• 대한물리의학회지
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• 제10권1호
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• pp.91-97
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• 2015

PURPOSE: In this study investigated the thermal effect in tissue mimicking phantom by the material of the ultrasonic transducer in low intensity sonication. METHODS: The material of the ultrasonic transducer was made of ceramic, stainless steel, aluminum. Korea Testing Laboratory was measured of the three kinds of materials the total output of the ultrasonic transducer. Each material was measured core temperature and the actual output depending on the type of transducer. Agarose tissue mimicking phantom and silicone tissue mimicking phantom was made. Transducers made of three kinds of materials were emitted in the phantom. It is shown as a graph about time and temperature and the surface temperature rising speed and deep temperature rise rate was investigated. RESULTS: Ceramic transducers were highest output. Higher than the stainless steel transducer, aluminum had the lowest total output. Deep temperature was the highest in the ceramic transducer, and the surface temperature was the highest in the stainless steel transducer. Thermal images of ceramic transducer showed that a valid output is formed deeper wider than the metal. CONCLUSION: Ceramic transducer is confirmed the excellence than the metal transducer in deep thermal effect and the actual output of the ultrasound.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권2호
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• pp.157-161
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• 2016

본 연구에서는 자체 제작한 3종의 초음파 TM 팬텀의 음향학적 특성 및 온도 민감도를 측정하였으며, 초음파 영상학적 특성을 관찰, 평가하였다. TM 팬텀은 폴리우레탄을 주재료로 국제전기표준회의(International Electronical Committee, IEC) 기준안에 따라 제작하였으며 외부 온도 변화 따른 초음파 영상학적 특성은 $22^{\circ}C$ 이하에서 온도감소에 따라 휘도 및 영상투과심도가 비례하여 감소하는 것이 확인되었다. 본 연구를 통하여 산란재 특성이 상이한 TM 팬텀을 제작하는 기초자료를 제공하였으며, TM 팬텀의 사용 온도는 $22^{\circ}C$ 이상에서 사용하는 것이 적합한 것으로 판단되었다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권1호
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• pp.28-34
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• 2014

Recently, ultrasound therapy has become a new and effective treatment for many brain diseases. Therefore, skull-mimicking phantoms have been developed to simulate the skull and brain tissue of a human and allow further research into ultrasound therapy. In this study, the suitability of various skull-mimicking materials(HDPE, POM C, Acrylic) for studies of brain-tumor treatments was evaluated using focused ultrasound. The acoustic properties of three synthetic resins were measured. The skull-mimicking materials were then combined with an egg white phantom to observe the differences in the ultrasound beam distortion according to the type of material. High-intensity polyethylene was found to be suitable as a skull-mimicking phantom because it had acoustic properties and a denatured-area shape that was close to those of the skull,. In this study, a skull-mimicking phantom with a multi-layer structure was produced after evaluating several skull-mimicking materials. This made it possible to predict the denaturation in a skull in relation to focused ultrasound. The development of a therapeutic protocol for a range of brain diseases will be useful in the future.

• 한국음향학회지
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• 제33권5호
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• pp.291-299
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• 2014

초음파에 의한 온도상승효과를 조사하기 위한 생체 모의매질을 제안하였다. 생체와 유사한 음향특성을 가지며 내부온도분포의 관찰이 가능한 투명도를 확보하기 위하여 카라기난(carrageenan) 젤을 선택하였다. 매질 내부의 온도상승효과를 가시화 하기 위하여 온도에 따라 변색되는 시온필름을 사용하였으며 카라기난의 농도 및 첨가제로 사용한 수크로스(sucrose)의 농도에 따른 생체 모의매질의 음향특성을 조사하였다. 그 결과, 카라기난 및 수크로스의 농도를 조절함으로써 음향감쇠계수를 0.44~0.49 dB/cm/MHz의 범위에서 제어할 수 있었으며 음향임피던스의 경우 1.52~1.77 Mrayls의 범위에서 제어가능함을 확인했다. 제안된 생체 모의매질은 첨가제 및 카라기난의 농도에 따라 생체조직에 대응되는 음향특성을 갖도록 제어할 수 있었으며 초음파에 의한 매질내부의 온도상승 관찰이 가능하였다. 제안된 모의매질을 이용하여 평면 및 집속 초음파에 의한 온도상승효과를 비침습적으로 가시화하여 확인함으로써 본 제안법의 유효성을 검증하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.433-439
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• 2013

본 연구에서는 집속형 초음파를 이용하는 뇌 질환 치료의 연구를 위한 인체 두부 유사 팬텀을 개발하였다. 문헌 연구를 통하여 피부 조직, 두개골, 뇌 조직의 음향학적 및 물리적 특성을 조사하였으며 근사한 값을 가지는 적합한 각 조직 대체 물질을 제시하였다. 피부 조직의 경우 글리세롤 기반 연부 조직 유사 팬텀의 성분비를 조정하여 실제 조직과 유사한 음향학적 특성을 가지도록 하였으며 고분자 합성수지의 음향학적 특성을 측정하여 두개골 유사 물질로써의 적합성을 평가하였다. 뇌 조직은 투명한 egg white 팬텀을 이용하여 집속형 초음파의 가열 특성을 확인할 수 있도록 하였다. 또한 뇌 질환 치료 프로토콜 개발을 위한 시험 조사가 가능하도록 대체 물질들을 결합한 두부 유사 팬텀을 제작하였고 제작된 팬텀의 유효성 및 활용성 평가를 위해 초음파 조사 조건에 따른 팬텀의 변성을 관찰하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권4호
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• pp.271-279
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• 2022

Functional cosmetics containing various ingredients that improve skin health are currently being developed. In addition, technologies that help increase the absorption rate of such cosmetics have recently gained significant attention. Sonophoresis is a method to increase the transdermal absorption of cosmetics using ultrasound. A skin-mimicking phantom was fabricated using polydimethylsiloxane, Strat-M^TM membrane, and thermochromic pigments. Gel-type cosmetics used in skin mask packs and epidermal-growth-factor-based nano-cosmetics were tested for their absorption rates at ultrasound frequencies of 1, 3, and 10 MHz in the single frequency mode, and 1/3 and 3/10 MHz in the dual frequency mode. The gel-type cosmetics and epidermal-grow-factor-based nano-cosmetics showed the highest absorption rate at 3/10MHz dual frequency. The size of the cosmetic particles decreased by 5-9 %. Furthermore, the temperature rise caused by ultrasound could be visually recognized by the thermochromic pigment in the phantom turning white. We presented a skin-mimicking phantom. The device can be customized according to the size of the ultrasound probe and has the advantage of quantitatively evaluating the transdermal permeability of cosmetics at a low cost. The development of the skin-mimicking phantom will be useful for determining the suitable conditions required to increase the absorption rate of cosmetics using ultrasound.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제26권1호
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• pp.51-62
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• 2003

초음파 팬텀의 조직등가물질(TMM)을 합성하기 위하여 폴리우레탄을 주제로 C, CCR, $TiO_2$, tungsten, silver 분말 등의 반사체를 이용하여 폴리우레탄 TMM을 합성하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 모든 TMM은 반사체의 경도와 농도가 증가함에 따라 투과도가 균질성이 감소하였으며 (2) C type TMM은 균질성, 투과도, 회새도, 전파속도, 감쇠 등의 음파 특성이 간과 유사한 것으로 나타났고 (3) $TiO_2$ type TMM은 무에코 영역에 점상의 에코가 산재하는 불균질환 양상을 보였고 (4) tungstem type TMM은 간경화와 유사한 불균질한 에코 양상을 보였고 (5) silver type TMM은 대체로 전립선과 유사한 에코 양상의 균질한 양상으로 나타났다. 본 TMM의 개발은 초음파 Q/A 팬텀은 물론 유방, 갑상선, 직장 등의 초음파 훈련용 팬텀(ultrasound previous phantom)의 제작에 기여할 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권9호
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• pp.1289-1294
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• 2018

The present study aims to investigate experimentally and theoretically thermal ablation in soft tissues by using high intensity focused ultrasound (HIFU) to assess tissue damage during HIFU thermotherapy. The HIFU field was calculated by solving the axisymmetric Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov equation from the frequency-domain perspective. The temperature field was calculated by solving Pennes' bioheat transfer equation, and the thermal dose required to create a thermal lesion was calculated by using the thermal dose formula based on the thermal dose of a 240-min exposure at $43^{\circ}C$. In order to validate the simulation results, we performed thermal ablation experiments in a tissue-mimicking phantom and ex-vivo porcine liver for two different HIFU source conditions by using a 1.1-MHz, single-element, spherically focused HIFU transducer. The small difference between the measured and the predicted lesion sizes suggests that the implementation of the numerical model used here should be modified to iteratively allow for temperature-dependent changes in the physical properties of tissues.

• ETRI Journal
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• 제41권6호
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• pp.850-862
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• 2019

This work investigated three-dimensional (3D) focused microwave thermotherapy (FMT) at 925 MHz for a human tissue mimicking phantom using the time reversal (TR) principle for musculoskeletal disorders. We verified the proposed TR algorithm by evaluating the possibility of 3D beam focusing through simulations and experiments. The simulation, along with the electromagnetic and thermal analyses of the human tissue mimicking phantom model, was conducted by employing the Sim4Life commercial tool. Experimental validation was conducted on the developed FMT system using a fabricated human tissue mimicking phantom. A truncated threshold method was proposed to reduce the unwanted hot spots in a normal tissue region, wherein a beam was appropriately focused on a target position. The validation results of the simulation and experiments obtained by utilizing the proposed TR algorithm were shown to be acceptable. Effective beam focusing at the desired position of the phantom could be achieved.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.368-373
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• 2009

초음파 의료용 탄성 영상 시스템의 성능을 평가하기 위한 인체 조직 모사 팬텀을 제작하였다. 인체에서 종양이나 암 조직은 주위의 정상조직보다 단단한 특성을 가진다. 이러한 조직의 단단함을 영상화하는 기법이 탄성 영상 기법이다. 인체의 병변 조직의 기계적인 특성을 모사하기 위하여 플라스틱 경화제와 연화제를 이용하여 탄성도가 다른 균일 탄성 팬텀을 제작하였다. 제작된 균일 탄성 팬텀은 시료의 비율에 따라 $11.1{\sim}79.6$ kPa 범위의 탄성계수 값을 얻었다. 이를 바탕으로 외부 매질과 내부 매질의 탄성계수 차이가 5배와 7배 정도인 초음파 병변 모사 팬텀을 제작하여 탄성 영상을 획득하였다. 본 논문에서는 제작된 플라스틱 기반의 탄성 팬텀이 인체의 탄성 특성을 모사하는 탄성 팬텀으로서 유용함을 확인하였다.