초소형 칼라 도플러 영상장치를 위한 클러터 제거 기법에 관한 연구
A study on the clutter rejection method for hand-held color doppler ultrasound system
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045793
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
초소형 칼라 도플러 영상장치는 혈류의 속도 및 변화, 단면 혹은 입체적인 혈류의 분포 및 혈관과 심장 내부의 단면 및 입체적인 형태에 대한 정량적인 정보를 제공하기 때문에 응급상황 시 심장 및 순환기 계통의 질병을 진단함에 있어서 매우 중요하다. 일반적인 칼라 도플러 신호처리 과정은 많은 연산을 요구하므로 초소형 칼라 도플러 시스템의 구현에 많은 어려움이 있다. 특히 클러터 제거 필터는 많은 연산으로 인하여 칼라 도플러 시스템에서 가장 많은 하드웨어 리소스를 요구한다. 본 논문에서는 시간 평균화(Time domain averaging)기법을 이용하여 기존의 투영 초기화(projection initialization) IIR 필터(infinite impulse response filter)와 유사한 성능을 가지며 보다 적은 하드웨어 리소스를 요구하는 클러터 제거 기법을 제안하였다. 컴퓨터 모사 실험과 실제 인체 데이터에 적용한 실험을 통해 제안한 클러터 제거기법의 성능을 검증 하였다. 실험 결과 제안한 방법은 기존의 클러터 제거 방법과 큰 차이가 없으며 적은 샘플의 경우 보다 나은 성능을 보이는 것을 확인 하였다. 또한 하드웨어 구현 결과 기존의 방법에 비해 약 85%의 하드웨어 리소스가 감소하였음을 확인 하였다.
more초록/요약
Ultrasound color Doppler imaging provides quantitative information about the distribution, velocity and direction of blood flow in real time. Effective rejection of clutter, which is caused by surrounding tissues and slowly-moving vessel walls, is important for improving the sensitivity in visualizing blood flow. However, it is challenging to adequately suppress clutter since it is typically 40 dB stronger than Doppler signal from blood flow. In addition, a limited number of input samples (ensemble size, typically 8-16) are available for clutter rejection due to frame rate requirements. A highpass filter, called as a clutter filter, is used for rejecting the strong clutter signal existed at low frequency. Due to limited input samples, an infinite impulse response (IIR) with initialization techniques (e.g., projection) is commonly used. However, the realization of a projection-initialized IIR filter requires substantial hardware resources since it needs multiple multipliers and adders depending on ensemble size as well as a memory to store filter coefficients. Thus, it is challenging to utilize PI-III filters in a low-cost ultrasound system (e.g., portable and handheld) for clutter rejection. In this thesis, the new efficient clutter rejection method was proposed where time-domain averaging is used. From simulation and in vivo experiments, the proposed method shows comparable results to a conventional high-pass clutter filtering method while significantly reducing hardware complexity(i.e., 85%). This result indicates that the proposed time-domain averaging method would be more useful for a hand-held ultrasound machine where the reduction in hardware complexity is critical in miniaturization.
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