Tıbbi uygulamalarda üç boyutlu medikal ultrasonik görüntüleme

Bu tez çalışmasında, tıbbi ultrasonic sinyallerin kendi tasarımımız olan ekipmanlar tarafından oluşturulması ve işlenmesi planlanmıştır. Ana amaç, herhangi bir biyolojik ortamın, özellikle insan iç organlarının üç boyutlu görüntülerinin elde edilmesidir. Çalışma hem sinyallerin oluşturulmasını sağlayan analog devreleri hem de bu dataları işleyen ilgili yazılımları içermektedir. Ultrasonik sinyal üreten piezo kristallerin 350 Volt gibi yüksek voltajlarda ve 2 mikro saniye gibi dar vurularla uyarılması özel, hızlı ve düşük gürültülü devreler gerektirmektedir. Bu yüzden çalışmada, uyartım için hızlı ve yüksek voltajlı FET tipi anahtarlar kullanılmıştır. Temelde diyod devreleri içeren alıcı- verici ayırıcı yapılan kullanılarak biyolojik ortamlardan geri gelen yansımalar aynı piezo kristalleri tarafından toplanması sağlanmıştır. Tüm bu işlem için gereken gerilim çeviriciler, yükselteçler, zamanlayıcı ve senkron üreteçleri gibi yan devreler de çalışma sırasında düşük gürültü ve hız öğeleri düşünülerek tasarlanmış ve çalıştırılmıştır. Sinyallerin alınması işleminden sonra değerlendirilip işlenmesine gelinmiştir. Ancak analog devrelerden gelen analog işaretler bilgisayar ortamına aktarılmak istenmiş ve sonuçda kişisel bilgisayarlar için bir analogtan dijitale çevirici kart tasarımı yapılmıştır. Bu kart 7 bitlik bir kart olup eğer direkt hafıza aktarımı (DMA) yapılırsa nanosaniyelerde çalışabilmektedir. Ancak çalışmada assembler kullanılarak 200 mikro saniyelik bir uyartım çeviriminde yaklaşık 200 örnek alınmış, örnekleme süresi 1 mikrosaniye olarak kullanılmıştır. Analog devrelerce üretilip sonra biyolojik ortamdan gelen yansımaları alınmış ve tasarlanan kart tarafından bilgisayara aktarılan bilgiler 256 x 256 piksel büyüklüğündeki görüntüler oluşturmakta kullanılmıştır. Bunlara Kesit (Slice) denmektedir. Sonra, herhangi bir biyolojik ortamın bu iki boyutlu kesit görüntüleri o ortamın üç boyutlu hacim gösteriminin oluşturulmasında kullanılmıştır. Bu işlem iki boyutlu görüntünün aslına uygun olarak bilgisayar ortamında üst üste konması ve ara boşlukların çeşitli algoritmalarla yazılım tarafından doldurulması ile yapılır. ivBu amaçla çalışmada C++ programlama dili kullnılmıştır. Bu programlama dili hızı ve üst düzey programlama dillerinden biri olmasından dolayı diğerlerine tercih edilmiştir. Böylece bilgisayarın iç yazmaçlarına ve donanımına en hızlı şekilde ulaşan ve diğer dosyalan kontrol edebilmek mümkün olmuştur. Program tasarlanan analog devreleri de kontrol eder, eşzamanlama sinyallerini üretir, datayı alır ve bilgisayarın hafızasına uygun şekilde yerleştirir. Bu işlemlerden sonra datayı ekranda B-Mode ve M-Mode görüntüleme tekniklerini kullanarak ekrandan gösterir. B-Mode tekniğinde biyolojik ortamın 64 elemanlı ultrasound probu önündeki bir kesiti oluşturulur. M-Mode da ise tek bir piezo elementinin karşısındaki ortamdaki özellikle hareketli kısımlar derinliğe karşı parlaklık olarak gösterilir. Yazılımda kullanıcıya kolaylık sağlaması açısından mouse ve grafik destekli üçüncü boyuta geçmek, hafızada saklamak gibi işlemler rahatlıkla yapılabilir.