의료 초음파 신호의 인체내 감쇠지수는 검사대상 조직의 병리학적 특성을 반영할 뿐 아니라 다른 여러 의료 초음파 지수들의 정확한 예측을 위해 선행하여 측정해야 하는 중요한 정량적 정보 중 하나이다. 그러나 초음파 감쇠지수의 주파수 선택적 감쇠특성을 이용한 주파수 영역에서의 정량적 감쇠지수 예측 방법은 계산량이 많아 실시간 적용에 많은 어려움이 있고, 상대적으로 계산량이 적은 시간 영역의 감쇠지수 예측 방법은 전송 펄스의 회절효과를 잘 보상하지 못하는 단점이 있다. 표준 반향신호를 이용하여 전송 펄스의 회절효과를 보상하는 시간 영역의 예측 알고리듬인 VSA(Video Signal Analysis) 방법은 광대역 펄스를 이용하는 경우, 원거리에서 반향된 신호의 왜곡이 발생하여 예측 정확도가 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 그 단점을 해결하기 위해 적응 대역필터를 이용한 초음파 감쇠지수 예측 알고리듬을 제안한다. 제안된 방식은 반향 경로를 따라 누적된 신호 감쇠를 고려하여 적응 대역필터의 중심 주파수를 이동시킴으로써, 기존의 고정 대역필터를 사용하는 방법보다 예측 정확도와 정밀도를 높인다. 인체 조직의 초음파 반향특성을 모방한 컴퓨터 모의실험과 실제 TM(tissue-mimicking) phantom을 이용한 실험에서, 광대역 전송 펄스를 사용하는 경우보다 반향 깊이에 따른 상대적 echogenicity의 왜곡이 크게 감소하여 평균적으로 예측 감쇠지수의 정확도가 5.1% 향상되었고, 예측 편차도 기존의 방법에 비해 46.9% 감소되었다.
Attenuation coefficients of medical ultrasound not only reflect the pathological information of tissues scanned but also provide the quantitative information to compensate the decay of backscattered signals for other medical ultrasound parameters. Based on the frequency-selective attenuation property of human tissues, attenuation estimation methods in spectral domain have difficulties for real-time implementation due to the complexicity while estimation methods in time domain do not achieve the compensation for the diffraction effect effectively. In this paper, we propose the modified VSA method, which compensates the diffraction with reference phantom in time domain, using adaptive bandpass filters with decreasing center frequencies along depths. The adaptive bandpass filtering technique minimizes the distortion of relative echogenicity of wideband transmit pulses and maximizes the signal-to-noise ratio due to the random scattering, especially at deeper depths. Since the filtering center frequencies change according to the accumulated attenuation, the proposed algorithm improves estimation accuracy and precision comparing to the fixed filtering method. Computer simulation and experimental results using tissue-mimicking phantoms demonstrate that the distortion of relative echogenicity is decreased at deeper depths, and the accuracy of attenuation estimation is improved by 5.1% and the standard deviation is decreased by 46.9% for the entire scan depth.
