초고속 도플러를 가진 혈류 영상

초음파에 의한 혈류의 정량적 평가는 많은 장기의 평가를 위해 의학에서 매우 유용한 매개 변수입니다. 초고속 도플러 초음파는 특별한 시간적 일관성을 제공하고 작은 혈류 속도를 측정하는 데 대한 감도를 증가시킵니다. 미세관류에 접근할 수 있게 되면 종양이나 뇌나 심장과 같은 장기의 관류를 보다 정확하게 이해할 수 있는 문이 열립니다.

도플러 팬텀을 설정하려면 먼저 플라스틱 튜브를 사용하여 연동 펌프, 혈액 모방 유체 저장소, 펄스 댐퍼 및 도플러 흐름 팬텀을 연결합니다. 직경이 4mm인 이도를 선택하고 펌프를 프로그래밍하여 0.3초 동안 분당 720ml의 액체를 분출한 다음 분당 50ml로 0.7초 동안 배출하여 수축기 및 이완기 심장 단계를 각각 모방합니다. 그런 다음 펌프를 작동하고 파이프를 부드럽게 흔들어 잠재적인 기포를 배출합니다.

초고속 초음파 스캐너를 설정하려면 PCI Express 링크를 사용하여 초고속 지원 연구 스캐너를 호스트 컴퓨터에 연결하고 스캐너의 변환기 어댑터를 프로브 커넥터와 일치하도록 변경합니다. 프로브를 연결하고 MATLAB을 실행하여 초음파 스캐너 라이선스를 활성화합니다. 초음파 시퀀스 프로그램을 설정하려면 이미징 깊이를 50mm로 설정하고 초점 깊이를 35mm로 설정합니다.

초고속 초음파 시퀀스를 설계하려면 이미징 깊이를 50mm로 설정하고, 영하 3도, 0도, 3도에서 3개의 기울어진 평면파를 프로그래밍하고, 펄스 반복 주파수를 12kHz로 설정합니다. 그런 다음 사용된 프로브에 따라 중심 주파수를 설정하고 초음파 파형에 대해 4개의 반주기를 선택하고 총 지속 시간을 1초로 설정합니다. 시퀀스 매개변수가 설정되면 프로브 렌즈에 초음파 젤을 바르고 프로브를 팬텀에 놓습니다.

B 모드 초음파 시퀀스를 시작하고 관심 있는 운하를 찾습니다. 액체는 주변 조직보다 더 어둡게 보입니다. 세로 보기로 전환합니다.

프로브의 위치를 변경하지 않고 B 모드 시퀀스를 종료하고 초고속 시퀀스 수집 스크립트를 시작합니다. 시퀀스가 끝나면 원시 데이터를 저장하고 초음파 시스템 기본 소프트웨어를 사용하여 이미지 구성 스크립트를 실행합니다. 클러터 필터링의 경우 MATLAB 스크립트를 사용하여 3D IQ 행렬을 2D 카소라티 행렬로 형태를 변경합니다.

그런 다음 공식을 사용하여 행렬의 특이값 분해를 계산하고, 공간 특이 벡터를 사용하여 공간 유사성 행렬 C를 계산하고 혈액 부분공간 경계를 식별합니다. 혈액 공간 경계 컷오프를 사용하여 IQ 데이터를 필터링합니다. 파워 도플러 맵을 계산하려면 공식을 사용하여 시간 차원을 따라 필터 데이터의 포락선을 적분하고 파워 도플러 맵을 로그 스케일로 표시합니다.

이미지에서 1픽셀에서 30픽셀까지 포함하는 원형 관심 영역을 정의하고, 관심 영역 내의 픽셀에 대한 필터 데이터 신호의 평균을 구하여 관련 실험 시점의 필터 데이터에 대한 벡터를 얻습니다. 이러한 데이터의 도플러 스펙트로그램을 계산하고 표시하려면 단시간 푸리에 변환 윈도우를 60개 샘플의 Hann 윈도우로 설정하고, 단시간 푸리에 변환 중첩을 윈도우 길이의 90%로 설정하십시오. 그런 다음 스펙트로그램의 각 시점에 중심 주파수를 오버레이하고 도플러 공식을 사용하여 주파수 값을 혈액 축 속도로 변환합니다.

좋은 품질의 스펙트로그램을 획득하면 이미지 내의 모든 관심 영역에서 혈액 속도를 추출할 수 있습니다. 이 신생아 뇌 이미지에서는 작은 피질 정맥과 동맥에서 주요 주위 동맥에 이르기까지 매우 다른 흐름 특성을 가진 획득 혈관을 관찰할 수 있습니다. 여기에서는 초고속 도플러가 심근과 같이 강하게 움직이는 기관에서 혈류 신호를 추출하는 능력을 보여줍니다.

특이값 분해의 사용을 시연했지만 다른 유형의 필터도 사용할 수 있습니다. 초고속 도플러를 사용하면 미세 관류를 더 잘 이해할 수 있습니다. 이는 의료 영상의 진정한 혁명입니다.