Роздільна здатність ультразвукової допплерівської системи при використанні технології когерентного компаундінгу плоских хвиль

  • Ірина В. Шеіна Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-0293-4849
  • Євген О. Баранник V.N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3962-9960
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-16
Ключові слова: ультразвукова візуалізація, допплерівський спектр, технологія синтезованої апертури, когерентний компаундінг плоских хвиль, континуальна модель розсіяння, функція чутливості, функція відгуку точкового джерела, формування відгуку

Анотація

В роботі на підставі розвиненої раніше теорії формування допплерівського відгуку проведені оцінки досяжної просторової роздільної здатності при ультразвуковому зондуванні плоскими хвилями з різних ракурсів. В теоретичних розрахунках когерентний компаундінг сигналів допплерівського відгуку проводився за періодом зміни ракурсів зондування. У цьому випадку здобуто аналітичний вираз для функції чутливості ультразвукової системи за полем, яка відповідає функції відгуку точкового джерела. У випадку прямокутного зважувального вікна для сигналів відгуку роздільна здатність визначається добре відомою sinc-функцією. Величина поперечної роздільної здатності обернено пропорційна діапазону ракурсних кутів. Показано, що теоретично оцінена величина поперечної роздільної здатності допплерівської системи при використанні технології когерентного компаундінгу плоских хвиль добре відповідає представленим в літературі експериментальним даним.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

.Y. Lu, IEEE Trans. Ultrason., Ferroelec., Freq. Contr. 44(4), 839 (1997), https://doi.org/10.1109/58.655200

M. Tanter, J. Bercoff, L. Sandrin, and M. Fink, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr.Freq. Contr.49(10), 1363 (2002), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2002.1041078

G. Montaldo, M. Tanter, J. Bercoff, N. Benech, and M. Fink, IEEE Trans. Ultrason.Ferroelectr.Freq.Contr. 56(3), 489 (2009), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2009.1067

J.A. Jensen, S.I. Nikolov, K.L. Gammelmarkand, and M.H. Pedersen, Ultrasonics, 44(1), e5 (2006), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2006.07.017

J.-l. Gennisson et al., IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 62(6), 1059 (2015), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.006936

M. A. Lediju, G. E. Trahey, B. C. Byram and J. J. Dahl, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 58(7), 1377 (2011), http://doi.org/10.1109/TUFFC.2011.1957

Y.L. Li, J.J. Dahl, J. Acoust. Soc. Am. 141(3), 1582 (2017), https://doi.org/10.1121/1.4976960

J. Bercoff, G. Montaldo, T. Loupas, D. Savery, F. Meziere, M. Fink, and M. Tanter, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 58(1), 134 (2011), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2011.1780

J. A. Jensen and N. Oddershede, IEEE Trans. Med. Imag. 25(12), 1637-1644(2006), https://doi.org/10.1109/TMI.2006.883087

Y.L. Li, J.J. Dahl, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 62(6), 1022 (2015), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.006793

[11] J. Provost, C. Papadacci, C. Demene, J. Gennisson, M. Tanter and M. Pernot, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 62(8), 1467 (2015), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2015.007032

J. Bercoff , M. Tanter, and M. Fink, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 51(4), 396 (2004), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2004.1295425

C. Papadacci, M. Pernot, M. Couade, M. Fink and M. Tanter, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 61(2), 288 (2014), http://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.6722614

J. Udesen, F. Gran, K. L. Hansen, J. A. Jensen, C. Thomsen and M. B. Nielsen, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr., 55(8), 1729 (2008), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2008.858

J. Jensen, M. B. Stuart, and J. A. Jensen, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 63(11), 1922 (2016), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2016.2591980

B. Osmanski, M. Pernot, G. Montaldo, A. Bel, E. Messas and M. Tanter, IEEE Trans. Med. Imag., 31(8), 1661 (2012), http://doi.org/10.1109/TMI.2012.2203316

M. Tanter and M. Fink, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 61(1), 102 (2014), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.6689779

S. I. Nikolov, B. G. Tomov and J. A. Jensen, 2006 Fortieth Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, 2006, pp. 1548-1552, https://doi.org/10.1109/ACSSC.2006.355018

R. Moshavegh, J. Jensen, C. A. Villagómez-Hoyos, M. B. Stuart, M. C. Hemmsen and J. A. Jensen, in Proceedings of SPIE Medical Imaging (San Diego, California, United States, 2016) pp. 97900Z-97900Z-9, https://doi.org/10.1117/12.2216506

J. Kortbek, J. A. Jensen and K. L. Gammelmark, Ultrasonics, 53(1), 1 (2013), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2012.06.006

J. Cheng and J.Y. Lu, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 53(5), 880 (2006), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2006.1632680

N. Oddershedeand J. A. Jensen, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 54(9), 1811 (2007), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2007.465

B. Denarie et al., IEEE Trans. Med. Imaging 32(7), 1265 (2013), https://doi.org/10.1109/TMI.2013.2255310

Y. Tasinkevych, I. Trots, A. Nowicki, P.A. Lewin, Ultrasonics 52(2), 333 (2012), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2011.09.003

S. Ricci, L. Bassi and P. Tortoli, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 61(2), 314 (2014), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.6722616

Y. L, Li, D. Hyun, L. Abou-Elkacem, J. K. Willmann, J.J. Dahl, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 63(11), 1878 (2016), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2016.2616112

I. K. Ekroll, A. Swillens, P. Segers, T. Dahl, H. Torp and L. Lovstakken, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 60(4), 727 (2013) https://doi.org/10.1109/TUFFC.2013.2621

D. Hyun, J.J. Dahl, J. Acoust. Soc. Am. 147(3), 1323 (2020), https://doi.org/10.1121/10.0000809

I.K. Ekroll, M.M. Voormolen, O.K.-V. Standal, J.M. Rau and L. Lovstakken, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 62(9), 1634 (2015), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2015.007010

Y. Wang, C. Zheng, H. Peng and C. Zhang, IEEE Access 6, 36927 (2018), https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2852641

S. Salles, F. Varray, Y. Bénane and O. Basset, 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), 2016, pp. 1-4, https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728751

C. Zheng, Q. Zha, L. Zhang and H. Peng, IEEE Access 6, 495 (2018), https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2768387

Y.M. Benane et al., 2017 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), 2017, pp. 1-4, https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2017.8091880

X. Yan, Y. Qi, Y. Wang, Y. Wang, Sensors 21, 394 (2021), https://doi.org/10.3390/s21020394

C. Golfetto, I. K. Ekroll, H. Torp, L. Løvstakken and J. Avdal, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 68(4), 1105 (2021), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2020.3033719

S. Salles, H. Liebgott, O. Basset, C. Cachard, D. Vray and R. Lavarello, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 61(11), 1824 (2014), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2014.006543

C.-C. Shen, Y.-C. Chu, Sensors 21, 4856 (2021), https://doi.org/10.3390/s21144856

E.A. Barannik, Ultrasonics 39(2), 311 (2001), https://doi.org/10.1016/S0041-624X(01)00059-2

I.V. Skresanova and E.A. Barannik, Ultrasonics 52(5), 676 (2012), https://doi.org/10.1016/j.ultras.2012.01.014

I.V. Sheina, O.B. Kiselov and E.A. Barannik, East Eur. J. Phys. 4, 5 (2020), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-4-01

[41] P. J. Fish, in: Physical Principles of Medical Ultrasonics, editedby C.R. Hill (EllisHorwood, Chichester, 1986), pp. 338 376.

R.J. Dickinson, D.K. Nassiri, in: Physical principles of medical ultrasonics, edited by C. R. Hill, J. C. Bamber, G. R. terHaar (John Wiley & Sons, West Sussex, 2004), pp. 191–222.

E.A. Barannik and O.S. Matchenko, East Eur. J. Phys. 3(2) 61 (2016), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2016-2-08. (in Russian)

W. Gilson andS. Orphanoudakis, in: Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (IEEE, NewOrleans, 1988), pp. 473-474, https://doi.org/10.1109/IEMBS.1988.94615

O.S. Matchenko and E.A. Barannik, Acoust. Phys. 63(5), 596 (2017), https://doi.org/10.1134/S106377101705008

R.S. Apte, D.S. Chen, N. Ferrara, Cell, 176(6), 1248-1264 (2019), https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.021

J. Gallo, M. Raska, E. Kriegova, S. B. Goodman, Journal of Orthop. Translat., 10, 52 (2017), https://doi.org/10.1016/j.jot.2017.05.007

M. Jakovljevic, B.C. Yoon, L. Abou-Elkacem, D. Hyun, Y. Li, E. Rubesova, J.J. Dahl, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 68(1), 92 (2021), https://doi.org/10.1109/TUFFC.2020.3010341

Y.L. Li, D. Hyun, I. Durot, J.K. Willmann and J.J. Dahl, 2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), 2018, pp. 1-9, https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2018.8579726

Опубліковано
2022-03-17
Цитовано
Як цитувати
Шеіна, І. В., & Баранник, Є. О. (2022). Роздільна здатність ультразвукової допплерівської системи при використанні технології когерентного компаундінгу плоских хвиль. Східно-європейський фізичний журнал, (1), 116-122. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-16
Номер
№ 1 (2022): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).