Estimation of the Thickness Profile of a Human Skull Phantom by Ultrasound Methods Using a Two-Dimensional Array

Sh. A. Asfandiyarov; Асфандияров Ш. А.; P. B. Rosnitskiy; Росницкий П. Б.; S. A. Tsysar; Цысарь С. А.; P. V.  Yuldashev; Юлдашев П. В.; V. A. Khokhlova; Хохлова В. А.; V. E. Sinitsyn; Синицын В. Е.; E. A. Mershina; Мершина Е. А.; O. A. Sapozhnikov; Сапожников О. А.

doi:10.31857/S0320791922600263

Estimation of the Thickness Profile of a Human Skull Phantom by Ultrasound Methods Using a Two-Dimensional Array

Autores: Asfandiyarov S.A.¹, Rosnitskiy P.B.¹, Tsysar S.A.¹, Yuldashev P.V.¹, Khokhlova V.A.¹, Sinitsyn V.E.², Mershina E.A.², Sapozhnikov O.A.¹
Afiliações:
1. Physics Faculty, Moscow State University, 119991, Moscow, Russia
2. Medical Research and Education Center, Moscow State University, 119991, Moscow, Russia
Edição: Volume 69, Nº 1 (2023)
Páginas: 84-91
Seção: ОБРАБОТКА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ.
URL: https://journal-vniispk.ru/0320-7919/article/view/134380
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791922600263
EDN: https://elibrary.ru/DAGVDP
ID: 134380

Citar

Texto integral

Acesso aberto
Acesso é fechado

Acesso está concedido
Acesso é fechado

Somente assinantes

Resumo
Sobre autores
Bibliografia
Arquivos suplementares
Estatísticas

Resumo

The paper presents the results of evaluating the thickness profile of a skull phantom using a two-dimensional ultrasound array consisting of piezoelectric elements with a center frequency of 2.1 MHz. Two pulse-echo ultrasound methods were used in the experiment: the A-mode elementwise measurements and scanning with a focused probing beam created by the entire array using delay-and-sum (DAS) beamforming. The obtained thickness profiles are compared with the reference thickness profile obtained using X-ray computed tomography. It was shown that ultrasound DAS beamforming with a focused probing beam makes it technically possible to estimate the thickness profile of the skull phantom.

Palavras-chave

ultrasound imaging, inhomogeneous media, two-dimensional array, skull, brain, delay-and-sum beamforming

Bibliografia

Purkayastha S., Sorond F. Transcranial Doppler ultrasound: technique and application // Semin Neurol. 2012. V. 32. № 4. P. 411.
Antipova D., Eadie L., Macaden A.S., Wilson P. Diagnostic value of transcranial ultrasonography for selecting subjects with large vessel occlusion: a systematic review // Ultrasound J. 2019. V 11. № 29. P. 1–19.
Байков С.В., Молотилов А.М., Свет В.Д. Физико-технические аспекты получения ультразвуковых изображений структур головного мозга через толстые кости черепа. 1. Теоретические и модельные исследования // Акуст. журн. 2003. Т. 49. № 3. С. 332–341.
Байков С.В., Бабин Л.В., Молотилов А.М., Нейман С.И., Риман В.В., Свет В.Д., Селянин А.И. Физико-технические аспекты получения ультразвуковых изображений структур головного мозга через толстые кости черепа. 2. Экспериментальные исследования // Акуст. журн. 2003. Т. 49. № 4. С. 465–473.
Clement G.T., Sun J., Giesecke T., Hynynen K. A hemisphere array for noninvasive ultrasound brain therapy and surgery // Phys. Med. Biol. 2000. V. 45. № 12. P. 3707–3719.
Pernot M., Aubry J.-F., Tanter M., Thomas J.-L., Fink M. High power transcranial beam steering for ultrasonic brain therapy // Phys. Med. Biol. 2003. V. 48. № 16. P. 2577–2589.
Wydra A., Malyarenko E., Shapoori K., Maev R.Gr. Development of a practical ultrasonic approach for simultaneous measurement of the thickness and the sound speed in human skull bones: a laboratory phantom study // Phys. Med. Biol. 2013. V. 58. № 4. P. 1083–1102.
Perrot V., Polichetti M., Varray F., Garcia D. So you think you can DAS? A viewpoint on delay-and-sum beamforming // Ultrasonics. 2021. V. 111. P. 106309.
Wydra A., Maev R.Gr. A novel composite material specifically developed for ultrasound bone phantoms: cortical, trabecular and skull // Phys. Med. Biol. 2013. V. 58. № 22. P. N303–N319.
Bakaric M., Miloro P., Javaherian A., Cox B.T., Treeby B.E., Brown M.D. Measurement of the ultrasound attenuation and dispersion in 3D-printed photopolymer materials from 1 to 3.5 MHz // J. Acoust. Soc. Am. 2021. V. 150. № 4. P. 2798.
Гильфанова Л.И., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Свет В.Д. Акустическое поле в неоднородных средах в виде костей черепа // Учен. зап. физ. фак-та Моск. ун-та. 2015. № 4. С. 154322.
Цысарь С.А., Николаев Д.А., Сапожников О.А. Широкополосная виброметрия двумерной ультразвуковой решетки методом нестационарной акустической голографии // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 328.
Хилл К., Бэмбер Дж., Хаар Г. Ультразвук в медицине. Физические основы применения. М.: Физматлит, 2008. 539 с.