• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제14권3호
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• pp.273-282
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• 1993

This study is concerned with the temperature dependence characteristics of ultrasound parameters in biological tissues, which are basic on the noninvasive deep body temperature estimation. Used parameters are ultrasonic attenuation coefficient and sound velocity In order to accomplishment our purpose, several signal processing methods were used. Attenua4iorl coefficient was estimated by spectral difference method and sound velocity was estimated by P-P method. And we also examined these methods through a series of IN VITRO experi mentis that used tissue-mimicking phantom samples and biological tissue samples. In order to imitate the biological soft tissue two kinds of phantom samples are used, one is agar phantom sample which is composed of agar, graphite, N-propyl alcohol and distilled water, and the other is fat phantom sample which is composed of pure animal fat. And the ultrasound transmission mode and reflection mode experiments are performed on the pig's spleen, kidney and fat. As a result, it is found that the temperature characteristics are uniform in case of phan- tom samples but not in biological tissues because of complicate wave propagation within them. Consequently, the possibility of temperature measurement using ultrasound on biological tissue is confirmed and its results may contribute to the establishment of reference values of internal temperature measurement of biological tissues.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제3권3호
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• pp.153-159
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• 2014

As the number of treatments in the therapeutic ultrasound field targeted at fat tissue increase, the performance of the equipment should be evaluated for safety using a fat phantom. In this study, a fat phantom was fabricated using olive oil and a tissue-mimicking material (TMM) phantom. To evaluate the acoustic properties of the TMM phantom according to the changes in the olive oil, the composition ratio of a liquid mixture of olive oil with a surfactant was adjusted from 5-20% in 5% steps. The acoustic properties of the phantom were evaluated using the sound velocity, attenuation coefficient, density, and acoustic impedance. The experimental results showed that the sound velocity decreased with increasing amount of olive oil but the other acoustic properties did not change. In addition, the phantom using an olive-oil mixture with a 15% composition ratio was most similar to the acoustic characteristics of fat tissue with a sound velocity of 1477.35 m/s, an attenuation coefficient of 0.514 dB/MHz-cm, a density of $1.07g/cm^3$, and an acoustic impedance of 1.575 MRayl. These experimental results are expected contribute to the accuracy of the results using a TMM phantom and will be useful for the therapeutic ultrasound field targeted at subcutaneous fat tissue.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.751-759
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• 2022

현재 진단 초음파 및 건강검진 목적의 초음파 검사는 널리 이용되고 있고 건강보험 적용으로 더욱 증가 추세를 보이고 있다. 하지만 초음파검사의 위해성은 현재까지 명확히 밝혀진 바가 없어 초음파 검사 시 인체 조직의 온도가 상승하는 열효과를 알아보고자 본 연구에서는 인체 모의 매질 팬텀을 이용해 주파수, 모드별에 따른 표면과 심부 온도 변화를 시간별로 측정하였고 TI, MI 값도 비교하였다. 인체와 유사한 음향 특성 있는 카파 카라기난 분말과 고형화를 위해 염화칼륨을 소량 첨가하여 모의 팬텀 제작하였고 표면 온도계와 탐침용 온도계를 사용하여 표면과 심부 온도 변화를 측정하였다. 그 결과 저주파수를 사용하는 Convex Probe가 고주파를 사용하는 Linear Probe보다 높은 온도 상승을 보여 유의미한 차이를 보였고 표면에서 온도 상승이 가장 높았으며 1 cm의 낮은 깊이는 일시적 온도상승은 나타내지만 유의미한 온도변화는 없었다. 5 cm ~ 15 cm의 심부온도 변화는 없었으며 검사 시간동안 TI, MI값은 변화가 없었다. 이는 15분 실험동안 표면온도만 상승하였고 심부에는 온도변화가 없었기 때문에 인체에 유해할 만큼의 온도 변화를 나타내지 않을 것으로 사료되며 통상적인 진단초음파의 15분의 검사시간은 임상에서의 사용에는 무리가 없을 것으로 생각되지만 특정 부위의 장시간 검사는 온도 상승을 일으킬 수 있으므로 지양해야 될 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권3호
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• pp.147-152
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• 2022

This research is to measure real-time temperature distribution inside a tissue-mimicking phantom for the safety and effectiveness evaluations of focused ultrasound (FUS) device capable of linear scanning stimulation. Since the focusing area of the FUS stimulation device is smaller than diameter of conventional thermal probe and keeps moving, it is impossible to monitor temperature distribution inside the phantom. By using the phantom with a thin film temperature sensor array inserted, real-time temperature change caused by the FUS device was measured. The translation of the measured temperature peak was also tracked successfully. The present phantom had been experimentally proven to be applicable to validate the performance and safety of the therapeutic ultrasound devices.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.509-513
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• 2015

본 연구에서는 재사용이 가능한 NIPAM 팬텀의 열적 민감도를 측정하여 조직유사 팬텀의 열변성 특성을 평가하였으며, 초음파 재사용 횟수와 재사용 기간에 따른 음향학적 특성 및 열 변성 형태 특성을 관찰하였다. 측정 결과조사 횟수가 증가함에 따라 NIPAM 팬텀의 음속은 100 m/s 정도 감소하고 감쇠계수는 조금 증가하는 경향을 보였다. 반면에 재사용 기간에 따른 변화는 관찰되지 않았다. 초음파 조사에 따른 열변성의 형태 및 크기는 유효할 정도의 변화는 확인되지 않았다. 본 연구를 통하여 NIPAM 팬텀이 반복 조사를 통한 초음파 치료 평가에도 적합한 것으로 판단되었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제26권3호
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• pp.19-24
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• 2003

한국 여성의 유방암 발생은 전체 암 발생의 16.1%로 가장 많으며, 1995년 12.5%에서 2001년 16.1%로 증가하였고, 발생 연령군이 낮아지고 있다. 한국중앙 암 등록사업 연례 보고서, 2001(ICD_ $O_2$분류)에 따르면 유방암 등록분율은 7.1%, 사망분율은 2.1%(사망원인 통계연보, 2001)(ICD 10분류))로 나타나 조기발견의 중요성을 알 수 있다. 따라서 유방 초음파 팬텀을 이용해 주사와 생검 훈련을 하여 정밀한 유방초음파검사를 시행한다는 측면에서, 생검용 유방 초음파 팬텀을 제작하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) PU를 주제로 하고 C와 $TiO_2$ 첨가제의 농도와 경도를 조정하여 인체 유방과 유사한 에코 양상을 나타내는 TMM을 합성하였으며, (2) 합성한 C와 $TiO_2$ TMM은 첨가량의 농도 변화에 따라 휘도와 대조도의 변화를 보였으며, (3) C형 TMM의 경도 증가에 따라 투과심도가 감소하는 것으로 나타났으며, (4) $TiO_2$ 형 TMM은 C형 TMM에 비해 낮은 휘도와 높은 투과도를 보였으며, (5) $TiO_2$형 TMM과 C형 TMM의 전파속도와 감쇠는 연부조직의 그것과 유사하게 나타났다. 따라서 생검용 유방초음파 팬텀은 $TiO_2$ 4.10 %w/v TMM으로, 표적물질은 C 2.09 %w/v로 제작하여 에코 양상을 평가하였다. 본 팬텀의 개발은 유방초음파검사의 주사 능력 향상은 물론 표재성장기의 TM 팬텀을 개발하는데 기여할 것이다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제29권2호
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• pp.63-69
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• 2006

초음파 영상의 질은 진단에 많은 영향을 끼친다. 양질의 영상이 항상 일정하게 유지되기 위해서는 QA(Quality Assurance) 프로그램을 가지고 주기적인 관리가 이루어져야 할 것이다. 본 논문은 임상에서의 QA 상황을 파악하는 첫 번째 단계로 실제 병원의 초음파 영상의 질을 살펴보고자 하였다. 이를 위해 인간의 생체등가물질로 된 팬텀을 이용하여 정상 환자를 스캔할 때와 같은 기준 값에서 가상의 낭포 및 고반사 신호의 구조물들이 몇 개가 보이는지 convex probe와 linear probe를 측정하여 비교하였다. convex probe에서는 정상 간과 비슷한 0.5 dB에서 vertical group, cystic masses, high contrast masses에서는 대부분 잘 보였으며 지방간과 비슷한 조건인 0.7 dB에서는 vertical group이 중간레벨에서, cystic masses와 high contrast masses에서는 대체로 모두 잘 보였다. linear probe에서의 vertical group은 0.5 dB에서 중간레벨만 잘 보였고 cystic masses와 high contrast masses는 두 개에서 네 개 보이는 것들이 고루 분포되었으나 하나도 보이는 않는 경우가 11건수나 되었다. 0.7 dB에서는 vertical group이 6개 이하가 보이는 것이 대부분 이었고 cystic masses와 high contrast masses에서도 두개에서 네 개 보이는 것들이 고루 분포되었고 하나도 보이는 않는 경우도 40건 있었다. 이로서 지방간과 같은 조건하에서는 linear probe의 영상의 질이 대체로 좋지 않으므로 기준 설정 및 물리적인 조건들을 검사 시에 잘 조정하거나 probe의 교체가 필요하다고 판단된다. 많은 병원에서 초음파 장비를 잘 관리하고 있다고 하지만, 영상의 질은 아직도 미흡한 것을 알 수 있다. 초음파 장비의 설치에서부터 영상의 질을 평가하고 지속적이고 정기적인 관리와 평가가 이루어질 수 있는 프로그램이 필요하겠다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.880-890
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• 2010

뇌졸중 등의 혈관 질병을 진단하기 위해서 혈관 내 초음파(Intravascular Ultrasound:IVUS)영상 기법이 사용되고 있다. 최근에는 혈관 내벽에 붙은 혈전을 탄성 영상법을 이용하여 진단하는 방법들이 연구되고 있다. 그러나 혈관 내 초음파는 혈관 내에 트랜스듀서를 삽입하여야 하므로 진단 방법에 위험성이 있다. 본 논문은 선형 트랜스듀서를 이용하여 혈관 외부에서 데이터를 획득하여 혈관 내벽에 붙은 혈전의 변형률 영상을 얻었다. 혈관 벽의 움직임을 정확하게 측정하기 위하여, 혈관 벽과 수직이 되도록 주사선의 방향을 조향하면서 초음파 데이터를 획득하였다. 초음파 데이터는 기저대역의 복소수 신호로 복조한 뒤 자기상관(autocorrelation)을 이용하여 혈관 벽의 움직임을 계산하여 변형률 영상을 얻었다. 제안한 방법을 플라스틱 기반의 혈관 모사 팬텀을 제작하여 검증하였다. 혈관 모사 팬텀은 혈관에 해당하는 직경 6mm의 실린더 공간에 물을 채우고 벽을 따라 2mm 두께의 부드러운 혈전을 혈관 벽의 내부에 배치하였다. RF 데이터는 상용 초음파 진단기에서 7.5MHz 선형 트랜스듀서를 사용하여 -40도부터 40도까지 1도 간격으로 조향시킨 81개의 스캔라인 데이터를 얻었다. 실험 결과 단단한 배경 팬텀에 인접한 혈전 영역이 더 무른 것으로 관찰되었다. 제안한 방법의 탄성 영상법이 비록 주사선이 혈관 벽에 수직으로 입사하는 영역으로 제한되지만 혈관 변형률 영상법의 유용함을 실험으로 입증하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제26권2호
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• pp.49-56
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• 2003

초음파 Q/A팬텀은 조직등가물질(TMM)과 표적물질로 구성한다. 표적물질은 데드존, 거리분해능, 측분해능, 수직과 수평거리 정확성 등을 평가하는 모노필라멘트로 TMM과 조화를 이뤄 선명하게 나타나야 한다. 본 연구의 목적은 금속성 모노필라멘트와 나일론 모노필라멘트를 이용하여 TMM 내에서 최적의 해상력을 표현할 수 있는 선 표적물질을 얻기 위해 탈기수와 C15 g TMM을 합성하여 모노필라멘트를 설치하고 SONOACE 6000C $3.5{\sim}7.5\;MHz$를 주사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 0.1 mm 금속성 모노필라멘트와 0.12 mm, 180데너아 나일론 모노필라멘트에서 점상의 선명한 에코양상을 관찰할 수 있었다. 2. 0.2 mm 금속성과 나일론 모노필라멘트는 다중반사에 의한 혜성꼬리음영이 관찰되었다. 3. 데드존과 거리분해능은 0.1 mm 나일론 모노필라멘트가 유용한 것으로 나타났다. 4. 나일론 모노필라멘트는 금속성 모노필라멘트에 비해 견고성과 수축성이 우수하여 팬텀제작에 유리한 것으로 나타났다. 5. TMM의 경도 차가 모노필라멘트의 에코 양상에 많이 관여하지 않는 것으로 나타났다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권5호
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• pp.43-51
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• 2010

의료 초음파 신호의 인체내 감쇠지수는 검사대상 조직의 병리학적 특성을 반영할 뿐 아니라 다른 여러 의료 초음파 지수들의 정확한 예측을 위해 선행하여 측정해야 하는 중요한 정량적 정보 중 하나이다. 그러나 초음파 감쇠지수의 주파수 선택적 감쇠특성을 이용한 주파수 영역에서의 정량적 감쇠지수 예측 방법은 계산량이 많아 실시간 적용에 많은 어려움이 있고, 상대적으로 계산량이 적은 시간 영역의 감쇠지수 예측 방법은 전송 펄스의 회절효과를 잘 보상하지 못하는 단점이 있다. 표준 반향신호를 이용하여 전송 펄스의 회절효과를 보상하는 시간 영역의 예측 알고리듬인 VSA(Video Signal Analysis) 방법은 광대역 펄스를 이용하는 경우, 원거리에서 반향된 신호의 왜곡이 발생하여 예측 정확도가 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 그 단점을 해결하기 위해 적응 대역필터를 이용한 초음파 감쇠지수 예측 알고리듬을 제안한다. 제안된 방식은 반향 경로를 따라 누적된 신호 감쇠를 고려하여 적응 대역필터의 중심 주파수를 이동시킴으로써, 기존의 고정 대역필터를 사용하는 방법보다 예측 정확도와 정밀도를 높인다. 인체 조직의 초음파 반향특성을 모방한 컴퓨터 모의실험과 실제 TM(tissue-mimicking) phantom을 이용한 실험에서, 광대역 전송 펄스를 사용하는 경우보다 반향 깊이에 따른 상대적 echogenicity의 왜곡이 크게 감소하여 평균적으로 예측 감쇠지수의 정확도가 5.1% 향상되었고, 예측 편차도 기존의 방법에 비해 46.9% 감소되었다.