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속도 분포 기반 단층촬영을 위한 최적의 트랜스듀서의 조합
Transducer Combination for High-Quality Ultrasound Tomography Based on Speed of Sound Imaging 원문보기

비파괴검사학회지 = Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, v.36 no.1, 2016년, pp.27 - 34  

김영훈 (한양대학교 기계공학부) ,  박관규 (한양대학교 기계공학부)

초록
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본 논문은 초음파를 이용한 단층촬영(ultrasound computed tomography, UCT)을 위해 사용되는 영상 복원 방식에서 실제 사용되는 초음파 트랜스듀서의 조합에 따른 영항을 다루었다. 촬영 대상의 속도 분포를 구하기 위해서 라돈 변환(radon transform)을 사용하였으며, 음향 임피던스의 영상화를 위하여, 시간지연(delay and sum)방식을 사용하였다. 음향 임피던스 영상의 경우 속도 분포 영상에 의해 보정하여 더 정확한 영상을 복원하였다. 매질의 특성에 따른 감쇠, 굴절 및 반사를 고려한 초음파 시뮬레이터로 128개의 환형 트랜스듀서 어레이를 구현하였으며, 5 MHz의 중심주파수로, 5 cm의 인체조직 영상을 구현하였다. 실제 구현을 위한 최적의 트랜스듀서 조합을 찾기 위해, 점 진원(point source), 평면 트랜스듀서(flat transducer), 집속 트랜스듀서(focused transducer)를 이용해서 속도 분포에 대한 영상과 음향 임피던스 영상을 구현하여 비교하였다. 또한 시뮬레이션 상에서는 송신 및 수신 트랜스듀서가 모두 점 트랜스듀서인 경우가 가장 좋은 결과를 보여주었으나, 실제 구현을 고려하면 송신은 평면 트랜스듀서가 수신은 점 트랜스듀서로 하는 조합이 가장 현실적으로 좋은 결과를 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The type of ultrasound transducer used influences the quality of a reconstructed ultrasound image. This study analyzed the effect of transducer type on ultrasound computed tomography (UCT) image quality. The UCT was modeled in an ultrasound simulator by using a 5 cm anatomy model and a ring-shape 5 ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 이상적인 점, 평면, 집속 트랜스듀서를 기반으로 한 초음파 단층촬영의 결과를 구현하였다. 실제 구현시 송신 및 수신 트랜스듀서의 주파수 응답 특성, 음향학적 및 전기적 노이즈 등이 실제 영상에 크게 영향을 끼칠 것으로 예상된다.
  • 본 논문은 전파시간 및 반사 신호를 이용한 초음파 단층촬영에서 최적의 트랜스듀서의 조합을 찾는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서 한 지점에서 초음파를 발생시켜 물체를 투과한 초음파를 반대편에서 계산하여 전파시간을 이용한 물체 내부의 속도 분포를 먼저 복원한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
X-ray를 이용한 CT가 많이 사용되는 이유는? 이 방법은 인체의 내부를 보기에는 좋은 방법이지만 장비가 비싸며 수소가 함유되어있지 않는 경우에는 사용하기 어려운 단점이 있다. X-ray를 이용한 CT의 경우 X선을 투과시켜 내부 영상을 관찰하는 방법으로, 직진성이 좋아 영상을 쉽게 복원할 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다. 하지만 X선을 투과시키는 만큼 인체의 경우 사용의 횟수가 제한된다는 단점이 있다.
MRI란? 단층촬영의 종류로는 MRI, X-ray CT를 이용한 방법이 있으며, 최근 초음파를 이용한 단층촬영이 연구 중에 있다. MRI의 경우 자장을 가하여 수소 원자핵을 공명시켜 나오는 신호를 분석하여 인체의 내부를 보는 방법이다. 이 방법은 인체의 내부를 보기에는 좋은 방법이지만 장비가 비싸며 수소가 함유되어있지 않는 경우에는 사용하기 어려운 단점이 있다.
MRI의 단점은? MRI의 경우 자장을 가하여 수소 원자핵을 공명시켜 나오는 신호를 분석하여 인체의 내부를 보는 방법이다. 이 방법은 인체의 내부를 보기에는 좋은 방법이지만 장비가 비싸며 수소가 함유되어있지 않는 경우에는 사용하기 어려운 단점이 있다. X-ray를 이용한 CT의 경우 X선을 투과시켜 내부 영상을 관찰하는 방법으로, 직진성이 좋아 영상을 쉽게 복원할 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다.
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참고문헌 (12)

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  5. F. Huang, A. Maurudis, J. Gamelin, A. Aguirre, D. Castillo, P. Guo1 and Q. Zhu, "A fast photoacoustic imaging system based on a curved ultrasound transducer array," Bioengineering Conference, IEEE 33rd Annual Northeast, pp. 47-48 (2007) 

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  11. B. E. Treeby, J. Jaros, A. P. Rendell and B. T. Cox, "Modeling nonlinear ultrasound propagation in heterogeneous media with power law absorption using a k-space pseudospectral method," J. Acoust. Soc. Am., Vol. 131, No. 6, pp. 4324-4336 (2012) 

  12. L. A. Shepp and B. F. Logan, "The Fourier reconstruction of a head section," IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-21 (1974) 

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