Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Development of imaging software using Verasonics ultrasonograph

Anna Maria Pawłowska

Abstract

The subject of my dissertation was the development of imaging software using Verasonics ultrasonograph. The purpose of this study was to become acquainted with ultrasound imaging. The user of the Verasonic ultrasonograph has the opportunity to set any attributes which define how the ultarsonograph works. This option is not available in the devices used in clinical practice. However the main aim was the elaboration and implementation scripts which control the way of work: transceiver schemes, image reconstruction and the control of the events. In the second chapter the main facts are included which were described in the literature. Equally important was making acquaintance with the documentation of the Verasonic ultrasonograph’s programming methods. The functions that enabled visualization of ultrasonic echoes and were accessible in the Institute of Fundamental Technological Research of the Polish Academy of Sciences were analyzed. In the third chapter was the crucial part of study which was the implementation of the new functions in MATLAB®. The first of them was the function which is responsible for transmission of converging beam by the group of transmitters of transducer. The number of active transmitters was incremented by one (moving next) in every transmission. Every transmission was ended by received echoes and image reconstruction. The final image consists of single lines from every reconstruction. These lines were placed under the middle transmitter of active group which were used to transmit beam. Algorithm of the second implementation pertained a plane wave which is transmitted by using different number of angles. The image was reconstructed on the basis of each transmission with the technique of synthetic aperture. This function was extended to the option of transmission ultrasonic beam at the random angles. In the fourth chapter there was a report from the verification if the code’s implementation is correct. The evaluation was based on measurements made on physical phantoms. The geometry of the phantom’s image was compared to the nominal measurements which were published by the producer. The last part was the analysis of the ultrasonic images quality for different transceiver schemes. This was presented by the following parameters – mean squared error, root mean square error, signal-to-noise ratio, peak signal-to-noise ratio, universal image quality index, structural similarity index. The final result of study was elaboration of the procedures controlling the ultrasonograph which allows the analysis of the transceiver schemes influence on ultrasonic images quality.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Anna Maria Pawłowska (FM) Anna Maria Pawłowska,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Opracowanie oprogramowania do obrazowania z użyciem ultrasonografu Verasonics
Supervisor
Beata Leśniak-Plewińska (FM/IMBE) Beata Leśniak-Plewińska,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Biomedyczna (Biomedical Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
07-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Szymon Cygan (FM/IMBE) Szymon Cygan,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM) Beata Leśniak-Plewińska (FM/IMBE) Beata Leśniak-Plewińska,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
obrazowanie ultradźwiękowe, cyfrowe przetwarzanie obrazów, miary jakości obrazów, programowanie w środowisku MATLAB®
Keywords in English
ultrasonic imaging, digital image processing, measures of image quality, programming in MATLAB®
Abstract in Polish
Tematem niniejszej pracy jest opracowanie oprogramowania do obrazowania z użyciem ultrasonografu Verasonics. Natomiast celem, co zostało opisane w rozdziale pierwszym, było dogłębne zapoznanie się z metodologią obrazowania z wykorzystaniem ultradźwięków. Ultrasonograf naukowy firmy Verasonics daje użytkownikowi możliwość dowolnego ustalania parametrów opisujących sposób działania urządzenia, co nie jest możliwe w przypadku urządzeń klinicznych. Zasadniczym celem pracy było jednak opracowanie oraz implementacja skryptów definiujących sposób działania ultrasonografu, w tym schematu nadawczego, odbiorczego, rekonstrukcji obrazu oraz kontrola przebiegu tych zdarzeń. W rozdziale drugim opisane zostały główne wątki wynikające z zapoznania się z literaturą dotyczącą ultradźwięków oraz z ultrasonograficzną metodyką pomiarową. Równie ważną rolę pełniło zaznajomienie się z dokumentacją sposobu oprogramowania ultrasonografu firmy Verasonics. Poddano również analizie funkcje pozwalające na wizualizację ech ultradźwiękowych, które były dostępne w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk. Rozdział trzeci obejmuje kluczową część pracy, to jest implementację w środowisku MATLAB® nowych funkcji, które wykorzystują różne schematy nadawczo-odbiorcze. Pierwszą z nich jest funkcja, której zadaniem jest nadawanie wiązki zbieżnej grupą przetworników, która to po każdym nadaniu zmieniała numery wykorzystywanych przetworników z krokiem 1. Każde kolejne nadanie zakończone było odbiorem ech i rekonstrukcją obrazu. Obraz końcowy składa się z pojedynczych linii obrazu z każdej rekonstrukcji. Linie te znajdowały się pod środkowym przetwornikiem z grupy nadających wiązkę ultradźwiękową. Algorytm drugiej implementacji dotyczy fali płaskiej nadawanej pod różną liczbą kątów. Obraz rekonstruowany był na podstawie każdego nadania metodą syntetycznej apertury. Funkcja została poszerzona o możliwość nadawania wiązki ultradźwiękowej pod losowymi kątami. W rozdziale czwartym ma miejsce weryfikacja poprawności implementacji kodu, która nastąpiła w oparciu o pomiary z użyciem fizycznych fantomów. Geometria obrazu fantomu została porównana z nominalnymi wartościami podanymi przez producenta. Ostatnim etapem jest analiza jakości otrzymanych obrazów ultradźwiękowych dla różnych schematów nadawczo-odbiorczych z wykorzystaniem parametrów typu błąd średniokwadratowy, pierwiastek z błędu średniokwadratowego, stosunek sygnału do szumu, stosunek sygnału szczytowego do szumu, uniwersalny indeks jakości obrazu oraz indeks podobieństwa strukturalnego. Parametry te zostały zawarte w osobnym skrypcie, który umożliwia porównywanie badanego obrazu z obrazem odniesienia oraz przedstawia otrzymane wyniki na wykresach. Efektem końcowym pracy są opracowane procedury sterujące ultrasonografem, które pozwalają na analizę wpływu schematów nadawczo-odbiorczych na jakość obrazowania ultradźwiękowego.
File
  • File: 1
    PracaInzynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 31911

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT477001119efd40c3aa952f459c45b1a0/
URN
urn:pw-repo:WUT477001119efd40c3aa952f459c45b1a0

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page