امکان سنجی ایجاد موج برشی با دامنه مناسب بوسیله تحریک نوری با کاربرد در روش الاستوگرافی دینامیک
[پایان نامه]
رضا بهرامی گرجی
دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی
۱۳۹۹
۱۰۰ص.
جدول، نمودار
سی دی
کارشناسی ارشد
فیزیک پزشکی
۱۳۹۹
۱۸
االستوگرافي دیناميک به وسيلهي امواج برشي، یک مداليتهي تصویربرداري نسبتا جدید است. در این روش، امواج برشي به وسيلهي عامل خارجي ( مکانيکي، صوتي، لرزشي) در بافت ایجاد شده، و توسط یک سيستم تصویربرداري فراصوت، از آن تصویربرداري ميشود. با دنبال کردن امواج و بررسي نوسان سرعت موج در نقاطمختلف بافت، یک نقشهي کمي از ميزان سفتي بافت به دست ميآید.امواج برشي در حال حاضر عموما به وسيله ي ARFI و یا ایمپالس نيروي تابش صوتي، در بافت ایجاد ميشوند. به این صورت که پراب فراصوت در ابتدا یک پالس نيروي تابش صوتي به بافت ميفرستد، و سپس به تنظمياتتصویربرداري برگشته و از بافت و حرکت موج در آن، فيلم برداري ميکند.استفاده از پراب فراصوت براي ایجاد امواج برشي مزایاي فراواني دارد، ولي در کنار این مزایا مشکالتي را نيز ایجاد ميکند. از جملهي این مشکالت، ایجاد تاخير در تصویربرداري، رزولوشن جذب ضعيف، و نياز به تماس با پوستاست.یکي از راه هاي ایجاد امواج برشي در بافت، استفاده از تحریک ليزري ميباشد. استفاده از ليزر براي توليد امواج مکانيکي، پيشتر در روشهاي فوتواکوستيک مورد استفاده قرار گرفته است. اما در این روش، تمرکز اصلي بر روي امواج فشاري توليد شده، قرار دارد. در حالي که ما نيازمند توليد امواج برشي هستيم. در همين رابطه باید دانست که امواج توليدي در اثر تابش ليزر، جزو امواج االستيکي هستند که داراي هردو جزء طولي و عرضي هستند. اما معموال جزء عرضي در تصاویر دیده نميشود، چرا که ميزان جابجایي ناشي از امواج عرضي آنقدر کوچک است کهتوسط سيستمهاي تصویربرداري فراصوت قابل شناسایي نيست.ما در این پروژه به دنبال ایجاد راهکارهایي هستيم که شدت امواج برشي را به گونهاي افزایش دهيم که توسط سيستمهاي تصویربرداري فراصوت قابل شناسایي باشند. براي اینکار باید ميزان جابجایي ناشي از امواج برشي، بهچندصد نانومتر تا چند ميکرون برسد. روش کار: در این راه، ابتدا یک مدل کلي طراحي ميکنيم که با دریافت پالس ليزر، در وضعيت ترمواالستيک در بافت، امواج االستيک ایجاد شود. سپس این خروجي این مدل، توسط کدي که در متلب پياده کردهایم، به امواج طولي (فشاري) و عرضي (برشي) تجزیه ميشود. این کد از روي تئوري هلم هولتز، در یک فضاي سه بعدي، توسط نگارنده، در متلب پياده شده است. سپس به بررسي اثر افزایش توان ليزر، ایجاد مدل مافوق صوت، و مدل برهم نهي امواج، ميپردازیم. همچنين مدل فشار شانهاي نيز که در روش هاي فراصوتي مورد استفاده قرار گرفته، در اینپروژه مدلسازي و نتایج آن با راهکارهاي ارائه شده توسط محقق، مقایسه شده است.یافته ها و نتيجه گيري: نتایج به دست آمده از این پروژه نشان ميدهند که با افزایش توان، ميزان جابجایي امواج برشي به صورت مستقيم، با ضریب 1.024 افزایش ميیابند. همچنين در مدلهاي مافوق صوت، و در صورت ایجاد مخروط ماخ، یک جبهه موج به مراتب قويتر از موج تنها، ایجاد ميشود که با افزایش سرعت، ميزان جابجایي ناشي ازین جبهه موج نيز افزایش ميیابد. در انتها در ميیابيم که با استفاده از مدل برهمنهي امواج، ميتوان بهبيشترین ميزان جابجایي دست پيدا کرد. اما جبهه موج ایجاد شده در این مدل محدودیتهایي نيز به همراه دارد.روش فشار شانهاي نيز ميزان جابجایي مورد نظر ما را به هيچ عنون به دست نميدهد.در بهترین حالت، ما در این مدلسازيها به دنبال یک رابطه مشخص بين فاکتورهاي مورد بررسي، و ميزان جابجایي هستيم. اگرچه درنهایت ما به جابجایي چندميکروني موردنياز براي استفاده در سيستمهاي فراصوت دست پيدانميکنيم، اما یافتههاي این پروژه، امکان پذیر بودن این هدف را براي ما قابل تصور ميسازد.