Study of displacement estimation methods for elastographic applications

• Autorzy: Kałużyński K. , Leśniak B. , Cygan S.

Warianty tytułu

PL

Badanie metod estymacji przemieszczeń na potrzeby elastografii

• Konferencja: International Conference Mechatronics 2004 (5 ; 23-25.09.2004 ; Warsaw, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two methods of displacement estimation - based on the 1D maximum crosscorrelation coefficient and on the minimum of the sum of absolute differences (SAD) were tested on the RF and baseband envelope data, obtained from a homogenous tissue phantom, submitted to a quasistatic deformation, uniform in the analysed area of size approx. 3 mm x 22 mm. The maximum strain ranged from 2.4% to 7.5%. The data processing consisted in choosing a 1D correlation/SAD kernel of length from 0.4 mm to approx. 1.5 mm, and comparing it within a search kernel ranging from approx. 0.7 mm to 1.8 mm. The displacement images were submitted to a 1D median filtering and to smoothing. The processing was carried out in the MATLAB environment. Use of the RF data appeared fundamental to obtain low variance displacement estimates. The best results were obtained using the SAD method.

PL

Badaniom poddano metodę estymacji przemieszczeń opartą na poszukiwaniu maksimum współczynnika korelacji 1D oraz metodę wykorzystującą minimum sumy różnic bezwzględnych SAD. Analizowano dane RF oraz dane w paśmie podstawowym, pochodzące z jednorodnego fantomu tkankowego poddanego jednorodnemu quasistatycznemu odkształceniu, dla obszaru o wymiarach ok. 3 mm x 22 mm. Maksymalne wartości odkształceń wynosiły 2.4% - 7.5%. Przetwarzanie polegało na porównywaniu jądra o długości od 0.4 mm do 1.5 mm z obszarem poszukiwań o wymiarach od 0.7 mm do 1.8 mm. Obrazy przemieszczeń poddano filtracji medianowej i wygładzaniu. Przetwarzanie przeprowadzono w środowisku MATLAB. Estymację przemieszczeń o najniższej wariancji zapewnia wykorzystanie danych RF oraz metody SAD.

Słowa kluczowe

EN

elastography; displacement; correlation; sum of absolute differences; phantom; ultrasound

PL

elastografia; przemieszczenie; korelacja; suma różnic bezwzględnych; fantom; ultradźwięki

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 45, nr 8-9
• Strony: 135--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Kałużyński K.

• Warsaw University of Technology Faculty of Mechatronics, Poland

autor

Leśniak B.

• Warsaw University of Technology Faculty of Mechatronics, Poland

autor

Cygan S.

• Warsaw University of Technology Faculty of Mechatronics, Poland

Bibliografia

• 1. Bertrand M., Meunier M., Doucet M., Ferland G.: Ultrasonic biomechanical strain gauge based on speckle tracking, Proc IEEE Ultrason Symp. 1989, p. 859-864.
• 2. Brzoska Z.: Wytrzymałość materiałów, PWN 1972.
• 3. Cespedes I., lnsana M., Ophir J.: Theoretical bounds on strain estimation in elastography, IEEE Trans. UFFC. 1995, No 5, v. 42, p. 969-972.
• 4. Doyley M. M., Bamber J . C., Fuechsel F., Bush N. L.: A freehand elastographic imaging approach for clinical breast imaging: system development and performance evaluation. Ultrasound Med Biol. 2001 , v. 27, p. 1347-1357.
• 5. Gao L. , Parker K. J., Lerner R. M., Levinson S. F.: lmaging of the elastic properties of tissue - a review. Ultrasound Med. Biol. 1996, v. 22, p. 959-977.
• 6. Heimdal A., Stoylen A., Torp H, Skjaerpe T.: Real-time strain rate imaging of the left ventricle by ultrasound, J. Am. Soc. Echocardiogr. 1999, v. 11 , p. 1013-1019.
• 7. Kałużyński K. , Chen X., Emelianow S. Y., Skovoroda A. R., O'Donnell M.: Strain rate imaging using two-dimensional speckle tracking. IEEE Trans UFFC. 2001, v. 48, p. 1111-1123.
• 8. Korte Ch. L., A. van der Steen, Dijkman B. H. J., Lancee C. T.: Performance of time delay estimation methods for small time shifts in ultrasonic signals, Ultrasonics 1997, v. 35, p. 263-274.
• 9. Langeland S., D'hooge J., Torp H., Bijnens B., Suetens P. : Comparison of time-domain displacement estimators for two-dimensional RF tracking, Ultrasound Med. Biol. 2003, v. 29, p. 1177-1186.
• 10. O'Donnell M., Skovoroda A. R., Shapo B. M., Emelianov S. Y.: Internal displacement and strain imaging using ultrasonic speckle tracking. IEEE Trans UFFC. 1994, v. 41, p. 314-325.
• 11. Ophir J ., Céspedes H., Ponnekanti H., Yazdi Y., Li X. : Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues. Ultrasonic lmaging. 1991 , v. 13, p. 111-134.
• 12. Pesavento A. , Lorenz A.: Real time strain imaging in-vivo applications in prostata cancer. IEEE Ultrasonics Symposium 2001, p. 1647-1652.
• 13. Skovoroda A. R., Emelianov S. Y., O'Donnell M.: Tissue elasticity reconstruction based on ultrasonic displacement and strain images. IEEE Trans. UFFC. 1995, v. 42, p. 747-765.
• 14. Varghese T., Ophir J.: A theoretical framework for performance characterization of elastography: the strain filter. IEEE Trans. UFFC., 1997 v. 44, p. 164-172.