The Ultrasound Cardiac Supercycle - for high temporal and spatial resolution
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2786764Utgivelsesdato
2021Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Hjerteultralyd er en ikke-invasiv medisinsk avbildningsmetode som gir informasjon om hjertetsstruktur og funksjonsevne. Det er derav en mye brukt metode for å undersøke og oppdage hjerteogkarsykdommer. Ettersom slike sykdommer utgjør en av de største dødsårsakene over hele verdener økt ytelse og anvendelighet av hjerteultralyd fordelaktig.De fysiske prinsippene som danner grunnlaget for ultralydopptak gjør at en ofte må velge mellomhøy romlig oppløsning og høy tidsoppløsning. Dette utgjør en begrensning for anvendbarheten avhjerteultralyd . Denne masteroppgaven ønsker å konstruere et ultralydopptak av en fullstendighjertesykel, en Supersykel, der både høy bildekvalitet og høy bildefrekvens er ivaretatt. Videre erdet gjort undersøkelser på innflytelsen av samplingsfrekvensen og datagrunnlaget. En Supersykeler satt sammen av opptak fra flere påfølgende sykler. Syklene normaliseres og sammenføyes førkubisk B-splines brukes for datatilpassing til et uniformt tidsgrid. Enkel prosessering av data førkonstruksjonen av Supersykelen er testet for å undersøke det videre potensialet for en høyere ytelse.Dette innebærer blant annet bildejustering for et konsekvent synsfelt. Supersykelen er testet ogevaluert for både gråtonebilde (B-mode) og fargedoppler (CFI).En Supersykel på et 2D dupleks triplan ultralydopptak ble økt fra 14 Hz til 140 Hz. For B-modeopptak ble bildefrekvensen økt til ca. 650 Hz og for CFI ble det oppnådd bildefrekvenser på ca. 250Hz. Selv om Supersykelen klarte å øke bildefrekvensen med en faktor på 10, ble det oppdaget aten avveining mellom jevne overganger og flimrende artefakter må gjøres. Ved å videre undersøkeen metode for bildejustering som gir konsekvente synsfelt kan en potensielt løse dette problemet. Cardiac ultrasound is widely used for the investigation and detection of cardiovascular diseasesas it is a non-invasive medical imaging method that gives data on the structure and function ofthe heart. Increasing the performance and applicability of cardiac ultrasound possesses potentialbenefits, as cardiovascular disease represents one of the major causes of death worldwide.As the physical principles of ultrasound waves introduce a trade-off between spatial- and temporalresolution, ultrasound recordings are often limited in applicability. This thesis aims to create anultrasound recording of a cardiac cycle, the Supercycle, having both a high spatial resolution anda high frame rate. It further studies the influence of sample rate and data foundation for highperformance.The Supercycle is composed of several consecutive cycles. The cycles are normalized, joined,and further remapped to a uniform time grid by data fitting with cubic B-splines. Simple postprocessingmethods, as image alignment, are analyzed for the potential of further robustness. TheSupercycle is tested and evaluated on brightness mode images (B-mode) and for color flow imaging(CFI).A Supercycle of 2D duplex triplane ultrasound recordings was increased from 14 Hz to 140 Hz.Results of B-mode acquisition increased the frame rate to approximately 650 Hz and for CFI frame rates ofapproximately 250 Hz were obtained. As the Supercycle increased most frame rates on a scale of 10, thetrade-off between smoothness of the result and flickering artifacts appeared. A further study ofthe alignment of frames is potentially a solution to overcome the trade-off.