심장조직 정밀분석을 위한 고주파 초음파 횡파 탄성 영상 시스템

Abstract

심장질환 진단을 위한 다양한 영상 장치가 있지만 작은 병변 또는 경미한 단계의 질환을 발견하는 것은 어렵다. 본 연구에서는 심장질환에 의한 미세한 심장 조직 변화를 분석할 수 있는 고주파 초음파 횡파 영상 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 작은 병변을 감지할 수 있도록 높은 해상도의 영상을 얻기 위하여 38MHz 초음파 변환자를 제작 이용하였고, 조직 내의 충분한 횡파의 발생을 위해 기계적 진동기를 사용하였다. 시스템의 성능 확인을 위해 팬텀을 이용하여 심장의 횡 방향/ 축 방향 분해능을 측정하였고, 해상도는 각각 144µm 와 168µm가 측정되었다. 시스템의 유효성 확인을 위해 돼지 심장을 이용한 체외 실험을 수행하였다. 돼지 심장 실험은 정상 심장 조직을 국소적으로 냉각 및 가열시킨 후 실험하였고, 본 시스템으로 심장조직의 국소적 변화를 관찰할 수 있었다. 따라서 향후 본 연구에서 제안하는 영상 시스템을 적용한 임상연구를 거쳐 심장질환 조기진단이 가능하게 될 것이다.

Several imaging devices have been used to diagnose heart disease. However, these imaging devices have limitations with regard to the observation of small lesions, which makes early detection of heart disease difficult. This study proposes a shear wave imaging system with a high-frequency ultrasound transducer to measure the mechanical properties of heart tissue to diagnose heart disease. A 38-MHz ultrasound transducer is used to achieve a high-resolution image, and a mechanical vibrator is used to generate shear waves in the heart tissue. In the phantom experiments, spatial resolutions are experimentally determined. The lateral and axial resolutions are 144 and 168 µm, respectively. The feasibility of the proposed system is demonstrated in the experiments pertaining to induced disease-like deformations. The obtained images exhibit local variations in the mechanical properties. Thus, the proposed imaging system can detect small lesions in heart tissue, which is important for early detection of heart disease.