Ultrasound Imaging: Advances and Applications

سونوگرافی تشخیصی و درمانی اخیراً برای مراقبت های بهداشتی ایمن تر، اقتصادی، سیار و با کیفیت بالا رشد چشمگیری داشته است. این فناوری برای کاربردهای پزشکی بسیار جذاب است زیرا غیر یونیزه و غیر تهاجمی است و در اکثر امکانات پزشکی و بالینی موجود است. هزینه پایین آن در مقایسه با سایر روش های تصویر پزشکی، آن را به یکی از ابزارهای ترجیحی برای نظارت، پیگیری و تشخیص پزشکی تبدیل می کند. علاوه بر رشته های سنتی قلب و مامایی، که در آن به طور گسترده برای مدت طولانی مورد استفاده قرار می گیرد، در تشخیص بیماری های پروستات، کبد و عروق کرونر و آترواسکلروز کاروتید نیز بسیار مفید است.

با این حال، تصاویر اولتراسوند کیفیت پایین، نسبت سیگنال به نویز بسیار پایین و مصنوعات زیادی را ارائه می دهند. استخراج اطلاعات مفید از داده های اولتراسوند برای تشخیص، یک کار چالشی است که این روش تصویر پزشکی را به یک زمینه تحقیقاتی بسیار فعال تبدیل می کند. مشکلات در حال برطرف شدن هستند و روش‌های جدید و پیشرفته‌ای برای تشخیص، شناسایی و تقسیم‌بندی ناهنجاری‌ها در چندین اندام پیشنهاد می‌شوند. در واقع، دامنه کاربرد اولتراسوند بسیار گسترده است و تقریباً تمام اندام های بدن انسان، از جمله مغز را در بر می گیرد که در آن سونوگرافی داپلر جمجمه ای برای ارزیابی عروق مغز بسیار مهم است.

این کتاب برخی از پیشرفت‌های اخیر در فناوری تصویربرداری اولتراسوند را ارائه می‌کند که چندین اندام و تکنیک را در دیدگاه مهندسی پزشکی (BME) پوشش می‌دهد. تمرکز کتاب بر روی الگوریتم‌ها، روش‌ها و سیستم‌هایی است که توسط تیم‌های تحقیقاتی چند رشته‌ای متشکل از مهندسان و پزشکان برای اهداف تشخیص به کمک رایانه (CAD) ایجاد شده‌اند.

قلب و عروق و سرطان، شایع‌ترین بیماری‌های تهدید کننده زندگی هستند. در کشورهای غربی، دو مورد از مهمترین موضوعات مورد توجه کتاب است. با این حال، مسائل پیشرفته دیگری نیز ارائه شده است مانند اولتراسوند داخل عروقی، 3 بعدی ایالات متحده و اولتراسوند در جراحی با کمک کامپیوتر (CAS). برخی از فصل‌ها مشارکت مستقیم گروه‌های تحقیقاتی پزشکی هستند که سونوگرافی نیز در دهه گذشته مورد توجه زیادی قرار گرفته است. بدین ترتیب، تکنیک های جدید مبتنی بر اولتراسوند در عمل بالینی برای تشخیص و درمان، به طور عمده در مراکز بیمارستانی معرفی شد.

Diagnostic and Therapeutic Ultrasound has recently taken an explosive growth for better safer, economic, mobile and high quality healthcare. This technology is very appealing for medical applications because it is non-ionizing, non-invasive and it is available in most of the medical and clinical facilities. Its low cost, when compared with other medical image modalities, makes it one of the preferred tools for medical monitoring, follow-up and diagnosis. Besides the traditional fields of Cardiology and Obstetrics, where it is extensively used for long time, it has became also very useful in the diagnosis of diseases of the prostate, liver and coronaries and carotids atherosclerosis.

However, Ultrasound images present poor quality, very low signal to noise ratio and a lot of artifacts. The extraction of useful information from Ultrasound data for diagnosis is a challenge task that makes this medical image modality a very active field of research. The difficulties are being overcome and novel and advanced methods are being proposed for detection, characterization and segmentation of abnormalities in several organs. In fact, Ultrasound application range is vast, covering almost all organs of the human body, including the brain where Tran-cranial Doppler Ultrasound is very important to assess the brain vasculature.

This book presents some of the recent advances in Ultrasound imaging technology covering several organs and techniques in a Biomedical Engineering (BME) perspective. The focus of the book is in the algorithms, methodologies and systems developed by multidisciplinary research teams of engineers and physicians for Computer-Aided Diagnosis (CAD) purposes.

Cardiovascular and Cancer, the most common life-threatening diseases in western countries, are two of the most important topics focused in the book. However, other advanced issues are also presented such as Intravascular Ultrasound, 3D US and Ultrasound in Computer-Aided Surgery (CAS). Some chapters are direct contributions from medical research groups where Ultrasound has also received great attention in the last decade. By this, new techniques based on Ultrasound were introduced in the clinical practice for diagnosis and therapeutics, mainly in hospital facilities.