Estudio y desarrollo de un sistema para tomografía ultrasónica bidimensional

Maximiliano Daniel Reigada, Martín German González, Leonardo Javier Rey Vega

Resumen


En este trabajo se aborda el estudio y desarrollo de un sistema que posibilita la obtención de imágenes de ultrasonido bidimensionales. El enfoque principal del desarrollo consistió en conseguir que el sistema sea apto para reutilizarlo en otras aplicaciones de índole semejante. Para este propósito, se empleó un transductor de inmersión comercial, se diseñó e implementó un subsistema para explorar la muestra bajo estudio desde distintos ángulos, y se desarrolló un algoritmo de reconstrucción para generar las imágenes a partir de las mediciones acústicas registradas. Asimismo, se desarrolló un modelo computacional para simular el funcionamiento del tomógrafo en su totalidad. Para evaluar el desempeño del sistema real y el simulado, se utilizaron dos figuras de mérito (correlación de Pearson y relación señal a ruido pico) entre las imágenes de referencia y las reconstrucciones obtenidas.


Palabras clave


tomografía; ultrasonido; reflexión

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Referencias


M. Ashfaq, “Measuring and signal processing techniques for ultrasound computed tomography,” Ph.D. dissertation, Ruhr University, Bochum, Alemania, 2007.

A. C. Kak and M. Slaney, Principles of computerized tomographic imaging. Philadelphia: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2001.

N. Duric, C. Li, O. Roy, and S. Schmidt, “Acoustic tomography: Promise versus reality,” in 2011 IEEE International Ultrasonics Symposium, 2011, pp. 2033–2041.

S. Johnson, T. Abbott, R. Bell, M. Berggren, D. Borup, D. Robinson, J. Wiskin, S. Olsen, and B. Hanover, “Non-invasive breast tissue characterization using ultrasound speed and attenuation,” in Acoustical Imaging. Dordrecht: Springer Netherlands, 2007, pp. 147–154.

N. Duric, P. Littrup, C. Li, O. Roy, S. Schmidt, J. Seamans, A. Wallen, and L. Bey-Knight, “Whole breast tissue characterization with ultrasound tomography,” in Medical Imaging 2015: Ultrasonic Imaging and Tomography, ser. SPIE Conference Series, J. G. Bosch and N. Duric, Eds., vol. 9419, Mar. 2015, p. 94190G.

E. Kretzek, T. Hopp, and N. Ruiter, “Gpu-based 3d saft reconstruction including attenuation correction,” vol. 9419, 03 2015.

T. D. Mast, “Empirical relationships between acoustic parameters in human soft tissues,” Acoustics Research Letters Online, vol. 1, no. 2, pp. 37–42, 10 2000.

J. Nebeker and T. R. Nelson, “Imaging of sound speed using reflection ultrasound tomography,” Journal of Ultrasound in Medicine, vol. 31, no. 9, pp. 1389–1404, 2012.

M. André, J. Wiskin, and D. Borup, Clinical Results with Ultrasound Computed Tomography of the Breast. Dordrecht: Springer Netherlands, 2013, pp. 395–432.

C. Li, N. Duric, P. Littrup, and L. Huang, “In vivo breast sound-speed imaging with ultrasound tomography,” Ultrasound in Medicine & Biology, vol. 35, no. 10, pp. 1615–1628, 2009.

N. Tole, H. Ostensen, and W. Technology, Basic Physics of Ultrasonographic Imaging, ser. Who/Diagnostic Imaging and Laboratory Technology Series. World Health Organization, 2005.

L. Kinsler, A. Frey, A. Coppens, and J. Sanders, Fundamentals of Acoustics. Wiley, 2000.

Olympus corporation: Product portfolio (2023). [Online]. Available: https://www.olympus-ims.com/

Single/Dual-Channel High-Voltage Protection T/R Switch, Microchip, 2018, rev. A.

J. Krautkrämer, H. Krautkrämer, J. Hislop, W. Grabendörfer, R. Frielinghaus, W. Kaule, L. Niklas, U. Opara, U. Schlengermann, H. Seiger et al., Ultrasonic Testing of Materials. Springer Berlin Heidelberg, 2013.

A. Stanziola, S. R. Arridge, B. T. Cox, and B. E. Treeby, “j-wave: An open-source differentiable wave simulator,” 2022.

PR50CC: Motorized Rotation Stage, Compact, 360°, DC Servo Motor, Newport, 2023. [Online]. Available: https://www.newport.com/p/PR50CC

Esp30x 3-axis DC and stepper motion controller, Newport, 2023. [Online]. Available: https://www.newport.com/f/esp30x-3-axis-dc-and-stepper-motion-controller/

K. V. Mackenzie, “Nine-term equation for sound speed in the oceans,” The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 70, no. 3, pp. 807–812, 09 1981. [Online]. Available: https://doi.org/10.1121/1.386920

H. E. Grecco, M. C. Dartiailh, G. Thalhammer-Thurner, T. Bronger, and F. Bauer, “Pyvisa: the python instrumentation package,” Journal of Open Source Software, vol. 8, no. 84, p. 5304, 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.21105/joss.05304

A. Rosenfeld and A. C. Kak, Digital Picture Processing: Volume 1, 2nd ed. San Francisco, CA, USA: Morgan Kaufmann Publishers Inc., 2014.




DOI: https://doi.org/10.37537/rev.elektron.7.2.186.2023

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