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평면파를 이용한 기능성 혈루 지표 초음파 영상 기법에 관한 연구

A study on Functional Flow Index Imaging using planwave

초록/요약

기능성 혈류 지표영상장치는 혈류의 특성을 도플러 지표(예, 저항 지표, 맥박 지표 등)를 이용하여 2차원 평면에 대한 정량적인 정보를 제공하여, 심장 및 순환기 계통의 질병 진단의 효율을 크게 향상 시켜준다. 기존의 칼라 도플러 기반의 2차원 기능성 혈류 영상 기법은 여러 심장 주기의 혈류 정보를 취득한 후 이를 합성함으로써 정량적인 정보를 제공하였지만, 이는 데이터 취득 시간의 불 균일 및 움직임에 의해 그 정확성이 제한된다. 본 논문에서는 평면파(Plane wave)를 이용하여 일정한 데이터 취득 속도로 하나의 심장 주기 내의 충분한 혈류 속도 정보를 확보하여 정확한 도플러 지표를 얻을 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 interleaving 방식을 이용하여 빠른 데이터 취득 속도에서도 느린 혈류 속도 측정의 정확성을 높였다. 제안된 방법은 플로우 팬텀 (Gammaex 1425A LE, Gammex, Middlection, WI, USA)으로부터 수신 빔집속 전 라디오 주파수(Radio-Frequency)대역의 신호를 연구용 초음파 장치(Ultrasonix Touch, Ultrasonix, Richmond, BC, Canada)를 이용하여 얻은 데이터를 Matlab(Mathworks, Natick, MA, USA)프로그램을 이용하여 오프라인 상에서 검증하였다. 제안한 기능성 혈류 지표 영상 기법은 스펙트럴 도플러를 이용한 혈류 특성 지표 값과 비교하여 제안된 영상 기법의 혈류 속도 정보의 신뢰성을 확인하였고 오차율은 1~3%로 작았다. 이러한 결과들은 제안한 기능성 혈류 지표영상 기법이 기존 기법에 비하여 높은 프레임 율로 정확한 기능성 정보를 제공할 수 있음을 보여준다.

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초록/요약

Functional flow index imaging can provide quantitative information of hemodynamics on two-dimensional plane by using Doppler index (e.g., resistive index and pulsatility index). These information can greatly improve the efficiency of diagnosing heart and circulatory disease. In previous functional flow index imaging based on color Doppler imaging, quantitative information was provided by synthesizing information acquired from more than one cardiac cycle. However, these methods have limits on the accuracy of the calculated Doppler indices due to the non-uniformity of the acquiring time and movements of tissue and/or transducer. In this paper, method on calculating accurate Doppler indices using plane wave is proposed. By transmitting plane wave, sufficient information can be obtained from one cardiac cycle with uniform data acquisition time. Furthermore, by using the interleaving method, in spite of the fast data acquisition time, slow flow velocity can be calculated accurately. To verify the proposed method, pre-beamformed radio frequency(Radio-Frequency) data from a flow phantom (Gammex 1425A LE, Gammex, Middleton, WI, USA) were acquired using a commercial ultrasound scanner equipped with a research package (Ultrasonix Touch, Ultrasonix, Richmond, BC, Canada) and then processed offline using Matlab (Mathworks, Natick, MA, USA). The proposed functional flow index imaging method increased the reliability of flow velocity information compared to the conventional functional flow index imaging based on spectral Doppler. These results indicate that the proposed functional flow index imaging method can provide more accurate functional indices with higher frame rate compared to conventional method

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