평균 초음파 속도 추정 기법에 기반한 의료 초음파 영상 해상도 증대에 관한 연구
A study on mean sound speed estimation with focusing quality evaluation in medical ultrasound imaging
- 주제(키워드) Medical Ultrasound Imaging , Mean Sound Speed Estimation , Dynamic Receive Beamforming
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047114
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
일반적인 초음파 의료영상 시스템의 수신 빔 집속에서 집속 시간 지연을 계산하기 위한 초음파 속도를 인체 평균 속도(1540 m/s)로 가정한다. 그러나 연 조직에서 발생한 초음파 속도의 변화로 인하여 신호의 위상 수차가 발생하고, 이는 수신 빔 집속의 촛점 이탈을 야기하여 결국 초음파 영상의 화질 저하시키는 중요한 요인이 되고 있다. 특히, 지방으로 된 조직이나 비만 환자의 초음파 영상에서 위상 왜곡이 심하게 발생한다. 다양한 초음파 속도 추정 기법이 제안되었지만, 제안된 방법들은 목표물의 크기와 종류에 따라 추정 결과가 정확하지 않고, 상당한 연산량과 하드웨어 복잡도를 요구한다. 본 논문에서는 초음파 영상의 공간 해상도 및 대조도를 높이기 위한 새로운 평균 초음파 속도 추정 기법을 제안하였다. 제안하는 속도 추정 기법은 수신 빔 집속된 채널 데이터간 위상 수차를 나타내는 채널 신호 간 평균 크기 변화(Average Sum of Absolute Difference)를 통해 위상 수차 정도를 판단하여 최적의 속도를 추정한다. 제안된 속도 추정 기법은 Field-II 컴퓨터 모사 실험을 통해 알고리즘 적용가능성을 평가 하였고, Ultrasonix’s SonixTouch의 SonixDAQ 병렬 데이터 수집 시스템으로 팬텀 실험 및 인체 실험을 수행하여 추정된 초음파 속도로 동적 수신 빔 집속된 영상을 통해 평가 하였다. 정량적 평가를 위해 팬텀 실험에서는 -3 dB, -6 dB 그리고 -12 dB의 등고선을 측정하여 측 방향 해상도를 측정하고, 인체 실험은 명암 대 잡음 비 측정하여 제안하는 초음파 속도 추정 기법을 검증하였다.
more초록/요약
In ultrasound receive beamforming, a fixed sound speed (e.g., 1540 m/s) is assumed for calculating focusing time delays. However, due to the variations of sound speeds incurring in soft tissues, phase aberrations are introduced, leading to defocusing and consequent degradation in image quality. The phase aberration becomes severe when imaging fatty tissues and obese patients. The various sound speed estimation methods have been proposed, but these methods are influenced by imaging targets’ type and size. These algorithms also require the substantial amount of the computer complexity. In this thesis, a new mean sound speed estimation method, in which focusing quality is examined by computing the average sum of the absolute difference (ASAD) of raw radio-frequency (RF) data during receive beamforming, is presented to enhance spatial and contrast resolution. The proposed ASAD method was evaluated with the Field-II computer simulation, the In-Vitro data from a tissue mimicking phantom, and In-Vivo data by using a 7.5-MHZ linear array transducer with the Ultrasonix’s SonixTouch research platform connected the SonixDAQ parallel data acquisition system. For quantitative evaluation, the lateral resolution was measured with contour maps of -3 dB, -6 dB and -12 dB in In-Vitro experiments. The algorithm also was evaluated with Contrast-to-Noise Ratio (CNR) in In-Vivo experiments.
more