A Study on the Thickness Measurement of Blood Vessel Wall using the Wavelet Transform of Ultrasound RF Signal

초음파 RF 신호의 Wavelet 변환을 이용한 혈관 벽의 두께 측정에 관한 연구

  • 김재익 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과) ;
  • 최흥호 (인제대학교 의생명공학대학 의용공학과)
  • Published : 2001.04.01

Abstract

혈관에 발생하는 동맥 경화증은 그 발생 시기와 진행 정도를 예측하기 힘들어 초기 단계의 진단 및 치료가 어렵다. 이러한 이유로 혈관 질병의 진단은 많은 연구자들의 관심 대상이 되어왔고, 현재까지도 그 진단 장치 및 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 혈관 벽의 두께 측정은 혈관 질병을 진단할 수 있는 대표적인 지표이다. 그러므로 본 연구는 혈관 벽에서 수신되는 초음파 RF(Radio Frequency) 신호를 wavelet 변환하여 두께를 측정할 수 있는 방법을 제안한다. 시뮬레이션 결과를 토대로 두께가 각각 0.53mm, 1.2mm인 고분자 물질을 가지고 두께측정 실험을 행하였다. 기존의 방법인 주파수 스펙트럼법과 제안한 방법인 wavelet 변환법에 의하여 측정된 평균 두께는 0.53mm인 경우 각각 0.670$\pm$0.168mm(79.10%), 0.448$\pm$0.084mm(84.53%)이고, 1.2mm인 경우 각각 0.962$\pm$0.072mm(80.17%), 1.149$\pm$0.066mm(95.15%)이다. In-vitro 실험을 행하기 위하여 한천, gelatin, SiC 결정을 가지고 두께가 0.85mm인 혈관 유사 시편을 제작하였고, 이 시편으로부터 데이터를 획득하여 이를 제안한 방법으로 두께를 측정하였다. 그 결과 제안한 방법으로 측정된 평균 두께는 0.8008$\pm$0.0154mm(94.22%)이다. 결론적으로 wavelet 변환을 통해서 혈관 벽의 두께를 정밀하게 측정할 수 있는 가능성이 있음을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. J. Med Ultrasonics v.25 no.3 Measurement of the Wall Thickness of the Carotid Artery useing Ultrasound Radiofrequency Echo signals Nobuki Kudo;Xu Zhang;Katsuyuki Yamamoto
  2. Jpn. J. Med Ultrasound v.23 no.10 Intravascular Ultrasound Motoya Hayase(et al.)
  3. Biomaterials Science Buddy D. Ratner;Allan S. Hoddman;Fredirick J. Schoen
  4. Am. Heart J. v.129 no.6 Effect of intracoronary ultrasound imaging on clinical decision making Lee DY;Eigler N;Luo H(et al.)
  5. Am. Heart J. v.129 no.3 Desing and initial testing of an ultrasound guided directional atherectomy device Fitzgerald PJ;Belef M;Connolly AJ(et al.)
  6. Morphological effects of coronary balloon angioplasty in vivo assessed by intravascular ultrasound imaging Circulation v.85 no.1912 Honye J;Mahon DJ;Jain A(et al.)
  7. J Am Cardiol v.69 Inreavascular ultrasound of the coronary arteries Steven E. NissenJohn C. Gurley;David C. Booth(et al.)
  8. Intravascular Ultrasound Imaging Jonathan M. Tobis;Paul G.Yock
  9. Atlas of Intravascular Ultrasound Imaging John McB. Hodgson
  10. Ultrasound and Instrumentation(3rd ed.) Hedrick WR;Hykes DL;Starchman DE
  11. Jpn. J. Med Ultrasonics v.13 no.5 Real time speckle reduction in ultrasound imaging Chiaki Y. Masato;N. Shin-ichi Y
  12. Ultrasonics Measurement of Vessel-Wall Thickness v.US82-43 Shinchi Yagi;Hikoyuki N.;Takashi I.(et al.)
  13. Measurement of Ultrasound Velocity and acoustic impedance in arterial walls Vessel-Wall Thickness v.MBE88-21 Shinchi Yagi;Hikoyuki N.;Takashi I.(et al.)
  14. Velocity of ultrasound acoustic impedance and reflectivity measured on arterial walls v.MBE94-36 Tsutomu A.;Morimasa N.(et al.)
  15. J. Med Ultrasonics v.24 no.6 Evaluation of the elastic modulus od the arterial wall by accurate noninvasive measurement of chang in its thickness Hideyuki H.;Hiroshi K(et al.)
  16. Scallop factor in Tissue Characterization K. Murakami(et al.)
  17. Ann BME v.23 Time delay estimation using wavelet transform for pulsed-wave ultrasound Xu XL;Tewfik AH;Greenleaf JF
  18. Human Biology(4rd WCB) Sylvia S. Mader
  19. Essentials of Utrasound Physics James A. Zagzebski
  20. Wavelet Basics Y. T. Chan
  21. Med Phys v.5 no.5 Tissue mimicking materials for ultrasound phantoms Madsen EL;Zagzebski JA;Banjavie RA(et al.)
  22. Ultrasonic Imaging v.19 Elastic and Acoustic Properties of Vessel Mimicking Material for Elasticity Imaging C.L. DE Korte(et al.)
  23. 초음파 의학-기초에서 임상까지- 일본 초음파 의학회