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Cross-Correlation법에 의한 피부 혈류속도 측정

Measurement of the Skin Blood Flow using Cross-Correlation

의공학회지 1998년 19권 4호 p.379 ~ 384
이정택 ( Lee Jeong-Taek ) - 아주대학교 전자공학과

김영길 ( Kim Yeong-Gil ) - 아주대학교 전자공학과
임춘성 ( Im Chun-Seong ) - 아주대학교 전자공학과
류점수 ( Ryu Jeom-Su ) - 아주대학교 전자공학과
이종수 ( Lee Jong-Su ) - 아주대학교 전자공학과
공성배 ( Gong Seong-Bae ) - 아주대학교 전자공학과

Abstract

본 연구에서는 초음파를 이용하여 피부 혈관에서 그 위치에 대한 혈류 신호정보를 얻을 수 있는 펄스파(pulsed wave) 시스템을 이 분야에 응용하기 위한 가능성을 고찰하였다. 20MHz의 변환자로 수신된 신호들은 시간 영역에서 서로 비교하여 편이량을 cross-correlation방법을 사용하여 혈류속도를 구하였다. 피부의 매우 작은 혈관에서 혈류속도 거출시 발생되는 문제점에 대해 in-vitro와 in-vivo 실험을 통해서 이 방법의 효용성을 보이고 그 문제점에 대한 해결 방법을 제시한다. 시간 편이량 측정은 cross-correlation방법에 의해 정규화된 계수에서 최대점을 찾는 것이며 송신주기에 따라 반사된 수신 신호에서부터 cross-correlation방법을 사용하여 속도를 구한다. In-패패 실험을 통해 작은 튜브 내의 깊이에 대한 속도 정보를 주는 속도 profile과 이론적으로 계산된 속도 rpofile을 비교하였으며 토끼 귀 부분의 auriculares caudales에서 소동맥과 소정맥에 대한 혈류속도 profile을 구하였다. 수신 신호에서 진동에 의한 오차는 DFT를 사용하여 보정하였고 클루터 신호는 전체 수신 신호를 평균하여 하나의 기준 수신 신호를 정하여 이것에서 다른 수신 신호 값을 뺌으로써 감소시켰다.

To measure precisely the blood velocity in the skin microcirculation, we have used time domain correlation (called Cross-Correlation) based on the processing of the backscattered RF signal obtained with a wideband echographic imaging transducer, although it is difficulties of adaptation of the pulsed wave system, because of the data processing in real time and the hardware problem. This dedicated technology based on a 20MHz echographic imaging system has been developed. We present how the experimental data, i.e. the backscattered RF signal, have to be analyzed. After RF lines realignment, stationary echo canceling procedure and correlation level control, a velocity profile has been obtained. In-vitro result show that velocity measurements as low as 0.1mm/sec attainable with a 80${\mu}m$ in axial resolution. We have also validated with in-vivo experimentation on the external ear of a rabbit using B-mode sector scanning image and M-mode image of a custom made 20MHz skin image system. The flow of the "auriculares caudales" vein, a microvessel of 600 m diameter, has been detected and studied. This technique will allow a more precise exploration of circulatory troubles in cutaneous pathologies.

키워드

시영역 크로스 코릴레이션;피부 혈류 추정;펄스파 시스템;20MHz 피부 영상 시스템
time domain cross-correlation;skin blood flow estimation;pulsed wave system;20MHz skin image system
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