ارزیابی پیدایش و ترمیم زخمهای فشاری با تلفیق اطلاعات سونوگرافی فرکانس بالا و تصویر بردای اپتیکی
چکیده
زخمهای فشاری حالت خاصی از زخمهای مزمن هستند که در اثر وارد آمدن فشار طولانی مدت به نواحی روی بافت استخوان بوجود می آیند. استراتژیهای متعددی برای درمان این زخمها به کار گرفته می شود، لیکن بررسی کیفیت هر یک از این روشها عمدتاً بر پایه معیارهای شهودی استوار است و لذا از دقت و صحت کافی برخوردار نیست. این مساله اتخاذ یک پروتکل درمانی مناسب برای این زخمها را با مشکل مواجه می سازد. هدف از انجام این تحقیق توسعه یک روش غیر تهاجمی، با امکان مقایسه و آنالیز کمی، برای ارزیابی زخمهای فشاری است. در این راستا دو تکنیک تصویر برداری اپتیکی و اولتراسوند فرکانس بالا در کنار یکدیگر به کار گرفته شده اند. فیزیک سیستمهای تصویر برداری اولتراسوند اجازه دست یابی به آندسته پارامترهایی از عمق بافت را می دهد که معرف تغییرات فیزیولوژیک هستند. در حالیکه تصویربرداری اپتیکی امکان ثبت تغییرات ظاهری بافت در طول زمان را محقق می سازد. لذا استفاده همزمان از دو تکنیک تصویر برداری مذکور، اطلاعات مربوط به عمق و سطح بافت را به طور همزمان بدست می دهد. در این تحقیق به منظور کنترل شرایط محیطی و عوامل موثر در روند پیدایش و ترمیم، زخمهای فشاری به صورت مصنوعی در خوکچه های هندی ایجاد شده اند. پس از مرحله ایجاد زخم، در روزهای سوم، هفتم، چهاردهم و بیست و یکم تصاویر اولتراسوند فرکانس بالا و اپتیکی از بافت آسیب دیده اخذ شده اند. از آنجایی که خروجی این سیستمها به صورت تصاویر دیجیتال می باشد، پردازش صحیح این تصاویر نقشی اساسی در دست یابی به ابزار مورد نظر ایفا می کند. لذا پس از انجام مراحل پیش پردازش، ویژگیهایی از هر دو دسته تصاویر استخراج شده است. ویژگیهای استخراج شده از تصاویر اولتراسوند فرکانس بالا معرف تغییرات ایجاد شده در ساختار و شدت اکوها هستند. در عین حال ویژگیهای استخراج شده از تصاویر اپتیکی روی شناسایی تغییرات رنگ سطح پوست، در فرآیند پیدایش و ترمیم زخم تمرکز دارند. با آنالیز آماری ویژگیهای استخراج شده، معنی دار بودن آنها به تناسب با تغییرات شرایط بافت در فرآیند پیدایش و ترمیم زخمهای فشاری بررسی شده است. سپس از ویژگیهای استخراج شده برای آنالیز شرایط بافت استفاده شده است. در مرحله بعد آنالیز نسبی تغییرات بافت با توسعه یک تابع ترمیم محقق شده است. تابع مورد بحث با توجه به ویژگیهای استخراج شده شکل گرفته و پارامترهای آن با استفاده از روش جستجوی الگو بهینه سازی شده است. در کنار آنالیز نسبی بافت، از ویژگیهای استخراج شده برای آموزش طبقه بندهایی (شبکه های عصبی) استفاده شده که خروجی آنها با استفاده از انتگرالهای فازی، برای تشخیص فازهای پیدایش و ترمیم زخم تلفیق شده است. در این تحقیق نشان داده ایم که توابع ترمیم تعریف شده بر اساس هر یک از دو روش تصویر برداری به طور مستقل، در مقایسه بعضی از فازهای پیدایش و ترمیم زخمهای فشاری با مشکلاتی مواجه هستند، حال آنکه توانسته ایم با استفاده از تابع ترمیم متشکل از اطلاعات هر دو روش، به خوبی امکان مقایسه نسبی تغییرات بافت در فازهای مختلف را فراهم آوریم. علاوه بر این نشان داده ایم که با استفاده از اطلاعات دو تکنیک تصویر برداری و مجموعه آموزش دیده متشکل از شبکه های عصبی و انتگرالهای فازی، فازهای مختلف پیدایش و ترمیم زخم را با دقتی مناسب شناسایی کرده ایم. لذا از نتایج بدست آمده می توان نتیجه گیری نمود که دو تکنیک تصویر برداری مورد بحث در راستای دست یابی به هدف این تحقیق مکمل یکدیگر هستند و کاربرد همزمان آنها ضعفهای هر یک از دو روش را جبران می کند. بنابراین می توان از آنها در کنار یکدیگر برای ارزیابی و شناسایی فازهای پیدایش و ترمیم زخمهای فشاری استفاده نمود.