Grip Vakalarında Yüksek Ateşi Görüntü İsleme İle Algılama

Raporlanmış vaka sayısı artmaya devam ettikçe, Domuz Gribi küresel bir sorun haline geldi. Greg Blackman domuz gribine bağlı olarak artan bir ihtiyaç olan ateş ölçümünü termal görüntüleme kullanarak başarmanın yollarını arıyor.

Meksika’da başlamasıyla, domuz gribi  tüm dünyaya yayıldı. Dünya Sağlık Örgütü(WHO) 11 Haziran 2009 tarihinde salgın olarak ilan etti.  31 Temmuz 2009’da Dünya Sağlık Örgütü’nün raporlarına göre 168 ülke ve deniz aşırı bölgede en az bir laboratuvar, bir H1N1 2009 stren içeren vaka ve toplamda 162,380 vaka bildirildi.

Thermal1

Havaalanlarında termal ateş taraması, ilk olarak 2002-3 SARS salgını sırasında kullanıldı, ve hala domuz gribi için yollucuların taranmasında kullanılıyor. Görüntü Flir’den alınmıştır.

Domuz gribinin yüksek ateş(38°)ve yukarı, öksürük, boğaz ağrısı, halsizlik, ve ağrı gibi temel özellikleri sezon gribleri ile çok benzemektedir.  Termal görüntüleme büyük ölçekte ateşli insan tarama konusunda 2002-3 SARS salgınında hastalığın yayılmasını önlemek için Asyadaki havaalanlarında yolcuları taramada kullanılmıştı. Son zamanlardaki domuz gribi salgınıyla  termal görüntüleme ile ateş taraması yapma konusuna ilgi arttı.

TEKNOLOJİ

Termal kameralar nesnelerin sıcaklığına bağlı (Planck kuralına göre her nesne teorik bir eğriye bağlı kalarak enerji saçar) olarak farklı kızılötesi ışıma algılar. Termal görüntüleme sensörleri ışıktaki fotonları tespit eden foton detektörlerin aksine kızıl ötesi ışımaya maruz kalan her pikseldeki direnç değişimini ölçen tipik odaksal  düzlem sıraları (focal plane array) şeklindedir. Termal kameralar orta(~3-5 µm) ve uzun(~7-14µm)  kızılötesi dalga boylarında çalışırlar.

Termal kameralar soğutulmuş ve soğutulmamış olarak ayrılırlar. En yaygın termal kamera üreticilerinden biri olan  Flir Sistem’in  satış pazarlama müdürü Paul Sacker, on sene önce termal kameranın büyük çoğunluğunun  kriyojenik olarak  (-190°) civarında soğutulmuş olduğunu söyledi. Eski modeller soğutucu olarak sıvı nitrojen kullanırken günümüzde stirling motorlu soğutucu kullanılmaktadır.

Soğutulmuş kameralar iyi bir sinyal gürültü oranı sağlar, böylece  yüksek duyarlılık,  sıcaklık farkı algılamayı 0,015° ye kadar düşürür.  Ancak kameralar pahalıdır ve mekanik olarak soğutuldukları için sınırlı ömürleri vardır. Soğutulan kameraların genel  uygulamaları  hedeflenen imza analizi veya uzak mesafede nesnelerin sıcaklık algılaması gibi en yüksek kalite askeri ve savunma uygulamalarını içerir. Diğer taraftan soğutulmamış kamera teknolojisi kolay yapılır, ucuz ve ömrü sınırlı değildir. Sensör serileri genellikle kristalli yapısı olmayan(amorphous) silikondan  veya vanadyum oksitten  üretilmişlerdir. Duyarlılığı soğutulmuş kameralardan azdır(en az tespit edilebilen sıcaklık aralığı 0,5°dir), fakat bu bir çok uygulama için yeterlidir.

Kızılötesi detektör üreticisi ULIS’in teknik yöneticisi Jean-Luc Tissot, detektör üretim tekniklerindeki  gelişmeler küçük piksel boyu üretimine olanak sağladığını belirtiyor. Tissot, “küçük pikseller çözünürlüğün artmasına ve sistemin boyutlarının küçülmesini sağlıyor” diyor. ULIS termal detektörlerinin piksel boyları  2003’te 45 µm’den 35 µm’ye, 2005’te ise 25 µm’ye düşmüş. Firma bu sene çıkartacağı 640×480 formatlı  IR detektörü ile piksel boyunu 17 µ’ye kadar düşerecek.

ATEŞ  ALGILAMA

Sacker, “Soğutulmamış kameraların soğutulmuş kameralara göre ucuzluğu,  sayısı artan görüntüleme uygulamalarında termal görüntülemenin kullanılmasını sağladı.” diyor. Ateş algılama olayında, kameralar havaalanlarından veya diğer ana ulaşım noktalarından geçen insanları izleyecek şekilde yerleştirilir. Prensip olarak, eğer  vücut sıcaklığı önceden belirlenmiş sınırların üstünde (38°)olan biri geçerse bu durum, kişinin ateşi olduğu göstergesi olarak algılanır , sistem, yetkilileri sesli veya görsel olarak uyarır.

Thermal2

Sağlıklı(sol) ve ateşi yüksek(sağ) insanların yüz termogramları. Görüntü Glamorgan Üniversitesi, Medikal Görüntüleme Araştırma Birimi(Prof FJ Ring)’den alınmıştır.

Yüz yüzeyinde en güvenilir vücut sıcaklığı göstergesi iç göz kantusudur(gözün iç kenarı)ve ateş ölçüm sisteminin verimli kullanılması için bu bölgeden ölçüm yapmak gerekir. İç kantus, beyinden gelen karotisden(boyun atar damarı) beslenir, oysaki yüzün geri kalanı dış karotis atardamarından beslenir ve bu yüzden iç vücut sıcaklığı göstergesi olarak daha az güvenilirdir.

Glamorgan Üniversitesi Medikal Görüntüleme Araştırma Grubu ve termal görüntülemeyle ateş ölçümü için ISO standartları yazan grubun bir parçası olan Prof. Francis Ring, “Kesin bir ölçüm almak için kişinin yüzü lense direk bakmalı ve kamera her göz kenarı için en az 16 pixel alabilecek kadar yakın olmalıdır” der. Gözlük, yüz maskeleri, beyzbol şapkaları  gözleri kapatır , düzgün bir ölçüm yapmak için hepsinin çıkartılması gerekir. Glamorgan Üniversitesinde geliştirilen kesin görüntü yakalama prosedürü ateş ölçümü için uluslar arası standart olarak alınmıştır.

Ring’e göre, SARS konusundaki hayal kırıklıklarından biri, bir çok anektotsal bilgi ortaya çıkmasına rağmen, çok az doküman saklanmış veya yayınlanmış olmasıdır.  Kriter basitçe görüntülere 38° eşik değeri koymak ve bu seviyeyi  geçen yüzler için bir alarm sistemi kurmaktır.

Ring, “Teknik SARS’a yakalanmış birinin çok sıcak bir yüzü olacağını ve kalabalıkta yürürlerken termal kameraların onları ayırt edebileceğini temel almıştır. Esas sorun, grip virüsü ile ilgili durumun gerçekte böyle olmamasıdır. Uç örneklerde tüm yüz sıcak olacaktır fakat  kişi bu kadar hastaysa muhtemelen yolculuk etmez.”  diyor.

Tasarımın detaylandırılması, kameraların performans özellikleri ve nasıl kullanılacağı, test edileceği , bakım yapılacağı ve çalışanların eğitim gereksiminleri için iki standart belirlenmiştir. Standartın gereksinimlerinden biri teçhizatın medikal teçhizat olarak düşünülmesidir ve bu da belli ana özelliklere sadık kalmak zorunluluğu getirir.

Standardın verimli ateş ölçümü için tavsiye ettiği kriterler, kameranın kullanımdan önce durağan hale ulaşmış olmasını, belirli aralıklarla teçhizatın kalibre edilmesini, kameranın yüz ile duruşunun önemini, kameraların düzenli kontrolunu ve verilerin yedeklenmesini içerir.

Soğutulmamış kameralarla ilgili bir kriter sahnede bir sıcaklık referans kaynağı olmasını öneriyor böylece her görüntü kendi içinde kalibre olacaktır. Xenics Avrupa satış temsilcisi Martin Ghillemyn, der ki;  “birisinin ateşinin olup olmadığının kararının verilmesi hassas bir ateş ölçüm metodu gerektirir ve referansı bu çerçeveye dahil etmek ölçüm hassasiyetini maksimize eder”.  Xenics’ Raven-384 soğutulmamış kameralar ateş taraması için uygundur.

Kızılötesi kameraların kalibrasyonu sıkı sıkıya kontrollu çevresel koşullar altında yapılır. Xenic’te bu, siyah vücut referansı kullanılarak iklim odasında gerçekleştirilir. Bu özellikle soğutulmayan bolometre kameraların duyarlılığı çevre koşullarından etkilendikleri  için  önemlidir. Ev içi kalibrasyona rağmen, siyah vücut referansı yolcu kontrol noktasının arka planına yerleştirilmesi ile hala kesin okumalar elde edebilmektedir.

KESİNLİK ANAHTARDIR

H1N1 virüsü hakkında ateş seviyesine gelmesi için ne kadar zaman gerektiği gibi hala bilinmeyenler var.   Bu, bazı insanların bir kaç saat gibi daha çabuk ateşinin çıkması ile bir kaç günde ateşi çıkanlar arasında değişiyor. Ring “her zaman ölçülemeyenler olacaktır, ateşlenme durumu hakkında her şeyi bilmiyoruz ama elimizden gelenin en iyisi teknolojiyi mümkün olan en kesin şekilde kullanmaktır” diyor.

Sacker, sistemin yanlış pozitifler üretebileceğini söylüyor.  Yakın zamanda sıcak içecek içen birisinin vücut sıcaklığı diğerlerinden daha fazladır. Bunun gibi vücut sıcaklığını arttıran ve viral olmayan sebepler de vardır. Ancak eğer uygun donanım kullanılırsa ve sistem düzgün kurulursa tarama sistemi olması hiç olmamasından iyidir.

Sacker işyerlerinin de ofis binalarında H1N1 virüsünün yayılmasını azaltmak ve sağlıklı iş gücünü korumak için termal görüntüleme donanımına olan ilgilerinin arttığını ekliyor.

Dört seneden fazla zamandır, Ring ateşli çocukların termal taramadan geçtiği Warsaw’da Askeri Sağlık Enstitüsünde çalışmalarını sürdürüyor. Ring  “ Ortaya çıkan sonuç, teknik kesinlikle çalışıyor” diyor. Vücut sıcaklığı ile  gözlerin termal görüntülerinin ölçümleri arasında yüksek bir ilişki var, ancak kişi dosdoğru yüksek kalite görüntü kullanan lense bakarsa.

Ağustos/Eylül 2009 tarihli 34 sayılı Imaging and Machine Vision dergisinin 16-17. sayfalarından  çevrilmiştir.

InfoDif Yazılım

İletişim

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir