ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6. ULUSAL KONGRESİ

Transkript

1 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6. ULUSAL KONGRESİ Eylül 1995 BURSA TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TÜBİTAK

2 ISBN : X Baskı : KARE AJANS & MATBAACILIK Litrosyolu, 2. Matbaacılar Sanayi Sitesi C Blok No : 4 NC 25 Topkapı - istanbul Tel : (0212)

3 O IV S O Z TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimariık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ve TÜBiTAK'ın işbirliği ile Eylül 1995 tarihleri arasında düzenlenen Elektrik Mühendisliği 6. Ulusal Kongresine hoşgeldiniz. Hazırlık çalışmaları yaklaşık bir yıl önce başlayan Kongreye, Üniversitelerimiz, araştırma ve endüstri kurumlarında çalışan meslektaşlarımız büyük ilgi göstermiş ve toplam 450 civarında bildiri başvurusu olmuştur. Aydınlatma Tekniği, Ar-Ge ve Teknoloji Üretimi, Bilgisayar ve Kontrol, Devreler ve Sistemler, Elektronik, Elektromagnetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği, Elektrik Makinaları, Elektrik Enerji Üretimi ve Dağıtımı, Eğitim, Güç Elektroniği, Haberleşme Tekniği ve Sistemleri, Ölçme Tekniği, Tıp Elektroniği ve Yüksek Gerilim Tekniği konularına göre ayrılan bildiriler, yürütme kurulunca belirlenen değerlendirme kuralları çerçevesinde uzmanlarca değerlendirilerek, yaklaşık 300 kadarının oturumlarda sunulması uygun bulunmuştur. Üç Ayrı ciltte toplanan bildirilerin, Aydınlatma Tekniği, Enerji Üretim, İletim ve Dağıtımı,Yüksek Gerilim Tekniği, Güç Elektroniği, Elektrik Makinalan birinci ciltte, Elektronik, Elektromağnatik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği, Haberleşme Tekniği ve Sistemleri, Ölçme Tekniği, Tıp Elektroniği ikinci ciltte, Bilgisayar ve Kontrol, Eğitim ve diğerleri üçüncü ciltte yer almıştır. EMO ve Üniversitelerin temsilcilerinin yanısıra kamu ve özel sektör temsilcilerinin de yer aldığı Kongre Danışma Kurulu'nca belirlenen görüşler çerçevesinde, Elektrik-Elektronik Mühendisliğini ilgilendiren çeşitli konularda paneller ve çağrılı bildiriler de düzenlenmiş bulunmaktadır. Türkiye'de Elektrik-Elektronik Sanayinin Konumu, AB İle Bütünleşmesi ve Perspektifler, Elektrik- Elektronik Mühendisliğinde Eğitim, Altyapı Hizmetleri Özelleştirme ve Düzenleyici Erk, Türkiye'nin Elektrik Enerji Sisteminde Yapısal Değişiklikler ve Politikalar konulu paneller ve Bilgi Çağının Anahtar Teknolojisi; Mikroelektronik, Mikrodalga Enerjisinin Endüstriyel Uygulamaları, Bilgi Toplumu ve Internet, Elektrik-Elektronik sanayinin Gelişiminde Ar-Ge'nin Önemi, Nükleer Güç Santrallerinin İşletmesindeki Teknik Sorunlar ve Çevre Konulu çağrılı bildirilerle konuların tartışılacağı, bilimsel yaklaşımlarla çözüm ve önerilen geliştirileceği, ilgili kurum ve kuruluşlara önemli katkılar sağlayacağı inancındayız. Kongrede çağrılı bildiri ve panellere katılarak değerli katkılarda bulunacak değerli bilim adamları ile özel ve kamu kuruluş yetkililerine sonsuz teşekkürlerimi sunuyorum. Bugüne kadar iki yılda bir düzenli olarak yapılan, bilimsel niteliği ve katılımı giderek artan Elektrik Mühendisliği Ulusal Kongresi, Ülkemizde yapılan bilimsel ve teknolojik çalışmaların nitel ve nicel özelliklerini yansıtması bakımından önem arzetmektedir.' Kongrenin, izleyiciler ve delegeler için başanlı olmasını, ülkemizin bilimsel ve teknolojik çalışmalanna yön ve ivme vermesini diliyor, hazırlık çalışmalarımıza özenle katkı sağlayan değerli TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası Yönetim Kuruluna, Elektrik Mühendisleri Odası Bursa Şubesi Yönetim Kuruluna ve Çalışanlanna, Bilim Kurulu, Danışma Kurulu, Yürütme Kurulu ve Sosyal İlişkiler Komisyonu üyeleri ile emeği geçen tüm arkadaşlanmıza destek ve katkıları için teşekkür ediyorum. Prof. Dr.Ali OKTAY Yürütme Kurulu Başkanı

4 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 6.ULUSAL KONGRESİ YÜRÜTME KURULU Prof. Dr.Ali OKTAY Prof.Dr.Ahmet DERVİŞOĞLU Prof.Dr.R.Nejat TUNCAY Teoman ALPTÜRK Faruk KOÇ Haluk ZONTUL Ömer ADIŞEN EmirBİRGÜN Sevim ÖZAK Yakup ÜNLER Osman AKIN H.İbrahim BAKAR (U.Ü. - Başkan) (İTÜ) (EMO Başkanı) (EMO Bursa Şube Başkanı) (EMO Yön.Kur. Üyesi) (U.Ü.) (EMO-Bursa Şube Yön.Kur.Yazman Üyesi) (EMO-Bursa Şube Yön.Kur. Üyesi) (EMO-Bursa Şubesi) (EMO-Bursa Şubesi) (EMO-Bursa Şubesi) TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI BURSA ŞUBESİ YÖNETİM KURULU Başkan Başkan Yrd. Yazman Sayman Üye Üye Üye Faruk KOÇ İsmail Yalçın AKTAŞ Emir BİRGÜN Bahri KAVİLCİOĞLU Sevim ÖZAK Tuncay HIZLIOĞLU Cem ÖZKAN TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ÇDASI BURSA ŞUBE GÖREVLİLERİ Kemal ERTUĞRAN Kemal KARAKAŞ Raziye BEĞEN Meliha DEMİR Hüseyin GÖK : Kongre-Fuar Sorumlu Mühendisi : Proje Denetim ve Test Mühendisi : Sekreterya Sorumlusu : Muhasebe Görevlisi : Şube Görevlisi SOSYAL ETKİNLİKLER KOMİSYONU İnci BECEREN Sabiha CESUR Bekir DAĞLAROĞLU Gülsemin GÜNEŞ Muvaffak KARAHAN Önder SERHATLI - I -

5 BİLİMSEL DEĞERLENDİRME KURULU AKÇAKAYA Ergül, Prof. Dr. (İTÜ) AKPINAR Sefa, Prof.Dr. (KTÜ) ANDAY Fuat, Prof. Dr. (İTÜ) ATAMAN Atilla, Prof. Dr. (YTÜ) AYGÖLÜ Ümit, Prof. Dr. (İTÜ) AŞKAR Murat, Prof. Dr.(ODTÜ) BAYRAKÇI H.Ergün, Prof.Dr.(UÜ) BURŞUK A.Fahri, Prof.Dr. (İÜ) BİR Atilla, Prof.Dr.(İTÜ) CANATAN Fatih, Prof.Dr.(ODTÜ) CERİD Ömer, Prof.Dr.(BÜ) ÇETİN İlhami, Prof. Dr.(İTÜ) ÇİFTÇİOĞLU Özer, Prof. Dr. (İTÜ) DALFEŞ Abdi, Prof.(İTÜ) DEMİRÖREN Ayşen, Yrd.Doç.Dr.(İTÜ) DERVİŞOGLU Ahmet, Prof.Dr.(İTÜ) ERTAN H.Bülent, Prof.Dr.(ODTÜ) ERTAŞ Arif, Prof. Dr.(ODTÜ) ERİMEZ Enise, Prof.Dr. (İTÜ) FADIL Salih, Yrd.Doç.Dr.(OÜ) GÖKMEN Muhittin, Prof.Dr.(İTÜ) GÖNÜLEREN Ali Nur, Prof.Dr.(İTÜ) GÜLGÜN Remzi, Prof.Dr. (YTÜ) GÜNAN Hasan, Prof.Dr.(ODTÜ) GÜNEŞ Filiz, Prof.Dr.(YTÜ) GÜRLEYEN Fuat, Doç.Dr.(İTÜ) GÜVEN Nezih, Doç.Dr.(ODTÜ) GÜZELBEYOGLU Nurdan, Prof.Dr.(İTÜ) HARMANCI A. Emre, Prof. Dr. (İTÜ) İDEMEN Mithat, Prof.Dr.(İTÜ) İDER Y.Ziya, Prof.Dr. (ODTÜ) İNAN Kemal, Prof.Dr.(ODTÜ) KALENDERLİ Özcan, Yrd.Doç.Dr.(İTÜ) - KASAPOĞLU Asım, Prof.Dr.(YTÜ) - KAYPMAZ Adnan, Doç. Dr.(İTÜ) - KORÜREK Mehmet, Doç.Dr.(İTÜ) - KUNTMAN H.Hakan, Prof.Dr.(İTÜ) - LEBLEBİCİOĞLU Kemal, Prof.Dr.(ODTÜ) - MERGEN Faik, Prof.Dr.(İTÜ) - MORGÜL Avni, Prof.Dr.(BÜ) -OKTAYAli, Prof.Dr.(UÜ) - ONAYGİL Sermin, Doç.Dr.(İTÜ) - ÖNBİLGİN Güven, Prof. Dr.(19 MAYIS Ü) - ÖZAY Nevzat, Prof. Dr.(ODTÜ) - ÖZDEMİR Aydoğan, Doç.Dr.(İTÜ) - ÖZKAN Yılmaz, Prof. Dr.(İTÜ) - ÖZMEHMET Kemal, Prof.Dr.(9 EYLÜL Ü) - PANAYIRCI Erdal, Prof.Dr. (İTÜ) - RUMELİ Ahmet, Prof.Dr.(ODTÜ) - SANKUR Bülent, Prof.Dr.(BÜ) - SARIKAYALAR Şefik, Prof.(YTÜ) - SEVAİOĞLU Osman, Prof.Dr.(ODTÜ) - SEVERCAN Mete, Prof.Dr. (ODTÜ) - SOYSAL A.Oğuz, Prof.Dr.(İÜ) - ŞEKER Selim, Prof.Dr.(BÜ) - TACER Emin, Prof. Dr.(İTÜ) - TANIK Yalçın, Prof.Dr.(ODTÜ) - TARKAN Nesrin, Prof.Dr.(İTÜ) - TOPUZ Ercan, Prof.Dr.(İTÜ) - TUNCAY R.Nejat, Prof.Dr. (İTÜ) - TÜRELİ Ayhan, Prof.Dr.(ODTÜ) - ÜÇOLUK Metin, Prof. Dr.(İTÜ) - YAZGAN Erdem, Prof.Dr.(HÜ) - YÜCEL Metin, Prof. (YTÜ) - YÜKSEL Önder, Prof. Dr.(ODTÜ) - YÜKSELER Nusret, Prof.Dr.(İTÜ) - II -

6 DANIŞMA KURULU - AKÇAKAYA Ergül (Prof.Dr.-İTÜ) - AKKAŞLI Nevzat - ALADAĞLI Tunç (Nergis A.Ş.) - ALGÜADİŞ Selim (EKA) - ARABUL Hüseyin (EMSAD) - ARGUN Tanju (TESİD) - ATALI İbrahim (EMO Adana Şube) - ATEŞ Mustafa (TEDAŞ) - AVCI M.Naci (Organize Sanayi Bölgesi) - BAYKAL Faruk (Nilüfer Belediye Başkanı) - BERKOĞLU ismail (PTT Bölge Başmüdürü) - BOZKURT Yusuf (MEES) - BİRAND Tuncay (ODTÜ) - CANER Süleyman (Çanakkale Seramik) - CEYHAN Mümin - CEYLAN Arif - ÇALIM Yavuz (TEAŞ Müessese Müdürü) - DRAMA Mehmet (TEDAŞ) - DURGUT Metin (EMO Merkez) - GÖREN Sunay (Siemens) - HARMANCI Emre (Prof.Dr.-İTÜ) - ISPALAR Ayhan (EMKO) - KAYA Ersin (Kaynak Dergisi) - KAŞIKÇI İsmail (Almanya) - KIRBIYIK Mehmet (Prof.Dr.-U.Ü.Müh.Mim.Fak.Dekanı) - KUZUCU Mehmet (TOFAŞ Elk.Eln.Tesis Servis Şefi) - MUTAF M.Macit (EMO İzmir Şube) - OKAT ismail (TEDAŞ Bursa Müessese Müdürü) - OKUMUŞ Necati(TEDAŞ) - OKYAY Nursel (TEDAŞ) - ÖZMEHMET Kemal (Prof.Dr.-9 Eylül) - ÖNBİLGİN Güven (Prof.Dr.-19 Mayıs Ü.) - PUCULAOGLU Mustafa (EMO Merkez) - RAŞİTOĞLU Mithat (TEDAŞ) - SÖNMEZ Ali Osman (Ticaret ve Sanayi Odası Başkanı) - TERZİOĞLU Tosun(TÜBİTAK) - YAZICI Ali Nihat (EMO Merkez) - YEŞİL Hüseyin (EMO İstanbul Şube) - YÜCEL Behçet - YÜKSELER H.Nusret (Prof.Dr.-İTÜ) - YURTMAN Naşit (Oyak Renault Fab.Teknik Servis Bakım Müdürü) - YİĞİT Ali (EMO Ankara Şube) - ZÜMBÜL İsmail - III -

7 fe'ulus-al ( TIBBİ UYGULAMALARDA ÜÇ BOYUTLU MEDİKAL ULTRASONİK GÖRÜNTÜLEME Ahmet ÖZKURT, Kemal ÖZMEHMET Dokuz Eylül Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Bornova. İZMİR ozkurt@deumel-aix.ege.edu.tr kemal(aideume 1-aix. ege. edu. tr ÖZET Bu çalışmada bir ultrasonik görüntüleme sistemi kişisel bilgisayar üzerinde kurulmuş ve gerekli yazılım da gerçekleştirilmiştir. Temel amaç, oluşturulan sistem ile biyolojik ortamlardan alınan iki boyutlu kesit görüntülerden üç boyutlu hacim gösterimine geçmektir.kişisel bilgisayar kullanmakla birçok donanım sorunu aşıldığından daha basit ve ucuz bir görüntüleme ekipmanına ulaşılmış, geliştirilen yazılım desteği sayesinde ise hacim görüntülerine de geçmek mümkün olmuştur. 1. GİRİŞ Ultrasonik görüntüleme günümüzde çok kullanılan bir tekniktir. X ışını kulllanan diğer yöntemler yanında hiç bir biyolojik etkisi olmaması[2] yaygınlığının en önemli sebebidir. Ultrasonik enerji mekanik titreşim hareketi sonucu moleküller arası çarpışmalarla iletildiğinden madde içinde bozunumlara yolaçmaz. Bu üstünlüğü sayesinde diğer görüntüleme tekniklerinin sakıncalarının olabileceği alanlarda bile rahatlıkla kullanılır. Bu çalışmada, temelde B-Mode görüntüleme yöntemi kullanılararak 64 elemanlı standart bir lineer ultrason probundan, geliştirilen donanımca alınmış iki boyutlu görüntülerin bilgisayar ortamında işlenerek istenen bölgelerin üç boyutlu görüntülerine geçilmesi amaçlanmıştır. Bütün sistem bir kişisel bilgisayar üzerine kurulmuştur. Tüm devreler gerçekleştirilerek denenmiş, yazılım/ geliştirilip iki ve üç boyutlu görüntüler oluşturularak bilgisayar hafızasında standart formatta depolanmıştır. Deneysel çalışmada kullanılan bilgisayar tarafından kontrol edilen vuru üretecinden üretilen işaret ultrasonik sensöre uygulanmış, farklı özellikte herhangi bir ortamdan dönen eko sinyalleri işlenerek yükseltilip bilgisayar tarafından sıraya konarak uzaklık-parlaklık bilgisi olarak iki boyutta gösterilmiştir. Bu işlem 640 x 480 boyutlarında 256 renkli ekranda tamamen grafik ve mouse desteği ile yapılmıştır. Gerçek zamanda gösterilen iki boyutlu görüntüler, kullanıcı tarafından istendiğinde dondurulup saklanabilir. Daha sonra bu depolanmış görüntüler çeşitli işlemlerden geçirilerek aslına en uygun hacimsel ortam görüntüleri oluşturulmak için kullanılabilir.. 2. SİSTEM BLOK DİYAGRAMI Çalışmada oluşturulan sistem Şekil 1. de gösterilmiştir. Sistem, temel olarak ultrason sinyallerini üreten, ultrasonik sensörü uyaran ve ondan gelen yansımaları toplayıp yükselten bir analog kısım ve elde edilen analog işaretlerin sayısal dataya dönüştürülüp bilgisayar ortamına aktarılmasını sağlayan sayısal kısımdan oluşur. Bilgisayar seri ve paralel giriş çıkış portlan yeterince hızlı olmadığından genişleme yuvalarına yer T leştirilmiş bir prototip kart tasarlanmış ve tüm haberleşme bu kart aracılığı ile yapılmıştır. Ayrıca bilgisayar ortamında bilgileri işleyip görüntüleri oluşturan yazılım da çalışmanın bir parçasıdır. Donanımdan elde edilen uzaklık parlaklık ve derinlik bilgilen hesaplanarak ara boşiuklar da doldurulmuştur. Bu sistem ile klavye

8 monitör gibi zaman alabilecek birimlerin tasarımı yerine bilgisayar kullanılarak donanımın basitleştirilmesıne çalışılmıştır. Analog Kısım Zamanlama Üreteci de/de Çevirici Sürücü / Anahtarlama Temel eşzamanlama Grup 1 T Uyartım Anahtar 1 Seçim Grup 2 Uyartım Anahtar 2 Seçim ^- J 1.6 msn ~ y2nsn U L sensor \ Eko / YHkselt^ IPrototip Kart Sayısal Kısım D r Kazanç Dengeleyici Kişisel Bilgisayar A Şekil 1. Sistem Blok Diyagramı 2.1. Analog Kısım: Analog kısım, genel olarak ultrasonik sinyallerin üretilmesi, ortamdan geri yansıyan ekoların alınarak işlenmesi, yükseltilmesi ve sayısal kışıma iletilmesi işlemlerini yerine getirir. Bilgisayar tarafından yollanan eşzamanlama sinyallerini alan zamanlama işlemcisi, sürücüler ve anahtarlama elemanları için gerekli vurulan üretir tabanlı bu işlemci bölümü, kullanılan görüntüleme tekniğine uygun olarak dinamik bir biçimde vurulan şekillendirilir. Temel zamanlama işaretleri Şekil 2. de verilmiştir. Şekil 2. Temel Zamanlama İşaretleri Zamanlama devresi aynı anda 8 kristali uyanr ancak birinden gelen işaretin anahtarlardan geçmesine izin verir. Böylece donanım azaltılmış olur. Ultrason sinyalini istenilen bölgelere ulaştırabilmek için piezo materyallerin yeterince uzun ve mümkün olduğunca güçlü sürülmesi gerekir. Bu işlem için 300V gibi yüksek gerilimlere ihtiyaç vardır. Çünkü, kristallere sadece 2 usn lik vurular verilerek modülasyon kullanılmaması gerçek uygulanan harmoniğin genliğinin azalmasına sebep olmaktadır. Geliştirilen bir dc-dc çevirici ile 12V de gerilim anahtarlama yolu ile 300V seviyelerine çıkanlmıştır. Kullanılan pulse-eeho görüntüleme tekniğinde ultrasonik sensörler hem verici hem alıcı olarak çalıştığından, belli zaman aralıklannda üzerlerinde 300V seviyesinde gerilimler, diğer belli zaman arahklannda da milivoltlar mertebesinde sinyaller vardır. Bunlar zamanında uygulanmalı veya zamanında alınmalıdır. Uyarma işlemi yüksek gerilimli ve hızlı mosfetler kullanılarak yapılır. Sinyal toplama ise diyot yapılan kullanılarak bias gerilimleri değiştirilerek gerçeklenir. Bütün bu işler sürücü devre tarafından yapılmıştır. Ancak gürültüye karşı en hassas bölüm burasıdır. Çünkü, devrenin bir kısmında yüksek gerilim anahtarlanmakta, diğer kısmında ise birkaç milivolt seviyesindeki sinyaller işlenmektedir. Bu nedenle devre düşük gürültülü

9 elemanlar kullanılarak, gürültü hassasiyeti en az olacak şekilde kurulmuştur. Biyolojik ortama yollanan ultrasonik titreşimler, farklı biyolojik ortamlardan geçerken yansıyarak tekrar sensöre geri döndüğünde analog-dijital çeviricinin giriş seviyelerine ulaşabilmek için yükseltilir. Aynı anda filtreleme, kazanç dengelemesi de yapılır. Burada kullanılan 5 adet geniş band transistor içeren yükselteç, 3.5 MHz lik eko bilgilerini yaklaşık 30 db yükseltir. Filtreleme istenmeyen işaretlerin ve anahtarlama harmoniklerinin bastırılması için kullanılır. Analog - Sayısal Çevirici, çalışmanın önemli bir parçasını teşkil eder. Çünkü analog devrelerden gelen sinyalleri sayısal bilgiler haline çevirmek gerekmektedir. Ayrıca 200usn lik bir uyartım aralığında iyi bir çözünürlük elde etmek, mümkün olduğunca çok örnek almakla sağlanacağından, en az lusn çevirim zamanı olan bir analogtan sayısala çeviriciye ihtiyaç vardır. Ancak ultrason için 6 bit hassasiyet bile yeteceğinden kullanılan çeviricinin bit sayısı düşük olabilir. Bu çalışmada, Motorola M Flash A/D entegresi seçilmiş ve kullanılmıştır. En yüksek örnekleme oranı 25 MS/sn olan bu 7 bitlik çevirici, 4 MHz lik bir saat ile çalıştırılmış, ancak çeviriciden bilgisayara aktarımda İMHz gibi bir hıza erişilebilmiştir. Ultrason probu üzerindeki piezo kristallerin uyarılması sonucu elde edilen eko sinyalleri yükseltilip analog sayısal çevirici ile sayısal dataya çevrildiğinde işlenebilmek için bilgisayara aktarılmaları gerekir. Bu amaçla tasarlanan giriş çıkış kartı, bilgisayar genişleme yuvalarına yerleşmiş ve giriş çıkış hafiza bölgesinde 0300H adresine yazacak, 030İH adresinden de okuyabilecek şekilde gerçeklenmiştir. Bu şekilde karta kontrol sinyalleri sofhvare ile ulaştırılmaktadır. Karttan gelen data ise yine kolayca alınabilmektedir. Aynı zamanda kart üzerinden bu adresler değiştirilebilmektedir Yazılım : Analog kısım tarafından oluşturulup daha sonra işlenen sinyaller sayısal dataya çevrildiklerinde aslında zaman domeninde ard arda gelen genlik bilgileridir Bilgisayar eşzamanlı şekilde gelen bu bilgileri B-Mode görüntüleme tekniği uyarınca uzaklık-parlaklık bilgisi olarak piezo kristal sırasına göre yerleştirmelidir. Bu yüzden hızlı bir yazılıma ihtiyaç duyulmuştur. Assembler destekli, C programlama dilinde hazırlanan yazılım, tamamıyla grafik ortamda 256 renkte bir ekranda, iki ve üç boyutlu görüntüleri 64 gri tonda göstermekte ve tüm işlemler mouse desteği ile ekran üzerinde oluşturulan butonlara basılarak gerçekleştirilmek-tedir. Kullanılan fonksiyonlar, START, STOP, FREEZE, RENDER, ZOOM, LOAD, SAVE, SMOOTH, 3D CONSTRUCTION, FILL, SLICE, FILTER, QUÎT gibi komutlar hem klavye hem de mouse kullanarak yapılır. 3. DENEYSEL SONUÇLAR Yapılan çalışmada elde edilen iki boyutlu ultrasonik görüntülerden birkaçı aşağıda verilmiştir. Bu görüntüler gerçek biyolojik ortamlardan değil, deneysel amaçlı ideal ortamlar kullanılarak elde edilmiştir. Çünkü gerçek biyolojik ortamlar düzenli görüntüler vermez. Ultrason uygulamalarında kullanılan eko jel havuzunda yapılan deneyler sonucunda nisbeten daha temiz görüntüler elde edilmiştir. Çalışma sonunda belirli aralıklarla alman iki boyutlu görüntüler derinlik oluştua)

10 b) Şekil 4. İki boyutlu görüntüler rularak ve arka yüzler saklanarak hacimsel görüntülere geçilmeye çalışılmıştır. Bunlardan birkaçı aşağıda verilmiştir..ancak burada verilen örneklerden ilki bilgisayar ortamında oluşturulan simule görüntüleden, diğerleri de alınan gerçek datalardan oluşturulmuştur. a) Çalışmada esas önemli nokta yukarda anlatılan cihazlar üzerine hacim görüntüleyebilirle olanağının eklenmesidir. Bu sayede saklanıp tekrar oluşturulan ortam görüntüsü tanıda kolaylık sağlayacaktır. Sistemin önemli bir üstünlüğü de maliyetidir. Kişisel bilgisayar üzerinde kurulu olmasından dolayı diğer sistemlere göre çok daha ucuz oluşturulabilir. KAYNAKLAR [l]a.özkurt, "Three Dimensional Medical Ultrasonic Imaging in Biomedical Applications", Master Thesis, DEU, [2] A. C. Kak " Computenzed Tomography with X-Ray, Emission. and Ultrasound Sources", Proc. of IEEE, Vol 67, No 9, , April [3] HA. McCann, J.C. Sharp, T.M.Kinter, C.NMcEvvan, C. Banllot, J.F. Greenleaf, "Multıdimensional Ultrasonic Imaging for Cardiology", Proc. of IEEE, vol 76, no 9, , Sept [4] R.W. Martın, G. Bashein, M.L.Nessly, F.H. Sheeman, "Methodology for Three Dimensional Reconstruction of the Left Ventricle from Transesophageal Echocardiograms" Ultrasound in Medicine & Biology, vol 19, no 1, 27-38, 1993 ÖZGEÇMİŞ b) Şekil 5. Oluşturulan Hacim Görüntüleri 4. SONUÇ VE YORUMLAR Yapılan çalışmada oluşturulan sistem ile sıradan bir ultrason görüntüleme cihazının benzer özelliklerinde bir sistem yaratılmıştır. Ancak, sistemin kişisel bilgisayar üzerine kurulması, donanımın basitliği yanında yazılıma da bir kolaylık getirmiştir. Ahmet ÖZKURT 1991 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi, Elektronik Mühendisliği Bölümünden mezun oldu yılında Elektronik Yüksek Mühendisi unvanını aldı. Halen DEU Elektrik ve Elektronik Müh. Bölümünde araştırma görevlisi olarak çalışmakta ve doktora eğitimini sürdürmektedir. Biyomedikal Elektronik ve Mikrodalga Teknikleri konulan ile ilgilenmektedir. Kemal ÖZMEHMET: Diğer makalelere bakınız

11 OPTİK MİKROSKOPTAN ELDE EDİLEN ÜÇ BOYUTLU HÜCRE GÖRÜNTÜLERİNİN ONARIMI Faruk SARI K.O.Ü. Elektronik ve Hab.Miih. Böl. İzmit/KOCAELİ M.Ertuğrul ÇELEBİ İ.T.Ü. Elekrtık-Elcktronık Fak. Maslak/İSTANBUL ÖZET Biyolojik yapıların 3-boyutlu olarak incelenmesi bilgisayar ve elektronik dünyasındaki gelişmelerle önemli bir konu haiıne gelmiştir. Bu çalışmada Optik Mikroskop ile incelenen bir hücrenin, net olarak elde edilemeyen kesit görüntülen Agard 1/ tarafından önerilen En Yakın Komşuluk ve Zorlanmış Dürümsel Yöntem ile onarılmıştır Zorlanmış Dürümsel yöntemde, döngü sırasında gürültünün artmasını engellemek için Gaus tıpı süzgeç önerilmiştir Deneysel sonuçlar kısmında iki yöntemin karşılaştırılması verilmiştir. l.giris Karmaşık biyolojik yapıları anlayabilmek için 3-boyutlu analiz gerekli olan bir işlemdir. Optik mikroskop histoloji ve mıkroanotomıde çok kullanılan bir cihazdır. 3-boyutlu analiz 2-boyut sonucu oluşabilecek yanlış anlamaları önlemesi açısından oldukça önemlidir. Optik mıkroskobda 3-boyutlu veri parçacık boyunca farklı odak düzleminden alınan seri görüntülerden oluşur. Ancak parçacıklar sadece odak düzleminde ya da odak düzlemi civarında ıyı gözlenirler. Kaydedilen herbır görüntü odak anındaki bilgiden ve geriye kalan odak dışı bilgiden oluşur. Odak dışı bilginin büyük bir kısmı hesaplama yöntemi ile giderilebilir. Burada 3-boyutlu yapıyı anlayabilmek için üzerinde tek tek çalışılabilecek seri ince parçacıklar üreterek dilimleme yapılır. Optik mikroskop ile 3-boyutlu bilginin kaydedilmesi yüksek çözünürlük isteği ve odak derinlik bölgesinin genişliği arasında var olan çelişki yüzünden zordur Parçacık boyunca bir çok farklı odak düzleminden alınan görüntülerle cismi optik olarak bölmek fiziksel bölmelemeye bir alternatiftir Herbır görüntü odak anındaki bilgi ve geriye kalan odak dışı bilgiden oluşur. '2/ Optik sistem 2-boyutlu öteleme ile değişmeyen doğrusal bir sistem olarak kabul edilebilir Bir nokta kavnak tarafından üretilen benek görüntü sistemin dunu cevabı va da optik dilde PSF(Poınt Spread Functıon)' dır Yanı görüntü, optik sistemin PSF ile cismin evrışımı olarak görülebilir 3 o(x.y) = ı(x.y)*s(x.y) (D Kalın bir ı(x,y,z) parçacığını z ekseninde Az aralıklı olarak farklı z konumlarında yerleşmiş bulunan N adet düzlemin toplamı olarak düşünebiliriz Odak düzlemi z olmak üzere tüm yığından kaydedilen goruntu yaklaşık bulanıklık fonksiyonu ile bozulmuş herbır düzlemin toplamından oluşur N o(x. y. z) /() = 21 K\. y. z,) * sı\. y. z,, - z, jaz ( 2) J =! Kısaca kalın bir parçanın mikroskopta görüntülenmesi 3-boyutlu evnşımden ibarettir. o(x, y, z) = ı(x, y, z) * s(x. y. z) (3) Burada s(x.y,z) mikroskobun toplam 3-boyutlu PSF ıdır.,4/ 2.SİSTEM MODELİNİN ÇIKARILMASI Sistemin dürtü yanıtı bilinmediği durumda. mrış uygun bir test sinyali seçilirse, aktarım işlevi doğrudan hesaplanabilir Doğrusal bir sistem girişine bir dürtü, bir doğaı. bir kenar vb. gibi ters evrışımı alınabilen bir test sinyali ile sürülerek sistem tanımlanabilir Kullanılan mıkr oskobun modelini ifade etmek için 500nm bovutundakı bir kurecık çeşitli odak

12 düzlemlerinde gözlenmiştir. Bu kürecığin 3-boyutlu bir dürtü işlevini temsil edebilmesi için, kullanılan ışığın dalga boyundan daha küçük seçilmiştir. Bozulma olmadığını kabul ettiğimiz en iyi odak durumunda sistem dürtü yanıtı, bozulmasız sistemi ifade eder. 3.ONAREVI Bu yapıdaki görüntülerin onarımı için ilk akla gelen yöntem Ters Süzgeç yöntemidir. Ters Süzgeç, düşük gürültü seviyeli görüntülerde başarılı bir şekilde uygulanmasına rağmen önemli bazı sakıncaları vardır. Aktarım işlevinin sıfırlan tersleme ile kutup oluralar ve gürültü sinyal üzerinde kuvvetlenebılir/5/. Görüntü yığınından odak bilgisini ortaya çıkarabilmek için daha önce bahsedilen 3-buyutlu evrişım işleminden gerçek bilginin çekilmesi gerekir. Bunu başarmak oldukça zor ve külfetli bir işlemdir. Ancak gürültü yüzünden oluşacak sorunlar zorlanmış bir ters süzgeç kullanarak giderilebilir. Ya da tam çözüm yerine yaklaşık çözümlere başvurulur En Yakın Komşuluk Yöntemi (2) nolu eşitlik tekrar düzenlenerek, N Oj = 2 i k * s k _j (4) k=l Yukarıdaki eşitlik odak düzleminden m düzlem yukarı ve m aşağı düzlem ile şu şekilde yazılır/1/ j+m Oj = İj * So + S İk * Sk-j k=j-w (5) Hesaplamayı azaltmak için sadece gözlenen görüntüye komşu bölmelerden önemli bir katkı olduğunu kabul edeceğiz. Odak anındaki PSF'den oluşacak bozulmayı ihmal edip, odak dışı bozulma bilgisini hesaba katabiliriz. Böylece herbir j düzlemi için gözlenen Oj görüntüsü, gerçek görüntü yoğunluğu İj ile m yukan ve m aşağı düzlemlerden kaynaklanan bulanık görüntüler ile, Oj = i; = C-> o, -Cı j+m 2 ik * S k -j (6) k=j-m/ j+m 'k * s k _j (7) j. düzlemdeki gerçek değer, seçilen düzlem için gözlenen değerden diğer tüm düzlemlerin bulanıklık katkılarının çıkarılması ile elde edilir. C, ve C ; sabitleri deneysel olarak seçilirler çünkü İ k bilinmiyor, İ k *S k k _ J yi hesaplamak mümkün değildir. Sadece m=m = l alınarak en yakın komşu değerlen alınıp diğerleri ihmal edilerek, İj=C 2 [0j-C 1 (S *Oj_, 3.2.ZORLANMIŞ DÜRÜMSEL YÖNTEM Tüm doğrusal yöntemlenn önemli bir sakıncası oluşan negatif dalgalılıklardır Doğrusal süzgeçleme yöntemlerinden daha iyi bir yöntem elde etmek için doğrusal olmayan yöntemlenn kullanımı gerekir. Doğrusal olmayan onanm yöntemlen ile, sonuç pozitif olmaya zorlanır. Eğer pozitifliğe zorlamalar kullanılırsa dalgahlık ve gürültüden dolayı oluşan sapmaların çoğu etkili bir şekilde yok edilebilir/6/. Pozitif olarak zorlanmış çözümü geliştirmek için yöntem şu şekilde özetlenebilir. /, bilinen,y bulaşma fonksiyonu ile evriştirıldiğinde gözlemlenen o datası elde edilecektir Evriştirilen tahminler ve gözlemlenen veri arasındaki imgecik-imgecik farklılıklar tahminleri uyarlamak için kullanılır, (a) O k =İ k *S (b) i k+ı = i k +y(o)(o-o k ) (c) Eğer İ k+ı <0 ise İ k * 1 = 0 (d) k=k+l

13 Şekil. 1. En net görüntü (16.düzlem) Şekil düzlemdeki bulanık görüntü Şekil.3. En Yakın Komşuluk ile Onarılmış (iyileşme oranı yaklaşık 2.74 db) Şekil.4. Zorlanmış Dürümsel Yöntem ile Onarılmış (iyileşme oranı yaklaşık 4.01 db)

14 = l-[o k -A]7A : (9) burada A. o/2 nın en büyük değerine ayarlı bir sabittir. Yukarıda bahsedilen bu algoritmada başlangıç noktası olarak k=0 ve i"(x)=o(x) alınır Algoritma o"(x ) ve o(x) arasındaki fark yeterince küçük olana dek devam eder Hesap yoğunluğu evrışım işlemi yerine FFT kullanılarak azaltılabilir Tahminler gürültünün artmasını azaltmak için bir Gaus süzgeç ile yumuşatılır 2-boyutlu Gaus süzgeç ıkı adet 1-boyutlu ayrık Gaus olarak ifade edilebilir Sütunlar ve kolonlar yönünde ayrı ayrı uygulanır Kullanılan Gaus süzgeç şu şekilde verilebilir 7/ in \v(r.o = Jk Ac -Tk = 4. DENEYSEL SONUÇLAR ıo) Yukarıda bahsedilen onarım yöntemleri gerçek biyolojik hücre görüntüleri Tropo' lar üzerinde uygulanmıştır. Uygulama sonucu elde edilen onarımlar Şekil 1-4' de verilmiştir İki yöntemin, karşılaştırılması sonucu Zorlanmış Dürümsel Yöntemin. En Yakın Komşuluk Yöntemine göre daha ıyı olduğu görülmüştür 5. SONUÇ ve ÖNERİLER İşlem yükünün çok olması bu yöntemlerin bir sakıncasıdır. Ayrıca elde edilen görüntüdeki kontrast farkının az olması onarımın başarısını azaltır. Bu tipteki görüntülerin onarımı için son zamanlarda düzenlileştırme (reuularızatıon) kuramının uygulanması araştırılmıştır İstatistiksel temelli yaklaşımlarla daha başarılı sonuçlar elde edilebilir Özellikle EM (Expectatıon -V1axımızatıon). POCS (Projectıon Onto Covex Sets) ve 3-boyutlu süzgeç yaklaşımları başarılı sonuçlar verebilir KAYNAKLAR 1 D.A.Agard. Y.Hıroaka. P.Shau. J.Sedat."Fluoresccncc Microscopy m Tlırccc Dımcnsıons" 2 D.A.Agard. J.Sedat. "Three- dimcnsıonal architccturc of a polytene nuclctıs". Naturc vol?>()2. Apr. 198" (31 K.R.Castlcman. Digital Imagc Processiim. Prcnticc-Hall D.A.Agard. "Oplical Sectıoniııg Microscopy: Collular Archilccturc in Thrcc Dimciısıons". Ann.Rc\ Biophys.. 19X4. vol İv. pp H.C.Andrcus. B.R. Hıınt. Digital Imagc Rcstoratıon. Prcntıcc-Hall RAVSchafcr. R.M.Mcrserau. M.A.Richards. "Constraıncd Itcratıvc Rcsıoratıon Algorııhms" Proc.IEEE. vol.69. No.4. Aprıl 198"! 7 R.M.Haralick. L.G.Slıapıro. Computer and Robot Visıon.Addison-VVcslc\ 1992 ÖZGEÇMİŞ Kanık SARI 19b.X Mİmda İ/mır'de doğdu I9S9 Mİında Yıldı/ L'n\ Kocaeli Müh. Fakültesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümünde lisans öğrenimim tamamladı, il991 yılında Y.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik ve Haberleşme Müh. Ana Bilim dalında Yüksek Lisans öğrenimin tamamladı. Halen İTÜ. Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik ve Haberleşme Müh. Ana Bilim dalında doktora tez aşamasındadır. Halen Kocaeli Üniversitesi Müh. Fakültesi Elektronik ve Haberleşme Müh. Bölümünde Araştırma Görevlisidir. M.Ertugnıl ÇELEBİ 1981 yılında İ.T.Ü. Elektrik Fakültesinden Mühendis unvanını aldı. Daha sonra Milli Eğitim Bakanlığından aldığı bursla AB D'ne giderek Polytcchnic University. Ne\v York' tan 1984 ve 1990 yıllarında sırasıyla Elektrik Mühendisliğinde "MS." ve "PhD" unvanlarını aldı. Halen İTÜ. Elcktik-Elcktronik Fakültesinde Öğretim üyeliğini sürdürmektedir

15 ELİPSOİDLERİN İKİ-BOYUTLU İZDÜŞÜMLERİNDEN ELDE EDİLMESİ Temel KAYIKÇIOĞLU Mahmut ÖZER KTÜ Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü TRABZON GOÜ Elektrik Bölümü TOKAT ÖZET Bu çalışmada, bir elipsoidin ıki-boyutlu izdüşümlerinden elde edilmesi problemi incelenmiştir. Bir elipsoidin her hangi bir bakış açısı ıçm dikgen izdüşüm görüntülen çizgi integrali yardımıyla elde edilmiştir. Elipsoidi, farklı açılardan alınmış üç izdüşüm görüntüsünü kullanarak elde eden bir yöntem tanıtılmıştır. Yöntem, farklı gürültü seviyeleri ve farklı arkaplanlar için test edilmiş ve üstün bir performansa sahip olduğu gözlenmiştir. 1. GİRİŞ Üç-boyutlu bir cismin yapısının ıkıboyutlu izdüşümlerinden elde edilmesi geniş, kapsamlı çalışmaların sürdürüldüğü aktif bir konudur.bu bağlamda elıpsoıd çok farklı alanlarda etkin bir cisim modelidir. Elıpsoidler, kalp ve omurga gibi anatomik organlarin modellenmesinde kullanılırlar l\-21. Koroner arterler, elipsoidlerın özel bir durumu olan elipslerle modellenırler /3-5 /. Kari III, elipsoidin üç-boyutlu yapısını izdüşümlerinden elde etme problemini simetrik matris yapısına sahip bir vektör uzayı ile modelledi. Önerilen yöntem gereğinden fazla izdüşüm görüntüsü kullanmaktadir. Bu çalışmada, bir elipsoidin üç farklı açıdan alınmış izdüşüm görüntülerinden yar;< rl anarak elipsoidin üç-boyutlu yapısının eidesı için bir yöntem geliştirildi. Kısım 2 de izdüşüm modeli verilmektedir. Kısım 3 ve 4'de sırasıyla izdüşüm ve elipsoid parametrelerinin kestirımı için önerilen yöntemler sunulmuştur. Kısım 5 ve 6'da sırasıyla yapılan çalışmalar ve yorumlar verilmiştir. 2. İZDÜŞÜM MODELİ Merkezi (x,y,z) düzleminde orijinde olan bir elipsoidin parametrık denklemi A x : + By 2 + C: : T Dx y + Ex z+ Fy : = \ (1) şeklindedir. Bu ifadede A>0. 5>0, C>0. D 2-4AB<0, E : -4AC<0 ve F 1-4BC < 0 dir. Homojen bir yapıya sahip olan bir elipsoidin ((j>,6) bakışına ait ikıboyutlu izdüşüm ifadesi, çizgi integrali yardımıyla, aşağıdaki gibi bulunur. <S Bakış Görüntü düzlemi Şekil 1. Elipsoidin izdüşüm geometrisi. Bu ifadede (2)

16 a = s,s, -s. (3) (4) (5) boyutlu beşinci dereceden bir polmom ile temsil edilen arkaplanı göstermektedir. w(p,r\) ise ortalaması sıfir ve standart sapmaları c p ile cs n verilen iki boyutlu gauss gürültüsünü temsil etmektedir. s s = ACos'd Sin 2 ip -H B Sin : d Sin'ç + C Cos~'<j> + D Cosd Sind Sin : <p + E Cosd Sinip Cosıp - F Sind Sinip Cosıp (6) j, =(A-B) Sind Cos6 Sinip - 0.5D (Sin : 0 - Cos : 9) Sinip +0.5 E SindCosıp FCosd Cosıp (7) 5, = -A Cos'O Sin0 Coscp- BSin'û Sinip Cosıp + C Sinip Cosıp- D SinO CosO Sintt) Cosç E(Sin z <p-cos z ip) CosO+ 0.5 F(Sin 2 ıp-cos z ç)sinû (8) s, = ASin 2 0+ BCos-0- D Sind CosÖ (9) s, = -ASin d Cosd Cosıp + BSind CosG Cosıp + 0.5D(Cos : d-sin 2 û) Cos0 + O.SESind Sin<p-0.5FSmıp Cosd (10) s 6 = ACos 2 d Cos 2 ıp+bsin ı d Cos 2 ıp + C Sin 2 <p -I- D Sin d Cosd Cos~ tp - E Cosd Sinip Cos'o-FSind Sinip Cosıp (İD Görüntüleme işlemlerinde doğrusal olmayan işlemlerden dolayı gürültü ve buğulama da dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak herhangi bir bakış açısı (<t>,9) ıçm gözlenen izdüşüm ifadesi 02) şeklindedir. Burada * işareti katlama işlemini, Jlp,r\,$,Q) elipsoidin izdüşüm ifadesini, g(p,r\) ortalaması sıfır olan ikı-boyutlu gauss tıpı buğulama fonksiyonunu ve b(p,r\) ise elipsoid civarındaki cisimlerin oluşturduğu ve ıki- 3. İZDÜŞÜM PARAMETRELERİNİN ELDE EDİLMESİ Daha önceden de ifade edildiği gibi (2) ifadesi homojen bir yapıya sahip bir elipsoidin dikgen izdüşüm ifadesidir. Geliştirilen bir yöntemle, elipsoidin tüm parametrelerinin, üç farklı bakışa ait izdüşümlerinden kestirilen a, b ve c parametrelerinden elde edilebileceği gösterilmiştir. Bu yöntem bir sonraki kısımda izah edilecektir. Elipsoidin her hangi bir düzlemsel kesiti elips olduğundan dolayı kenar noktaları yatay ve dikey profılerınden kestirilebilir İzdüşüm parametreleri a, b ve c en küçük kareler yöntemine dayalı bir teknikle, kenar noktalarından elde edilir Kenar noktalarının ortalaması alınarak izdüşüm merkezlen bulunur. 4. ELİPSOİD ELDE EDİLMESİ PARAMETRELERİNİN Bir elipsoidin A,B,C,D,E,F parametreleri ve merkezini üç farklı açıdan alınmış izdüşümlerini kullanarak elde eden bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntem adım adım şu şekildedir: Bir önceki kısımda izah edilen yöntem ile üç bakışa ait izdüşüm parametreleri a, b, ve c kestirilir. Bu parametreler (3), (4) ve (5) denklemlerinde yerine yazılır. Her bakış için üç olmak üzere toplam 9 denklem elde edilir. Bu denklemlerin her bin, sol yanları sıfır olacak şekilde düzenlenir. Düzenlenmiş denklemlerin karelerinin toplanması sonucu elde edilen denklem Quası-Newton yöntemi ile enküçüklenerek elipsoidin parametreleri elde edilir

17 Görüntüleme düzlemlerinin geometrik ilişkisi ve izdüşüm merkezlen kullanılarak Elipsoidin merkez kayması elde edilir. 5.DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu bölümde yöntemin performasının farklı gürültü seviyeleri ve farklı arkaplanlarda testi için yapılan çalışmalar sunulacaktır. Çalışmalarda kullanılan arkaplanlar gerçek anjiogramlardan alınmıştır. ilk çalışmada, izdüşüm parametrelerinin kestırım performansı çeşitli gürültü seviyelerinde incelendi. Bunun ıçm merkezi orijinde olan ve A=l, B=2, C=l, D=2, E=l F=l parametre değerlerine sahip olan bir elıpsoıd ve (90,0 ) bakışı seçildi. Bu değerlerde gerçek izdüşüm parametreleri a=1.0, b=0 ve c=0.75 olarak hesaplandı. Bu elipsoidin (90,0 ) bakışı için 60x60 piksel rezolüsyonlu izdüşümü elde edildi. Bu izdüşüm yatay ve dikey yönde 1 piksel standart sapmalarına sahip iki boyutlu gauss tıpı buğulama fonksiyonu ile konvolüsyona tabi tutuldu. Elde edilen izdüşüm görüntüsüne gerçek anjiogramlardan alınan arkaplanlar ve gauss gürültüsü ilave edildi. Bu şekilde 20 izdüşüm görüntüsü oluşturuldu. Bu bakışa ilişkin bir izdüşüm görüntüsü Şekil 2 b) de gösterilmiştir. Çeşitli gürültü seviyelerinde izdüşüm parametrelerinin ortalama değerlen ve standart sapmaları Tablo 1 de verilmiştir. İkinci çalışmada, elipsoid parametrelerinin kestırim performansı CT=2 gürültü seviyesi için incelendi. Bunun için aynı elipsoid parametreleri kullanıldı. Bu elipsoidin (0, 90 ), (90,0 ) ve (20,40 ) bakışları için 60x60 piksel rezolüsyonlu izdüşümler elde edildi. Elde edilen görüntüler Şekil 2'de gösterilmiştir. Tablo 1. Çeşitli gürültü seviyelerinde: izdüşüm parametrelerinin kestinm performansı. Gürültü seviyesi a= db a= db a=l ± ±0.009 b= ± ±0.017 c= :c ±0.010 Merkez kayması (piksel) 0.8 ± ±0.29 (a) (c) Şekil 2. Merkezi (30,30) pikselde olan ve A=l. B=2. C=l. D=2. E=l ve F=l parametre değerlerine sahip elipsoidin a) (0.90 ) b) (90.0 ) ve c) (20,40 ) bakışlarındaki izdüşümleri. Kısım 3 de izah edilen kenar kestırım algoritması Şekil 2 de venlen görüntülere uygulandı. Elde edilen sonuçlar Şekil 3 de verilmiştir. Aynı şekilde bu kenar noktalarından elde edilen elips ile orijinal elips verilmiştir. Kenar noktalarından elde edilen elipslerin kullanılması ile elipsoidin paramatrelerı A=0.905, B=1.843, C=0.892, D=1.715, E=0.774 ve F=0.717 sekimde elde edilmiştir. Son olarak değişik arkaplanlar ile yapılan çalışmada, hem izdüşüm hem de elipsoid parametrelerinin kestiriminin arkaplanlara duyarlı olmadığı gözlenmiştir. 6. SONUÇ Bu çalışmada, elipsoidlerin ıki-boyutlu izdüşümlerinden elde edilmesi problemi incelenmiştir. Üç farklı bakışdan elde edilen m görüntülennden yararlanarak

18 elipsoidin üç-boyutlu yapısını veren parametrelerinin elde edilebileceği gösterilmiştir. and Sıgnal Process. ASSP-35,1987, pp /5/ T. Kayıkcıoglu and S. Mitra " A New Method for Estımatıng Dımensıons and 3-D Reconstructıon of Coronary artenal Trees from Bıplane Angiograms, " the Sixth Annual IEEE Symposium Proc. on Computer Based Medical Systems, Ann Arbor, MI, June 13-16, ÖZGEÇMİŞLER (a) (b) (c) Şekil 3. İzdüşüm görüntülerinden elde edilen sonuçlar, a) (0,90 ) b) (90.0 ) ve c) (20.40 ) üst sıra kestirilen noktalar ve uydurulan elipsler, alt sıra : orjinal elipsler. KAYNAKLAR III J. A. K. Blokland, A. M. Vossepoel, A. R. Bakker and E. K. J. Paulvvels, "Delineatıng elliptical objects wıth an applicatıon to cardiac scıntigrams ", IEEE Trans.Medical Imagıng, MI-6(1) 1987, pp III W C Kari. G. C. Verghese and A. S. VVülsky, " Reconstructıng ellipsoıds from projectıons", CVGIP: Graphıcal Models and Image Processing; vol.56, no. 2, March, 1994, pp /3/ K. Kıtamura, J. M. Tobts and J. Sklansky, Estımatıng the 3-D Skeletons and Transverse Areas of Coronary Anerıes from Bıplane Angıograms", IEEE Transactıons on Medıcal Imagıng, vol. 7, December pp /4/Y. Breşler and A. Macovski," Threedimensıonal reconstructıon from projectıons wıth incomplete and noisy data by object estımatıon ", IEEE Trans. Acoustıc, Speech Temel KAYIKÇIOĞLU 1960 Arsın doğumlu olup KTÜ Elektık- Elektronik Mühendisliği Bölümünde 1984 de lisans ve 1987 de yüksek lisans eğitimini tamamlamıştır yılları arasında Amerika Birleşik Devletlerinde doktora eğitimini tamamlamıştır yılında Yrd. Doç. unvanı almış olup halen KTÜ Elektık- Elektronık Mühendisliği Bölümü Telekomünikasyon Anabilim Dalı başkanlığı görevini yürütmektedir. A Mahmut ÖZER 1970 Tokat doğumlu olup 1992 yılında İTÜ Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. DHMİ Genel Md. Dalaman Havalimanında Elektronik Mühendisi olarak çalıştı. Halen Tokat GOÜ Elektrik Bölümünde Öğretim Görevlisi olup KTÜ Elektrik-Elektronık Mühendisliği Bölümünde yüksek lisans çalışmalarına devam etmektedir

19 OTOMATİK BİR ODYOMETRE TASARIMI VE İMALATI Hilmi AKDOĞAN,Mehmet BAYRAK Selçuk Üniversitesi Müh.-Mim. Fakültesi Elektnk-Elektromk Mühendisliği Bölümü , KONYA ÖZET Bu araştırmanın amacı, işitme testi için kullanılacak olan otomatik bir KBB odyometrenin tasarımı, imalatı ve uygulamasıdır. KBB odyometresi, işitme kaybının derecesini ölçebilecek ve işitme kaybının yen hakkında bir fikir verebilecektir. Test sinyalinin frekansını ve genliğini otomatik olarak değiştirebilecek şekilde tasarımı düşünülen bu cihaz ile maskeli ve maskesiz sağ veya sol kulak ve maskeli kemik iletimi testleri yapılabilecek ve sonuçlar kaydedilebilecektir. 1. GİRİŞ İnsanların en önemli duyu organlarından biri olan kulak, bazen doğuştan, bazen psikolojik ve bazen de sonradan olma bozulmalar sebebiyle işlevini kısmen veya tamamen yerine getirememektedir. Uygun işitme cihazlarının kullanılabilmesi, gerekli tedavinin yapılabilmesi ve tedavinin başlangıcı ve sonundaki değişikliklerin gözlenerek kısa zamanda tedavinin durumu hakkında fikir edinilebilmesi için işitme kaybının yeri ve derecesinin iyi bir şekilde belirlenmesini gerektirir/1/. Odyometreler ise bu amaç için kullanılan cihazlardır. Yaygın olarak kullanılan klasik (manuel) odyometreler ile işitme testi yapılabilmesi için bir uzman doktor veva konunun uzmanı bir teknisyenin cihazın ön panelinde bulunan komıtatörler vasıtasıyla hastaya test işaretlen gönderir ve test esnasında hastanın uyartımlarını alarak bir odyograma (İşitme formu) kaydeder. Bu çalışmanın ürünü olarak ortaya çıkan odyometre, klasik odyometrelere göre daha fonksiyonel, daha ucuz ve daha küçük boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Otomatik genlik ve frekans değişimi yapabilen bu odyometrenin tasarımında, istenildiği zaman bilgisayar veya mikroişlemci ile de kontrol edilebilecek şekilde geliştirilmeye açık olması öngörülmüştür. 2. SİSTEMİN DONANIMI Şekil 1.1.' de,gerçekleştirilen otomatik bir odyometrenin blok diyagramı görülmektedir. Söz konusu cihazda temel olarak test işaretinin frekansı ve genliğıyle ilgili işlemler yapılmaktadır. Bu çalışmada, seçilen frekans değerlen (ISO 1964) 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000 ve 8000 Hz ve kullanılan test işaret genlikleri, db arasında 5'er db aralıklarla anacak şekildedir. Test işareti standart frekanslarda ve sabit genliğe sahip olacak şekilde programlanabilir osilatör devresinde üretilmektedir. Aynı genliğe sahip olan bu işaret, programlanabilir kazanç kontrollü yükselteç devresi vasıtasıyla ses çıkış yükselteci çıkışında 5'erdB

20 BEYAZ GURULTU ÜRETECİ MAŞTA '" J"H KARARLI 'KILILER M KOMBINASYONEL LOJİK ELEMANLAR fr PROGRAMLANABİLİR YUKSELTEC M T ÇIKIŞ YUKSELTEC! KULAKLIK VE VİBRATÖR OSLATOR T NMOD 22 SAYtCl 1r MOD 11 SAYICI KOO COZLPCU KOO COZUCU EPROM EPROM TAMPON DISPLAY SURUÇU DISPLAY SURUCU 1 FREKANS GENLİK 0ISPLAY1 DISPLAYI FONKSİYON SECİCİ 1 PROGRAMLANABİLİR OSILATOR HAFCA DEVRESİ TAMPON DISPLAYLER Şekil 1.1. Odyometre Cihazının Blok Diyagramı artacak şekilde, db arasındaki değerlere ayarlanmıştır. işitme testi için kullanılan dönüştürücüler kulaklık ve kemik vıbratörüdür. Kemik vıbratörlen değişken akımı diyafram yoluyla titreşim kuvvetine dönüştüren işitme cihazları türündendir ve özel olarak yapılmıştır. Kullanılan kulaklık ise özel olarak üretılmeyıp, haberleşme amaçlı üretilen standart bir işitme cihazıdır/2/ Kontrol Devresi Kontrol devresi, işitme kaybının testi için ISO 1964 standartına uygun olan işaret frekanslarının sırayla üretilmesi ve herbır frekans değerinde 0 db'den itibaren genliğin 5'er db artırılması için ana osılatör ve programlanabilir yükselteç devresine gerekli komutları göndermektedir. Aynı zamanda test esnasında hastanın duyma butonuna basmasıyla üretilen sinyali kullanarak o anda hastaya uygulanan ses işaretinin db cinsinden genlik ve Hz cinsinden frekans değerini bir hafiza elemanına (6116) kaydeder. Söz konusu değerler kaydedildikten hemen sonra (1-2 ms) bir sonraki frekans değerini seçerek testi otomatik olarak sürdürür. Kontrol devresi 11 farklı frekans değerini belirleyen Mod 11 sayıcı, 22 farklı genlik değerini belirleyen Mod 22 sayıcı, reset ve kayıt işlemi için kullanılan tek kararlı ikili, hafiza elemanları ve kombınasyonal lojık elemanlardan oluşmaktadır. Kontrol devresinin bir görevi de, frekans göstergesini söndürerek hastava testin bittiği ikazını vermektir. Test sona erdiğinde ise hafiza elemanlarında (EPROM ve RAM) kayıtlı olan genlik ve frekans değerlerinin sırayla göstergeden (display) izlenmesini sağlayarak odyograma kaydedilmesini mümkün kılar Programlanabilir Devresi Osilatör Sıcaklığa bağımlılığının az olması (250 ppm/c), düşük distorsıyonu (<%l),tüm ses frekans bölgesini kapsaması ve fazla harici eleman gerektirmemesi sebeplerinden dolayı, imal edilen odyometre cihazında ana osılatör olarak ICL 8038 tüm deveresı kullanılmıştır/3/. Aynı zamanda osilas-yon frekansının sadece R elemanını ayarlamak suretiyle 1/1000 oranında değiştirilebilmesi nedeniyle C elemanının değişimine gerek duyulmadan tüm ses frekans

21 bölgesindeki standart osilasyon frekanslarının elde edilebilmesi, kontrol etme kolaylığı açısından da ICL 8038 tümdevresinin avantajları arasındadır. Osilasyon frekansı: f=o.15/r.chz'dir/3/ (2.1) R elemanının yerine, 11 adet potansıyometre ve Mod 11 sayıcının kontrol ettiği 16x1 anolog anahtar kullanılarak 11 farklı test frekans değen elde edilebilir. Elektronik anahtarlar kullanılmak suretiyle, frekans değişikliklenndeki geçişler sırasında oluşabilecek gürültülerin ve mekanik anahtarlarda zamanla oluşan tozlanma ve aşınmaların önüne geçilmiş olunur. Aynı zamanda elektronik anahtarlar, lojik seviyelerle (0-5V) kontrol edildiği için mikroışlemci veya bilgisayar ile kontrole yatkındır. Elektronik anahtar olarak, 4051 anolog çoğullayıcı tümdevresinden yararlanılmıştır/4/ Programlanabilir Kazanç Kontrollü Yükselteç Bilindiği gibi faz çeviren bir OPAMP kuvvetlendirici devresinin gerilim kazancı; K = - R? /R (2.2) dir. Devrede, Rj direnci sabit tutulduğu zaman kazanç direk olarak R 2 direncine bağlıdır. R 2 elemanı olarak, birbirinden bağımsız olarak ayarlanabilen 22 adet potansiyometre ve bunları devreye sokup-çıkaran anolog çoğullayıcılar kullanıldığı zaman 22 farklı genlik değeri elde edilebilir. Mod 22 sayıcı ile kontrol edilen anolog çoğullayıcılar(4051), anolog anahtarlar olarak kullanılmıştır Gürültü Üreteci Maskeleme işlemi için kullanılan ve beyaz gürültünün bir alçak geçiren filtre tarafından süzülmesiyle elde edilen dar band gürültü iyi duyan kulağa uygulanarak,test esnasında sesin diğer kulaktan algılanmasına bağlı olarak ortaya çıkabilecek yalancı eşik seviyesinin tesbıtinden kaçınılmış olur/5/. 3. CİHAZIN KALİBRASYONU Cihaz ilk çalıştırılmadan önce yapılması gereken iki önemli kalibrasyon işlemi vardır. Birincisi frekans kalibrasyonudur. Frekans kalıbrasyonu için, ses çıkışı bir frekans sayıcı ile gözlenirken, programlanabilir osılatör devresinde bulunan 11 adet potansıyometrenın ayarlanması ile yapılır. Herbır potansıyometrenın hassas bir şekilde sırasıyla ayarlanır, sırayla ayarlanması sonucu ISO 1964 standartlarına uygun olarak frekans kalibrasyon işlemi tamamlanmış olur. İkinci kalibrasyon işlemi ise genlik kalibrasyonudur. Genlik kalıbrasyonu için kulaklıktan ölçülen ses esas alınır ve ölçüm için bir kublörle beraber bir ses seviye metresi veya bir suni kulak kullanılır/6/. Bu çalışmada ses seviye metresi kullanılarak ölçümler db cinsinden direk olarak okunmuştur 5 db 'den 110 db'e kadar 5 db aralıklarla 22 farklı genlik değen, 22 adet potansıyometrenın sırayla ayarlanması ile istenilen kalibrasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. 4. SONUÇ Bu çalışma sonucu gerçekleştınlen otomatik genlik ve frekans değişimli

22 odyometre, düşük distorsiyonu (<%1), sıcaklığa bağım-lılığı çok küçük (250ppm/C )/3/,ucuz maliyeti ve kullanım kolaylığı açısından KBB muayenehaneleri ve polikliniklerinde kullanılabilecek özelliklere sahiptir. Söz konusu otomatik odyo-metre, testi yapan kişiyi fazla meşgul etmeden testi sürdürebilmektedir. Hasta, sadece test sinyalini aldığı anlarda, hasta test butonuna basmak suretiyle testi tamamlayabilmektedir. Mikroışlemcı ile kontrol edilen odyometrelerin işlevine yakın bir işlevi yürütecek şekilde ve istenildiğinde bilgisayar veya mikroışlemcı ile kontrol edilebilecek özellikte tasarlanmıştır. Bir PC ile desteklenmesi için bir Gınş/Çıkış kartı kullanılmak suretiyle ve Qbasıc, C gibi bir programlama dilinde yapılacak yazılımla işitme testi ile ilgili hasta takibi bilgisayar bağlantılı olarak kolaylıkla yapılabilir. KAYNAKLAR [1]AKYILDIZ Necmettin Kulak Hastalıkları ve Mikroşırürjisi Ankara. [2JLAUKLI Einar. 1990Reproducıbility of Heanng Threshould Measurernents. Supplementary Data On Bone- Conducüon and Speech Audiometry. Cilt 19. Sayı 3. Sayfa USA. [3]Harns Data Book, Anonim, [4]CMOS Data Book, Anonim, [5] BERJER H Companson of The Noise Attenuation of Three Audiometry-Earphones, With addıonal Data On Maskıng Near Threshould. Journal of The Acoustical Society of Amerika. Cilt 86. Sayı 4. Sayfa USA [6]BRINKMAN K Referance Zero For The Calıbratıon Püre Tone Audiometers Equipped With Insert Earphones. Acustıca. Cilt 70. Sayı 3. Sayfa Almanya. Prof.Dr. Mehmet BA YRAK 1942 yılında Konya' da doğdu. İngiltere 'de Sheffield nıversıtesı'nden, 1969 yılında Lisans (B.Eng), 1971 yılında Yüksek Lisans (M.Eng.) ve 1974 yılında da Doktora (Ph.D.) derecelerini aldı yılında H.Ü.'de Mıkrodalga dalında Doçent unvanını alan Mehmet BAYRAK, 1988 yılında S.Ü. Müh.- Mim. Fakültesı'ne Profesör olarak atandı. Ekim, 1994 tanhı itibarı ile Dekan Yardımcılığı görevini de yürüten Prof.Dr. Mehmet BAYRAK, 1988 tarihinden bu yana S.Ü. Müh- Mim. Fak. Elk.-Elt. Müh. Bölümü'nde, Bölüm Başkanı olarak hizmet vermektedir. Arş. Gör. Hilmi AKDOĞAN 1964 yılında Konya doğdu yılında İstanbul Teknik Ünıversitesı'nde E- lektronık ve Haberleş Haberleşme Mühendisliği Bölümün-den Lisans derecesini, 1995 yılında Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Elektrik- Elektronik Mühen-disliğı Anabılım Dalından Yüksek Lisans derecesini aldı yılından bu yana Selçuk Üniversitesi Elektrik-Elektronık Mühendisliği Bölümü Telekominıkasyon Anabilim Dalında Araştırma Görevlisi olarak görev yürütmektedir.

23 YENİ-DOĞANLARIN KAVRAMA KUVVETİNİ ÖLÇEBİLEN, KALICI HAFIZALI, BİLGİSAYAR ÇIKIŞLI TIBBİ BİR TEST CİHAZININ TASARIMI, İMALATI VE UYGULAMASI Ercan YALDIZ Mehmet BAYRAK Selçuk Üniversitesi Müh.- Mim. Fakültesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü. KONYA ÖZET Bu çalışmada, yenı-doğan hır çocuğun (newhorn) kavrama kuvvetim ölçebilen tıbba yönelik hır sistem tasarımlanarak imal edilmiştir. Sistem hır fiziksel dönüştürücünün (transdııcer), kalıcı hafızalı komple bir ölçüm cihazının ve bir arabirim kartının tasarımı ve imalatı ile OBASIC dilinde yazılmış hır bilgisayar /programından oluşmaktadır. 1. GİRİŞ El kavrama kuvvetinin ölçülmesi, tıbbın çeşitli alanlarında bir takım araştırmalar ile bazı teşhis ve tedavilerde yeni yöntemler getirmiştir. Yenı-doğan çocukların kavrama kuvvetinin ölçülmesiyle çocuğun sağlıklı gelişimi hakkında fıkır edinilebileceği yapılan tıbbı çalışmalarda incelenmiştir/1/. Ayrıca felçli elin elektrikle uyartılması ve kavrama kuvveti şiddetinin geribesleme işareti olarak kullanılması ile bu elin kavrama kuvveti kontrolünün mümkün olabileceği konusunda, çeşitli rehabilitasyon merkezlerinde önemli çalışmalar yapılmaktadır/2.3/ Kavrama kuvvetinin elektriksel işarete dönüştürülmesi için straın gauge kullanılarak bir fiziksel dönüştürücü imal edilmiştir. Dönüştürücü ile algılanan kuvvet. Ek I'de blok diyagramı verilen ve tasarlanarak gerçekleştirilen bir sistem ile değerlendirilmiştir 2. FİZİKSEL DÖNÜŞTÜRÜCÜ Sistemde yer alan transdüser. iki küçük alüminyum levhanın Şekil I'de görüldüğü gibi birleştirilmesi ve bunlardan bınnın heriki yüzeyine de birer adet straın gauge (gerilme dönüştürücüsü) simetrik olarak yapıştırılması suretiyle imal edilmiştır/4/. Stçaııı Gauue Altlmmvum Levha T Şekil I Fiziksel Dönüştürücü (Transducer) Şeması M.ıvvet Bu straın gauge'ler. ölçüm cihazı içerisinde bulunan bir VVheatstone köprüsü devresinin komşu iki kolunu oluştururlar/5.6/ Alüminyum levhalara bir kavrama kuvveti uygulandığında, levhalar kuvvetin şiddetiyle orantılı olarak eğilmektedirler. Bu eğilme sırasında yüzeylerden birindeki straın gauge'de uzama olurken, diğer yüzeydeki straın gaugede kısalma olur. Uzayan straın gauge'in direnci artar, kısalan straın gauge'in ise direnci azalır Her ıkı değişim de dengeli durumdaki VVheatstone köprüsünün çıkış uçlarında kavrama kuvvetinin şiddeti ile orantılı bir gerilim farkı oluşturur Uygulanan fiziksel kuvvet kaldırıldığında, elastıklık (tersinir) sınırı içinde esneyen alümınvum levhalar tabı olarak ilk durumuna gen dönerler Dolayısıyla köprü çıkışı da yeniden sıfır değerini aiır 3. KOMPLE ÖLÇÜM CİHAZI Komple ölçüm cihazı. Ek I'deki blok dıvamamdan ızieneceüı uıbı. ıkı ko