Faculty of Information Technology and Bionics (Pázmány Péter Catholic University)
Starting date
2016-10-01
Closing date
2017-12-31
Funding (in million HUF)
10.058
FTE (full time equivalent)
0.88
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A kutatás célja egy olyan szuperrezolúciós eljárás kifejlesztése és validálása, amely a vizsgált közegről alkotott előzetes struktúrális információ alapján olyan ultrahangképeket képes alkotni, mely egyes szórókat képes detektálni. Ez szövet esetén azt jelenti, hogy sejteket illetve extracelluláris komponenseket képes lokalizálni.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A kutatás alapkérdése, hogy lehetséges-e sűrűn elhelyezett mikrométer méretű szórókat külön-külön detektálni olyan frekvenciájú ultrahanggal, amit a diagnosztikában használnak (20 MHz) 1 cm behatolási mélységig.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A kutatás jelentősége abból adódik, hogy jelenleg az összes orvosi képalkotás esetében egy fájdalmas kompromisszumot kell kötni a behatolási mélység és a felbontás között. Sejtes elemek képalkotása több milliméter mélységben egyedülálló betekintést nyújtana különböző biológiai folyamatokba valamint megnövelné a magas-frekvenciás ultrahang diagnosztikai képességét (sőt, más képalkotási módalitásokra is, mint például optikális koherencia tomográfiára, hatással lenne).
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A hagyományos képalkotó rendszerek felbontási képességét az alkalmazott sugárzás hullámhossza szabja meg. Az ultrahang hullámok hosszabbak az optikában felmerülő hullámoknál, azonban jóval mélyebb a behatolásuk. A jelen kutatás célja, hogy biológiai szövetról sejt-szintű felbontású képek készüljenek 1 cm behatolási mélységgel. Az eredmények új távlatokkal kecsegtetnek a diagnosztikában, kiváltképpen a fejlszíni elváltozások (pl. bőrrák) területén.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The aims of the research are to develop and validate a proposed superresolution method that uses prior structural information about the investigated medium to generate ultrasound images that can resolve single scatterers. In the case of tissue, this amounts to locating single scattering structures such as cells and extracellular components.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The basic question of the research is whether it is possible to separately detect dense collections of micron-scale scatterers using frequencies employed in diagnostic ultrasound (20 MHz) at up to 1 cm depth.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. The significance of the research is that in all modalities of medical imaging, there is a painful compromise between depth of penetration and resolution. Cellular imaging at depths greater then several millimetres would provide unique insight into biological processes as well as unlock a greater diagnostic capability in high-frequency ultrasound and beyond (e.g. optical coherence tomography imaging).
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The resolution of classical imaging systems is traditionally limited by the wavelength of the radiation involved. Ultrasound waves have longer wavelengths to optics, but they also penetrate much deeper, for example several centimeters in the case of tissue. The current research aims to uses structural information about tissue in order to see at cellular resolution at up to 1 cm depth. The results are expected to open up new frontiers in diagnostics, in particular the diagnosis of superficial lesions such as skin cancer.
Final report
Results in Hungarian
Az ultrahangképek értelmezése külön kihívást jelent a szemcsézettség megjelenése miatt. Ezt a szemcsézettséget sokszor tekintik zajnak, és ennek megfelelően sok képfeldolgozási eljárás mind a kutatásban, mind az orvosi gyakorlatban használt lévő eszközökön arra irányul, hogy ezeket a mintázatokat eltüntesse, vagy legalábbis csökkentse. Ezeknek a mintázatoknak azonban információtartalmuk is van, és amennyiben megfelelő feltételezéseket használunk, kinyerhetők belőlük olyan szóró eloszlási információk, amelyek segíthetnek az orvosi diagnosztikában. Jelen kutatás fő eredménye olyan ultrahang kőzegeket (úgynevezett fantomokat) létrehozása és karakterizálása, amelyekben a szóró eloszlás ismert, így mérni lehet a szóró eloszlást becslő eljárások pontosságát.
Results in English
The interpretation of ultrasound images poses a challenge due to the appearance of speckle. Such speckle is often treated as noise, and the aim, accordingly, of image processing algorithms in research and on devices used in medical practice is to eliminate or at least reduce such speckle. However, such speckle patterns also contain information, and if appropriate assumptions are made, can yield scatterer distributions that may help in medical diagnostics. The main result of the current research is the creation and characterization of ultrasound media (so-called phantoms) where the scatterer distribution is known, so that the accuracy of methods to estimate scatterer distributions may be measured.
