Development of a Real-Time Photoacoustic Tomography System for Clinical Purpose Using Commercialized Transducers and DAQ
- Alternative Title
- 상용 트랜스듀서와 DAQ를 이용한 임상용 실시간 광음향 영상 시스템 개발
- Abstract
- 진단 영상학의 발전에 따라 체내의 구조적 정보 (structural information)를 제공하는 것뿐만 아니라 기능적 정보 (functional information)를 제공하는 것이 중요해지고 있다. 이미 병원에서는 X-ray CT (Computed Tomography)나 MRI (Magnetic Resonance Imaging)와 함께 PET (Positron Emission Tomography)를 사용하여 암과 같은 질병을 화학적으로 보고 있다. 하지만 이와 같은 장비는 고가이며, 실시간 정보를 획득할 수 없어 환자와 의사 모두에게 불편을 초래하고 있다. 반면, 빛과 초음파 (Ultrasound)를 이용한 광음향 영상 (Photoacoustic Imaging) 장비는 비교적 저렴한 가격으로 실시간 정보를 제공할 수 있다. 광학만 이용하는 영상장비는 외부에서 조사한 빛이 체내로부터 되돌아 나오는 신호를 분석하는데, 이는 깊이적인 한계가 커 임상용으로는 극히 일부 영역에서만 사용되고 있다. 초음파 같은 경우는 병원에서 가장 쉽게 볼 수 있는 실시간 촬영 장비 중 하나이며, 영상의 깊이적인 문제는 광학장비에 비해 월등히 우수하다. 그러나 초음파 자체가 가지는 이미지 해상도 한계가 있다. 이 두 장비의 결합 형태인 광음향 영상은 체내에 있는 헤모글로빈과 같은 특정 물질이 체외에서 조사한 빛을 흡수하여 발생시키는 초음파를 검출하여 제공된다. 이때, 어떤 빛을 쓰느냐에 따라 특정 목표물을 영상화 할 수 있어 단순 구조적 영상이 아닌 기능적 정보를 제공한다. 이 논문은 상용화 된 초음파 트랜스듀서와 데이터 획득 장비 (Data-Acquisition device, DAQ)를 이용하여 새로운 광음향 영상을 제공하기 위한 장비 구축과 이를 이용한 전임상 테스트를 소개하고자 한다
- Issued Date
- 2018
- Awarded Date
- 2018. 8
- Type
- Dissertation
- Keyword
- Photoacoustic Tomography
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Jung-Eun Park
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 의생명기계전기융합공학협동과정
- Advisor
- 안예찬
- Table Of Contents
- 1. Introduction 1
2. Principles of Photoacoustic Imaging 4
2.1. Photoacoustic signal generation 4
2.2 Photoacoustic wave 8
3. Pilot Studies for In-vivo Cancer Imaging 11
3.1. Single-element transducer photoacoustic system for in-vivo imaging 11
3.2. Anaplastic thyroid cancer 13
3.2.1. Introduction 13
3.2.2. Animal preparation 14
3.2.3. System preparation and imaging setting 16
3.2.4. Results 16
3.3. Eye cancer 19
3.3.1. Introduction 19
3.3.2. Animal preparation 20
3.3.3. Results 21
3.4. Eye cancer with indocyanine green 23
3.4.1. Introduction 23
3.4.2. Animal preparation 24
3.4.3. System preparation and imaging setting 24
3.4.4. Results 25
3.5. Testicular cancer with indocyanine green 27
3.5.1. Introduction 27
3.5.2. Animal preparation 28
3.5.3. Results 29
3.6. Conclusion 31
4. Hardware and Hand-Held Probe Development 33
4.1. Fiber coupling system 33
4.1.1. Polarization-based light energy adjusting unit 34
4.1.2. Laser beam coupling unit 35
4.2. Illuminating probe 37
4.2.1. Generate the flat-topped energy of the beam 38
4.2.2. Adjust the imaging depth and the incident angle of the beam 40
5. Software Development 43
5.1. Beamforming 48
5.1.1. Background 48
5.1.2. Programming using compute unified device architecture 49
5.2. Hilbert transform 50
5.2.1. Background 50
5.2.2. Programming using compute unified device architecture 52
5.3. Hanning window 53
5.4. Results 54
6. In-Vivo Imaging Test with the Developed System 56
6.1. Eye cancer with fluorescein 56
6.1.1. System preparation 56
6.1.2. Animal preparation 57
6.1.3. Statistical analysis 59
6.1.4. Results 59
6.1.5. Conclusion 63
7. Conclusions 65
Acknowledgement 66
References 67
- Degree
- Master
- Appears in Collections:
- 대학원 > 4차산업융합바이오닉스공학과
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