Szemészet, 1993 (130. évfolyam, 1-4. szám)

1993-08-01 / 3. szám

Szemészet, 130 (1993 163—166

A Semmelweis Orvostudományi Egyetem I. Szemészeti Klinika (igazgató: Süveges Ildikó egyetemi tanár) közleménye

Az ultrahangjel-feldolgozásról

Németh J. és Seres A.

A szerzők ismertetik az ultrahangos jelfeldolgozás lényegét, módszerét, és összefoglalják az eddig elért eredményeket és a lehetséges perspektívákat. Részletesebben ismertetik a jelenlegi három fő fejlesztési területet: az ultrahangos szövettipizálás, a nagy pontosságú távolságmérések és a háromdimenziós ultrahangkép kérdéskörét. Bemutatják az általuk összeállított számítógépes rendszert, amely alkalmas az A képes ultrahang kézifej rádiófrekvenciás jelének feldolgozására.

Kulcsszavak: ultrahang, jelfeldolgozás, melanoma malignum, biometria

Ultrasound signal processing

The principle and methods of ultrasound signal processing is reviewed and the up to date results and perspectives are summarized. Three main developmental trends (ultrasonic tissue characterization, accurate distance measurement and threedimensional ultrasound imaging) are explained in details. The authors describe their computerized system for the processing of the radio frequency signal of an А-scan ultrasound probe.

Keywords: ultrasound, signal processing, biometry

Bevezetés

Az A- és a В-képes ultrahangvizsgálat bevonult a szemészeti rutinvizsgálatok sorába. A módszernek mind a szemgolyó, mind pedig az orbitabetegségek diagnosztikájában és differenciáldiagnosztikájában kialakultak indikációs területei, és sikerrel alkalmazható a klinikai kérdések megválaszolására [9]. Az echobiometria legfontosabb felhasználási területei a műlencsetervezés, a szemgolyó méretváltozásainak és a kóros képletek méreteinek nyomonkövetése, amelyekben igen jó eredménynyel alkalmazható. Mindazonáltal jól ismertek a konvencionális A- és В-módú ultrahangvizsgálat korlátái is. Az А-kép csak egy, a В-kép csak két dimenziót ábrázol, amelyből a vizsgáló orvos fejében kell összeálljon a valóságnak megfelelő háromdimenziós kép. A különböző kóros szövetek (pl. vérzés, degeneráció, daganat) azonosítása, illetve egymástól való biztos elkülönítése sok esetben nehéz és többször csak egyes lehetőségek kizárhatóságára tudunk következtetni. Ismert továbbá a konvencionális szemészeti ultrahangkészülékektől elvárható mérési pontosság határa is; tengelymentén a felbontóképesség általában 0,1-0,2 mm, arra merőlegesen (laterális felbontóképesség) pedig csak 0,2-0,4 mm [9].

Érthető az ultrahangvizsgálattal foglalkozó szemészek és a műszerek fejlesztésében részt vevő fizikusok, mérnökök részéről megnyilvánuló igény, hogy a mindenkori korlátokon átlépjenek. Ilyen szemszögből nézve az ultrahang-diagnosztika és biometria továbbfejlődése a korábban említett három területen

várható, amelyek a jelenlegi kutatások középpontjában állnak. Nevezetesen: a háromdimenziós ultrahangkép, a szövettipizálás és a nagyobb mérési pontosság. Mindhárom cél esetében a megelőző hosszú kutatómunka során a számítástechnika fejlődése adott, és ad jelenleg is egyre újabb lehetőségeket a korábban áthághatatlan akadályok megoldására. Mindhárom kutatási területnek így közös vonása a számítógépek és a számítástechnika kiterjedt alkalmazása: a számítógépes ultrahangjelfeldolgozás.

Jelen közleményünk célja az ultrahangjel-feldolgozás jelenlegi állásának és saját kezdeti eredményeinknek az ismertetése.

Anyag és módszer

Az ultrahangvizsgálatokat Ultrascan Digital В készülék 10 MHz-es frekvenciájú A- és A/B-módú kézifejeivel végeztük. A számítógépes ultrahangjel-feldolgozásra a készülék A kézifejét alkalmaztuk [11]. A kézifej által szolgáltatott nyers rádiófrekvenciás jelet Iwatsu TS-8123 típusú digitális tárolós oszcilloszkóp segítségével rögzítettük. A 8 bites mintavételt 100 MHz frekvenciával végeztük. Az oszcilloszkópból az adatokat IBM PC kompatibilis számítógépbe vezettük át, ahol azokat tároltuk és matematikailag feldolgoztuk. A frekvenciaspektrum számítására Fourier-transzformációt alkalmaztunk. A számítások elvégzésére Statgraphics-programot használtunk. A számítógépes rendszerünk összeállítását a jelfeldolgozás folyamatát öszszefoglalóan az 1. ábrán mutatjuk be.

I. ábra. Az ultrahangjel-feldolgozásra kiépített rendszerünk blockdiagrammja és a feldolgozás menetének sémás folyamatábrája (RF-jel: rádiófrekvenciás jel)

A betegvizsgálat előtt meghatároztuk a vizsgálófej saját frekvencia spektrumát: ennek során a kézifej által kibocsátott ultrahangnyaláb vízen áthaladva a 20 mm-re, az ultrahangnyalábra merőlegesen elhelyezett sima üveglemezre esett, és az onnan visszatérő jeleket pedig a fej érzékelte. Ezt a nyers rádiófrekvenciásjelet a digitális oszcilloszkóppal rögzítettük, majd a számítógépbe áttéve Fourier-analízisnek vetettük alá, aminek eredményeképpen az A kézifej frekvenciaspektrumát megkaptuk. A betegvizsgálat során a tumor területéből nyert rádiófrekvenciás jelet, a kézifej saját spektrumának ismeretében normalizáltuk.

Az általunk vizsgált beteg 61 éves nő volt, akinek egyik szemében a közel három hónapja észlelt látásromlás okaként a klinikai kivizsgálás (rutin szemészeti vizsgálatok, fluorescein angiográfia, diagnosztikus A/B-képes ultrahangvizsgálat) melanoma malignum choroideae fennállását valószínűsítette, amelyet a későbbi szövettani feldolgozás megerősített.