선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 STF-PW의 수학적 해석을 위한 모델을 제시하였고, 해석된 결과를 바탕으로 STF-PW 가 갖는 특성을 도출하였다. 그 결과, 측방향 해상도를 결정하기 위한 조건과 GL의 발생을 방지할 수 있는 조건을 유도할 수 있었다.
- 본 논문에서는 기존의 모델을 일반화함으로써 STF-PW의 수학적 해석을 위한 모델을 제시하였다. 제시된 모델을 이용하여 STF-PW의 특징과 성능을 분석하였으며 그 결과를 컴퓨터 모의실험을 통하여 검증하였다.
제안 방법
- 과 다르게 영상 깊이 z에 영향을 받지 않는다. STF-PW의 비회절 특성을 관찰하기 위해 CW 모의실험을 수행하였다. 실험에 사용된 중심주파수는 5 MHz, 구경의 크기는 40 mm 그리고 편향 각도의 범위, (θmin, θmax)를 각각 (-10°, 10°) , (-15°, 15°) 그리고 (-20°, 20°)를 사용하였다.
- 그 결과, 측방향 해상도를 결정하기 위한 조건과 GL의 발생을 방지할 수 있는 조건을 유도할 수 있었다. 또한 STF-PW의 제한된 비회절 특성을 확인할 수 있었으며, 그 특성이 유지되는 영역, 즉 NSR을 효과적으로 확장시킬 수 있는 방법도 제안하였다. 제안된 모델과 획득한 결과는 컴퓨터 모의실험을 통해 검증하였다.
- 모의실험을 통해 획득한 초음파 신호에는 잡음이 존재하지 않기 때문에 SNR 평가를 위해 초음파 신호에 대해 상대적 크기(-40 dB)를 알고 있는 백색 가우시안 잡음(white Gaussian noise)을 생성하였다. 초음파 신호와 잡음에 대해 빔집속을 수행한 뒤, 측방향 0 mm에 위치한 반사체 영역에서 초음파 신호의 파워, Psignal와 잡음의 파워 Pnoise를 계산함으로써 SNR을 측정하였다.
- 획득한 데이터는 빔집속(beamforming) 및 신호처리(echo processing) 과정을 통해 영상으로 구성되었다. 빔집속 과정에서 수신 동적 집속(receive dynamic focusing)과 해밍 창(hamming window) 함수를 이용한 apodization이 적용하였으며 영상의 동적영역(Dynamic Range,DR)를 50 dB로 압축하였다.
- 이때, 발생된 GL의 위치가 동일하도록, 즉 Δα=0.052로 고정하였고 합성 횟수 Nα를 3(점선), 5(쇄선), 그리고 9(실선)로 설정하였다.
- 영상 내부의 점선은 sinc wave가 보존되는 영역, 즉 NSR의 경계를 보여준다. 집속 방법 및 깊이에 따른 측방향 해상도를 평가하기 위해 영상의 중앙에 있는 8개의 점 반사체에서 각각 해상도 기준이 되는 -6 dB폭을 측정하였고 그 결과를 Fig. 8에 나타내었다. CF의 경우, 송신 집속점에서 주엽의 폭이 가장 좁게 나타났지만, 회절 현상으로 인해 깊이에 따라 주엽의 폭이 증가하는 것을 볼 수 있다.
- 모의실험을 통해 획득한 초음파 신호에는 잡음이 존재하지 않기 때문에 SNR 평가를 위해 초음파 신호에 대해 상대적 크기(-40 dB)를 알고 있는 백색 가우시안 잡음(white Gaussian noise)을 생성하였다. 초음파 신호와 잡음에 대해 빔집속을 수행한 뒤, 측방향 0 mm에 위치한 반사체 영역에서 초음파 신호의 파워, Psignal와 잡음의 파워 Pnoise를 계산함으로써 SNR을 측정하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 중심주파수는 5 MHz, 구경의 크기는 40 mm 그리고 편향 각도의 범위, (θmin, θmax)를 각각 (-10°, 10°) , (-15°, 15°) 그리고 (-20°, 20°)를 사용하였다.
- 제안된 모델을 검증하고 다양한 송신 조건에 따른 STF-PW의 성능을 평가하기 위해 Field II software[11]를 이용한 모의실험을 수행하였다. 실험에는 측방향 해상도와 SNR을 평가하기 위해 점 반사체(point target)로 구성된 모의 팬텀(phantom)이 사용되었으며 그밖에 사용된 실험 변수는 Table 1에 정리하였다. 획득한 데이터는 빔집속(beamforming) 및 신호처리(echo processing) 과정을 통해 영상으로 구성되었다.
- 실험에는 측방향 해상도와 SNR을 평가하기 위해 점 반사체(point target)로 구성된 모의 팬텀(phantom)이 사용되었으며 그밖에 사용된 실험 변수는 Table 1에 정리하였다. 획득한 데이터는 빔집속(beamforming) 및 신호처리(echo processing) 과정을 통해 영상으로 구성되었다. 빔집속 과정에서 수신 동적 집속(receive dynamic focusing)과 해밍 창(hamming window) 함수를 이용한 apodization이 적용하였으며 영상의 동적영역(Dynamic Range,DR)를 50 dB로 압축하였다.
데이터처리
- 이 장에서는 빔 패턴 해석 결과를 기반으로 제안하는 STF-PW의 특징을 수학적으로 분석하고 구면파를 이용한 집속 방법과 비교하였다. 그리고 그 결과를 Rayleigh-Somerfeld integral[10]을 이용한 연속파 (Continuous Wave, CW) 모의실험을 통해 검증하였다.
- 이 장에서는 빔 패턴 해석 결과를 기반으로 제안하는 STF-PW의 특징을 수학적으로 분석하고 구면파를 이용한 집속 방법과 비교하였다. 그리고 그 결과를 Rayleigh-Somerfeld integral[10]을 이용한 연속파 (Continuous Wave, CW) 모의실험을 통해 검증하였다.
- 본 논문에서는 기존의 모델을 일반화함으로써 STF-PW의 수학적 해석을 위한 모델을 제시하였다. 제시된 모델을 이용하여 STF-PW의 특징과 성능을 분석하였으며 그 결과를 컴퓨터 모의실험을 통하여 검증하였다.
- 또한 STF-PW의 제한된 비회절 특성을 확인할 수 있었으며, 그 특성이 유지되는 영역, 즉 NSR을 효과적으로 확장시킬 수 있는 방법도 제안하였다. 제안된 모델과 획득한 결과는 컴퓨터 모의실험을 통해 검증하였다. 감사의 글본 연구는 미래창조과학부 및 정보통신산업진흥원의 IT융합고급인력과정지원사업의 연구결과로 수행되었음 (NIPA-2014-H0401-14-1002).
- 제안된 모델을 검증하고 다양한 송신 조건에 따른 STF-PW의 성능을 평가하기 위해 Field II software[11]를 이용한 모의실험을 수행하였다. 실험에는 측방향 해상도와 SNR을 평가하기 위해 점 반사체(point target)로 구성된 모의 팬텀(phantom)이 사용되었으며 그밖에 사용된 실험 변수는 Table 1에 정리하였다.
이론/모형
- 따라서 해상도 저하를 막기 위해서는 효과적으로 GL를 제거할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 해상도 뿐만 아니라, 송신 횟수의 제한은 SNR과 침투도의 떨어뜨리지만 코드화 여기(coded excitation) 기법[16-18]을 이용해 보상이 가능할 것이다.
성능/효과
- 본 논문에서는 STF-PW의 수학적 해석을 위한 모델을 제시하였고, 해석된 결과를 바탕으로 STF-PW 가 갖는 특성을 도출하였다. 그 결과, 측방향 해상도를 결정하기 위한 조건과 GL의 발생을 방지할 수 있는 조건을 유도할 수 있었다. 또한 STF-PW의 제한된 비회절 특성을 확인할 수 있었으며, 그 특성이 유지되는 영역, 즉 NSR을 효과적으로 확장시킬 수 있는 방법도 제안하였다.
- 단 한번의 송신만으로(NT= 1) 영상 획득이 가능하기 때문에 수~수십 kHz의 높은 프레임율을 얻을 수 있다. 그 결과, 평면파 영상 방법은 횡탄성 영상(shear wave elastography),[2] 혈류 영상[3] 그리고 심초음파 영상 (echocardiography)[4]에서 기존의 영상 방법으로 획득하기 어려운 임상 진단에 유용한 정보들을 제공하는 것이 가능해졌다. 하지만, 평면파 영상 방법은 송신 집속의 부재로 인해 측방향 해상도(lateral resolution), SNR 그리고 대조도가 저하되는 문제가 있다.
- 또한 연속된 두 평면파의 편향각의 차이, Δα가 클 수록 GL의 간격이 좁아진다는 것을 알 수 있다.
- 또한 제안된 모델을 사용하면, Fig. 12에서 볼 수 있듯이, 주사선 위치, xs와 주사선 각도, θs에 따라 임의의 행태로 주사선을 구성하는 것이 가능하다.
- NSR을 제외한 다른 영역에서는 송신에 사용된 평면파 중 일부만 중첩이 되어 Nα∙Δα가 작아지는 효과가 나타나기 때문에 주엽의 폭이 증가하기 때문이다. 모의실험에 사용된 3가지 조건에서 ZNSR은 각각 약 113 mm, 75 mm 그리고 55 mm가 되며 Fig. 5에서 볼 수 있듯이, 각 ZNSR 이후에서 주엽의 폭이 증가하는 현상을 확인할 수 있다.
- 뿐만 아니라 αmax-αmin 크기가 일정하면 주엽의 폭은 (Na-1)/Nα에 비례하기 때문에 Nα가 증가할 수록 주엽의 폭이 증가하는 것 또한 확인할 수 있다.
- 해석된 결과를 바탕으로 STF-PW의 시간 및 공간 해상도 그리고 침투도(penetration)와 같은 성능 지표가 독립적이지 않고 상반(trade off) 관계에 있다는 것을 알 수 있다. 또한 의료 초음파 영상은 사용되는 임상 분야(clinical application)에 따라 우선적으로 요구되는 성능이 같지 않다.
후속연구
- 일반적으로 CF의 송신 횟수는 128 이상을 사용하고 STF-PW는 모든 영상점에 송신 집속이 가능하기 때문에 CF에 비교하여 시간 해상도의 손실 없이 향상된 공간 해상도를 제공할 수 있는 방법이 될 수 있다. 뿐만 아니라 희박 어레이 (sparse array)[13]와 같은 방법을 이용해 STF-PW의 GL를 효과적으로 억제한다면 시간 해상도의 향상도 가능할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.