초음파 의료 영상에서 혈관 변형률 영상법과 푸리에 변환을 이용한 스캔 변환 방법에 관한 연구 A Study on the Blood Vessel Strain Imaging and Digital Scan Conversion using Fourier Transform in Ultrasound Medical Image원문보기
본 논문에서는 초음파 의료 영상에서 뇌졸중 예방을 위한 경동맥 부위의 경화반(plaque)을 검출하는 방법과 초음파 영상 시스템에서 모니터에 초음파 영상을 표시하기 위한 방법에 관한 연구를 수행하였다. 뇌졸중 등의 혈관 질병을 진단하기 위해서 혈관 내 초음파(Intravascular Ultrasound:IVUS)영상 기법이 사용되고 있다. 최근에는 혈관 내벽에 붙은 경화반을 탄성 영상법을 이용하여 진단하는 방법들이 연구되고 있다. 그러나 혈관 내 초음파는 혈관 내에 ...
본 논문에서는 초음파 의료 영상에서 뇌졸중 예방을 위한 경동맥 부위의 경화반(plaque)을 검출하는 방법과 초음파 영상 시스템에서 모니터에 초음파 영상을 표시하기 위한 방법에 관한 연구를 수행하였다. 뇌졸중 등의 혈관 질병을 진단하기 위해서 혈관 내 초음파(Intravascular Ultrasound:IVUS)영상 기법이 사용되고 있다. 최근에는 혈관 내벽에 붙은 경화반을 탄성 영상법을 이용하여 진단하는 방법들이 연구되고 있다. 그러나 혈관 내 초음파는 혈관 내에 트랜스듀서를 삽입하여야 하므로 진단 방법에 위험성이 있다. 본 논문은 선형 트랜스듀서를 이용하여 혈관 외부에서 데이터를 획득하여 혈관 내벽에 붙은 경화반의 변형률 영상을 얻었다. 혈관 벽의 움직임을 정확하게 측정하기 위하여, 혈관 벽과 수직이 되도록 주사선의 방향을 조향하면서 초음파 데이터를 획득하였다. 초음파 데이터는 기저대역의 복소수 신호로 복조한 뒤 자기상관(autocorrelation)을 이용하여 혈관 벽의 움직임을 계산하여 변형률 영상을 얻었다. 제안한 방법을 플라스틱 기반의 혈관 모사 팬텀을 제작하여 검증하였다. 혈관 모사 팬텀은 혈관에 해당하는 직경 6mm의 실린더 공간에 물을 채우고 벽을 따라 2mm 두께의 부드러운 경화반을 혈관 벽의 내부에 배치하였다. RF 데이터는 상용 초음파 진단기에서 7.5 MHz 선형 트랜스듀서를 사용하여 -40도부터 40도까지 1도 간격으로 조향시킨 81개의 주사선 데이터를 얻었다. 실험 결과 단단한 배경 팬텀에 인접한 경화반 영역이 더 무른 것으로 관찰되었다. 제안한 방법의 탄성 영상법이 비록 주사선이 혈관 벽에 수직으로 입사하는 영역으로 제한되지만 혈관 변형률 영상법의 유용함을 실험으로 입증하였다. 그리고, 초음파 의료 영상에서 영상을 얻을 경우 초음파 영상 데이터를 모니터에서 표시할 수 있도록 좌표 변환을 해 주어야 하는데 이를 디지털 스캔 변환이라 한다. 그러나, 좌표 변환을 하게 되면 보간에 의한 많은 계산량과 데이터 밀도에 따른 화질 저하 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 많은 알고리즘이 연구가 되어 왔다. 그 중 가장 보편적으로 공간 영역에서의 보간(interpolation)을 통해서 좌표변환을 수행하고 있다. 본 연구에서는 공간 주파수 영역에서 푸리에 변환을 이용한 새로운 스캔 변환 방법을 제시하였다. 이 방법은 공간 영역이 아닌 공간 주파수 영역 상에서 극 좌표계의 데이터를 직교 좌표계의 데이터로 좌표 변환이 가능함을 보였다. 제시한 알고리즘을 컴퓨터 모사와 실험을 통해 기존의 대표적인 스캔 변환 방법인 양선형(bilinear) 보간 방법과 비교하여 보았다. 비교 결과 공간 주파수 영역에서의 좌표 변환을 통해서도 충분히 기존의 보간 방법과 비슷한 화질을 낼 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 초음파 의료 영상에서 뇌졸중 예방을 위한 경동맥 부위의 경화반(plaque)을 검출하는 방법과 초음파 영상 시스템에서 모니터에 초음파 영상을 표시하기 위한 방법에 관한 연구를 수행하였다. 뇌졸중 등의 혈관 질병을 진단하기 위해서 혈관 내 초음파(Intravascular Ultrasound:IVUS)영상 기법이 사용되고 있다. 최근에는 혈관 내벽에 붙은 경화반을 탄성 영상법을 이용하여 진단하는 방법들이 연구되고 있다. 그러나 혈관 내 초음파는 혈관 내에 트랜스듀서를 삽입하여야 하므로 진단 방법에 위험성이 있다. 본 논문은 선형 트랜스듀서를 이용하여 혈관 외부에서 데이터를 획득하여 혈관 내벽에 붙은 경화반의 변형률 영상을 얻었다. 혈관 벽의 움직임을 정확하게 측정하기 위하여, 혈관 벽과 수직이 되도록 주사선의 방향을 조향하면서 초음파 데이터를 획득하였다. 초음파 데이터는 기저대역의 복소수 신호로 복조한 뒤 자기상관(autocorrelation)을 이용하여 혈관 벽의 움직임을 계산하여 변형률 영상을 얻었다. 제안한 방법을 플라스틱 기반의 혈관 모사 팬텀을 제작하여 검증하였다. 혈관 모사 팬텀은 혈관에 해당하는 직경 6mm의 실린더 공간에 물을 채우고 벽을 따라 2mm 두께의 부드러운 경화반을 혈관 벽의 내부에 배치하였다. RF 데이터는 상용 초음파 진단기에서 7.5 MHz 선형 트랜스듀서를 사용하여 -40도부터 40도까지 1도 간격으로 조향시킨 81개의 주사선 데이터를 얻었다. 실험 결과 단단한 배경 팬텀에 인접한 경화반 영역이 더 무른 것으로 관찰되었다. 제안한 방법의 탄성 영상법이 비록 주사선이 혈관 벽에 수직으로 입사하는 영역으로 제한되지만 혈관 변형률 영상법의 유용함을 실험으로 입증하였다. 그리고, 초음파 의료 영상에서 영상을 얻을 경우 초음파 영상 데이터를 모니터에서 표시할 수 있도록 좌표 변환을 해 주어야 하는데 이를 디지털 스캔 변환이라 한다. 그러나, 좌표 변환을 하게 되면 보간에 의한 많은 계산량과 데이터 밀도에 따른 화질 저하 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 많은 알고리즘이 연구가 되어 왔다. 그 중 가장 보편적으로 공간 영역에서의 보간(interpolation)을 통해서 좌표변환을 수행하고 있다. 본 연구에서는 공간 주파수 영역에서 푸리에 변환을 이용한 새로운 스캔 변환 방법을 제시하였다. 이 방법은 공간 영역이 아닌 공간 주파수 영역 상에서 극 좌표계의 데이터를 직교 좌표계의 데이터로 좌표 변환이 가능함을 보였다. 제시한 알고리즘을 컴퓨터 모사와 실험을 통해 기존의 대표적인 스캔 변환 방법인 양선형(bilinear) 보간 방법과 비교하여 보았다. 비교 결과 공간 주파수 영역에서의 좌표 변환을 통해서도 충분히 기존의 보간 방법과 비슷한 화질을 낼 수 있음을 확인하였다.
In this paper, we performed the research of new method which is detects plaque of carotid artery for a stroke prevention in ultrasound medical image, and ultrasound image displayed in monitor of ultrasound imaging system. The intravascular ultrasound (IVUS) imaging technique is used to diagnose cere...
In this paper, we performed the research of new method which is detects plaque of carotid artery for a stroke prevention in ultrasound medical image, and ultrasound image displayed in monitor of ultrasound imaging system. The intravascular ultrasound (IVUS) imaging technique is used to diagnose cerebrovascular diseases such as stroke. Recently, elasticity imaging methods have been investigated to diagnose blood clots attached to blood vessel intima. However, the IVUS imaging technique is an invasive method that requires a transducer to be inserted into blood vessel. In this paper, strain images are obtained of blood clots attached to blood vessel intima with data acquired from outside the blood vessel using a linear array transducer. In order to measure the displacement of blood vessel accurately, experimental data are acquired by steering ultrasound beams so that they can intersect the blood vessel wall at right angles. The acquired rf data are demodulated to the baseband. The resulting complex baseband signals are then processed by an autocorrelation algorithm to compute the blood vessel movement and thereby produce strain image. This proposed method is verified by experiments on a plastic blood vessel mimicking phantom. The efficacy of the proposed method was verified using a home-made blood vessel mimicking phantom. The blood vessel mimicking phantom was constructed by making a 6 mm diameter hollow cylinder inside it to simulate a blood vessel and adhering 2 mm thick soft plaque to the inner wall of the hollow cylinder. The RF data were acquired using a clinical ultrasound scanner with a 7.5 MHz linear array transducer by steering ultrasound beams in steps of 1° from -40° to 40° for a total of 81 angles. Experimental results show that the plaque region near the blood vessel wall is softer than background tissue. Although the imaging region is restricted due to the limited range of angles for which scan lines are perpendicular to the wall, the feasibility of strain imaging is demonstrated. And, in a conventional digital ultrasound scanner, echo data are acquired in the polar coordinates, but should be displayed in the Cartesian coordinates in a raster format, which dictates a digital scan conversion. The coordinate conversion process degrades image quality and results in artifacts. To address this problem, many studies have been done to interpolate pixels whose locations do not coincide with rectangular grid points. In this paper, we present a new method for digital scan conversion using Fourier transform in the spectral domain. In this method, scan conversion is accomplished in such a way that data in the cylindrical coordinates are converted to map onto the Cartesian coordinates while performing Fourier transform, and then the Cartesian coordinate data are inverse Fourier transformed. The proposed method was applied to medical ultrasound images, and was found by computer simulation to produce nearly identical results compared to the well-known bilinear interpolation method.
In this paper, we performed the research of new method which is detects plaque of carotid artery for a stroke prevention in ultrasound medical image, and ultrasound image displayed in monitor of ultrasound imaging system. The intravascular ultrasound (IVUS) imaging technique is used to diagnose cerebrovascular diseases such as stroke. Recently, elasticity imaging methods have been investigated to diagnose blood clots attached to blood vessel intima. However, the IVUS imaging technique is an invasive method that requires a transducer to be inserted into blood vessel. In this paper, strain images are obtained of blood clots attached to blood vessel intima with data acquired from outside the blood vessel using a linear array transducer. In order to measure the displacement of blood vessel accurately, experimental data are acquired by steering ultrasound beams so that they can intersect the blood vessel wall at right angles. The acquired rf data are demodulated to the baseband. The resulting complex baseband signals are then processed by an autocorrelation algorithm to compute the blood vessel movement and thereby produce strain image. This proposed method is verified by experiments on a plastic blood vessel mimicking phantom. The efficacy of the proposed method was verified using a home-made blood vessel mimicking phantom. The blood vessel mimicking phantom was constructed by making a 6 mm diameter hollow cylinder inside it to simulate a blood vessel and adhering 2 mm thick soft plaque to the inner wall of the hollow cylinder. The RF data were acquired using a clinical ultrasound scanner with a 7.5 MHz linear array transducer by steering ultrasound beams in steps of 1° from -40° to 40° for a total of 81 angles. Experimental results show that the plaque region near the blood vessel wall is softer than background tissue. Although the imaging region is restricted due to the limited range of angles for which scan lines are perpendicular to the wall, the feasibility of strain imaging is demonstrated. And, in a conventional digital ultrasound scanner, echo data are acquired in the polar coordinates, but should be displayed in the Cartesian coordinates in a raster format, which dictates a digital scan conversion. The coordinate conversion process degrades image quality and results in artifacts. To address this problem, many studies have been done to interpolate pixels whose locations do not coincide with rectangular grid points. In this paper, we present a new method for digital scan conversion using Fourier transform in the spectral domain. In this method, scan conversion is accomplished in such a way that data in the cylindrical coordinates are converted to map onto the Cartesian coordinates while performing Fourier transform, and then the Cartesian coordinate data are inverse Fourier transformed. The proposed method was applied to medical ultrasound images, and was found by computer simulation to produce nearly identical results compared to the well-known bilinear interpolation method.
주제어
#초음파 의료영상 혈관 변형률 영상법 푸리에 변환율 스캔변환 Blood Vessel Strain Imaging Digital Scan Conversion Fourier Transform Ultrasound Medical Image
학위논문 정보
저자
안동기
학위수여기관
대진대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
전기·전자·통신공학과
발행연도
2010
총페이지
viii, 109 p.
키워드
초음파 의료영상 혈관 변형률 영상법 푸리에 변환율 스캔변환 Blood Vessel Strain Imaging Digital Scan Conversion Fourier Transform Ultrasound Medical Image
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