합성 화소 빔집속을 이용한 고해상도 초음파 영상에 관한 연구
A study of high-quality ultrasound image using compounded direct pixel beamforming
- 주제(키워드) 초음파 의료 영상 , 빔집속 , 화소 단위 빔집속 , 고해상도 초음파 영상
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000064351
- UCI I804:11029-000000064351
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 주사선 변환에서 발생할 수 있는 blurring 왜곡을 제거할 수 있는 Compounded Direct Pixel Beamforming (CDPB) 방법을 제안한다. CDPB 방법에서는 인접한 송신 데이터를 이용하여 직교 좌표계로 구성되는 각 화소점에 직접 빔집속을 하여 주사선 변환 과정에서 발생하는 왜곡을 제거하였다. 추가로 송신 주사선과 영상 화소점 사이에 거리로 인하여 발생하는 에너지 변환을 초음파 빔패턴으로 해석한 계수를 이용하여 보상하였다. 제안한 CDPB 방법은 Field II 모사 실험과 상용 장비에서 얻은 phantom과 인체 실험 데이터를 통하여 확인하였다. 실험에서 제안한 CDPB 방법은 information entropy contrast(IEC)의 경우 기존의 수신 빔 집속 방법에 대비하여 23.6% 향상되는 결과를 보여주었고, blocking artifacts factor(BAF)의 경우 기존의 화소 단위 빔집속 방법보다 16.4% 감소하는 결과를 보여주었다. 제안한 CDPB 방법은 echo processing을 하기 전 빔집속 데이터를 이용하여 합성하므로 송신 주사선 수를 줄였을 경우에 효과적이다. 인체 실험 데이터를 통해 송신 주사선 수를 줄였을 때의 화질 평가와 저하도를 측정하였다. 실험을 통하여 제안한 CDPB 방법은 주사선 수를 3배로 줄였을 경우 speckle size를 측정하여 동등한 공간 해상도를 가지는 것을 확인하였고, 기존의 수신 빔 집속 방법에 대비하여 peak Signal to Noise Ratio (pSNR)은 1.2dB, Structure Similarity (SSIM) index는 23.2%의 향상을 가지는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 새롭게 제안한 화소단위 집속 방법이 초음파 영상의 질을 향상시킬 수 있음을 보여준다.
more초록/요약
In this thesis, a new compounded direct pixel beamforming (CDPB) method is presented to remove blurring artifacts introduced by ultrasound scan conversion. In CDPB, receive focusing is directly performed on each display pixel in Cartesian coordinates using the raw radio-frequency (RF) data from adjacent transmit firings so that artifacts from the scan conversion can be removed. In addition, the energy variations due to the distance between the transmit scanline and display pixel is compensated by utilizing the gain factor obtained from the ultrasound beam pattern. The proposed CDPB method was evaluated with a Field II simulation , phantom and in vivo liver data acquired by a commercial ultrasound machine equipped with a research package (SA-9900, Medison Corp., Seoul, Korea). The experiment results showed that the proposed CDPB method improved the information entropy contrast (IEC) by 23.6% compared to the conventional scan conversion method while it reduced the blocking artifacts factor (BAF) by 16.4% over the direct pixel based focusing method. Moreover, the proposed CDPB method is effective due to compounding with beamformed data before echo processing when reducing transmit scanline. Image quality and degradation was evaluated by the experiment with in vivo liver data. In in vivo study, the proposed CDPB method was shown to equivalent spatial resolution with speckle size measurement method and improvement of peak Signal to Noise Ratio (pSNR) by 1.2dB Structure Similarity (SSIM) index by 23.2% compared to conventional scan conversion method when the number of transmit scanline was reduced by a third. It is concluded that the proposed CDPB method is advantageous to reduce transmit scanline and higher temporal resolution. These results indicate the proposed new direct pixel beamforming method could be used for enhancing image quality in medical ultrasound imaging.
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