Dokularda Ultrasonla Sıcaklık Ölçümü ve Çok Katmanlı Dokularda Dönüş Sinyallerinin Sıcaklıkla Değişimi

Year 2021, Volume: 3 Issue: Special Issue: Full Papers of 2nd International Congress of Updates in Biomedical Engineering, 122 - 131, 13.01.2021

Mustafa Uyğun , Serhan Küçüka

Abstract

Tümörlü dokular ısıl terapi yöntemleri ile tedavi edilebilmektedir. Ancak bu uygulamalarda dokuların gerekli ısıl doza maruz bırakılması gerekmektedir. Tedavi sırasında gerekli ısıl dozun uygulanıp uygulanmadığı sıcaklık görüntüleme yöntemleri ile tespit edilebilir. Çalışmada ultrasonik sıcaklık ölçüm yöntemi incelenmiştir. Belirli bir sıcaklık artışı sonrasında doku ses hızı değişmekte ve ısıl genleşme mekanizması devreye girmektedir. Böylelikle doku içerisindeki arayüzlerin konumu değişmekte ve ilk durum ve ikinci durumda, arayüzden meydana gelen geriye dönüş zamanları değişmektedir. Bu zaman kaymasının tespit edilmesi ve doku termoakustik özellikleri ile ilişkilendirilmesi sonucunda sıcaklık tahmini gerçekleştirilmektedir. Çalışmada çok katmanlı, katmanlar arası homojen bir model ile birlikte tek katmanlı ancak katmanlar arası heterojen bir model oluşturularak tek boyutlu ortamda akustik benzetim gerçekleştirilmiştir. Benzetim sonuçlarında elde edilen sinyaller kullanılarak sıcaklık tahmin algoritması çalıştırılmış ve yöntem sınanmıştır. Çalışma sonucunda kabul edilebilir sıcaklık değişim tahminleri yapılmış ancak bazı noktalarda zaman kayması tahmininde hatalar oluştuğu gözlemlenmiş ve hataların nedenleri incelenmiştir. Çalışma, ileriki çalışmalar için temel olup 1 boyutlu şemada tutarlı sonuçlar alınmıştır. İleriki çalışmalarda sanal doku fantomu gerçek bir dokuya yakınlaştırılacak, bir ve çok boyutlu ortamda sıcaklık tahmin algoritmaları bu fantom üzerinde çalışılacaktır.

Keywords

Ultrason, ultrason ile sıcaklık ölçümü, ultrasonik sıcak değişim benzetimi

References

• 1. Anand, A., Savery D., ve Hall, C. (2007). Three-dimensional spatial and temporal temperature imaging in gel phantoms using backscattered ultrasound, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 54(1), 23-31.
• 2. Arthur, R. M., Straube, W. L., Starman, J. D., ve Moros, E. G. (2003). Noninvasive temperature estimation based on the energy of backscattered ultrasound, Medical Physics, 30(6), 1021-1029.
• 3. Duck, F. A. (1990). Physical properties of tissue: a comprehensive reference book. Londra: Academic Press. k -Wave. (b.t.). A MATLAB toolbox for the time-domain simulation of acoustic wave fields. http://k-wave.org adresinden alındı.
• 4. MATLAB. (2020). R2020a, Natick, Massachusetts: The MathWorks Inc.
• 5. Seip, R., ve Ebbini, E. S. (1995). Noninvasive estimation of tissue temperature response to heating fields using diagnostic ultrasound, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 42(8), 828-839.
• 6. Shah, J., Park, S., Aglyamov, S. R., Larson, T., Ma, L., Sokolov, K. V., Johnston, K. P., Milner, T. E., ve Emelianov, S. Y. (2008). Photoacoustic imaging and temperature measurement for photothermal cancer therapy, J. Biomed. Opt. 13(3), 034024.
• 7. Simon, C., VanBaren, P., ve Ebbini, E. S. (1998). Two-dimensional temperature estimation using diagnostic ultrasound, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 45(4), 1088–1099.
• 8. Techavipoo, U., Varghese, T., Zagzebski, J. A., Stiles, T., ve Frank G. (2002). Temperature dependence of ultrasonic propagation speed and attenuation in canine tissue, Ultrasonic Imaging, 24(4), 246-260.
• 9. Treeby, B. E., ve Cox, B. T. (2010). k-Wave: MATLAB toolbox for the simulation and reconstruction of photoacoustic wave-fields, J. Biomed. Opt., 15(2), 021314.
• 10. Varghese, T., Zagzebski, J. A., Chen, Q., Techavipoo, U., Frank, G., Johnson, C., Wright, A., ve Lee, F. T. (2002). Ultrasound monitoring of temperature change during radiofrequency ablation: preliminary in-vivo results, Ultrasound in Medicine & Biology, 28(3), 321-329.