Akademik Veri Yönetim Sistemi
Gür M. B. (Yürütücü), Ünay D., Özharar S.
TÜBİTAK Projesi, 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı, 2013 - 2018
Foto-akustik tıbbi görüntüleme (FATG), dokuların ve bileşiklerin
(örneğin, hemoglobin) opto-akustik özelliklerine dayalı, yüksek çözünürlüklü
(< 10 μm) ve derin penetrasyonlu (50 mm’ye kadar) görüntülenmesine olanak
sağlayan bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Bu yöntemde görüntülenmek istenen
dokunun sıcaklığı, optik (lazer) ışıma ile bir miktar artırılır. Ani
gerçekleşen bu sıcaklık artışı sonucunda, termo-elastik genleşme yapan doku MHz
frekanslarında ultrasonik salınım yapar. Yayılan ultrasonik dalgaların genliği,
uyarılan dokunun optik soğrulma katsayısı ile orantılıdır ve bu dalgalar, doku
çevresine yerleştirilen bir veya daha fazla algılayıcı ile ölçülür. Elde edilen
ultrasonik sinyallerin işlenmesi ile görüntülenmek istenen dokunun içinde,
uyarılma anında oluşan akustik alanın çözümlemesi yapılır. Akustik alan
çözümlemelerinin görselleştirilmesi ile kesit (A-scan) ve üç boyutlu (B-scan) görüntüler elde edilir. FATG
ile yapısal, fonksiyonel ve moleküler görüntüleme mümkündür.
Önerilen projenin temel amacı, zaman geri
dönüşüm teorisine dayalı akustik alan çözümlemesini içeren bir FATG yönteminin
geliştirilmesidir. FATG, üç aşamadan oluşmaktadır. Bu aşamalar, sırası ile 1) optik
uyarılma, 2) ultrasonik salınım ve 3) görüntü oluşturmadır. Bu bakımdan proje,
üçüncü aşamada yapılacak yenileştirmeleri ve geliştirmeleri kapsamaktadır.
Yayılan ultrasonik dalgalardan, kontrol hacmi içerisindeki dokuda uyarılma
anında oluşan akustik alanın kestirimi matematiksel olarak, sınır koşulları
tanımlı ters akustik probleminin çözümü içermektedir. Önerilen projede bu ters
problem, akustik alanın zaman geri çevrim teorisine dayalı çözümlemesi ile gerçekleştirilecektir.
Bu yaklaşımda, akustik alanın denklemlerinde yer alan Green hacim integrali,
Pade açılımı ile çözülecektir. Pade açılımı ile literatürdeki yaklaşık çözümlerden
daha doğru çözümler elde edilecek ve yine literatürde yapılan ve FTAG için çok
gerçekçi olmayan bazı varsayımlara gerek duyulmayacaktır. Foto-akustik
görüntülerin, zaman geri çevrim yöntemine dayalı ve Pade açılımı ile elde
edilecek olması, projenin özgün yönünü teşkil etmektedir. Buna ilave olarak yeni
yöntemin, değişik hacim geometrilerinde ve kontrol hacminin yüzeylerinde
sınırlı sayıda ölçüm yapılan durumlarda da kabul edilebilir doğruluk ve
çözünürlükte görüntüler oluşturabilmesi hedeflenmektedir. Geliştirilen
yöntemler ve elde edilen sonuçlar, sayısal benzetimler ve fiziki deneyler ile
doğrulanacaktır. Fiziki deneylerin kontrollü gerçekleştirilebilmesi için doku
fantomları kullanılacaktır.
Proje, Bahçeşehir Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği
Bölümü öğretim üyelerinde Yrd. Doç. Dr. M. Berke Gür’ün yürütücülüğünde
gerçekleştirilecektir. Proje çalışmaları, teorik geliştirme ve çözümleme,
sayısal benzetimler, deneysel analiz ve doğrulama başlıkları altında
yapılacaktır. Projenin amacı, hedefleri ve kapsamı göz önünde bulundurularak,
36 ayda tamamlanması uygun görülmüştür. Proje faaliyetlerinde görev almak üzere
iki yüksek lisans öğrencisinin de projeye dahil edilmesi planlanmaktadır. Bu
öğrencilerin yüksek lisans tezlerinin proje kapsamında yapılan çalışmalardan
çıkması beklenmektedir. Bunlara ilaveten, deneysel faaliyetler altında, lazer
ve optik sistemler konusunda Bahçeşehir Üniversitesi Fizik Bölümü öğretim
üyelerinde Yrd. Doç. Dr. Sarper Özharar ve doku içi ultrasonik alanın
yorumlanması ve görselleştirilmesinde aynı üniversitenin Biyomedikal
Mühendisliği Bölümü öğretim üyelerinde Yrd. Doç. Dr. Devrim Ünay’dan akademik
destek alınacaktır.
Henüz klinik kullanıma
uygun, ticari bir FATG görüntüleme cihazı bulunmamaktadır. Proje sonunda
öngörülen hedeflere ulaşılması ile, zaman geri çevrim yönteminin FATG’de
kullanılması için gerekli teorik ve deneysel bilgi birikiminin oluşması
sağlanacaktır. Bir sonraki aşamada, bu teorik ve deneysel birikimin
ticarileştirilmesine olanak sağlayacak, düşük maliyetli ve taşınabilir bir FATG
cihazının geliştirilmesi için çalışmalara başlanacaktır. Bu taşınabilir FATG
cihazının, meme kanserinin erken teşhisinde kullanılması öngörülmektedir.
FATG’nin, iyonizan olmayan optik ışıma ile gerçekleştirilmesi sebebi ile, konvansiyonel
mamografik görüntülemenin hasta üzerinde yarattığı olumsuz etkilerin azaltılması
veya ortadan kaldırılması mümkündür. Orta vadede geliştirilen cihazın, yüksek
kurulum ve işletim maliyeti olan mamografi cihazları ile beraber, bu cihazları
tamamlayıcı bir şekilde kullanımı öngörülmektedir