Difüz optik tomografide iki farklı geri-çatım tekniğiyle görüntü oluşturma ve elde edilen görüntüleri karşılaştırma

Abstract

Günümüzde meme kanserini teşhis amaçlı kullanılan yöntemler mevcuttur. Bunlar X-ray tomografi, ultrason ve MRI gibi cihazlardır. Bu cihazların vücuda zararlı ışınlar göndermesi, maliyetinin fazla olması, çözünürlüğünün az olması ve taşınabilirliğinin güç olması nedeniyle meme kanseri teşhisinde yeni yöntemler aranmaktadır. Bu yöntemlerden biri de Difüz Optik Tomografi (DOT)'dir. Difüz optik tomografi meme tümörlerini belirlemek amacı ile geliştirilen bir sistemdir. Bu çalışmada kullanılan DOT sisteminde dokuya penetrasyonu yüksek olan 808 nm dalga boyunda lazer kullanılmaktadır. DOT sisteminin probu 49 kaynak ve 49 detektör fiberden oluşmaktadır. Kaynak ve detektör fiberler 10x10 luk bir matris üzerine sırası ile yerleştirilmiştir. Tek bir kaynaktan ortama ışık gönderilirken difüzyon ile geri dönen ışık 49 detektör fiber tarafından toplanmakta ve fotodiyotlara gönderilmektedir. Bir ölçüm sonunda 49x49 = 2401 tane veri alınmaktadır. Yapılan deneylerde meme benzeri ortam (meme fantomu) olarak %1 konsantrasyonu olan intralipid kullanıldı. Intralipid'in 808 nm de absorpsiyonu çok düşüktür. Intralipid'in içine meme dokusuna benzemesi için absorpsiyon katsayısını 0.04 cm-1 olacak şekilde Indocyanine green (ICG) konuldu. Tümör yapıyı temsil etmek için saydam baloncukların içine intalipid ve absorpsiyon katsayısı 0.16 cm-1 olacak şekilde ICG konuldu. Bunun nedeni de tümör olan bölgedeki yoğun kanlanmadan dolayı absorpsiyonun normal dokuya göre daha yüksek olmasıdır. Bu çalışmada meme fantomunun ve tümör benzeri yapının (absorber) ışığı saçma katsayıları (µs) aynı olup sadece absorpsiyon katsayıları (µa) farklıdır. Bundan dolayı geri çatım (reconstruction) algoritmaları ile oluşturulan görüntüler absorpsiyon konsantrasyonu farkına bağlıdır. Çalışmada 0.3cm ile 1.5cm derinliklerinde inklüzyon olan meme fantomları üzerinde ölçümler alındı. DOT sistemi ile alınan ölçümlerin, Algebraic Reconstruction Teknik (ART) ve Truncated Conjugate Gradient (TCG) yöntemleri kullanılarak 3 boyutlu görüntüleri oluşturuldu. Probun altında kalan hacim x-y-z ekseninde sırasıyla 15x15x10 voksele bölündü ve böylelikle sistemde toplam voksel sayısı 2250 olmuş oldu. Farklı geri çatım algoritmaları ile oluşturulan görüntüler konum (derinlik) ve gerçek şekle benzeme (inklüzyon şekline) parametreleri göz önünde bulundurularak karşılaştırıldı. TCG algoritması ile elde edilen sonuçlar ART algoritmasına göre gerçeğe daha yakın, daha gürültüsüz ve absorberın boyutlarına en yakın olanıdır. Algoritmalar için kullandığımız sistem 2401 ölçüm 2250 vokselden oluştuğundan dolayı böyle sistemlere over-determined sistemler denilmektedir. Over-determined sistemlerde TCG algoritmasının daha iyi çalışmış olduğunu sonuçlarımızdan çıkarmaktayız.