Tibbi görüntüləri təkmilləşdirmək üçün kvant mexanikası ilə ilhamlanan yeni yanaşma

Tibbi görüntülər, ultrasəs və MRT kimi metodlarla əldə edilən görüntülər, tez-tez fon səs-küyü səbəbindən bulanıqlaşır və anatomik detalların görünməsini çətinləşdirir. Bu problem həkimlər üçün doğru diaqnoz qoymaqda əsas maneədir. Mövcud üsullar müəyyən uğurlar əldə etsə də, tibbi görüntülərdəki mürəkkəb səs-küy modelləri ilə mübarizədə çətinlik çəkirlər və parametrlərin əl ilə tənzimlənməsini tələb edirlər, bu da prosesi daha da mürəkkəbləşdirir.

Massachusetts Ümumi Xəstəxanası, Harvard Tibb Məktəbi, Weill Cornell Tibb Məktəbi, GE HealthCare və Toulouse Universitetindən olan tədqiqatçılar, tibbi görüntülərdəki səs-küyü aradan qaldırmaq üçün kvant mexanikasının tam miqyaslı riyazi prinsiplərindən istifadə edərək yeni bir yanaşma təqdim etdilər. Araşdırma "AIP Advances" jurnalında yayımlanıb. Tədqiqatın əsas müəllifi Amirreza Haşemi, "Kvant lokalizasiyası fiziki materiallarda yaxşı tanınan bir fenomen olsa da, bizim əsas yeniliyimiz onu səs-küylü görüntülər üçün konseptual olaraq tətbiq etmək oldu" deyib. Haşemi bildirib ki, bu yanaşma əvvəlki araşdırmalarda metaforik olaraq deyil, tam mənası ilə fizikanın tətbiqi ilə mümkün olub.

Lokalizasiya, maddə və enerjinin vibrasiyalarını təsvir edən riyaziyyatın mərkəzi bir anlayışıdır. Vibrasiyalar məhdud bir sahədə qaldıqda lokalizasiya olunmuş, yayılarsa diffuz hesab olunur. Eyni şəkildə, aydın bir görüntüdəki pikselin parlaqlığı lokalizasiya olunmuş hesab edilə bilər, səs-küylü görüntülərdəki yayılmış piksel nümunələri isə diffuz kimi təsvir olunur.

Tədqiqatçılar, fiziki məkanda hissəciklərin vibrasiyalarını təsvir edən riyaziyyatı görüntülərdəki piksel intensivliyinin lokalizasiyasını təhlil etmək üçün tətbiq ediblər. Bu yanaşma, anatomik strukturların vizual səs-küydən ayrılmasına imkan yaradır. Haşemi, "Əsas aspekt, lokalizasiya olunmuş (siqnal) və lokalizasiya olunmamış (səs-küy) komponentlərin avtomatik ayrılmasını təmin edən bir alqoritmin inkişaf etdirilməsi idi" deyib.

Bu metodun ən böyük üstünlüyü parametrləri əl ilə incə tənzimləmək ehtiyacını aradan qaldırmasıdır. Haşemi əlavə edib ki, "Bizim yanaşmamız lokalizasiya və diffuz dinamika kimi fizika əsaslı prinsiplərə əsaslanır və siqnalı səs-küydən bahalı optimizasiya olmadan ayırır. Alqoritm dizaynı ilə işləyir və mürəkkəb hesablamalardan qaçır."

Bu metod tibbi görüntülərdə səs-küyün aradan qaldırılmasından əlavə, kvant hesablama sahəsində də tətbiq oluna bilər. Tədqiqatçılar bildiriblər ki, "Bizim fizika əsaslı yanaşmamız kvant sistemlərinin hesablama elementləri ilə uyğunlaşır və kvant hesablama genişləndikcə performans üstünlükləri təklif edə bilər."

Daha ətraflı məlumat: "AIP Advances" jurnalında yayımlanan "Tibbi görüntülərdə kvant lokalizasiyasından istifadə edərək yeni bir perspektiv" adlı məqalə (DOI: 10.1063/5.0267924).