmadıkları halde varmış gibi ya da yüksek X ışını yoğunluğundan doyarak artmakta olan intensite yanıt vermemek gibi yanlışlıklara düşmektedir. Bu türden artefaktlar genellikle 3. jenerasyon cihazlarda ve dedektörlerdeki yapılmayan veya hatalı olarak yapılan kalibrasyona bağlı olarak gelişmekte ve elde olunan görüntülerde halka şeklinde izlenmektedir. Bu nedenle 3. Jenerasyon cihazlardaki dedektörler periyodik aralıklarla kalibre edilmelidir. 4. Jenerasyon cihazlarda dedektörler otomatik olarak kalibre edildiklerinden ayrıca manuel olarak kalibrasyona gerek göstermemektedirler. 4.3.1.4. Streak Artefaktı Yüksek kontrast yoğunluğuna sahip metal , amalgam diş dolgusu , metalik klip , kurşun gibi cisimlerin kenarlarında gelişen ışınsal tarzda artefaktlardır. Yüksek dansiteli cismin X- ışını transmisyonunu ve dedektörlere ulaşmasını engellemesi nedeniyle bu bölgeden hiç kayıt yapılmamakta ve imajda cismin etrafında ışınsal çizgilenmeler ortaya çıkmaktadır. 4.3.2. Obje Hareketi Sonucu Gelişen Artefaktlar Kesitlerin alımı esnasında , objenin hareketi incelenen anatomik bölgeyi değiştirerek , elde edilen veriler arasında devamsızlık ve tutarsızlığın ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Veriler arasındaki bu tutarsızlık , rekonstrüksiyon sonrasında görüntü üzerinde , hareket yönü doğrultusunda birbirine paralel çizgiler şeklinde görülmektedir. Hareket artefaktları , kesit alımını daha uzun sürede gerçekleştirildiği sistemdlerde oldukça büyük sorunlar yaratırken , yeni teknolojik iyileştirmelerle çok kısa zaman dilimlerinde kesit alabilen BT cihazlarında neredeyse ihmal edilebilecek düzeylere indirgenmiştir.
Manyetik Rezonans ve Bilgisayarlı tomografi cihazlarının teknolojileri her geçen gün daha da çok ilerlemektedir. Bu cihazların her geçen gün biraz daha ilerlemesi sayesinde klinik anlamda başarılar artmakta ve hepsinden önemlisi Tıp daha hızlı ilerleme kaydetmektedir. Radyodiyagnostik cihazlar özellikle kanser hastalığının tanısında kullanılmakta ve bu tanı için şirketler oldukça büyük ARGE yatırımları yapmaktadır. Artık Tıbbın ilerlemesi Radyodiyagnostik cihazlar olmadan mümkün görülmemektedir. Öyle ki bu cihazlar vasıtasıyla hekimler en üstün görüntüleme kabiliyetlerine kavuştukları gibi çok değil bir 25 yıl öncesine oranla çok büyük üstünlükler elde etmişlerdir. Tabii; bu teknolojiyi en insancıl yapan şey; cihazların hastaların hayata dönmesine ve yaşam kalitesini arttırmasına yapmış olduğu büyük desteklerdir. Bitirme projemin; asıl konusu olan Manyetik Rezonans ve Bilgisayarlı Tomografi Cihazlarından alınan görüntülerin daha da iyileştirilerek Hekimlere en güzel klinik görüntüleri sunmaktır. Projede bundan sonraki bölümde; görüntü iyileştirmesi konusunda tıpkı PET/CT Cihazında olduğu gibi bu iki cihazın da birleştirilmesi konunda uğraş verilecektir. Bu uğurda; geliştirilen bir çok uygulama yöntemleri irdelenecek ve en iyi yöntemin hangisi olduğuna karar verilecektir. Sonuç olarak bu son bölüm artık bir yöntem geliştirimi, irdelemesi ve gerekiyorsa geliştirilen yöntemlerin çökertilmesi veyahut daha ilerletilerek en iyiye ulaşma çabası içeriyor olacaktır. 5.1. MR – CT Cihazları Kullanılarak Tıbbi En İyi Teşhise Ulaşmak İçin Neler Yapılabilir? Daha önceki bölümlerde; bu iki cihaz hakkında derinlemesine verilen bilgiler ışığında; oluşturulan alt yapıya dayanarak cihazların eksik yanları tespit edilmiştir. Bu eksikliklerin üzerlerine gidilmesi; cihazların daha sonraki evrelerde daha verimli kullanılmasını sağlayacak en büyük ilerlemeyi gerçekleştirecektir. Öncelikle ilk göze çakan sorunları sistematik olarak sıralamanın büyük yararı olacaktır. Daha sonra yapılan bu sıralamaya istinaden neler yapılabilir, veyahut ne derece iyileştirmeye gidilebilir bunlar incelenecektir. Hatırlanacağı üzre Manyetik Rezonans Cihazından elde edilen görüntüler; yumuşak dokularda en yüksek kaliteye ulaşıyor ve minimum bozulma ile geri elde ediliyordu. Ancak bu cihaz kemikli dokularda aynı üstünlüğü göstermeyerek; çok düşük görüntü kabiliyetlerine iniyordu. Bu durum MR cihazı için sürekli araştırılmakta ve geliştirilmeye çalışılmaktadır. Görüleceği üzre dünyadaki meslektaşlarım gibi; MR cihazının bu dezavantajının üzerine gitmek isabet ve en doğru karar olacaktır. Diğer taraftan Bilgisayarlı Tomografi Cihazını incelediğimizde ise; cihazdan elde edilen görüntülerin en iyi kemikli dokulardan elde edildiği hatırlanacaktır. Cihaz, yapısı itibarıyle kullandığı X-Işınının özelliklerinden dolayı yumuşak dokulardan istenen görüntü kalitesini elde edememektedir. MR cihazındaki benze olan bu durum halen araştırılmakta, kısmi iyileştirmeler sağlanmasına rağmen halen istenilen düzeye ulaşılamamıştır. Çok dikkatli incelendiği takdirde; bu iki cihazda da çok benzer bir yan bulunmaktadır. Cihazlar klinik ortamda da kullanıldıkları üzre birbirlerinin tamamlayıcısı konumundadır. Yıllardır Kanser ve Kanser benzeri lezyonların teşhisinde bu iki cihazdan aynı anda yararlanılmaktadır. Bu sayede elde edilen üstün görüntüler vasıtasıyla hekimler yıllardır teşhislerini gerçekleştirmektedirler. Ancak görüleceği üzre tek bir iş için birden fazla cihaz kullanımının getireceği büyük dezavantajların yanı sıra ağır bir maliyet yükü de gelecektir. Bu durumun önüne geçmek için birbirini neredeyse tamamlayıcı nitelikte olan bu cihazları birleştirme fikri ortaya atılmıştır. Bilim ve mühendislik çevreleri; Tıp adamlarıyla ortaklaşa çalışarak bu teoriyi halen araştırmaktadırlar. Tekrar yukarıda bahsettiklerimizi sıralamak gerekirse;
Yukarıda görüldüğü üzre; üzerlerine gidilerek geliştirilmesi muhtemel alanlar belirlenmiştir. Muhtemel alanlar bir sonraki bölümde detaylı olarak incelenecek ve en iyi geliştirme yöntemi seçilecek, okuyucuya sunulacaktır.
Manyetik Rezonans ve Bilgisayarlı Tomografi Cihazlarının eksik yönlerinin belirlenmesi sonucunda karşımıza çıkan en büyük sorun; bu iyileştirmenin nasıl yapılabileceğidir. Tasarım olarak bu konuya irdeleyici bir bakış açısıyla bakıldığı takdirde karşımıza iki ana başlık altında toplanabilecek görüntü iyileştirme adımları gelmektedir. Bu adımları aşağıda iki ana başlık altında toplamak gerekirse;
Başlıkları oluşturulabilir. Bahsi geçen ana başlıklar; tamamen MR-CT cihazlarının eksik yönlerini giderci olmaya yöneliktir. Ancak klinik anlamda en iyi teşhisin elde edilebilmesi için üretilmesi muhtemel çözümleri; maliyet, teknolojik açıdan uygulanabilirlik ve klinik fayda bakımından irdeleyerek ve gerekirse eleyerek ilerlemek; en iyi yönteme ulaşmayı kolaylaştıracaktır. Son olarak okuyucuya; bu yöntemler sırasıyla sunulacakır.
Klinik anlamda, radyodiyagnostik görüntüleme cihazları vasıtasıyla donanımsal iyileştirme ancak cihazların genel anlamda projelerinin incelenmesi vasıtasıyla gerçekleştirilebilir. Bu anlamda; mevcut projelerden elde edilen tasarım eksiklikleri sıralanarak en iyi yöntem belirlenebilir olacaktır. Ancak teorik olarak yaklaşıldığında, Manyetik Rezonans ve Bilgisayarlı Tomografi Cihazları için 3 farklı donanımsal çözüm önerilmektedir. Bu çözümler; ilk akla gelen iki yöntem bu iki cihazın daha önceden başarı elde etmiş olan PET/CT cihazında olduğu gibi birleştirilerek iki cihazın en iyi yanlarının alınarak üretilen melez bir cihaz vasıtasıyla klinik en iyi görüntüleme kabiliyetine ulaşmaktır. Bu yöntem sonucu üretilen MR/CT cihazı ile gerçek anlamda en iyi klinik teşhis kabiliyetinin eldesi hiç de imkansız olmayacaktır. Bu yeni melez cihaz vasıtasıyla hastalıkların teşhisi, eksikliklerin üzerine gidilmiş olması nedeniyle gayet mükemmel ve başarılı olabilecektir. Son donanımsal yöntem ise bu iki cihazın üretmiş olduğu elektriksel kayıt verilerini (RAW data); cihazlardan ayrıldıktan hemen sonra melez bir Operasyon ve Görüntü işleme sisteminde işlenerek Melez görüntülerin elde edilerek ileri klinik teşhis kabiliyeti eldesi olacaktır. 5.2.1.1. Donanımsal Gelişme için Önermeler 5.2.1.1.1. MR/CT Cihazı Oluşturumu Önerme 1: PET/CT Cihazının tasarım özelliklerine çok benzer yapıda bir MR/CT cihazı tasarımı. Bu önermede; MR/CT cihazlarının aynı şasi içerisinde tümdevre mantığı ile genel anlamda birleştirilmesi irdelenecektir. Bu bağlamda cihazların normalde sahip olduğu tasarım benzerlikleri kullanılarak; cihazlar içiçe yerleştirilebilir. Sahip oldukları benzer kontrol kartları ve görüntü işleme devreleri tek bir devre haline getirilerek cihazın ataleti atlatılabilir. Hemen ardından üretmiş oldukları ham veriler ilk donanımsal işlemenin ardından görüntü işleme bilgisayarlarına gönderilir. Bilgisayarların üretmiş olduğu veriler operatör bilgisayarına evvel tasarımlar misali iletimi yapılarak tasarım tamamlanmış olur. Bu adımlar vasıtasıyla; çalışma prensibi PET/CT cihazına gayet yakın bir cihaz elde edilebilir. Keza elde etmiş olduğu görüntüler, ana cihazların sahip olduğu dezavantajlardan olabildiğince uzak ve izole olacaktır. Bu durumda; klinik anlamda en yüksek başarıların yolu açılabilir olacak, bunun yanı sıra kanser hastalığının erken teşhisinde büyük aşamalar kaydedilebilecektir. Ancak; ilk prototiplerin üretilmiş olduğunu varsayarak; üretilen cihazı incelediğimiz takdirde; cihaz neredeyse hiçbir zaman istenilen görüntüleri elde edemeyecektir. Bununla da kalmayıp daha evvel ki konularda bahsedildiği gibi; Manyetik Rezonans Cihazı çok güçlü manyetik alana sahiptir. Bu çok güçlü manyetik alan korunarak; alan içerisine Bilgisayarlı tomografi cihazı gibi ağır metallerden yapılmış dönen bir gantry koyulduğu takdirde; hatta ve hatta bu gantrye hareket kazandıracak elektrik motorları da hesaba katılacak olursa; önerilen sistemin gayet imkansız olduğu ispatlanmış olacaktır. Önerilen bu sistemin imkansızlığını doğuran nedenleri şu şekilde maddelendirmek gerekirse;
Sonuç olarak bu önermenin teknolojik ve maliyet açısından verimsiz ve atıl bir yatırım olacağı aşikardır. Aslında birbirinin tamamlayıcısı niteliğinde olan bu cihazlar; bu kabiliyetlerini birbirlerininkine neredeyse hiç benzemeyen aykırı teknolojiler kullanıyor olmalarına borçludur. Mekanik olarak bu cihazların birleştirilmesi; bir sonraki önermede de ispatlanacağı üzre imkansızdır. Önerme 2: PET/CT Cihazının tasarım özelliklerine çok benzer yapıda bir MR/CT cihazı tasarımı. Daha önceki önermeye benzer olarak bu önermede; ardarda iki sistem olarak tasarlanan cihalar sırtısırt yerleştirilerek birleştirilebilir. Bu sayede MR/CT cihazı elde edilerek iki cihazın dezavantajı aşılıp klinik olarak gayet iyi görüntüler elde edilebilir. Ancak sırtsırta yerleştirerek bir tasarım yoluna gitmenin; iki cihazı içiçe birleştirmekten hiç farkı olmayacaktır. Bunun sonucunda bahsi geçen problemlerin çok benzerleri bu tasarım şeklinde de yaşanacak ve cihazların birleştirilerek daha iyiye erişim olmayacaktır. Önerme 3: İki Cihazın görüntü ham dataları melez bir sisteme doğrudan girilerek ilk melez görüntülerin oluşturulması. Bu önermede; aynı anda iki cihaz mevcut olup; bu iki cihazdan alınan ve aynı görüntü standartlarına sahip görüntü bilgileri (512*512 görüntü matrisi) birleştirilerek; interpolasyon ve daha benzer görüntü işleme teknikleri vasıtasıyla işlenerek melez görüntü çıktısının oluşturulmasıdır. Bu yöntemin diğer yöntemlere nazaran uygulanabilirliği daha fazladır. Sonuçta iki sistem halen mevcut olacak ve onlara dual olan farklı bir sistem kurulacak; ürettiği görüntüler melez bir cihazı (MR/CT) andıracaktır. Ancak bu uygulama yöntemi; cihazların dezavantajlarını; cihazları birleştirmek yerine, görüntülerini işleyerek daha iyi bir kestirim ve başarım ile elde edilen melez görüntüler elde edebilecektir. Bu yöntemin uygulaması diğer iki önermeye nazaran daha gerçekçi yani uygulanabilirdir. Ancak bu tarz bir donanımsal yoğun işlemler yaparak görüntü üreten ve ne yazık ki cihaz sayısını düşüremeyen bir sistemin maliyeti çok yüksek olacaktır. Bu yöntemi zorlaştıracak en büyük dezavantaj ise hastaların her iki cihazda da aynı pozisyonda çekimlerininin milimetrik olarak çok zor oluşudur. Bu; görüntü işlemeyi çok zor kılacaktır. 5.2.2. Yazılımsal Görüntü İyileştirimi Yazılımsal görüntü işleme günümüzde adından sıklıkla bahsedilen bir bilim dalı haline gelmiştir. Görüntü işlemenin yazılımsal olarak çok ileri boyutlara ulaşması artık Melez görüntü eldesi yalnızca donanımsal olarak yapılabilirliğinin önüne geçmiş olur. Manyetik Rezonans ve Bilgisayarlı Tomografi cihazlarının ürettiği görüntüler cihazlardan bağımsız (Onların Görüntüleme Bilgisayarlarından Ayrı) bir yazılım ortamında işlenerek iki cihazın görüntüsü elde edilebilir. Sonuç olarak izafi bir cihaz tasarlanmış ve her iki cihazın yerini almış olabilecektir. Yazılımla işlemenin bu kadar çok ileri noktalara varmış olması; bu melez cihazı tasarlamamızda gayet iyi bir adım olacaktır. Tüm dünyada, uygulanmakta olan bu yöntem her geçen gün daha da ilerletilmeye çalışılmaktadır. Yazılımsal olarak görüntü işlemenin bir yere kadar geri kazanım sağlayabilecek olmasına rağmen halen gelişmekte ve maliyetinin; donanımsal gelişmeye nazaran daha düşük oluşu nedeniyle gayet makul ve optimum bir yöntem olacaktır. 5.2.2.1.Yazılımsal Gelişme için Önermeler 5.2.2.1.1.MR/CT Cihazı Oluşturumu Yazılımsal olarak bu iki cihazın görüntüleri alınarak interpolasyon vb. Yöntemlerle iyileştirilebilir. Bu sayede elde edilen melez görüntüler vasıtasıyla klinik teşhis kabiliyetlerinin arttırılabileceği var sayılmaktadır. Bunun yanı sıra bozuk gelen herhangi bir cihazın görüntüsünü, yazılımsal işleme vasıtasıyla iyileştirilerek daha iyi görüntülerin eldesi mümkün olabilir. Bu durum hastaların; çok yorucu ve çok yüksek maliyetli olan sekanslara bir daha girmelerine gerek kalmadan; mükemmel olamasa bile kabul edilebilir görüntüler elde edilebilmesini sağlayacaktır. Yazılımsal iyileştirmenin temeli olarak; dünyada halen bir çok bilim adamı tarafından da araştırılmakta olan MR-CT görüntülerinin birleştirilerek melez görüntüler elde etme amacı kabul edilmiştir. Ancak bu yöntemin zorluğu yine hatırlanacak olursa hastadan iki ayrı cihazda aynı pozisyonda görüntülerin alınabilmesinin zorluğu olacaktır. MR-CT cihazlarının görüntülerinin interpolasyonla birleştirilerek en iyi klinik teşhise ulaşmamızı sağlayacak ilerleme amacının; bu bitirme projesinin ana amacı olduğundan bahsetmiştik. Bu uğurda hazırlanan ilk işleme kodları C++ da hazırlanarak aşağıda ekler kısmında sunulmuştur. Bu sayede ileri ki araştırmalara ışık tutabilecek bir alt yapı oluşturulmuş olacaktır. Ancak yazılımsal iyileştirme sadece bununla kalmayıp görüntülerin aydınlık, histogram iyileştirmesi, kuan filtrelemesi gibi farklı yöntemlerle hata elemesi yapılarak gayet iyi ve net görüntüler elde etmeyi de kapsamaktadır. Bu anlamda okuyucuya aşağıda sistematik olarak sırlanacak bir şekilde MATLAB kodları verilecektir. Bu kodlar vasıtasıyla alınan her görüntünün iyileştirilmesi gayet mümkün ve başarılı olacaktır.
|