دستگاه سونوگرافي

سيستم هوشمند حذف نويز درالتراسونيك پالس - اكو

در اكثر دستگاه هاي پزشكي و صنعتي كه در آن‌ها از امواج التراسوند به صورت پالس اكو جهت شناسايي و مطالعه و تحقيق استفاده مي‌شود، سيگنال هاي اكو شده از اطراف هدف مورد مطالعه ، يكي از نويزها و مشكلات چنين سيستم هايي محسوب مي شود. براي مثال ، زماني كه در زمينه گرفتگي عروق ( بيماري آرترواسكلروز يا پلاك آترومي ) مطالعه صورت مي گيرد ، دريافت سيگنال‌هاي اكو شده از قسمت هاي مختلف بدن مريض از جمله استخوان ها و بافت هاي چربي هيچ اطلاعات علمي در زمينه الاستيسته عروق كه ارتباطي مستقيم با رسوب چربي در لايه مياني آن دارد بيان نمي كند و به عبارتي وجود چنين سيگنال‌هايي در كنار سيگنال محل مورد مطالعه نويز محسوب مي شود. هدف از اين تحقيق ، طراحي و ساخت سيستم هوشمندي است كه از بين سيگنال هاي اكو شده از مواد مختلف ، فقط به سيگنال‌هاي عنصر مورد مطالعه اجازه عبور دهد و ساير سيگنال هاي زائد را حذف كند.

در اين طرح، با طراحي يك پنجره متغير در طول سيگنال‌هاي اكو برگشتي و با استفاده از دو تا آي سي 555 و يك كليد آنالوگ امكان انتخاب قسمتي از سـيـگـنـال از بـيـن سـيـگـنـال هاي اكو شده فراهم مي‌شود. اين سيستم كه از آن به عنوان فيلتر امواج پالس - اكو ياد مي كنيم، عمل زمان گيري حد بالا و حد پايين پنجره را با نمونه برداري از ولتاژ تحريك مبدل التراسوند و با استفاده از تركيب آي سي هاي 555 كه از آن‌ها به عنوان منواستابل استفاده مي شود كنترل مي‌كند و در ادامه با به كارگيري اشتراك دو زمان گرفته شده توسط آي سي هاي 555 و اعمال آن به كنترل كليد آنالوگ همانند شكل 1، به سيگنال اجازه عبور يا عدم عبور مي دهد و براي بررسي و مطالعه به خروجي سيستم داده مي شود.

مواد و روش ها
شكل 2 يك دستگاه التراسونيك و شكل 3 كاربرد دستگاه در زمينه پزشكي را نشان مي دهد. با اعمال پالس سوزني به ،دستگاه شكل1 ، پالس مكانيكي همانند شكل 3 به سمت هدف ارسال مي كند. پالس مكانيكي توليد شده با برخورد به مواد مختلف ،اكوشده و توسط خود مبدل دريافت و به تغييرات الكتريكي تبديل مي شود. بنابراين اگر در نزديكي اطراف هدف مورد مطالعه ، مواد ديگري نير باشد، اكو آن ها نيز توسط مبدل دريافت و به تغييرات الكتريكي تبديل خواهد شد. سيگنال هاي اطراف هدف براي يك دستگاه تشخيصي اضافي بوده و براي سيگنال اصلي(سيگنال هدف مورد مطالعه ) نويز محسوب مي شوند. شكل‌هاي 4 و 5 سيگنال هاي اكو شده از يك مطالعه التراسوندي را نشان مي دهند. به غير از سيگنال هدف مورد مطالعه كه در يك فاصله مشخص از مبدل قرار دارد ، سيگنال هاي زايد اشياء مختلف در اطراف هدف قابل مشاهده است.
در اجراي اين طرح ، مبدلي توسط پالس سوزني تحريك شد و جهت تريگر كردن سيستم طراحي شده ، پالس سوزني محرك التراسوند ، همزمان به سيستم طراحي شده اعمال شد. سيگنال هاي توليد شده توسط مبدل به وسيله مدار شكل تقويت شد. در ادامه خروجي مدار شكـل (تقـويـت كننـده) بـه ورودي سيستـم طـراحـي شـده ، اعمـال شد. با تنظيم ولوم هاي قسمت‌دلخواهي از سيگنال هاي اكو شده در خروجي سيستم آشكار شد. پنجره فوق باتغيير ولوم هاي شماره 1 و 2 مدار شكل 7 قابل تغيير است و بنابراين با تغيير ولوم ها ، قسمت هاي ديگر سيگنال اكوشده انتخاب و در خروجي آشكار شد. اين سيستم ، در مسير سيگنال دريافتي از مبدل يك پنجره متحرك با به كارگيري پالس محرك مبدل بوجود مي آورد. اندازه زماني حد بالا و حد پايين پنجره توسط ولوم هاي شماره 1 و 2 قابل تنظيم است. سيستم با دريافت پالس مبنا تريگر مي شود. دراين سيستم يكي از آي سي هاي 555، مدار شكل با دريافت پالس مبنا، خروجي آن در منطق يك بوده و پس از گذشت مدت زماني كه اندازه آن را ولوم 1 مشخص مــــي‌كــنــــد بــــه مــنــطــــق صــفــــر بــــرمــــي گــــردد. آي ســـي دوم از لـحـــاظ عـمـلـكـــرد بـــرعـكـــس آي سي اول كار مي كند و خروجي آن پس از دريافت پالس محرك در منطق صفر بوده و بعد از گذشت مدت زماني به منطق يك برمي گردد. مدت زمان آي سي دوم به وسيله ولوم شماره 2 كنترل مي‌شود. در ادامه با به كارگيري اشتراك اين دو زمان به وسيله گيت منطقي AND عملاً يك پنجره متحرك با زمان در مسير سيگنال قرار داده مي شود. تحريك كليد آنالوگ به كار گرفته شده در مسير سيگنال تقويت شده مبدل ، توسط خروجي گيت منطقي AND صورت مي گيرد. اگر خروجي گيت منطقي صفر باشد كليد باز بوده در غير اين صورت كليد وصل مي شود. با وصل كليد ارتباط خروجي سيستم با ورودي برقرار مي شود. سيستم فوق قادر است سيگنال هاي خيلي نزديك به هم را ، كه از اشياء نزديك به هم دريافت مي شوند، از هم تفكيك كند. چگونگي حذف اطلاعات مانع دوم در خــروجـي مـدار در شكـل نشـان داده اسـت. در طراحي مدار سيستم فوق ، براي همزماني مدار با مبدل، ورودي جداگانه تعبيه شده است تا بين پالس ژنراتور مبدل و سيستم هماهنگي ايجاد شود.

بحث و نتيجه گيري
در اين تحقيق پس از عبور سيگنال از سيستم ، فـقـط سـيگنال اكو شده از هدف مورد مطالعه در خروجي ظاهر شد كه در شكل 8 نشان داده شده است. از اين سيستم در دستگاه هاي سونوگرافي و اكـوكـارديـوگـرام مـي تـوان اسـتـفـاده كرد. با اعمال چنين سيستم هايي بر روي دستگاه هاي تشخيصي مي‌توان دقت آن ها را افزايش داد. در تحقيق فوق با استفاده از سيستم طراحي و ساخته شده توانستيم مشكل سيگنال هاي اضافي ناشي از محيط اطراف را به صورت سخت افزاري حذف كنيم. با اعمال چـنـيـن سيستم هايي بر روي دستگاه ها مي توان دقت دستگاه هاي تشخيصي پزشكي و صنعتي را بالا برد

منابع:
[1] پايان نامه كارشناسي ارشد مهندسي پزشكي غــلا مـعـلـي عـلـيـزاده، طـراحـي و سـاخـت دسـتـگـاه التراسونيك پالس اكو در جهت تعيين الاستيسيته رگ كاروتيد. (2005)

[2] R.L. Tutwiller et al, Design of a Test System to Characterize Very High Frequency Ultrasound Transducer Array, 2000

دستگاه سونوگرافي

مطالب مشابه :

جوشكاري اولتراسونيك پلاستيك ها

استاندارد ISO 5817:2007 با عنوان جوشكاري ذوبي – اتصالات جوشكاري در فولاد، نيكل، تيتانيوم و آلياژهاي

آزمون فراصوتی آرایه فازی Phased Array

دستگاه سونوگرافي

استفاده از نانوذرات به‌عنوان تقويت‌كننده در چسب‌هاي دنداني