Yalçın İşler, Alpman Manalp, Saadet Sena Egeli

Tüketici Elektroniği Bileşenleri Kullanılarak Alternatif Bir Raspberry Pi Tabanlı X Işını Görüntüleme Paneli Tasarımı

İnsan gözüyle görülemeyen vücut yapılarının görüntülenmesi için tıbbi görüntülemeden yararlanılır. Hastalara tanı konulmasında ve tedavi edilen hastaların takibi için sıklıkla tıbbi görüntüleme teknikleri kullanılmaktadır. Bu görüntüleme teknikleri arasında x ışını tabanlı cihazlar büyük yer kaplamaktadır. Gelişen teknoloji sayesinde, dijital radyografide hızlı bir şekilde görüntü oluşturmaya olanak sağlayan flat panel detektörler geliştirilmiştir. Bu cihazların yüksek fiyatlı olması nedeniyle düşük gelir düzeyli ülkelerin sağlık çalışmalarında zor ulaşılabilir olmalarına sebep olmaktadır. Üstelik eğitimle veya temel araştırmalarla ilgili çalışmalarda kullanılması tüm ülkelerde zor olmaktadır. Bu çalışmada bir görüntüleme paneli tasarlanmış ve sadece kolay bulunabilir tüketici elektroniği bileşenleri kullanılarak ilkel bir prototipi üretilmiştir. Tasarlanan sistemin maliyeti en ucuz ticari alternatifin sadece %0,2’sidir. 70 kV ve 1 mAs değerleriyle hazırlanan deney düzeneğinde, prototipin kemik gibi sert dokularda 0,1mm ve yumuşak dokularda ise 0,5mm hassas görüntü elde edilebildiği görülmüştür. Buna göre, geliştirilen panel ile elde edilen görüntülerin kabul edilebilir çözünürlükte ve kalitededir. Sonuç olarak, geliştirilen tasarım henüz tıbbi amaçlı kullanım için yeterli olmasa bile, en azından eğitim ve temel araştırma amaçlı kullanıma uygun ucuz bir alternatif olmaktadır.

Anahtar Kelimeler:

Tıbbi Görüntüleme, Panel, X-Işınları, Raspberry Pi

An Alternative Design of X-Ray Imaging Panel based on Raspberry Pi with Consumer Electronic Components

Medical imaging is helpful to visualize body structures that cannot be seen with the naked human eye. Medical imaging techniques are often used to diagnose patients and to follow the threatened diseases. Among these imaging techniques, x-ray-based devices have taken a common place. Thanks to the developing technology, flat panel detectors that allow rapid image construction in digital radiography have been developed. Due to their high costs, these detectors are not easily available for health studies in low-income countries. Moreover, it is difficult to use them in studies related to education and basic research in all countries. In this study, an imaging panel was designed and its initial prototype was implemented using readily-available consumer electronics components only. The cost of the proposed system is only 0.2% of the cheapest commercial alternative. This prototype panel can produce accurate images with 0.1mm resolution for bone-like hard tissues and 0.5mm resolution for soft tissues using the experimental setup of 70 kV and 1 mAs. Hence, images obtained with the proposed panel has a moderate resolution and quality. As a result, although the developed design is not sufficient for medical use yet, it is a cheap alternative for educational and basic research purposes at least.

Keywords:

Medical imaging, Flat panel detector, X-rays, Raspberry Pi,

PDF

___

Berumen, A.V. 2011. WHO perspective on health technologies: medical imaging. https://www.who.int/diagnostic_imaging/imaging_modalities/WHOPerspectiveonHealthTech_MedicalImaging.pdf?ua=1
Braeuning, M.P., Pizer, S.M. 1998. Contrast limited adaptive histogram equalization image processing to improve the detection of simulated spiculations in dense mammograms. J Digit Imaging 11: 193-200. https://doi.org/10.1007/bf03178082
Carroll, Q.B. 2014. Radiography in the Digital Age: Physics - Exposure - Radiation Biology. 3. Baskı.
Das, I. 2009. Radiographic film. Book Chapter 26 in Clinical Dosimetry Measurements in Radiotherapy.
Dougherty, G. 2009. Digital image processing for medical applications. Cambridge University Press.
Feeman, T.G. 2015. The mathematics of medical imaging: A beginner’s guide. Springer.
Hendee, W.R., Ritenour, E.R. 2002. Medical imaging physics. 4. baskı, Wiley.
Iniewski, K. 2009. Medical imaging principles, detectors and electronics. Wiley.
Jin, Y., Fayad, L.M., Laine, A.F. 2001. Contrast enhancement by multiscale adaptive histogram equalization. in Proceedings of the International Symposium on Optical Science and Technology, 206-213. https://doi.org/10.7916/D8QZ2M29
Kotter, E., and Langer, M. 2002. Digital radiography with large-area flat-panel detectors. European radiology. 12. 2562-2570. https://doi.org/10.1007/s00330-002-1350-1
Lanier, R.G. 2012. Recent developments in x-ray imaging technology. Lawrence Livermore Natl. Lab. (LLNL), Livermore, CA, 2012, no. LLNL-TR-587512. https://doi.org/e-reports-ext.llnl.gov/pdf/658363.pdf
Lisle, D.A. 2012. Imaging for students. 4. Baskı, Hodder Arnold Publishing.
Paiva, O.A., Moreira, R.O. 2014. Raspberry PI: a 35-dollar device for viewing DICOM images. Radiol Bras 47: 99-100. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-39842014000200012
Pereira, A., Atri, M., Rogalla, P., Huynh, T., O'Malley, M.E. 2015. Assessment of feasibility of running RSNA's MIRC on a Raspberry PI: a cost-effective solution for teaching files in radiology. Int J Comput Assist Radiol Surg 10: 1793-1801. https://doi.org/10.1007/s11548-014-1143-4
Perkinelmer. 2013. Product note: XRD 1642 AP flat panel x-ray detector. https://www.vareximaging.com/sites/default/files/datasheets/vic/XRD%201642.pdf
Pisano, E.D., Zong, S., Hemminger, B.M., DeLuca, M., Johnston, R.E., Muller, K., Suetens, P. 2009. Fundamentals of medical imaging.
Sprawls, P. 2016. Image characteristics and quality. Book Chapter in The Physical Principles of Medical Imaging, 2. Baskı, Medical Physics Publishing.
Tivnan, M., Gurjar, R., Wolf, D.E., Vishwanath, K. 2015. High frequency sampling of TTL pulses on a Raspberry PI for diffuse correlation spectroscopy applications. Sensors (Basel) 15: 19709-19722. https://dx.doi.org/10.3390%2Fs150819709