초음파진단기는 1950년대부터 사용되기 시작했고 그 동안 꾸준한 기술 발전을 통해 현재 대부분의 병원에서 필수불가결한 영상진단장비로 널리 활용되고 있다. 1970년대 초음파진단기에 어레이 프로브가 사용되기 시작한 이래로 전자적 신호처리를 통한 빔포밍 기술이 초음파진단기에 적용되었고, 꾸준히 개선되어 왔다. 빔포밍 기술은 초음파진단기의 해상도를 결정짓는 중요한 신호처리 기술이다. 이 논문에서는 이 빔포밍 기술의 원리부터 최근 동향까지 간략히 소개하고자 한다. 여기에는 어레이 프로브(array probe)를 사용하는 빔포밍의 원리, 기본적 이론, 실제 구현 등이 포함되고, 또 최근 기술 중 합성구경영상(synthetic aperture imaging: SAI), 적응형 빔포밍(adaptive beamforming), 2차원 어레이 프로브를 사용하는 2차원 빔포밍 기술 등의 주제도 소개한다. 이런 다양한 빔포밍 기술들은 다양한 다른 분야의 기술들과 여러 가지 형태로 발전적으로 융합하면서 시스템의 성능을 지속적으로 향상시켜 갈 것이다.
In this study, in order to overcome the weakness of acoustic field analysis which is generally used for ultrasonic probe performance evaluation, automatic acoustic field measurement system and evaluation parameters were proposed. The comparisons between acoustic field simulation and measured acoustic distribution data of normal and abnormal channels were conducted to evaluate the availability of proposed system and evaluation parameters. First, the impulse response characteristic of sample probe was investigated to classify the normal elements and abnormal elements. And then, normal channels and abnormal channels with abnormal element were chosen. The suggested 12 evaluation parameters were calculated using the acoustic fields of these channels. The availability of proposed automatic acoustic field measurement system and evaluation parameters was confirmed. And the performance evaluation of ultrasonic probe using acoustic field analysis could be easier and faster.
의료용 초음파 장치의 프로브에서 일반적으로 검사자와 피 검사자가 접촉이 가장 많은 부위 중 무작위로 3부분을 임의로 선정하여 프로브에 상제하고 있는 병원균을 검출하여 병원균의 종류와 균수를 알아보았다. 또한 검출된 병원균에 대하여 프로폴리스 추출액, 소독용 에탄올, 소독용 티슈를 이용하여 각 각 소독 후 병원균의 사멸정도를 정량적으로 알아보았다. 그 결과 선형 프로브에서는 S. aureus(32.3%), Bacillus spp.(26.1%), Micrococcus spp.(21.5%), CNS(20%)가 검출되었고, 볼록형 프로브에서는 S. aureus(26.2%), Strepto coccus(24.3%), Entero coccus(19.5%), Micrococcus spp.(15.5%), CNS(14.6%), 부채꼴 프로브에서는 S. aureus(24.1%). Micrococcus spp(24.1%), Entero coccus(20.7%), Strepto coccus(17.2%), CNS(13.8%)순으로 검출되었다. 검출된 병원균을 대상으로 소독을 위해 선정한 3가지 소독액을 이용하여 소독한 결과 소독용 에탄올의 경우 대부분의 병원균을 사멸시켰으며 최소 91.3 %에서 최대 100 %의 사멸효과로 가장 큰 소독 효과가 있는 것으로 분석되었다(P>0.05). 또한 프로폴리스 추출액과 소독용 티슈의 경우 모든 소독용 에탄올에 비해 소독효과는 낮았으나 소독효과에는 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다(P>0.05). 실험결과를 보면 대부분의 초음파 프로브에서 다양한 병원균이 검출되었으며, 소독용 에탄올, 소독용 티슈의 소독효과가 있었으며 특히 프로폴리스 추출액을 이용한 소독도 병원균 사멸에 효과가 있는 것으로 분석되어 향 후 검사자와 피검사자의 접촉이 많은 초음파 프로브 소독 시 적용한다면 감염예방에 있어 도움이 될 것으로 사료된다.
학교에서 의료용 초음파 실습 시 초음파 장치의 Freeze 및 Print Button, 프로브의 Lens, 손잡이, Line 부분 그리고 복부 Phantom에서 가장 접촉이 많은 부위를 임의로 선정하여 프로브에 상제하고 있는 세균을 검출하여 병원균의 수를 알아보고자 한다. 실험 방법으로는 실험 대상 위치에 균채집용 멸균된 면봉으로 검사 대상 부위를 20번 문지른 후 Lysogeny broth(LB) agar에 도말을 실시한 후 배양기에 넣어 48시간 동안 배양하고 colony forming unit (CFU) 수를 평가하여 프로브 손잡이, 복부 Phantom의 세균 분포정도를 알아보았다. 그 결과 CFU 값은 Lens는 $3.0{\pm}0.87$, Print button는 $5.5{\pm}1.06$, Freeze button은 $8.0{\pm}4.95$, Phantom은 $20.0{\pm}2.78$, Line은 $23.5{\pm}2.50$, 그리고 Probe handle의 값은 $35.3{\pm}10.75$로 측정되었다. 본 연구에서는 의료용 초음파 실습 시 실습 시 장비의 감염관리에 대한 주의를 부각시키고, 나아가서 초음파 장치의 세균 감염률 감소에 확실하게 기여 할 수 있을 것으로 기대된다.
Therapeutic ultrasound is commonly applied for deep heating in physical therapy setting. However, it is difficult to determine the exact application dosage and to confirm the immediate heating effect. Microwave Radio-Thermometer (MRT) can measure the temperature by the electromagnetic energy in the microwave region of the object that emits above absolute zero temperature. MRT was used for early diagnosis of breast cancer since it was not harmful, non-invasive, and non-ionizing to the human body. The purposes of this study were to investigate how accurately 1.1 GHz RTM (RES Ltd. Russia) measures the change of average temperature in the tissue, and to determine the depth of temperature change measurement. Therapeutic ultrasound was applied (continuous wave for 5 minutes, 1 MHz, intensity of 1.5 $W/cm^2$ [in vitro] and 1.0 $W/cm^2$ [in vivo]) in four different conditions: (1) 30 cases of in vitro specimen of pork, (2) 30 cases of in vitro specimen of pork ankle joint, (3) 10 cases of in vivo canine thigh, and (4) 30 cases of in vivo human body. Intraclass Correlation Coeffients (ICC[3,1]) between average needle probe thermometer below surface and MRT temperature was revealed as followed: (1) Before ultrasound application ICCs ranges above .8 in specimen of pork (15 mm underneath the skin) and above .82 in specimen of pork ankle joint (10~30 mm underneath the skin). (2) After ultrasound application ICCs ranges above .7 in both specimens of pork and pork ankle joint. (3) Before ultrasound application ICCs ranges above .8 in canine thigh (20 mm underneath the skin). (4) After ultrasound application ICCs ranges above .82 in canine thigh. The temperature of the human body increased significantly with the mean of $15^{\circ}C$ in muscle tissue and with the mean of $3.5^{\circ}C$ in joint (p<.00). It was revealed that the average depth of temperature measurement of the tissue by MRT was in between 10 and 35 mm, and determined that the proper temperature measurement band was $36.5{\sim}37.0^{\circ}C$.
Kim, Kitae;Oh, Dayoung;Shin, Dongmin;Yoon, Junghee
한국임상수의학회지
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제39권4호
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pp.173-176
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2022
Intravenous catheterization is a common procedure in human and veterinary medicine. Occasionally, a catheter might break within the blood vessel, and the fragment may cause embolization, infections, or other severe complications, and therefore must be removed promptly. For a successful and low-risk removal, the fragment should be localized accurately; however, ultrasound may be challenging to perform on small dogs due to inadequate probes. We report the case of a 2-year-old, 2.6 kg, intact female toy poodle that presented to the veterinary medical center owing to a recent onion intake; the owner requested to induce emesis. A 24 gauge peripheral intravenous catheter was inserted into the cephalic vein prior to the emetic injection. When the clinician removed the catheter, a device breakage was observed. A tourniquet was applied immediately proximal to the elbow. Ultrasonography was performed with a high-frequency small-footprint linear array transducer, also called a hockey-stick probe, to localize the fragment. An additional ultrasound was performed before surgery to confirm the location of the catheter piece, which migrated 5 cm proximally. Afterward, a surgical intervention allowed us to retrieve the fragment. This report highlights the effectiveness of a hockey-stick probe to determine the location of a catheter fragment in small breed dogs.
The setting parameters of ultrasound scanner give influences to change of image. Sonographers have used a Matlab program to make Low Contrast Sensitivity(LCS) value and compared original images in order to evaluate the use of the supersonic diagnosis machinery. We confirmed the change of image in Grayscale values using Photoshop program. Experiment equipment of our research used A Medison Accuvix V10, A Multi-Tissue Ultrasound Phantom(040 GSE) of CHRIS Company, A Adobe Photoshop CS4 Program, A Convex Probe, A USB memory stick, A Probe Fixation Equipment. The method used Gain, Dynamic Range(DR) of the setting parameters of ultrasound scanner and researched Gain and DR was set to 10 dB. We changed the different settings to see the changes of images using Grayscale values of a Photoshop program about tissue images of a phantom. This study evaluated DR and Gain whether it is an image controller to get the optimum contrast to produce an image to see the how effect on the images. We did not use Gateway in supersonic diagnosis machinery. We can easily open to open the files through Photoshop program before we get Digital Imaging and Communications in Medicine(DICOM) files use USB memory stick in supersonic diagnosis machinery. When we diagnosed the lesion of the patient with ultrasound, the contrast and the Gray scale value of image are very important. In this research, we determined the optimum setting parameters that provided useful information to diagnose disease and evaluated the change of improved images.
초음파 스캔에서 알코올 겔 적용 시 화질과 소독 효과 분석을 위해 초음파 겔과 알코올 함유량이 다른 소독용 알코올 겔을 변경 적용하여 실험하였다. 화질 분석은 ATS-539 다목적 팬텀을 이용하여 사각 구역, 축 및 측 방향 분해능, 민감도, 회색 조의 변화 항목을 비교해 보았고, 소독 효과 분석은 임상에서 사용 중인 볼록형 탐촉자 3개의 덮개 면을 swab을 통해 검체 수집과 24시간 증균배양한 후 gram stain과 identification을 하였다. 화질 분석 결과 알코올 함유량과 상관없이 모든 항목에서 초음파 겔 적용 영상과 차이가 없는 영상으로 구현되었으며, 모든 탐촉자에서 staphylococcus aureus, streptococcus, enterococcus 등의 병원균이 검출되었고 소독용 알코올 겔 적용으로 모두 사멸하였다. 초음파 검사 시 알코올 겔 적용은 화질 유지와 소독 효과 측면에서 의미가 있었으며 본 연구결과를 바탕으로 지속적인 후속 연구를 진행하고 보완하여시 제품화한다면 초음파 겔 대체재로 알코올 겔 적용은 화질뿐만 아니라 감염 예방 측면까지 고려할 수 있어 임상 검사 시 매우 유용할 것으로 판단된다.
본 논문에서는 수술 도중에 심장내부로 삽입한 초음파 탐침을 통해 획득된 초음파 심장영상에서 강인하게 심장 영역을 고속 자동 분할하는 방법을 제안한다 제안한 방법은 심장 초기 경계 추출, 신뢰도 경쟁을 통한 전체 경계 검출, 회전 국부 방사선 기법을 이용한 국부 경계 보완으로 세 단계로 구성된다. 첫째, 초음파 탐침의 중심에서 방사선을 만들어 각 방사선에서 밝기값 기반 임계값 기법으로 얻어진 심장외부 영역을 이용하여 대략적인 초기 심장영역의 경계를 추출한다. 둘째, 각각의 방사선에서 임계치로 추출된 초기 심장영역의 위치를 포함하여 경계와 영역정보를 이용해 추출된 새로운 후보들과 신뢰도의 경쟁을 수행하여 높은 신뢰성을 가진 심장 경계를 검출한다. 셋째, 방사선 기법으로 경계획득이 어려운 심장의 오목한 영역에서 경계를 따라 회전하면서 국부적으로 방사선 조사법을 적용하여 경계를 보완한다. 제안된 방법은 실제 환자의 심장 수술 도중에 얻어진 초음파 영상에 적용되어 고무적인 결과를 획득했다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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