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의료용 초음파탄성영상법
Medical Ultrasonic Elasticity Imaging Techniques 원문보기

비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, v.32 no.5, 2012년, pp.573 - 584  

정목근 (대진대학교 전자공학과)

초록
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유방이나 전립선과 같은 연조직에서 발생하는 암이나 종양은 주위 조직보다 단단한 경향을 가진다. 하지만 초음파 B-mode 영상을 보면 암은 주위 조직과 거의 비슷하여 구별하기 어렵다. 따라서 조직의 단단한 정도를 영상화하면 더 정량적인 정보를 제공해 진단에 도움을 줄 수 있다. 초음파탄성영상은 측정하고자 하는 연조직에 기계적인 힘을 가하고 변형된 정도를 측정하여 영상화 한다. 탄성영상은 기존의 초음파 영상 진단기법과 더불어 종양을 진단하는 유용한 방법으로 자리매김하고 있다. 본 논문에서는 지금까지 발표된 다양한 탄성영상 방법을 분류하고 각 방법의 원리, 특성 등을 살펴본다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Breast and prostate tumors or cancers tend to be stiffer than the surrounding normal tissue. However, the difference in echogenicity between cancerous and normal tissues is not clearly distinguishable in ultrasound B-mode imaging. Thus, imaging the stiffness contrast between the two different tissue...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 기존의 초음파 영상을 얻기 위하여 한 점에 집속하여 송신하고 수신 동적 집속을 한다. 한 번의 송신으로 얻을 수 있는 영상 영역이 제한되어 있으므로 영상 영역이 커지면 송신 횟수가 많아야 된다.
  • 트랜스듀서 표면에서 시작하는 수신신호는 변위가 영이므로 여기서부터 변위를 계산한다. 상관을 계산하기 위한 윈도우를 정하여 변위를 계산한 뒤 깊이방향으로 윈도우를 이동시키면서 변위를 계산하여 간다. 깊이 가면 두 신호의 변위가 커지므로 변위를 미리 추정하여 윈도우를 변위 계산 가능한 위치로 이동시켜야 한다.
  • 즉 윈도우 A와 A′은 가까이 있지만 B와 B′은 떨어져 있으므로 미리 B′의 데이터 위치를 추정하여 B와 비교한다.
  • 송신 초점 근처에서 측방향으로 황파가 발생하는데, 축방향으로 송신 초점 깊이를 빠른 시간에 옮기면서 연속적으로 송신하면 각각의 초점에서 발생한 횡파의 파면(wavefront)가 중첩되면서 plane shear wave가 만들어진다. 횡파가 매질 내에 진행하면서 매질의 탄성에 따라 전달 속도가 달라지는데 초당 수천 프레임의 고속 프레임 레이트로 영상화하여 횡파가 진행하면서 만들어내는 매질의 변위를 관찰함으로써 횡파의 속도를 계산한다. 횡파의 속도로부터 횡탄성값을 계산할 수 있으므로 매질의 탄성을 정량적으로 구할 수 있게 된다.

대상 데이터

  • 10은 기존의 집속 방법과 고속 영상법의 해상도를 비교하였다. 7.5 MHz 트랜스듀서에서 0.2 mm 소자 폭, 64 채널을 이용하여 20 mm 에 송신 집속한 영상과 평면파 송신한 조건에서 10 mm 간격의 wire의 영상을 얻었다. Fig.

이론/모형

  • 심장의 질병을 진단하는 방법으로 도플러 영상을 이용하였다[56]. 혈류의 움직임을 영상화하여 심장벽의 운동을 간접적으로 관찰하는 방법이다.
  • 따라서 넓은 영역의 탄성 영상을 구성하기 위한 데이터를 얻는데 많은 시간이 걸린다. 이를 극복하기 위하여 ARFI technique을 이용하여 평면파 횡파를 만들고 매질 내를 진행하는 횡파의 속도를 측정함으로써 영상 영역 전체의 횡탄성 값을 동시에 측정하는 방법이 supersonic imaging technique 혹은 shear wave elastography 이다[41-43]. plane shear wave를 만드는 방법이 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄성의 측정은 힘이 가해지는 방향과 변형의 방향에 따라 어떻게 분류되는가? 탄성의 측정은 힘이 가해지는 방향과 변형의 방향에 따라 종탄성(compressional modulus, Young's modulus)과 횡탄성(shear modulus)값이 있다. Young's modulus는 다음과 같이 정의가 된다.
시료를 누르면서 조직의 변형을 측정하여 영상화하는 방법이 빨리 상용화가 될 수 있었던 이유는? 이들은 시료를 누르면서 조직의 변형을 측정하여 영상화하였다. 이러한 방법은 유방이나 전립선과 같이 접근이 쉬운 위치에 있는 조직의 탄성 특성을 측정하기 용이하므로 비교적 빨리 상용화가 되었다. 실제의 임상에서는 의사가 트랜스듀서를 잡고 진단 부위를 천천히 눌러서 힘을 가한다.
탄성 영상에서 변위를 계산하는 방법에는 무엇이 있는가? 이러한 일련의 과정은 초당 수십 프레임의 속도로 계산하여야 하므로 고속 계산 알고리즘이 필요하다. 탄성 영상에서 변위를 계산하는 방법은 초음파 영상 데이터를 이용한 스페클 추적 (speckle tracking) 방법, rf 데이터에서 혹은 복조한 복소 데이터에서 자기상관, 상호상관을 이용한 계산법, SAD(sum of absolute difference) 등이 있다[12-15]. 변위 계산의 정밀도는 sub-μm 이내의 해상도를 요구하는데 SNR을 높이기 위하여 0.
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