โรคกระดูกพรุนเป็นโรคกระดูกที่มีลักษณะการสูญเสียมวลกระดูกและมีความพรุนของกระดูกเพิ่มขึ้น กระดูกที่อ่อนแอเช่นนี้มีแนวโน้มที่จะแตกหักได้ง่ายกว่ามาก ทำให้การตรวจติดตามอย่างสม่ำเสมอและการวินิจฉัยโรคกระดูกแต่เนิ่นๆ เป็นสิ่งจำเป็น มาตรฐานทองคำสำหรับการประเมินสถานะของกระดูกคือการดูดกลืนรังสีเอกซ์แบบพลังงานคู่ (DXA) ซึ่งวัดความหนาแน่นของกระดูก แต่ DXA ไม่เหมาะ
สำหรับ
การหาปริมาณพารามิเตอร์เชิงกลที่สำคัญอื่นๆ การถ่ายภาพอัลตราซาวนด์สามารถมีบทบาทสำคัญแทนได้ ด้วยเทคนิคต่างๆ เช่น อัลตราโซนิกคอมพิวเตอร์เอกซ์เรย์ (USCT) ที่สามารถระบุลักษณะโครงสร้างจุลภาคของกระดูกและคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ ตลอดจนมีราคาไม่แพงและไม่แตกตัวเป็นไอออน
นักวิจัยจากในประเทศจีนได้เสนออัลกอริธึมการสร้างใหม่ที่ช่วยให้สามารถถ่ายภาพกระดูกเชิงปริมาณโดยใช้ USCT เขียนเป็นภาษาจีนพวกเขาแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของวิธีการที่เสนอโดยใช้แบบจำลองกระดูกที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ วิธีการทำซ้ำความท้าทายหลักในการถ่ายภาพกระดูกด้วย
อัลตราซาวนด์คือความเร็วของเสียงในกระดูกนั้นแตกต่างอย่างมากจากความเร็วของเนื้อเยื่ออ่อนที่อยู่รอบๆ แต่เทคนิคอัลตราซาวนด์ทางการแพทย์ทั่วไปถือว่าความเร็วเสียงสม่ำเสมอ วิธีการดังกล่าวจึงไม่สามารถถ่ายภาพขอบเขตของกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อนที่ผิดปกติได้อย่างแม่นยำ
หากไม่มีความรู้ล่วงหน้าเกี่ยวกับการกระจายความเร็วเสียง“การถ่ายภาพด้วยโหมดอัลตราโซนิก แบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดโดยธรรมชาติในการถ่ายภาพเนื้อเยื่อแข็งและกระดูกทางชีวภาพโดยใช้สมมติฐานความเร็วเสียงที่สม่ำเสมอ” นักวิจัย ให้ทางเลือกที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่มีการผกผันแบบเต็ม
คลื่นแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการถ่ายภาพกระดูกที่มีความละเอียดสูง” เป็นอัลกอริธึมการสร้างภาพที่พัฒนาขึ้นใหม่สำหรับธรณีฟิสิกส์ ในการศึกษานี้ Ta และเพื่อนร่วมงานใช้ โดเมนความถี่ ซึ่งเป็นกระบวนการผกผันที่สร้างภาพพาราเมตริกขึ้นใหม่โดยลดความไม่ตรงกันระหว่างสัญญาณที่วัดได้
และสัญญาณ
จำลองเชิงตัวเลข เมื่อใช้กับ อัลกอริทึม จะอัปเดตพารามิเตอร์วัสดุกระดูก ความเร็วเสียงและความหนาแน่นของมวล ซ้ำๆ ในแบบจำลองจนกว่าจะได้ค่าที่เหมาะสมที่สุด อัลกอริทึมแก้ปัญหาผกผันโดยการคำนวณพารามิเตอร์ที่ความถี่อัลตราซาวนด์ที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น จากนั้นใช้ค่าสุดท้าย
เพื่อสร้างภาพกระดูกเชิงปริมาณ “FWI เริ่มต้นจากความถี่ค่อนข้างต่ำเพื่อหลีกเลี่ยง ‘การข้ามรอบ’ และทำให้แน่ใจว่าการวนซ้ำจะไม่ถูกขังอยู่ในขั้นต่ำในท้องถิ่น” Ta อธิบาย “การค่อยๆ เพิ่มเป็นความถี่สูง จะทำให้โครงสร้างกระดูกมีการผกผันที่มีความละเอียดสูง” ในทางทฤษฎี การใช้ความถี่สูงสุด 2.5 MHz
ทำให้ FDFWI สามารถถ่ายภาพรูขุมขนและ ในเนื้อเยื่อกระดูกด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ประมาณ 0.6 มม. แบบจำลองการคำนวณเพื่อแสดงให้เห็นถึงความถูกต้องของวิธีการของพวกเขา นักวิจัยได้ประเมินภาพกระดูกพาราเมตริกผ่าน FDFWI โดยใช้ทรานสดิวเซอร์อัลตราซาวนด์แบบวงแหวน
เริ่มแรก พวกเขาสร้างแบบจำลองโครงกระดูกท่อขนาดหนา 2 มม. อย่างง่ายที่มีความหนาแน่นของมวลที่ทราบ โดยใช้ FDFWI เพื่อประเมินความเร็วของเสียง ในระหว่างการจำลอง ความถี่อัลตราซาวนด์เพิ่มขึ้นจาก 100 kHz เป็น 3.5 MHz ในขั้นตอน 100 kHz เมื่อความถี่ถึง 1.5 MHz สามารถสังเกตทั้งขอบ
ด้านนอกและด้านใน ได้ ที่ 2.5 MHz ภาพจะชัดเจนขึ้นโดยมีอาร์ติแฟกต์เพียงเล็กน้อย ซึ่งแสดงว่า FDFWI สามารถคืนค่าสัณฐานวิทยาขนาดใหญ่ได้อย่างแม่นยำ การเพิ่มความถี่เป็น 3.5 MHz ทำให้มีการปรับปรุงเพิ่มเติมเล็กน้อยจากนั้น นักวิจัยได้จำลองกระดูกน่องส่วนปลาย (กระดูกขาท่อนล่าง)
ที่นี่ พวกเขาใช้อัลกอริธึม FDFWI เพื่อประเมินความเร็วเสียงและความหนาแน่นของมวลไปพร้อมๆ กัน โดยใช้ความถี่อัลตราซาวนด์ตั้งแต่ 100 kHz ถึง 3.5 MHz ขั้นละ 50 kHz พวกเขาทราบว่าการใช้ช่วงเวลาที่น้อยลงนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบที่มีความถี่ต่ำเพียงพอที่จะสร้างความหนาแน่นของมวลใหม่
เมื่อความถี่ค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็น 1.5 MHz ทั้งขอบด้านนอกและด้านในของแผนที่ความเร็วก็ได้รับการกู้คืนอย่างแม่นยำ และสามารถมองเห็นโครงสร้างจุลภาคในกระดูกได้อย่างชัดเจน ที่ 2.5 MHz แผนที่ความเร็วจะชัดเจนขึ้นและคุณลักษณะที่ละเอียดยิ่งขึ้นปรากฏขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่า
สามารถ
กู้คืนรูปทรงเรขาคณิตและโครงสร้างจุลภาคได้อย่างแม่นยำ และให้ภาพกระดูกที่มีความละเอียดสูงแบบจำลองตัวเลขที่สามใช้แบบจำลองกระดูกหน้าแข้งส่วนปลายซึ่งได้มาจากภาพ CT เชิงปริมาณส่วนปลายที่มีความละเอียดสูง อัลกอริทึม FDFWI ใช้ความถี่อัลตราซาวนด์ตั้งแต่ 100 kHz ถึง 2.5 MHz
ในขั้นตอน 50 kHz แม้ในสถานการณ์ที่ท้าทายนี้ FDFWI ได้สร้างทั้งสัณฐานวิทยาขนาดมหึมาและโครงสร้างจุลภาคขึ้นใหม่ด้วยความละเอียดระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับภาพ CT จริง การจำลองจะนำเสนอรูขุมขนและ ในภาพกระดูกอย่างชัดเจนและแม่นยำ
นักวิจัยทราบว่าการสร้างแผนที่ความหนาแน่นขึ้นใหม่นั้นไม่ดีเท่ากับแผนที่ความเร็ว ข้อผิดพลาดในการสร้างใหม่ของทั้งความเร็วเสียงและความหนาแน่นของมวลมีขนาดใหญ่กว่าที่เห็นในแบบจำลองกระดูกน่องเดี่ยว ซึ่งเป็นผลมาจากการกระเจิงและการเลี้ยวเบนหลายครั้งระหว่างกระดูกทั้งสอง
สุดท้าย เพื่อตรวจสอบความทนทาน ต่อเสียงรบกวน ทีมงานได้เพิ่มสัญญาณรบกวนแบบสุ่มลงในข้อมูลสังเคราะห์ที่สร้างขึ้นในคู่กระดูกหน้าแข้ง-กระดูกน่อง เพื่อสร้างเคสที่มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ 30, 10 และ 0 dB พวกเขาพบว่าแผนที่ความเร็วเสียงยังสามารถกู้คืนได้ดี
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
