본 논문은 초음파의 감쇠정보를 이용하여 조직을 정량화하기 위한 연구이다. 비선형 매질에서의 제반특성 (비선형감쇠, Non-Gaussian특성, 산란등) 때문에 생기는 측정오차를 줄일 수 있는 스펙트럴 모멘트법을 제안하였다. 본 연구에서는 비선형 감쇠 및 산란특성을 고려하여 R. G신호의 Z. C. D(Zero Crossing Density)를 측정하는 방법에 이론적인 기초를 두고, 산란매질에서 수신된 반사파의 P. S. D(Power Spectral Density) 와 스펙트럴 모멘트를 이용하여 주파수의존 감쇠계수를 구하였다. 또한 이론의 유효성을 확인하기 위한 시제시스템을 개발하였다.
A novel imaging system for High-resolution Ultrasonic Transmission Tomography (HUTT) and soft tissue differentiation methodology for the HUTT system are presented. The critical innovation of the HUTT system includes the use of sub-millimeter transducer elements for both transmitter and receiver arrays and multi-band analysis of the first-arrival pulse. The first-arrival pulse is detected and extracted from the received signal (i.e., snippet) at each azimuthal and angular location of a mechanical tomographic scanner in transmission mode. Each extracted snippet is processed to yield a multi-spectral vector of attenuation values at multiple frequency bands. These vectors form a 3-D sinogram representing a multi-spectral augmentation of the conventional 2-D sinogram. A filtered backprojection algorithm is used to reconstruct a stack of multi-spectral images for each 2-D tomographic slice that allow tissue characterization. A novel methodology for soft tissue differentiation using spectral target detection is presented. The representative 2-D and 3-D HUTT images formed at various frequency bands demonstrate the high-resolution capability of the system. It is shown that spherical objects with diameter down to 0.3㎜ can be detected. In addition, the results of soft tissue differentiation and characterization demonstrate the feasibility of quantitative soft tissue analysis for possible detection of lesions or cancerous tissue.
The objective of tissue characterization is to provide quantitative information about the physical state of tissue interrogated by an ultrasound beam. In the computer simulation, it was found that the echoes were composed of the interferences of the ultrasonic waves reflected from both sides of the thin object, and could be separated by the spectral correlation method. Also, the phantom study demonstrates that thickness of the thin acryl layer beyond the resolution of common ultrasonic imaging systems can be measured- using this method.
In order to improve the performance of ultrasonic diagnostic equipment, it is important to development the signal processing considering the ultrasonic properties of biological medium and propagation mechanism in tissue. Attenuation coefficient is not only important factor to analyze propagation properties, but also it is significant to estimate it in view of tissue characterization, so we show one of the method to estimate attenuation coefficient of biological tissue and the results of estimation.
Soft tissue characterization and modeling based on living tissues has been investigated in order to provide a more realistic behavior in a virtual reality based surgical simulation. In this paper, we characterize the nonlinear viscoelastic properties of intra-abdominal organs using the data from in vivo animal experiments and inverse FE parameter estimation algorithm. In the assumptions of quasi-linear-viscoelastic theory, we estimated the nonlinear material parameters to provide a physically based simulation of tissue deformations. To calibrate the parameters to the experimental results, we developed a three dimensional FE model to simulate the forces at the indenter and an optimization program that updates new parameters and runs the simulation iteratively. The comparison between simulation and experimental behavior of pig intra abdominal soft tissue are presented to provide a validness of the tissue model using our approach.
Cengiz, Ibrahim Fatih;Oliveira, Joaquim Miguel;Reis, Rui L.
생체재료학회지
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제22권4호
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pp.279-289
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2018
Background: Cell behavior is the key to tissue regeneration. Given the fact that most of the cells used in tissue engineering are anchorage-dependent, their behavior including adhesion, growth, migration, matrix synthesis, and differentiation is related to the design of the scaffolds. Thus, characterization of the scaffolds is highly required. Micro-computed tomography (micro-CT) provides a powerful platform to analyze, visualize, and explore any portion of interest in the scaffold in a 3D fashion without cutting or destroying it with the benefit of almost no sample preparation need. Main body: This review highlights the relationship between the scaffold microstructure and cell behavior, and provides the basics of the micro-CT method. In this work, we also analyzed the original papers that were published in 2016 through a systematic search to address the need for specific improvements in the methods section of the papers including the amount of provided information from the obtained results. Conclusion: Micro-CT offers a unique microstructural analysis of biomaterials, notwithstanding the associated challenges and limitations. Future studies that will include micro-CT characterization of scaffolds should report the important details of the method, and the derived quantitative and qualitative information can be maximized.
A digital spectrum analysis technique was used to estimate the tissue characteristic parameters (transmission velocity and attenuation coefficient) in the phantom study and the human liver's ultrasound scanning. The soft tissue equivalent phantom was made with the combination materials of agar, water, powdered graphite, and n-propyl alcohol. In the human study, twenty five normal subjects and three patients with liver diseases were studied using the ultrasonic reflection signals and the spectrum analysis method The following results were obtained; 1. The soft tissue-equivalent materical could be produced with various acoustic parameters by changing the composition amount of the powdered graphite and n-propyl alcohol. 2. Attenuation coefficients of normal human liver tissue were estimated to be 0. 36 dB/cm MHz$\pm$0.11. In patients with liver disese, tile attenuation coefficients were shown to be different from the above normal values.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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