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dc.contributor.advisor Cheol Song - YEON HEE CHANG - 2018-08-29T02:00:50Z - 2018-08-29T02:00:50Z - 2018 -
dc.identifier.uri en_US
dc.identifier.uri -
dc.description.abstract Elasticity change in brain tissues has been applicable to diagnosis and study of brain diseases including meningitis or stroke. Elastography modality has been developed to measure the elasticity of biological organ and tissue. Although various elastography techniques, such as magnetic resonance elastography (MRE) and ultrasound elastography (UE) are introduced to date, these approaches are limited in their spatial resolution to measure the elasticity in micron level of tissue or single cell. Due to intrinsic higher resolution power, optical coherence elastography (OCE) may shows a better chance to provide better outcomes compared to other techniques.
Here, we established acoustic radiation force impulse optical coherence elastography (ARFI-OCE) to measure the elasticity of a soft tissue. Acoustic radiation force generated by an ultrasound transducer is in-troduced to stimulate the sample. The displacement of a sample is measured by home-made spectral domain optical coherence tomography (OCT) system that uses a spectrometer to detect interference signal and thus can achieve much longer penetration depth than that of other optical imaging systems. To estimate the stiff-ness of samples, we calculate its displacement by using cross-correlation algorithm and phase resolve meth-od. The implemented system composes of a spectrometer-based OCT system, an ARFI system, and a linear stage set. The ARFI triggering signal is synchronized with a camera acquisition time.
In this study, ex-vivo tests on the cerebral cortex of mouse and the cerebral cortex of stroke rat model were conducted to evaluate strength of ARFI-OCE system. The system could distinguish the elasticity of dif-ferent cortex samples with better spatial resolution. Our results show that the ARFI-SD-OCE system is appli-cable to draw high-resolution elastogram in soft tissues as exemplified here using the brain and thus has a diagnostic potential to detect any abnormal changes in brain diseases.
dc.description.statementofresponsibility open -
dc.description.tableofcontents Ⅰ. Introduction 1
1.1 Study Background 1
1.2 Previous Studies 2
1.3 Study Purpose 5
Ⅱ. Acoustic Radiation Force Impulse Optical Coherence Elastography (ARFI-OCE) 6
2.1 Spectral Domain OCT 6
2.2 Principle of OCE 7
2.2.1 Young’s modulus 8
2.2.2 Magnitude of radiation force 9
2.2.3 Cross-correlation 9
2.2.4 Phase resolve displacement calculation 9
2.3 Acoustic Radiation Force Impulse 10
2.4 Calibration of ARFI-OCE 11

Ⅲ. System Implementation 13
3.1 Configuration of ARFI-OCE System 13
3.2 Implementation of ARFI-OCE System 14
3.2.1 Implementation of spectrometer-based OCT system 14
3.2.2 implementation of ARFI system 15
3.2.3 Sample stage and motorized stage set-up 18
3.2.4 Implementation of ARFI-OCE system and triggering 20
3.2.5 Sample preparation 21
Ⅳ. Experiments and Results 23
4.1 1D Phantom Test 23
4.2 ex-vivo Mice Brain 24
4.3 ex-vivo Stroke Model Rat Brain 26
4.4 Preliminary Experiments for ARFI Calibration 27
Ⅴ. Conclusion and Discussion 30
dc.format.extent 35 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject ARFI-OCE, Acoustic radiation force, Spectral domain OCT, Brain, Elastography, 음향방사력 자극 광 간섭성 탄성측정법, 스펙트럴 도메인 광간섭성 단층 촬영, 음향 방사력, 뇌, 탄성측정법 -
dc.title Acoustic Radiation Force Impulse Optical Coherence Elastography for Measuring Elasticity of Cerebral Cortex -
dc.title.alternative 대뇌 피질의 탄성도 측정을 위한 음향 방사 힘 자극 광 간섭성 탄성측정 시스템 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.200000102656 -
dc.description.alternativeAbstract 본 논문은 대뇌 피질의 탄성도 측정을 위한 광간섭성 단층 촬영 기반의 탄성측정법 시스템을 다룬다. 뇌에 발생하는 뇌수막염 이나 뇌졸중 같은 질환은 병변의 탄성도를 변화 시키므로, 진단에 영상 시스템 기반의 탄성측정법을 뇌영상과 함께 활용 함으로써 더 정확한 진단 정보를 얻을 수 있다. 기존에 주로 사용되는 시스템은 자기공명영상이나 초음파영상을 많이 사용한다. 그러나 해당 시스템은 조직과 세포단위에서 이루어지는 연구 단계에서는 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 더 높은 분해능을 가진 광간섭성 단층 촬영시스템을 기반으로 하는 탄성측정법 시스템을 구축하여 연구에 사용하였다.

본 연구 에서는 생체 조직의 탄성을 측정하기 위해 음향 방 사력 임펄스 광 간섭 계 (ARFI-OCE)가 구축되었다. 샘플의 변위는 자체 제작한 스펙트럼 도메인 광간섭성 단층 촬영 시스템(SD-OCT)으로 측정된다. 해당 이미징 시스템은 다른 광학 이미징 시스템보다 훨씬 더 깊은 침투 길이를 가진다. 초음파 트랜스듀서에 의해 생성 된 음향 방사력이 샘플을 자극하기 위해 도입되었다. 샘플의 강성을 추정하기 위해 교차 상관 알고리즘과 위상 분해 방법을 사용하여 변위를 계산 하였다. 구현 된 시스템은 분광기 기반 OCT 시스템, ARFI 시스템 및 선형 스테이지 세트로 구성되었다. 음향 방사력을 방출하는 신호는 카메라의 이미지 획득 시간과 동기화되어 발생한다. 본 연구에서는 생쥐 대뇌 피질과 뇌졸중 쥐 모델의 대뇌 피질에 대한 생체 외 시험을 실시하여 ARFI-OCE 시스템을 평가 하였다. 시스템은 다른 대뇌 피질 샘플의 탄성을 구별 할 수 있었다. 이 결과는 ARFI-SD-OCE 시스템이 뇌 질환 진단에 사용될 가능성이 있음을 보여주었다. 추가로 음향방사력의 불 균일한 압력 분포에 의한 변위 보정에 대한 기본 개념을 제안한다.
- Master -
dc.contributor.department Robotics Engineering -
dc.contributor.coadvisor Jae Youn Hwnag - 2018. 8 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.citation XT.RM 장64A 201808 - 2018-07-30 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 로봇공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Chang, Yeon Hee -
dc.contributor.affiliatedAuthor Song, Cheol -
dc.contributor.affiliatedAuthor Hwang, Jae Youn -
dc.contributor.alternativeName 장연희 -
dc.contributor.alternativeName 송철 -
dc.contributor.alternativeName 황재윤 -
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Department of Robotics and Mechatronics Engineering Theses Master


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