의료 영상 초음파 필드 컴퓨터 Field II 소프트웨어를 이용하여 모사...
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의료 영상 초음파 필드의료 영상 초음파 필드
컴퓨터 Field II 소프트웨어를 이용하여 모사 실험하기 .계측 장비를 구동하여 초음파 필드를 형성하기 .
20040800 화학 정현태
Sound & Ultrasound
Sound : mechanical energy transmitted by pressure waves in a material medium
Ultrasound : sound whose frequency is greater than 20 kHz
(Hz = cycles per second)
Speed of Sound & Medium
The speed of sound is determined primarily by the characteristics of the medium.
: K is bulk modulus(stiffness) ρ is density
Table of speed of soundMaterial Sound speed (m/s)
Air 330
Water 1480
Lung 600
Fat 1460
Liver 1555
Kidney 1565
Muscle 1600
Skull bone 4080
Wavelength
• Wavelength : distance between two peaks, valleys.
Ultrasonic transducer
• The Piezoelectric effect
Axial resolution
• Pulse duration
Lateral resolution
• Beam width
• Beam width W = 1.22 * λ / d : λ, frequency d, diameter of transducer
Near field vs. Far field
• NFL(the length of the near field)
Phase array
Field II program
Setting• Transducer center frequency = 3 * 10^6 Hz• Sampling frequency = 100 * 10^6 Hz• Height of element = 0.005 m• Kerf = 0.001 m• Focus = [0 0 70]/1000 m• image positon = [0 0 70]/1000 m• line number = 50 개• sector = 20 도 , element 개수 = 128 개
Field II program
Parameter• Transducer center frequency• Kerf(distance between transducer elements [m])• Focus distance• Element of transducer• Height of element• Result of the different position
Transducer center frequency
transducer
center
frequency
[Hz]
아래 그림의
y 축 크기
3 e4 2 e -13
3 e5 4 e -17
3 e6 2 e -21
3 e7 4 e -25
3 e8 ( 신호 없음 )
element 의 높이element 의
높이 [m]
아래 그림의
y 축 크기
0.05 2 e -19
0.5 2 e -17
5 2 e -15
50 2 e -13
Kerf size
Kerf [m] 아래 그림의
y 값 최대 크기
0.0005 3 e -21
0.001 2 e -21
0.005 5 e -22
0.05 5 e -23
Number of element (channel)
Element
개수
아래 그림의
y 값 최대 크기
256 7 e -21
512 12 e -21
Position of particlePoint distance
[m],
0.07m Focus
평균 time,
[s]
0.05 60
0.06 80
0.07 110
0.08 600
0.09 1200
0.10 1300
Distance of Focus
Focus
거리 [m]
신호 세기
max
0.05 1.5 e -22
0.06 3 e -22
0.07 3 e -21
0.08 2 e -21
초음파 필드 측정 실험
Setting• Element : 30 개• Center frequency : 2.5 MHz• Kerf = 260 um• Sampling rate : 60 MHz• Pulse duration : 4kHz • Trigger delay : 44.5 us• Transducer : one way mode, phase array• Scan mode : 2D scan - pulse intensity integral
Focus at 8cm from center
• 각 element 에서 보내는 초음파가 focus 지점에 도착하기까지 걸리는 시간 차이
• 시간 차이만큼 샘플링의 Cycle 횟수를 알아내어 물속에서의 초음파 속도로 나누어준다
• 계산 후에 정수로 반올림시키면 그 값이 element 에 신호를 넣을 순서가 된다 .
• Focused at 52mm !
Thank you very much !