دستگاههای تصویرگر پزشکی

دستگاههای تصویرگر پزشکی

اسلاید 1: عنوان سمینار : مقدمه اي بر دستگاههاي تصويرگر پزشكي و استاندارد DICOM اسامی تهیه کنندگان:آرش محمدیابوذر طاهرخانیبهمن کوشاعلیرضا اسدیمحمد صادق زاده

اسلاید 2: عناوینتعریف تصویر دیجیتال و چگونگی ذخیره و بازیابی آن بر اساس قالبهای مختلفبررسی کلی دستگاههای تصویر گر پزشکیبررسی استاندارد جهانی تصاویر پزشکی

اسلاید 3: نقشه بيتي (Bitmap) چيست؟

اسلاید 4:

اسلاید 5: مشخصه‌هاي تصويرهاي گرافيكي مبتني برBitmap 1. ابعاد 2. تفكيك‌پذيري(spi) 3. عمق بيتي 4. مدل رنگ

اسلاید 6: 1. ابعاد

اسلاید 7: 2. تفكيك‌پذيري(spi)

اسلاید 8: 3. عمق بيتي

اسلاید 9: 4. مدل رنگ

اسلاید 10: نقشه بيتي و اندازه فايل: 1- ابعاد و تفكيك‌پذيري: افزايش حجم به صورت تصاعد هندسي 2- عمق بيتي: افزايش حجم به صورت حسابي 3- مدل رنگ: الزاماً تغييري در حجم ايجاد نمي‌كند.

اسلاید 11: محاسبه حجم فايل

اسلاید 12: ذخيره‌سازي فايل بر روي ديسك - قالب‌ها بيان‌كننده نحوه ذخيره‌سازي تصوير گرافيكي است به طوري كه بتوان دوباره آنها را باز كرد و يا بتوان آنها را ويرايش نمود. - از جمله قالبهاي مشهور: TIFF ، JPEG ، GIF ، PNG

اسلاید 13: 1- ابعاد 2- تفكيك‌پذيري (Ips) 3- عمق بيتي 4- مدل رنگ CMYK, RGB 5- متراكم‌سازي اطلاعاتي را كه قالبهاي تصويري بايد داشته باشند (در حالت Bit map)

اسلاید 14: متراكم‌سازيرمزگذاری طول سلسله

اسلاید 15: متراكم‌سازيروش متراکم سازی LWZ

اسلاید 16: متداول‌ترين قالب‌بندي با استاندارد صنعتي مي‌باشد. -1 ابعاد:تصوير در اين قالب مي‌تواند هر ابعادي داشته باشد. 2- عمق محدوديتي ندارد معمولاً نرم‌افزارها قالبهاي با عمق استاندارد را مي‌خوانند عمق‌هاي استاندارد: 8-1 بيت، 24 بيت، 32 بيت (CMYK) و يا 48 بيت (براي RGB) قالب‌بندي TIFF

اسلاید 17: 3- مدل رنگ:TIFF مي‌تواند مدلهاي رنگ مختلف مانند:‌ خاكستري ـ RGB ، CMYK و . . كدگذاري كند. 4- متراكم‌سازي: قالبهاي TIFF را مي‌توان با روش متراكم‌سازي LZW ذخيره كرد.مي‌تواند تصوير را با قالب‌بندي متراكم و يا غيرمتراكم ذخيره كند قالب‌بندي TIFF

اسلاید 18: قالب‌بندي GIF - براي ارسال تصويرهاي كيفيت پايين مورد استفاده قرار مي‌گيرد.GIF يكي از قالب‌بندي‌هاي استاندارد World Wid Web است.- از GIF براي تصوير رنگي با تفكيك‌پذيري بالا استفاده نشود.- حداكثر مي‌تواند 256 رنگ مختلف (8 بيت ممكن) كيفيت رنگي آن پايين - نمي‌توان حالت متراكم‌سازي آن را غيرفعال كرد

اسلاید 19: قالب‌بندي JPEG - چاپ و وب، PDF - ايجاد فايلهاي فشرده (تا 5 درصد مقدار اوليه)- متراكم‌سازي آن از اطلاعات تصوير مي‌كاهد.- قالب‌بندي پيچيده: 1 - اطلاعات مربوط به متراكم‌سازي 2- اطلاعات مربوط به خود تصوير: مدل رنگ، تفكيك‌پذيري و . . .

اسلاید 20: قالب‌بندي PNG - اين قالب‌بندي شبيه GIF مي‌باشد.- فشرده‌سازي بدون كاهش داده‌ها (وب)- قدرتمندتر از GIF - خيلي از برنامه‌هاي مرورگر از آن پشتيباني نمي‌كنند.

اسلاید 21: قالب‌بندي Flash pix (1996)- بدون بارگذاري تصوير به هر تفكيك‌پذيري موردنظر رسيد.

اسلاید 22: قالب‌بندي Flash pix (1996)- انعطاف بالا دارد مثلاً مي‌تواند روش متراكم‌سازي JPEG را به كار برد.- شركتهاي توليدكننده نرم‌افزارهاي تصويري و سخت‌افزارهاي عكاسي ديجيتال مانند فو جي، كداك و . . از امضاء‌كنندگان اين استاندارد مي‌باشند.-متراكم‌سازي: 1- بدون متراكم‌سازي 2- متراكم‌سازي JPEG 3- متراكم‌سازي تك‌رنگ

اسلاید 23: قالب‌بندي‌هاي منسوخ شده ويندوز PCX- - BMP - CGM - WMF

اسلاید 24:

اسلاید 25: اصول سیستمهای تصویرگر پزشکی:اصولا چهار روش کلی برای تصویر برداری در پزشکی وجود دارد که عبارتند از:اشعه X فراصوتتصویرگیری هسته ایتصویرگیری به روش تشدید مغناطیسی

اسلاید 26: اشعه X - اشعه X درسال 1859 به گونه ای تصادفی توسط یک فیزیک دان آلمانی به نام رنگتن کشف شد.اشعه X از امواج الکترو مغناطیسی و اشعه ای یون ساز می باشد.تعامل اشعه X و ماده:تفرق هماهنگاثر فتو الکتریکتفرق کامپتونتولید زوجواپاشی نوری

اسلاید 27: احتمال وقوع هر یک به انرژی اشعه و عدد اتمی اشعه بستگی دارد. اما در تصویر برداری اشعهX تنها از تعامل اشعه با الکترونها استفاده می کنند.شدت اشعه به صورت مقدار توان در واحد سطح پرتو تعریف می شود که توان به تعداد فوتونهایی که در واحد زمان از سطح مقطع پرتو عبور می نمایندو انرژی این فوتونها بستگی دارد.در عبور یک پرتو از یک ماده شدت پرتوبه دلیل تعامل بین فوتونها وماده کاهش می یابد،این کاهش را با یک ضریب تضعیف بیان می کنیم. مواد مختلف در برابر اشعه X ضرائب تضعیف متفاوتی دارند،نگاشتی از تضعیف بافتها در برابراشعه برای تصویر برداری استفاده می شود.اشعه X در هنگام برخورد الکترونهای پر انرژی با یک هدف از جنس تنگستن یا مولیبدن تولید می گردداشعه X

اسلاید 28: لامپ اشعه XTungsten TargetEvacuated EnvelopeAnodeElectronsCathode (heated tungsten filament)

اسلاید 29: اشعه X اجزای دیگر برای تصویر برداری:فیلترهاشبکه هاصفحات تشدید کنندهآشکار سازهای اشعه X

اسلاید 30: روشهای استفاده تشخیصی از اشعه X :رادیو گرافی معمولی - اگر چه امروزه ابزارهای جدیدتر و قدرتمندتری برای تصویر برداری در دسترس می باشد ولی رادیوگرافی با اشعه X همچنان پرکاربردترین روش می باشد رادیولوژیست بخوبی با آن آشناستکاملا خودکار استبرای بکارگیری آن آموزش کمی لازم است در پارهای از موارد بهتر از روشهای دیگر کار می کندتفکیک در تصاویر دریافت شده خوب است. - وابستگی تضعیف اشعه به چگالی الکترونها در نسج

اسلاید 31: روشهای استفاده تشخیصی از اشعه X :آنژیوگرافیتزریق مواد غیرسمی وکدر(ترکیبات آلی محلول در ید)مشاهده رگها،تومورهای عروقیحساسیت بدن(خطر مرگ در حدود یک درصد)تفریق تصویریمشکلات رادیوگرافیتولید یک نگاشت دو بعدی از یک ساختار سه بعدیتصویر صفحات مختلف بر روی یک صفحهاز بین رفتن عمق و ابهام در تصاویر

اسلاید 32: مقطع نگاری کامپیوتری(CT)ارائه توسط آلن کرماک در 1963 تار و مبهم کردن ساختارهای ناخواستهتصویرگیری از یک صفحه خاص

اسلاید 33:

اسلاید 34: فراصوتتوان بلقوه فراصوت در تصویر برداری پزشکی در اواخر دهه1940 معلوم شد ولی تا سال 1970 که فراصوت چند سطحی معرفی گشت به عنوان یک ابزار تشخیصی مورد اقبال همگانی نبود اکنون این شیوه تصویرگیری دومین رتبه را در تصویر برداری پزشکی داراست.فراصوت به امواج صوتی گفته می شود که فرکانس آنها بالاتر از 20 Khz یعنی آستانه بالای شنوایی انسان استموج صوتی یک موج طولی است که در حین عبور از درون ماده نواحی فشرده و رقیق حاصل می شود.

اسلاید 35: Grayscale Ultrasound Image of a pancreatic tumor

اسلاید 36: فراصوتوقتی موج با سطح واسط بین دو محیط با امپدانسهای شنیداری متفاوت برخورد می کند دو پدیده رخ می دهد انعکاس یا شکستتصاویر فراصوت از امواج منعکس شده در مرزهای نسوج و همچنین از انعکاسهای متفرق شده ناشی از ناهمگونیهای کوچک در بافت اصلی تولید می شود.روئیت پذیری بافتها از طریق نمایش انعکاسی اکثرا توسط بافت همبند که امپدانس بالایی دارد تعیین می گردد(رگها،سایه شنیداری در پشت جسم همبند برای تشخیص تومورها)

اسلاید 37: روشهای تشخیص بر مبنای فراصوت: سیستمهای پالس اکو:بیشترین کاربرد را دارد و بر اساس نوع نمایش اطلاعات به سبکهای چهارگانه زیرتفکیک می شودسبکA :قدیمیترین و ساده ترین طریقه نمایش اطلاعات فراصوت برگشتیدامنه موج بازگشتی به عنوان تابعی از عمق نفوذ نمایش داده می شودنیاز به تقویت خروجی دارداز سبک فوق برای یافتن جسم خارجی در چشم،برای تعیین محل ساختارهای خط میانی مغز بکار می رودسبک B در اینجا از دامنه بازگشتی برای تعیین شدت پرتو الکترونهای در یک لامپ اشعه کاتدیک استفاده می گرددسبک C سبکD

اسلاید 38: روش داپلر:می توان از اثر داپلر برای کشف حرکات نسوج و اندامها و یا جریان خون درون رگها استفاده کرد

اسلاید 39: تصویر گیری هسته ای image of patient diagnosed with prostate cancer

اسلاید 40: تصویر گیری هسته ایخاصیت رادیو اکتیو در سال 1896 توسط بکرل کشف شدساخت اولین عنصر رادیواکتیو مصنوعی توسط خانواده کوری در سال1934پیشرفت در تولید سیکلوترونها ذرات با سرعت بالارادیواتم هامزایای تصویرگیری هستهایاستفاده از رادیواتم ها برای نشانه گذاریاندازه گیری عملکرد بیوشیمیایی وفیزیولوژیکی بدنحساس بودن روشهای تصویر گیری

اسلاید 41: تصویر گیری هسته ایتعامل ذرات هسته ای و مادهذرات آلفاذرات بتااشعه گاما روشهای استفاده تشخیصی آزمایش عملکرد کلیه(اسید هیپوریک)اندازه گیری حجم خون (آلبومین)

اسلاید 42: PET - گسترش در دهه 70 - مطالعه عملکرد سوخت و ساز بدن - نیاز به سیکلوترون در محل

اسلاید 43: Picture of MRI

اسلاید 44: MRIپدیده تشدید مغناطیسی هسته(NMR ) در سال 1946 توسط بلاک و پرسل کشف شدمزایای NMRاعوجاج و تضعیف کم برای نفوذ در ساختارهای استخوانیاین روش از تشعشع غیر یون ساز استفاده می کندتمایز تصویری بسیار خوبی ایجاد می کندتوانایی تصویر برداری از هر صفحه مورد نطر

اسلاید 45: MRINMR از اشعه الکترومغناطیسی برای بارز کردن خواص مواد استفاده می کنداشعه الکترومغناطیسی در محدوده امواج رادیو یی قرار داردخاصیت مورد مطالعه برهمکنش این اشعه با گشتاور مغناطیسی هسته است1- اصول تشدید مغناطیسی هسته:تکانه زاویه ایگشتاور دو قطبیسطوح انرژی هسته هیدروژن

اسلاید 46: MRI2- تغییر انتخابی جهت بردار مغناطیسیفرکانس لارمور میدان مغناطیسی RF مختصات دوار

اسلاید 47: MRI3- زمانهای آرامشT1( Spin-lattice relaxation time )Mz = Mo ( 1 - e-t/T1 )  T2 (Spin-spin relaxation time)

اسلاید 48: عوامل موثر در پیدایش استاندارد تصاویر پیشرفت دستگاههای تصویر گر پیشرفت ارتباطات کاهش تمرکزمکانی در مراحل تشخیصی- درمانیتمایل به ایجاد آرشیوهای تصاویر پزشکی

اسلاید 49: Multiple integrationPicture Archive Computer System(PACS)Clinical modalities (TC, MR, CR...)Hospital Information System (HIS)RadiologicalInformation System (RIS)Medical reportBookingHospital Area Network

اسلاید 50: در امریکا DICOM در اروپا CEN TC251در ژاپن JIRAMAGNETOMInformation Management SystemStorage, Query/Retrieve, Study ComponentQuery/RetrieveResults ManagementPrint ManagementMedia ExchangeLiteBox

اسلاید 51: Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) استاندارد دایکام از همکاری کالج رادیولوژی امریکا (ACR ) و National Electrical Manufacturers Association (NEMA) بدست امد وسپس توسط کالج قلب شناسی امریکا مورد پذیرش قرار گرفت

اسلاید 52: ACR-NEMA designated &published version 1.0. in 1985 followed by two revisions: No. 1, dated October 1986 and No. 2, dated January 1988.ACR-NEMA designated& published version 2.0. in 1988 تاریخچه

اسلاید 53: ويژگيهاي استاندارد دایکامفايل دايكام ابزاري را براي هماهنگي با شبكه در اختيار ما مي گذارد تا نقل و انتقال فايل با سرعت و امنيت بيشتري بر قرار شود . پشتيباني از ابزار OFF-LINE تقاضا و پاسخ دهي بين دو سيستم كاملا مشخص است سطوح مختلف كيفيت را مشخص مي سازد ساخت يافته و چند بخشي است توانايي انتقال شكل موج ، گزارشات ، اطلاعات حياتي علاوه بر تصوير

اسلاید 54: These Standards Publications specified : a hardware interfacea minimum set of software commandsa consistent set of data formats

اسلاید 55: آشنایی با فرمت دایکاماین استاندارد در 18 بند در سایت نما (www.nema.org ) موجود است برای ذخیره -جابجایی و باز یابی تصاویر ثابت یا متحرک پزشکی بهینه شده استابزارهای فراوانی جهت آرشیو و انتقال تصاویر را در اختیاراپراتور قرار میدهد

اسلاید 56: بخشهاي مختلف استاندارد دايكام

اسلاید 57: توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.1 Introduction and Overview PS 3.2 ConformancePS 3.3 Information Object DefinitionsPS 3.4 Service Class Specifications

اسلاید 58: توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.5 Data Structures and Encoding

اسلاید 59: ساختار یک فایل دایکام فایل دایکام شامل دو بخش است برای همین درون فایل- ست انرا sop یا(service object pair ) صدا می زنند

اسلاید 60: SOPData DictionaryInformation Object DIMSE Service Element

اسلاید 61: DICOM File Meta Information (header) هدف از هدرفراهم اوردن اطلاعات لازم برای باز یابی دیتای مطلوب از data set است.هدر از 128 بایت تشکیل شده است

اسلاید 62: data-set یک دیتا-ست از المانهای دیتا تشکیل شده است .

اسلاید 63: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.6 Data DictionaryPS 3.7 Message Exchange

اسلاید 64: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.8 Network Communication Support for Message Exchange

اسلاید 65: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.9 Retired (Point-to-Point Communication Support for Message Exchange)

اسلاید 66: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.10 Media Storage and File Format for Data Interchange PS 3.11 Media Storage Application Profiles

اسلاید 67: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.12 Media Formats and Physical Media for Data Interchange

اسلاید 68: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.13 Retired (Print Management Point-to-Point Communication Support)printer

اسلاید 69: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.14 Grayscale Display Function StandardPS 3.15 Security and Configuration Management Profiles

اسلاید 70: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.16 Content Mapping ResourcePS 3.17 Explanatory Information

اسلاید 71: ادامه توضیح قسمتهای 18 گانهPS 3.18 Web Access to DICOM Persistent Objects (WADO)

اسلاید 72: پیشنهادات:در هنگام خرید دستگاههای تصویرگر پزشکی قابلیت انطباق دستگاه با استاندارد جهانی (DICOM) برسی شودتلاش بیشتر جهت معرفی استاندارد به مسئولینطراحی آرشیوهای تصاویر پزشکی در مراکز پزشکی منطبق بر استاندارد که می تواند در جهت کارهای تحقیقی بسیار مفید باشد

اسلاید 73: مراجع -اصول سيستم ها ي تصوير گر پزشكي-پردازش رقمي تصاويرwww.nema.orgwww.dclunie.comhttp://dicom.offis.de