Development of Ultrasound Phantom for Volume Calibration

부피 측정을 위한 초음파 팬텀 개발

The purpose of this study was to design and construct an ultrasound phantom for volume calibration and evaluate the volume measurement accuracy of a 2 dimensional ultrasonic system. Ultrasound phantom was designed, constructed and tested. The phantom consisted of a background material and a target. The background was made by mixing agarose gel with water. A target, made with an elastic material, was filled with water to vary its volume and shape and inserted into background material. To evaluate accuracy of a 2 dimensional ultrasonic system (128XP, ACUSON), three different shapes of targets (a sphere, 2 ellipsoids and a triangular prism) were constructed. In case of ellipsoid shape, two targets, one with same size length and width (ellipsoid 1) and another with the length 2 times longer than width (ellipsoid 2) were examined. The target volumes of each shape were varied from 94cc to 450cc and measurement accuracy was examined. The volume difference between the real and measured target of the sphere shape ranged between 6.7 and 11%. For the ellipsoid targets, the differences ranged from 9.2 to 10.5% with ellipsoid 1 and 25.7% with ellipsoid 2. The volume difference of the triangular prism target ranged between 20.8 and 35%. An easy and simple method of constructing an ultrasound phantom was introduced and it was possible to check the volume measurement accuracy of an ultrasound system.

본 연구에서는 2차원 초음파 시스템의 체적 측정 정확성을 측정하기 위한 초음파 팬텀을 설계 및 제작하였다. 팬텀은 체적 측정용 타겟과 백그라운드 물질로 구성되었다. 백그라운드 물질은 agarose gel과 물을 혼합하여 만들었다. 타켓은 모양과 부피를 변화시키기 위하여 신축성 있는 물질로 선택하였고 타겟에 물을 채운 후 백그라운드 물질에 삽입하였다. 2차원 초음파 시스템의 정확성을 평가하기 위하여 세가지 형태의 타겟(구형, 2가지 형태의 타원형, 삼각 기둥형)을 제작하였다. 타원형의 경우, 하나는 길이와 폭의 크기가 비슷하도록 제작하였고(타원 1) 다른 하나는 길이가 폭보다 2배 이상인 모양(타원 2)으로 제작하였다. 각각 형태의 타겟 부피는 94 cc에서 450 cc까지 변화하였고 2차원 초음파 장비(128XP, ACUSON)를 이용하여 정확성을 측정하였다. 구 모양의 타겟에 삽입된 물의 실제 체적과 측정된 체적 간의 차는 6.7에서 11% 이다. 타원형 타겟의 경우 타원 1은 9.2에서 10.5% 사이의 차이를 보이는데 타원 2의 경우는 25.7%의 오차가 있다. 삼각기둥 형태의 경우는 실제체적과 측정체적간 20.8에서 35%의 차이를 보였다. 쉽고 간편한 방법의 초음파 팬텀의 제작 방법을 소개하였고 제작된 팬텀을 이용할 경우 초음파 시스템의 부피 측정 정확성을 평가할 수 있음을 입증하였다.