Show simple item record

dc.contributor.advisorMåsøy, Svein-Erik
dc.contributor.advisorBalasingham, Ilangko
dc.contributor.authorVrålstad, Anders Emil
dc.date.accessioned2021-09-15T17:11:33Z
dc.date.available2021-09-15T17:11:33Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:77039769:21674793
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2778189
dc.descriptionFull text not available
dc.description.abstractMålet for denne avhandlingen er å forbedre kvaliteten på ultralydavbildning i form av økt kontrast og oppløsning. Slik forbedret bildekvalitet vil medføre en mer presis diagnostikk og redusert bruk av tidkrevende, kostbar og invasive avbildningsmodaliteter. Metoden tar utgangspunkt i en kombinasjon av to stråleformingsteknikker kjent fra litteraturen som deretter vektes inn med det konvensjonelle Delay- and Sum (DAS) bildet. Flere stråleformteknikker basert på koherens har tidligere blitt utviklet med etterfølgende forbedret bildekvalitet som resultat. Flere av disse har imidlertid ikke tatt høyde for konservering av opprinnelig spekle-statistikk, beregningseffektivitet eller klinisk robusthet. For å adressere dette, har en beregningseffektiv koherensbasert stråleformteknikk (SARc), i kombinasjon med en moderat beregningskrevende adaptiv mikrostyringsteknikk, blitt implementert og analysert kvalitativt og kvantitativt for 12 815 in vivo ekkokardiografibilder. Stråleformteknikken baseres på sammensetting av flere koherensestimater beregnet med mindre aperture størrelser og beregnet for seks forskjellige innstillinger. De resulterende bildene er analysert med hensyn til ulineære dynamikkendringer. Kontrast er kvantifisert med bruk av Genealized Contrast-to-Noise Ratio (gCNR) og en maskingenerert maske. Masken er beregnet ved bruk av persentilverdier og koherensestimatet SARc. Bildenes laterale skarphet er målt ved bruk av 99% okkupert båndbredde (BW99) i romlig frekvens domene (k-space). Stråleformingen av kvalitetsmålene er implementert i MATLAB ved bruk av USTB biblioteket. Avhandlingen fokuserer på ekkokardiografi og benytter pasientopptak fra 4Vc-d cardic probe (GE Vingmed Ultrasound AS, Horten, Norway). Stråleformsteknikken kan også anvendes i andre avbildningsmodaliteter innen ultralyd. Reduksjonen i lateral skarphet som følge av SARc uten mikrostyring, er vist til å bli gjenvunnet og til og med forbedret over skarpheten til DAS bildet ved bruk av mikrostyring. Alle bildene prossessert med den foreslåtte stråleformingsteknikken er vist til å få økt kontrast over DAS bildet. Når man tar hensyn til målemetodenes kjente avvik, er sammenhengen sterk mellom de kvantitative resultatene og det man kvalitativt ser i bildene. Medianen til målt kontrast er vist til å være større enn DAS bildet for hver av de seks SARc innstillingene beregnet. gCNR økningen er mellom 13.7% og 20.2%. Den høyeste median økningen av BW99 med bruk av adaptiv mikrostyring er fra 529.8m-1 til 623.7m-1 (94.9m-1 økning). Dette er en økning av lateral oppløsning over DAS bildet som ble målt til å ha en median lateral BW99 lik 566.0m-1.
dc.description.abstractThis thesis aims to improve the image quality of ultrasound images in terms of both contrast and resolution, using a combination of beamforming techniques. Improved image quality in ultrasound has the potential to increase the diagnostic value, meanwhile reducing the use of time-consuming, economically expensive, or invasive imaging modalities. Multiple software beamformers and coherence-based post-processing techniques have previously been developed to improve image quality. However, some of these techniques have not taken conservation of conventional speckle statistics, computational efficiency, or clinical robustness into account. To address this is a computational efficient Sub-array coherence (SARc) beamforming technique and a computational moderate adaptive micro-steering method combined. Clinical robustness is ensured by analysing the beamformer qualitatively and quantitatively in a total of 12 815 in vivo cardiac images. SARc is computed by compounding several coherence estimations found using smaller aperture sizes. The SARc image is computed using six different settings, and is weighted with the conventional Delay- and Sum (DAS) image. The resulting images are analyzed while taking the problem of nonlinear dynamic range alterations into account. Contrast is quantified using the Genealized Contrast-to-Noise Ratio (gCNR) with a computer-generated mask. The mask is computed from a SARc image, gated with a percentile threshold. Lateral sharpness is quantified using the 99% occupied bandwidth (BW99) in the spatial frequency domain (k-space). The beamforming and quality measures are implemented using MATLAB and the USTB library. This thesis will focus on cardiac ultrasound imaging and utilize patient data obtained with a 4Vc-d cardiac probe (GE Vingmed Ultrasound AS, Horten, Norway). However, the application of this beamformer does extend cardiac imaging, and the technique may be applied overall in ultrasound imaging. The use of adaptive micro-steering is shown to increase the lateral sharpness of the SARc image. The sharpness increase is, for some SARc settings, shown to increase above the sharpness of the DAS image. The image contrast is increased for all the processed images and all images have greater contrast than the DAS image. When taking the metrics inherent and known biases into account, the quantitative results are similar to what is seen qualitatively. The benefits of the proposed beamformer are therefore seen both qualitatively and quantitatively. The median of measured contrast is shown to be greater than the DAS image for every SARc setting presented, with the median increase in gCNR ranging from 13.7% to 20.2%. The highest median increase of lateral BW99, using SARc and adaptive micro-steering, is shown to be from 529.8m-1 to 624.7m-1 (a 94.9m-1 increase). This is a sharpness increase above the DAS image with median lateral BW99 equal to 566.0m-1.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titlePatient Adaptive Beamforming in Echocardiography
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record