Evaluation of displacement estimation techniques for ultrasonic elasticity imaging

Abstract

oz ULTRASONIK ESNEKLİK GÖRÜNTÜLEMESİ İÇİN HAREKET TAHMİN TEKNİKLERİNİN İNCELENMESİ Hüsrev T aha Senear Yüksek Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mustafa Karaman Ağustos 1998, 55 sayfa Bu tez esneklik görüntüleme tekniklerinin temel prensipleri ile çeşitli doku hareketi ve doku esneklik özelliklerini tahmin yöntemlerinin karşılaştırmalı analizini içermek tedir. Esneklik görüntüleme, doku esneklik bilgisini içeren `Young's Modulus` dağılımındaki belirgin değişikliklerin görüntülemesini hedefleyen yeni bir tanı tekniğidir. Uygulanan harici bir kuvvet sonucu oluşan doku hareketi ve germe parametrelerinin dağılımının detaylı bir şekilde ölçülmesi esneklik görüntülemede en önemli aşamadır. Nitelikli esneklik görüntüleri oluşturabilmek için gerekli hareket ve gerginlik alan bilgileri yumuşak doku mekaniği modeline uygun olarak yeterince doğru bir şekilde ölçülmeye çalışılmıştır. Doku içerisindeki gerginlikdağılımını ölçen yöntemler ve görüntü beneklerini kullanarak doku hareketini ölçen yöntemler tüm yönleriyle tartışılmıştır. Korelasyon analiz tekniklerine dayalı çeşitli hareket tahmin yöntemleri irdelenmiş ve hacimsel ölçüm metod- ları önerilmiştir. Bu tez kapsamında verilen test sonuçları doku benzeri jelatin fantomlarmdan alman veri kümeleri kullanılarak elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Esneklik görütüleme, esneklik parametreleri, Young's modulus, Shear modulus, gerginlik görüntüleme, hareket tahmini, ultrason. vı

ABSTRACT EVALUATION OF DISPLACEMENT ESTIMATION TECHNIQUES FOR ULTRASONIC ELASTICITY IMAGING Hüsrev Taha Senear MSc, Department of Electrical and Electronics Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mustafa Karaman August 1998, 55 pages This thesis covers principles underlying the elasticity imaging technique and a comparative analysis on various methods for the estimation of tissue motion and elasticity. Elasticity imaging is a new diagnostic method which permits differ ential diagnosis based on significant variation in the Young's modulus of elastic ity. Evaluation of internal displacement and strain distributions in tissue under externally applied forces is a necessary step in elasticity imaging. To obtain a quantitative image of the elastic modulus, strain and displacement fields are mea sured with reasonable accuracy and inverted using an accurate theoretical model of soft tissue mechanics. Quantitative estimation of internal strains and methods mfor speckle tracking and their trade-offs are discussed. Various correlation based speckle tracking techniques are implemented for evaluation of tissue motion and volumetric displacement estimation methods are proposed. Experimental data sets acquired from tissue equivalent gelatin phantoms are used to generate all test results presented in this thesis. Keywords: Elasticity imaging, Elastic modulus, Young's elastic modulus, Shear modulus, Strain imaging, displacement estimation, ultrasound. IV