측방향 움직임 보상을 이용한 초음파 의료용 탄성영상의 화질개선 = Improvement of ultrasound medical elasticity image using lateral motion correction
저자
발행사항
포천 : 대진대학교 대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 대진대학교 대학원: 전자공학과 영상시스템 및 신호처리 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
경기도
형태사항
64 ; 26cm
일반주기명
지도교수:정목근
소장기관
Various ways are used to diagnose cancers or tumors outbreaking from soft tissues of women's breasts or prostates. B-mode image diagnosis method is commonly used among medical ultrasound diagnosis methods. However, lesions detected by B-mode images are too similar to nearby soft tissues to recognize with naked eye. Such lesions are firmer than nearby soft tissues. If solidity of lesions are measured in images, it will be more helpful in diagnosing lesions. Strain image method of medical ultrasound images measures strains caused by applied forces to image solidity of human tissues. In order to reduce calculations, strain images calculate one-dimensional displacement in the direction of scanline of linear transducer. However, if a force is applied to human tissues, movements are shown on lateral directions not only the direction the force is applied, and therefore an error occurs only with one-dimensional displacement measuring. In such cases, if lateral direction displacement is measured to correction lateral direction movements, more improved strains can be found.
In this study, in order to reduce de-correlation of signals due to lateral direction movements, a method of correction lateral direction movements to scanline and calculating movements in the scanline direction more accurately was suggested and applied to strain images. In order to correction lateral direction movements, data was aligned in lateral directions. Then, analytic signals were created to attain phase information for lateral directions, and differences in phases were calculated using auto-correlation to find lateral direction displacement. Improved strain images are gained after correction lateral direction movements using calculated lateral direction movements. The suggested method is verified to gain improved strain images by applying ultrasound data from phantom and human uterus.
여성의 유방이나 전립선의 연조직에서 발생하는 암이나 종양조직의 진단에서 다양한 방법이 사용되는데 그 중에서 의료용 초음파를 이용한 진단 방법은 B-mode 영상을 이용한 방법이 보편적으로 사용된다. 하지만 B-mode 영상에서는 암이나 종양조직이 주위의 연조직과 거의 비슷하여 육안으로 구별하기 힘든 경우가 대부분이다. 이러한 암이나 종양조직은 주위의 연조직에 비하여 단단한 경향을 가지게 된다. 따라서 이러한 조직의 단단한 정도를 측정하여 이를 영상화하게 되면 병변의 진단에 도움을 줄 수 있다. 의료용 초음파 영상에서 변형률 영상 기법이란 인체조직에 힘을 가해 변형된 정도를 측정하여 인체조직의 단단한 정도를 영상화하는 방법이다. 변형률 영상을 구하기 위해 선형 변환자의 면에 수직한 방향으로 입사되는 주사선 방향으로 1차원 변위를 계산하고 이를 미분하여 최종적인 변형률 영상을 얻게 된다. 하지만 인체조직을 위에서 아래방향으로 누르게 되면 힘이 가해진 방향뿐 아니라 측방향의 움직임이 나타나 1차원 변위 측정만으로는 오차가 발생하게 된다. 이때에 측방향 변위를 측정하여 측방향 움직임을 보상하게 되면 더욱 향상된 변형률 영상을 얻을 수 있게 된다. 본 논문에서는 측방향 움직임에 의한 신호의 비상관도를 줄이기 위하여 주사선에 측방향으로의 움직임을 보상한 뒤 주사선 방향의 움직임을 더욱 정밀하게 계산하는 방법을 제안하고 변형률 영상에 적용하였다. 측방향 움직임 보상을 하기 위하여 측방향으로 데이터를 정렬한 뒤, 측방향에 대한 위상 정보를 얻기 위하여 분석적 신호를 만들어 자기 상관을 이용해 위상차를 계산해 측방향 변위를 구하게 된다. 계산한 측방향 변위를 이용하여 측방향 움직임을 보상한 뒤 축방향으로 변형률 영상을 구하면 더욱 향상된 변형률 영상을 얻게 된다. 제안한 방법을 단단한 실린더가 들어 있는 팬텀에서 얻은 초음파 데이터와 인체의 자궁에서 얻은 초음파 데이터에 적용하여 더욱 향상된 변형률 영상을 얻을 수 있음을 검증하였다.
측방향을 보상하지 않은 변형률 영상과 측방향을 보상한 변형률 영상의 동일한 윈도우 내에서 신호 대 잡음비(SNR)와 명암대비 대 잡음비(CNR)를 구하여 변형률 영상을 화질을 비교해보았다. 실린더가 가운데 하나 있는 팬텀의 신호 대 잡음비는 측방향 움직임을 보상하지 않은 변형률 영상은 24.63dB, 측방향 움직임을 보상한 변형률 영상은 26.24dB가 나왔다. 그리고 실린더가 왼쪽에 있는 팬텀의 신호 대 잡음비는 측방향 움직임을 보상하지 않은 변형률 영상은 14.38dB, 측방향 움직임을 보상한 변형률 영상은 25.27dB가 나왔다. 측방향 움직임을 보상을 하게 되면 신호 대 잡음비가 증가하는 것을 알 수 있다.
실린더가 가운데 하나있는 팬텀의 명암대비 대 잡음비는 측방향 움직임을 보상하지 않은 변형률 영상은 52.56dB, 측방향 움직임을 보상한 변형률 영상은 55.08dB가 나왔다. 그리고 실린더가 왼쪽에 있는 팬텀의 명암대비 대 잡음비는 측방향 움직임을 보상하지 않은 변형률 영상은29.00dB, 측방향 움직임을 보상한 영상은 50.81dB가 나왔다. 명암대비 대 잡음비 역시 신호 대 잡음비와 마찬가지로 측방향을 보상하였을 때 증가됨을 확인할 수 있었다. 측방향을 보상하게 되면 신호 대 잡음비와 명암대비 대 잡음비가 향상되어 제안한 방법으로 측방향을 움직임을 보상하면 좋은 화질의 변형률 영상을 얻는 것을 확인하였다.
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