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문제 정의
- 즉 solid는 1,580 m/s, normale 1,540 m/s, adipose는 1,460 m/s, cyst는 1,500 m/s로 측정하여 전파속도로 인한 불선예도를 줄인다. 그래서 본 연구는 이 기능을 이용해, 영상의 선예도를 육안으로 관찰함으로써 매질의 전파속도를 측정하였다. 즉, SCNOACE 9900, C2-51R의 tissue mode를 작동하여, C 형과 TiO2 형 TMM을 3.
- 1%로 가장 많고, 연령군이 젊어지고 있어 초음파검사로 조기 발견하여 치료계획을 세우는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서 효율적으로 유방 초음파검사와 생검을 훈련할 수 있는 생검용 유방초음파 TM팬텀을 제작하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) C형 TMM은 첨가제의 농도가 증가할수록 투 과심도가 감소하였으나 C 2.
- 유방 TM팬텀(tissue mimicking phantom)은 인체 연부조직과 유사한초음파의 물리적인 성질을 구비하여야 한다. 본 실험에서는 polymer urethane(PU)을 주제로 active carbon(c)과 TiO2 첨가제를 사용하여 농도와 경도를 변화시켜, 생체의 유방과 유사한 탄력성, 에코 특성을 나타내는 유방 초음파 팬텀을 제작하고자 하였으며, 생검을 위한 표적물질은 유방 TMM과 휘도차를 나타내어 초음파 주사 시 쉽게 관찰할 있도록 하였다. 또한 각각의 TMM에 대하여 에코 균질성, 투과심도, 전파속도, 감쇠 등을 인체의 연부조직과 비교.
제안 방법
- TMM의 감쇠는 생체 연부조직의 평균 감쇠와 유사하여야 한다. 그래서 C 0.70%w/v, C 2.09 %w/v, C 4.10%w/v과 TiO2 0.70 %w/v, TiO2 2.09 %w/v, TiO2 4.10 %w/vTMM에 대하여 3.5 MHz와 7.5 MHz 프로브로 각각 최대 투과심도를 측정하여 감쇠(dB) = 주파수(MHz) × 통과거리(cm)의 식으로 감쇠 정도를 계산하였다. 이 때 TMM의 최대투과심도가 모니터에 나타날 수 있는 최대 깊이 범위를 벗어나지 않도록 게인을 60으로 조정하였으며, TGC와 DR를 조절하여 휘도가 균등하게 하였다.
- 7 dB/cm이내에서 만족하는 것으로 나타났다. 그래서 유방 TM팬 텀은 휘도, 균질성, 전파속도, 투과도가 생체의 연부조직과 유사한 TiO2 4.10%w/v TMM을, 표적물질은 TiO2 TMM에 비해 감쇠가 높은 C 2.09 %w/v TMM을 이용하여 생검용 유방 초음파 팬텀을 제작하였다. 제작한 팬텀은 유방 초음파검사에 효과적인 훈련을 위해 사용될 뿐 아니라, 개발한 TMM의 합성은 새로운 표재성장기의 팬텀 제작과 보다 섬세한 training 팬텀을 제작하는데 기여 할 것으로 기대한다.
- 인체 유방은 지방, 근육, 선조직, 연결조직 등에 의해 섬세한 구조를 하고 있으나, 실제 TMM을 합성하여 이러한 조직들 간의 휘도를 나타내는 것은 어려움이 있었다. 그러나 유방 초음파검사의 주사와 생검의 훈련 능력을 향상시킨다는 측면에서, 생체 유방과 유사한 TMM의 휘도와 탄력성, 그리고 초음파의 물리적 특성에 유의하여 제작하였다. 그리고 제조과정에서 첨가제의 농도와 경도 변화에 따라 휘도가 다양한 TMM을 나타낼 수 있어서 향후 보다 섬세한 휘도와 대조도를 나타낼 수 있는 TM 팬텀을 제작할 수 있을 것이다.
- 본 실험에서는 polymer urethane(PU)을 주제로 active carbon(c)과 TiO2 첨가제를 사용하여 농도와 경도를 변화시켜, 생체의 유방과 유사한 탄력성, 에코 특성을 나타내는 유방 초음파 팬텀을 제작하고자 하였으며, 생검을 위한 표적물질은 유방 TMM과 휘도차를 나타내어 초음파 주사 시 쉽게 관찰할 있도록 하였다. 또한 각각의 TMM에 대하여 에코 균질성, 투과심도, 전파속도, 감쇠 등을 인체의 연부조직과 비교. 평가하였다.
- 그러므로 초음파검사 시 환자의 연령과 부위에 따라 주파수를 선정해야하며, TM팬텀의 경우, 용도에 따라 충분한 투과심도를 나타내야 한다. 매질의 투과도는 경도와 밀도에 관계하므로 본 실험은 C 0.70%w/v, C 2.09 %w/v, C 4.10%w/v과 TiO2 0.70 %w/v, TiO2 2.09 %w/v, TiO24.10%w/v로 농도 변화를 주어 TMM을 제조하였다. 제조한 TMM은 각각 20cm 원통형 프라스틱 통에 넣고 SONOACE 6000C의 3.
- 그러므로 초음파 영상의 균질성은 질병을 판별하는 중요한 요소이다. 본 실험은 TMM의 균질한 반사에 코를 얻기 위해 C와 TiO2의 첨가량을 조절하여 TMM을 제조하고, 이것을 20 cm 원통형의 플라스틱 통에 넣고 겔화한 후 SONOACE 6000C, 7.5 MHz 프로브로 실시간 주사하였다. 영상이 가장 균질하게 보일 때 정지상을 에코 프린터에 출력하였으며, 영상의 파라미터는 출력 100, 게인 80으로 조정하고, TGC, DR, focal zone을 고정하였다.
- 5 MHz 프로브로 실시간 주사하였다. 영상이 가장 균질하게 보일 때 정지상을 에코 프린터에 출력하였으며, 영상의 파라미터는 출력 100, 게인 80으로 조정하고, TGC, DR, focal zone을 고정하였다.
- 5 MHz 프로브로 각각 최대 투과심도를 측정하여 감쇠(dB) = 주파수(MHz) × 통과거리(cm)의 식으로 감쇠 정도를 계산하였다. 이 때 TMM의 최대투과심도가 모니터에 나타날 수 있는 최대 깊이 범위를 벗어나지 않도록 게인을 60으로 조정하였으며, TGC와 DR를 조절하여 휘도가 균등하게 하였다.
- 폴리에스테르계 폴리우레탄 주제의 합성은 반응 플라스크에 polyesterpolyo1,연장제, dimethylformamid를 넣고 50℃에서 가열 · 교반시켰다. 이 반응조에다 TDI를 첨가하여 75±5℃에서 계속 가열 교반시켰고 반응이 진행됨에 따라 용액의 점도가 증가하므로 methylethylketone을 첨가하여 점도를 조절하였다. 폴리에테르계 폴리우레탄 주제의 합성은 4구플라스크에 condensor, stirrer 온도계를 설치한 후 반응 플라스크에 polyetherpolyo1,Trimerhylol propane(TMP) 및 Triphenyl phosphate(TPP)를 차례로 넣고 가열 · 교반하였다.
- 10%w/v로 농도 변화를 주어 TMM을 제조하였다. 제조한 TMM은 각각 20cm 원통형 프라스틱 통에 넣고 SONOACE 6000C의 3.5 MHz와 7.5 MHz 프로브로 주사하여, 영상의 휘도가 확인되지 않는 부분의 최대 깊이까지 계측하였다. 초음파 진단장치의 파라미터는 출력 100, 게인 80, 시간게인보상(TGC), dynamic range(DR), 초점영역(focal zone)은 고정하고, 실시간으로 여러 번 주사하여 가장 잘 나타난 영상을 정지하여 계측하였다.
- 그래서 본 연구는 이 기능을 이용해, 영상의 선예도를 육안으로 관찰함으로써 매질의 전파속도를 측정하였다. 즉, SCNOACE 9900, C2-51R의 tissue mode를 작동하여, C 형과 TiO2 형 TMM을 3.5 MHz 프로브로 여러 번 실시간 주사하면서 첨가제의 음영이 가장 균질하고 선예할 때 정지상을 출력하고 각 영상을 비교 · 평가하였다.
- 초음파 진단장치는 SCNOACE 6000C와 9900, C2-51R(Medison, Korea), 프로브는 3.5 MHz convex probe 와 7.5 MHz linear probe를 사용하였고, TMM의 전파속도 측정은 SCNOACE 9900, C2-51R의 tissue mode를 이용하였다. TMM의 합성 재료는 Polyesterpolyo1,pol -yetherpolyo1,2, 4- and 2, 6-toluenediisocyanaye (TDI), methylene diisocyanate(MDI), Diamine oligomer등을 사용하였으며, 용매로는 N, N-dimethylformamide(DMF), methylethylketone(MEK), ethano1,methanol,ethylaceyaye(EA) 등을 사용하였다.
- 5 MHz 프로브로 주사하여, 영상의 휘도가 확인되지 않는 부분의 최대 깊이까지 계측하였다. 초음파 진단장치의 파라미터는 출력 100, 게인 80, 시간게인보상(TGC), dynamic range(DR), 초점영역(focal zone)은 고정하고, 실시간으로 여러 번 주사하여 가장 잘 나타난 영상을 정지하여 계측하였다. 한편 경도 변화에 따른 투과심도를 측정하기 위해 C 2.
- 이 반응조에다 TDI를 첨가하여 75±5℃에서 계속 가열 교반시켰고 반응이 진행됨에 따라 용액의 점도가 증가하므로 methylethylketone을 첨가하여 점도를 조절하였다. 폴리에테르계 폴리우레탄 주제의 합성은 4구플라스크에 condensor, stirrer 온도계를 설치한 후 반응 플라스크에 polyetherpolyo1,Trimerhylol propane(TMP) 및 Triphenyl phosphate(TPP)를 차례로 넣고 가열 · 교반하였다. 이 때 TMP가 완전히 녹으면 50℃ 이하로 급속 냉각시킨 후 P-MDZ을 넣고 75~85℃에서 4시간 가열 교반시켰고, 반응 후 70℃로 감온하여 Ethylacetate(EA)를 첨가하고 가열기를 정지시킨 후 1시간 동안 교반 혼합시켰으며 주제인 prepolymer를 완성하였다.
- 초음파 진단장치의 파라미터는 출력 100, 게인 80, 시간게인보상(TGC), dynamic range(DR), 초점영역(focal zone)은 고정하고, 실시간으로 여러 번 주사하여 가장 잘 나타난 영상을 정지하여 계측하였다. 한편 경도 변화에 따른 투과심도를 측정하기 위해 C 2.09 %w/v TMM의 경도를 5단계(#1~#5)로 변화한 TMM을 제조하였는바, #2는 생체의 유방과 유사한 경도로 제조하였으며, #1에서 #5 단계로 조금씩 경도를 증가시켰다. 프로브는 SONOACE 6000C, 3.
대상 데이터
- 5 MHz linear probe를 사용하였고, TMM의 전파속도 측정은 SCNOACE 9900, C2-51R의 tissue mode를 이용하였다. TMM의 합성 재료는 Polyesterpolyo1,pol -yetherpolyo1,2, 4- and 2, 6-toluenediisocyanaye (TDI), methylene diisocyanate(MDI), Diamine oligomer등을 사용하였으며, 용매로는 N, N-dimethylformamide(DMF), methylethylketone(MEK), ethano1,methanol,ethylaceyaye(EA) 등을 사용하였다. TMM의 첨가제는 active carbon과 TiO? powder를 사용하였고, 그 외에sonic ge1,echo printer 및 paper(doshiba, Japan),TMM을 수용할 수 있는 용기로 acryl 등도 사용하였다.
성능/효과
- 09%w/v에서 15 cm 이상의 최대투과심도를 보이고, 연부조직과 유사한 휘도와 균질성을 보였으며, 2) TiO2형 TMM은 C형 TMM에 비해 낮은 휘도와, 20 cm 이상의 최대투과심도를 나타냈고, TiO24.10%w/v에서 균질한 에코 양상을 보였으며, 3) C형과 TiO2 TMM의 전파속도는 모두 1,460-1580 m/s 범위로 연부조직의 1,540 m/s와 유사하게 나타났으며, 4) C형의 감쇠계수는 0.50~0.66dB/cm로 연부조직의 0.50-0.7 dB/cm이내에서 만족하는 것으로 나타났다. 그래서 유방 TM팬 텀은 휘도, 균질성, 전파속도, 투과도가 생체의 연부조직과 유사한 TiO2 4.
- 한편, tissue mode를 이용한 C와 TiOa TMM의 전파속도 측정은 첨가제의 량과 경도에 관계없이 모든 종류의 TMM에서 동일한 전파속도를 보였다. Solid와 normal 측정은 첨가제 주위가 선예하고 짧은 리니어 에코 양상(short linear echo pattern)을 보였고, adipose에서 가장 선예한 점상의 에코(dot echo pattern)를 보였으며, cyst 측정시 normal과 adipose 중간 정도의 선예도를 나타냈다. 그러므로 C와 TiO2형 TMM은 1,460-1580 m/s 범위의 전파속도를 갖는 것으로 보인다.
- 5 MHz 프로브로 평가한 결과, C형 TMM은 농도의 변화에 관계없이 거의 유사한 균질성(homogeneity)을 보였으나, 첨가량이 증가하면 휘도(brightness)가 감소하는 것으로 나타났다. TiO2 0.70 %w/v TMM과 TiO2 2.09 %w/v TMM은 전체적으로 무에코 양상에 군데군데 고음영이 관찰되었고, 4.10%w/v TiO2 TMM은 균질한 에코 양상을 보였으나, C 4.10 %w/v TMM에 비해 전체적으로 휘도가 낮게 나타났다. 그림 1은 C와 TiO2 TMM의 균질성을 비교한 영상이다.
- 10%w/v TMM은 7 cm로 나타나 첨가제 농도가 증가할수록 투과도가 감소하는 것으로 나타났다. TiO2형 TMM은 첨가제의 농도변화에 관계없이 모두 20 cm 이상의 투과심도를 보여 첨가제에 의한 반사파 작용이 C형 TMM에 비해 거의 없는 것으로 나타났다. 첨가제 농도 변화에 의한 최대투과심도는 표 1에 제시하였다.
- 감쇠 특성을 측정하기 위해 C 0.70%w/v, C 2.09 %w/v, C 4.10%w/v과 TiO2 0.70 %w/v, TiO2 2.09 %w/v, TiO2 4.10 %w/v TMM에 대하여 3.5 MHz와 7.5 MHz 프로브로 각각 최대투과심도를 측정한 결과 Ti6형 TMM은 최대투과심도가 20 cm 이상으로 측정 한도치를 넘어 감쇠계수를 계산할 수 없었으며, C형 TMM은 감쇠(dB) = 주파수(MHz) × 통과거리(cm)의 식에 의해 감쇠계수를 계산한 결과, C 0.70%w/v의 감쇠계수는 0.50dB/cm, C 2.09 %w/v와 C 4.10%w/v는 0.66dB/cm로 나타나 전체적으로 0.5~0.66dB/cm의 감쇠계수를 보였다. 감쇠의 정도는 첨가제의 종류와 량에 따라 차이가 있는 것으로 나타났으며, TMM은 반사체 량의 증감에 따라 감쇠 특성이 변화하여야 팬텀으로써의 기능은 물론, 표적물질의 대조도를 형성할 수 있으므로 C형과 TiO2형 TMM이 유방 TM팬텀으로서의 유용성을 확인할 수 있었다.
- 66dB/cm의 감쇠계수를 보였다. 감쇠의 정도는 첨가제의 종류와 량에 따라 차이가 있는 것으로 나타났으며, TMM은 반사체 량의 증감에 따라 감쇠 특성이 변화하여야 팬텀으로써의 기능은 물론, 표적물질의 대조도를 형성할 수 있으므로 C형과 TiO2형 TMM이 유방 TM팬텀으로서의 유용성을 확인할 수 있었다. 결과적으로 C형 TMM의 감쇠는 0.
- 감쇠의 정도는 첨가제의 종류와 량에 따라 차이가 있는 것으로 나타났으며, TMM은 반사체 량의 증감에 따라 감쇠 특성이 변화하여야 팬텀으로써의 기능은 물론, 표적물질의 대조도를 형성할 수 있으므로 C형과 TiO2형 TMM이 유방 TM팬텀으로서의 유용성을 확인할 수 있었다. 결과적으로 C형 TMM의 감쇠는 0.50~0.66dB/cm/MHz의 범위로, 연부조직의 평균 감쇠 계수인 0.5~0.7dB/cm/MHz의 범위내에 있는 것으로 나타나, 첨가제 량에 의해 감쇠 정도의 조절이 가능한 것으로 평가된다. C형 TMM의 감쇠계수는 표 3에 제시하였다.
- 균질성 실험은 C와 TiO2 첨가제의 량을 변화하여 7.5 MHz 프로브로 평가한 결과, C형 TMM은 농도의 변화에 관계없이 거의 유사한 균질성(homogeneity)을 보였으나, 첨가량이 증가하면 휘도(brightness)가 감소하는 것으로 나타났다. TiO2 0.
- 유방 초음파 TM팬텀의 첨가제 농도 변화에 따른 투과 심도 평가 결과, C 0.70 %w/v TMM은 최대투과심도가 18 cm, C 4.10%w/v TMM은 7 cm로 나타나 첨가제 농도가 증가할수록 투과도가 감소하는 것으로 나타났다. TiO2형 TMM은 첨가제의 농도변화에 관계없이 모두 20 cm 이상의 투과심도를 보여 첨가제에 의한 반사파 작용이 C형 TMM에 비해 거의 없는 것으로 나타났다.
- 이러한 결과에 의해 유방초음파 TM팬텀은 균질성, 투과도, 전파속도, 감쇠 등의 특성이 생체 연부조직과 유사한 TiO2 4.10%w/v로 제조하고, 충실성 조직의 표적물질은 휘도차를 나타내기 위해 C 2.09%w/v로 제조하였으며, 제조한 액상 TMM은 유방의 플라스틱 모형을 제작하여 충전하고 겔화하여 생검용 유방초음파 팬텀을 완성하였다.
- 첨가제 농도 변화에 의한 최대투과심도는 표 1에 제시하였다. 첨가제를 C 2.09%w/v로 고정하고 경도를 변화하여 투과심도를 측정한 결과, 비교적 경도가 낮은 C 2.09 %w/v, #1 TMM은 3.5 MHz와 7.5 MHz에서 최대투과심도가 각각 15 cm과 4.5 cm, 유방조직과 유사한 경도를 가진 C 2.09 %w/v, #2 TMM은 최대투과심도가 각각 14 cm, 3.5 cm, 경도가 높은 C 2.09 %w/v, #5 TMM은 최대투과심도가 각각 10 cm와 3.0 cm로 나타나, 동일 매질에서 경도가 높을수록 투과도가 점차 낮아지는 것으로 나타났다. C형 TMM의 경도 변화에 의한 최대투과심도는 표 2에 제시하였다.
- 한편, tissue mode를 이용한 C와 TiOa TMM의 전파속도 측정은 첨가제의 량과 경도에 관계없이 모든 종류의 TMM에서 동일한 전파속도를 보였다. Solid와 normal 측정은 첨가제 주위가 선예하고 짧은 리니어 에코 양상(short linear echo pattern)을 보였고, adipose에서 가장 선예한 점상의 에코(dot echo pattern)를 보였으며, cyst 측정시 normal과 adipose 중간 정도의 선예도를 나타냈다.
후속연구
- 그러나 유방 초음파검사의 주사와 생검의 훈련 능력을 향상시킨다는 측면에서, 생체 유방과 유사한 TMM의 휘도와 탄력성, 그리고 초음파의 물리적 특성에 유의하여 제작하였다. 그리고 제조과정에서 첨가제의 농도와 경도 변화에 따라 휘도가 다양한 TMM을 나타낼 수 있어서 향후 보다 섬세한 휘도와 대조도를 나타낼 수 있는 TM 팬텀을 제작할 수 있을 것이다.
- 평가하였다. 생검용 유방초음파 팬텀은 유방 초음파검사의 주사능 향상과 생검의 훈련으로, 실제 유방암 진단에 많은 도움이 될 것이다.
- 09 %w/v TMM을 이용하여 생검용 유방 초음파 팬텀을 제작하였다. 제작한 팬텀은 유방 초음파검사에 효과적인 훈련을 위해 사용될 뿐 아니라, 개발한 TMM의 합성은 새로운 표재성장기의 팬텀 제작과 보다 섬세한 training 팬텀을 제작하는데 기여 할 것으로 기대한다.
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