혈관 내 초음파 영상에 특화된 Coded excitation 기술과 구현
Coded Excitation Technique and Implementation Specialized for Intravascular Ultrasound Imaging
- 주제(키워드) 혈관 내 초음파 , Intravascular Ultrasound , IVUS , Coded excitation
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 장진호
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063341
- UCI I804:11029-000000063341
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
혈관 내 초음파 영상은 초음파 변환기가 내부에 부착된 카테터(Catheter)를 혈관에 삽입하여 혈관 내부의 생체 정보를 시각화하여 진단하는 기술이다. 기존의 혈관 내 초음파 영상 시스템은 pulsed excitation을 송신하여 신호의 에너지를 높이는 것에 한계가 있으며, 송신 신호의 중심주파수가 높아짐에 따라 높은 해상도를 가지지만 침투 깊이(Penetration depth)와 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio; SNR)가 낮은 성능을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점은 코딩된 긴 펄스를 송신하여 신호의 에너지를 높이는 coded excitation 기술을 사용하여 보완할 수 있으며, 수신 신호의 펄스 압축으로 pulsed excitation의 성능과 비교하였을 때 유사한 해상도를 가지는 장점이 있다. 본 논문에서는 혈관 내 초음파 영상에 특화된 coded excitation 기술을 제안하고, RF 실험을 통해 coded excitation 기술의 성능을 비교 및 평가하였다. 또한 이 기술이 적용된 실시간 혈관 내 초음파 영상 back-end 시스템을 개발하였다. 개발한 back-end 시스템의 성능은 FPGA의 출력 결과와 VHDL(VHSIC Hardware Description Language) 코드를 MATLAB 프로그램을 사용하여 동일하게 구현하여 얻은 결과 비교를 통해 검증하였다. tissue mimic phantom을 사용한 ex-vivo 실험을 통하여 coded excitation 기술이 pulsed excitation을 사용하는 일반적인 혈관 내 초음파 영상보다 침투 깊이가 더 높은 것을 보인다.
more초록/요약
An Intravascular ultrasound (IVUS) imaging has been used for diagnosing atherosclerosis by evaluating morphology of atherosclerotic plaques, lumen size, and vessel remodeling. For this, a catheter containing an ultrasound transducer with a diameter of less than 0.5 mm is inserted into a blood vessel and rotated to acquire image data. Although an increase in the center frequency of IVUS transducers improves the spatial resolution of IVUS images, it also causes lowering imaging depth and signal-to-noise ratio (SNR). Coded excitation techniques are a way to overcome this problem because these techniques are capable of increasing the energy of transmitted ultrasound and providing spatial resolution similar to conventional pulsed excitation after pulse compression of the received signal. In this paper, a coded excitation technique specialized for IVUS imaging is proposed, and its imaging performances are evaluated through simulation and experiments. Based on the results of this study, a real-time intravascular ultrasound back-end system was implemented in a field programmable gate array (FPGA). The accuracy of the developed system was evaluated by comparing the system output with the result computed using a MATLAB program. Through ex-vivo experiments using tissue mimic phantoms, the coded excitation technique shows a higher penetration depth than conventional IVUS imaging using pulsed excitation.
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