1차원 선형 어레이를 활용한 다초점 집속 기반 지방 융해 시술 방법
A study on multi-foci based HIFU body contouring method using 1D linear arrays
- 주제어 (키워드) 지방융해시술 , 시술시간단축 , 일차원선형어레이 , 교차다초점집속방법 , 동시다초점집속방법; HIFU , body contouring , treatment time reduction , one-dimensional linear array , interleaved multi-foci focusing method , simultaneous multi-foci focusing method
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 송태경
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076899
- UCI I804:11029-000000076899
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록
HIFU를 이용한 지방 융해 시술은 수술을 통한 방법과 달리 비침습적이고, 회복 시간이 빠르며 흉터가 없는 장점으로 인하여 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 기존의 HIFU 지방 융해 시술 기기는 오목한 형태의 단일 변환자를 사용하여 한 개의 초점으로 시술을 진행하기 때문에 면적이 큰 부위일수록 시술 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한, elevation 방향은 시술자가 수동으로 기기를 이동하면서 시술을 진행하기 때문에 시술 부위의 지방 조직에서 초음파 에너지가 불 균일하게 조사될 수 있다.본 논문에서는 기존의 HIFU 지방 융해 시술 기기의 문제점을 해결할 수 있는 두 가지의 다초점 집속 방법인 교차-다초점 집속 방법과 동시-다초점 집속 방법을 제시한다. 제안하는 두 다초점 집속 방법은 일차원 선형 어레이의 active elements 를 통해 두 mainlobe 를 조사하고, working aperture 방식으로 active elements 를 lateral 방향으로 이동하면서 스캔한다. 제안하는 두 다초점 집속 방법의 시술 시간 단축 효과를 검증하기 위해 일차원 선형 어레이를 활용한 단초점 집속 방법과 시술 시간을 비교하였고, 컴퓨터 모사 실험을 진행하였다. Field-II 시뮬레이션을 통해 초음파 빔 패턴과 peak compressional pressure 를 도출하였고, 실제 추정 peak compressional pressure 로 scaling 해주었다. 해당 값을 기반으로 bioheat 시뮬레이션을 진행하여 지방 융해 가능 온도인 43 ℃ 에 도달하는 시술 시간을 찾아 제안하는 두 다초점 집속 방법의 시술 시간 단축 효과를 검증하였다.
more초록
Using HIFU for noninvasive fat reduction has become popular due to its noninvasiveness, quick recovery time, and absence of scarring, compared to surgical methods. However, previous HIFU devices for fat reduction face drawbacks, such as prolonged treatment times for larger areas due to the use of a concave-shaped single transducer. Additionally, in the elevation direction, where the operator manually moves the device during treatment, uneven distribution of ultrasound energy in the fat tissue can occur. In this thesis, two multi-foci focusing methods, namely, interleaved multi-foci focusing and simultaneous multi-foci focusing, are proposed to address the issues of previous HIFU body contouring devices. Two proposed multi-foci focusing methods concentrate multiple focal points by utilizing the active elements of a one-dimensional linear array. These methods employ the working aperture approach, allowing the active elements to scan laterally while focusing multiple points. To verify the time reduction effect of the proposed multi-foci focusing methods, a comparison was made with a single focal point approach using a one-dimensional linear array, followed by computer simulations. Using Field-II simulation, ultrasound beam patterns and peak compressional pressure were derived and scaled to actual estimated peak compressional pressure. Based on these values, bioheat simulations were conducted to find the treatment time required to reach the fat melting temperature of 43℃, validating the time reduction effect of the proposed multi-foci focusing methods.
more목차
I. 서론 7
II. 제안하는 HIFU 지방 융해 시술 방법 11
III. 연구 방법 16
1. 일차원 선형 어레이의 초음파 빔 패턴 분석 16
2. C- plane pressure map scaling 21
3. Bioheat transfer equation 22
IV. 실험 결과 24
1. 일차원 선형 어레이의 사양 24
2. Scaling value 도출 24
3. 시뮬레이션 결과 27
V. 결론 및 추후 과제 36
VI. 참고문헌 38
