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초음파를 통해 건병증의 시각화를 최적화하려면 어떤 하드웨어 사양을 찾아야 합니까?

초음파를 통해 건병증의 시각화를 최적화하려면 어떤 하드웨어 사양을 찾아야 합니까?


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2019년 연구 {1}에 따르면 고관절 외전근 힘줄 병리는 1.5 Tesla MRI보다 3.0 Tesla MRI에서 더 잘 시각화됩니다.

2014년 연구 {2}에서는 힘줄 분석을 위한 하이 테슬라의 유용성에 대해서도 언급했습니다.

힘줄과 인대의 MRI는 높은 공간 해상도의 이점을 얻습니다. 자기장이 강할수록 신호 대 잡음비가 높아지고 이미지 해상도가 향상됩니다. 이러한 이유로 3-T MRI는 부분 두께 파열의 감지를 위해 1.5 T보다 더 민감할 수 있습니다. [26]. 또는 국부 표면 코일을 사용하여 더 높은 분해능을 얻을 수 있습니다[27]. 짧은 에코 시간으로 영상을 촬영하면 힘줄 변화에 대한 민감도가 향상되지만 이는 특이성을 희생시킬 수 있습니다[28,29]. T2 강조 영상은 힘줄이나 인대 파열의 유체 신호를 식별하고(그림 5) 주변 조직의 변화를 보여주는 데 유용합니다[30]. 힘줄의 방향이 그 과정에 따라 바뀌면 매직 앵글 효과가 문제가 될 수 있습니다. 따라서 이러한 인공물을 피하기 위해 에코 시간이 충분히 긴 이미지를 획득하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

초음파를 통해 건병증의 시각화를 최적화하려면 어떤 하드웨어 사양을 찾아야 합니까?


참조:

  • {1} Oehler, Nicola, Julia Kristin Ruby, André Strahl, Rainer Maas, Wolfgang Ruether 및 Andreas Niemeier. "1.5 대 3.0 Tesla MRI로 시각화한 고관절 외전근 힘줄 병리" 정형외과 및 외상 외과 기록 보관소(2019): 1-9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31243547; https://doi.org/10.1007/s00402-019-03228-1
  • {2} Hodgson, R. J., P. J. O'Connor 및 A. J. Grainger. "힘줄 및 인대 이미징." 영국 방사선학 저널(2014). 하버드 ; https://scholar.google.com/scholar?cluster=16366672343955449638&hl=ko&as_sdt=0,22 ; http://www.birpublications.org/doi/full/10.1259/bjr/34786470

첫 번째 도착 여행 시간 음속 반전 선험적으로 정보

Tarantola[ Inverse Problem Theory and Methods for Model Parameter Estimation (SIAM, Philadelphia, PA, 2005) [Google Scholar]]가 제시한 최초 도착 이동 시간 음속 알고리즘은 의료용 초음파 설정에 적용되었습니다. 객체 모델에 대한 공분산 행렬의 지정을 통해 알고리즘은 물리적 선험적으로 개체의 정보. 복잡한 음속 분포를 정확하고 강력하게 재구성하는 알고리즘의 능력은 제한된 조리개를 사용한 시뮬레이션 및 실험 데이터에서 입증되었습니다.

행동 양식:

이 알고리즘은 일반적으로 다른 형상으로 이미징된 수치 유방 팬텀을 사용한 시뮬레이션에서 일반적으로 시연됩니다. 이 작업은 저자의 제한된 조리개 양면 초음파 유방 영상 시스템에 의해 동기가 부여되었기 때문에 이중 128개 요소, 선형 L7-4 어레이가 있는 Verasonics 시스템으로 실험 데이터를 수집합니다. 변환기는 eikonal forward 모델에서 사용하기 위해 자동으로 보정됩니다.선험적으로 물체 내의 상관 영역에 대한 지식과 같은 정보는 합성 조리개 이미징에서 생성된 B 모드 이미지의 분할을 통해 얻습니다.

결과:

다음을 포함하기 위한 알고리즘 기능의 한 예로서선험적으로 정보, 물리적 기반 정규화가 시뮬레이션에서 시연됩니다. 알고리즘의 실용성은 제한된 조리개의 경우 실험적 실현을 통해 입증됩니다. 다양한 복잡성의 음속 분포의 재구성은 다음을 포함하여 개선됩니다. 선험적으로 정보. 음속 맵은 일반적으로 몇 m/s 이내의 정확도로 재구성됩니다.

결론:

이 문서는 압축된 유방조영술 기하학에서 초음파 이미지 획득을 모방하기 위해 두 개의 반대되는 상용 선형 어레이를 사용하여 음속 이미지를 형성하는 능력을 보여줍니다. 압축된 유방조영술 기하학에서 합리적으로 좋은 속도의 사운드 이미지를 생성할 수 있는 기능을 통해 이미지는 유방암 감지 및 특성화 연구를 위해 단층 합성 이미지 볼륨에 쉽게 공동 등록될 수 있습니다.


어깨 통증은 의학적 평가를 촉구하는 가장 흔한 근골격계 증상 중 하나이며 장애, 임금 손실 및 상당한 의료 비용을 초래할 수 있습니다. 이것은 일차 진료 환경에서 근골격 상담을 하는 세 번째로 흔한 이유이며 일반 인구의 최대 1/3, 특히 고령자(1-3)에게 영향을 미칩니다. 초음파촬영(US), 자기공명영상촬영(MR), 자기공명관절조영술(MR arthrography)은 어깨 통증이 있는 환자를 검사하기 위해 사용되어 온 첨단 영상기법으로 각각 장단점이 있다(3). 기술, 교육 및 연구의 발전으로 미국 및 MR 영상을 사용하여 일반적인 어깨 질환을 높은 정확도로 진단하는 임상의의 능력이 향상되었습니다.

그러나 몇 가지 장벽이 미국의 광범위한 사용을 가로막습니다. 이러한 장벽에는 고품질 평가를 수행하는 데 능숙해지기 위한 가파른 학습 곡선, 미국 교육 프로그램의 초음파 전문의 및 기술자를 위한 전용 근골격 영상 교육의 부족, 근골격 영상이 없는 경우 방사선 전문의가 이러한 검사를 수행해야 하는 제한된 시간이 포함됩니다. – 훈련된 초음파 검사자. 어깨 초음파 검사에 대한 표준화된 접근 방식을 사용하면 이러한 장벽을 줄이고 고품질 진단 영상을 용이하게 하는 프레임워크를 제공할 수 있습니다(11).

이 리뷰의 목적은 표준화된 어깨 초음파 검사의 구성 요소를 설명하고 어깨 US의 기본 기법과 정상 어깨 해부학을 검토하고 임상 실습에서 어깨 US의 일반적인 적응증을 식별하고 일반적인 어깨 질환의 특징적인 US 모양을 설명하는 것입니다. MR 영상과 관절경적 상관관계가 있습니다.


내용물

모든 UPS의 주요 역할은 입력 전원에 장애가 발생했을 때 단기 전원을 공급하는 것입니다. 그러나 대부분의 UPS 장치는 일반적인 유틸리티 전원 문제를 다양한 수준으로 수정할 수도 있습니다.

    또는 지속적인 과전압
  1. 입력 전압의 일시적 또는 지속적인 감소
  2. 고주파 과도 또는 진동으로 정의되는 노이즈는 일반적으로 근처 장비에 의해 라인에 주입됩니다.
  3. 라인에서 예상되는 이상적인 사인파 형태에서 벗어나는 것으로 정의되는 주전원 주파수의 불안정성

UPS 장치의 일부 제조업체는 해결하는 전원 관련 문제의 수에 따라 제품을 분류합니다. [2]

현대식 UPS 시스템의 세 가지 일반적인 범주는 다음과 같습니다. 온라인으로, 라인 인터랙티브 그리고 대기: [3] [4]

  • 온라인 UPS는 AC 입력을 받아들이고 충전식 배터리(또는 배터리 스트링)를 통과하기 위해 DC로 정류한 다음 보호 장비에 전원을 공급하기 위해 다시 120V/230V AC로 반전하는 "이중 변환" 방법을 사용합니다.
  • 라인 인터랙티브 UPS는 인버터를 라인 상태로 유지하고 배터리의 DC 전류 경로를 정상 충전 모드에서 전원이 끊겼을 때 전류를 공급하도록 재지정합니다.
  • 대기("오프라인") 시스템에서 부하는 입력 전원에 의해 직접 전원이 공급되고 백업 전원 회로는 유틸리티 전원이 중단될 때만 호출됩니다.

1킬로볼트-암페어(1kVA) 미만의 대부분의 UPS는 일반적으로 더 저렴한 라인 인터랙티브 또는 대기 유형입니다.

대형 전원 장치의 경우 때때로 DUPS(동적 무정전 전원 공급 장치)가 사용됩니다. 동기식 모터/교류기는 초크를 통해 주전원에 연결됩니다. 에너지는 플라이휠에 저장됩니다. 주 전원에 장애가 발생하면 와전류 조절이 플라이휠의 에너지가 고갈되지 않는 한 부하의 전원을 유지합니다. DUPS는 때때로 짧은 지연 후에 켜지는 디젤 발전기와 결합되거나 통합되어 디젤 회전식 무정전 전원 공급 장치(DRUPS)를 형성합니다.

연료 전지 UPS는 수소와 연료 전지를 동력원으로 사용하는 Hydrogenics에서 개발했으며 잠재적으로 작은 공간에서 긴 작동 시간을 제공합니다. [5]

오프라인/대기 편집

오프라인/대기 UPS는 서지 보호 및 배터리 백업을 제공하는 가장 기본적인 기능만 제공합니다. 보호 장비는 일반적으로 들어오는 유틸리티 전원에 직접 연결됩니다. 들어오는 전압이 미리 결정된 수준 아래로 떨어지거나 위로 올라갈 때 UPS는 내부 축전지에서 전력을 공급받는 내부 DC-AC 인버터 회로를 켭니다. 그런 다음 UPS는 연결된 장비를 DC-AC 인버터 출력으로 기계적으로 전환합니다. 전환 시간은 대기 UPS가 손실된 유틸리티 전압을 감지하는 데 걸리는 시간에 따라 최대 25밀리초가 될 수 있습니다. UPS는 개인용 컴퓨터와 같은 특정 장비에 불쾌감을 주는 전력 저하 또는 절전 없이 전원을 공급하도록 설계됩니다.

라인 인터랙티브 편집

라인 인터랙티브 UPS는 작동 방식이 대기 UPS와 유사하지만 멀티탭 가변 전압 자동 변압기가 추가되어 있습니다. 이것은 전선의 전원 코일을 추가하거나 빼서 변압기의 자기장과 출력 전압을 높이거나 낮출 수 있는 특수한 유형의 변압기입니다. 이것은 또한 수행될 수 있습니다 벅 부스트 변압기 전자는 갈바닉 절연을 제공하기 위해 배선될 수 있기 때문에 자동 변압기와 구별됩니다.

이러한 유형의 UPS는 제한된 예비 배터리 전력을 소모하지 않고 지속적인 저전압 브라운아웃 및 과전압 서지를 견딜 수 있습니다. 대신 자동 변압기에서 다른 전원 탭을 자동으로 선택하여 보상합니다. 설계에 따라 자동 변압기 탭을 변경하면 매우 짧은 출력 전력 중단이 발생할 수 있으며[6], 이로 인해 전력 손실 경보가 장착된 UPS가 잠시 동안 "짹짹" 소리를 낼 수 있습니다.

이것은 이미 포함된 구성 요소를 활용하기 때문에 가장 저렴한 UPS에서도 널리 보급되었습니다. 라인 전압과 배터리 전압 사이를 변환하는 데 사용되는 주요 50/60Hz 변압기는 약간 다른 두 권선비를 제공해야 합니다. 하나는 배터리 출력 전압(일반적으로 12V의 배수)을 라인 전압으로 변환하고 다른 하나는 변환 라인 전압을 약간 더 높은 배터리 충전 전압(예: 14V의 배수)으로 변경합니다. 두 전압의 차이는 배터리를 충전하려면 델타 전압(12V 배터리를 충전하는 경우 최대 13~14V)이 필요하기 때문입니다. 또한 변압기의 선간 전압 측의 전류가 더 낮기 때문에 변압기의 선간 전압 측에서 스위칭을 수행하는 것이 더 쉽습니다.

얻기 위해 벅/부스트 이 기능을 사용하면 AC 입력이 두 개의 1차 탭 중 하나에 연결되고 부하가 다른 탭에 연결될 수 있도록 두 개의 개별 스위치만 있으면 됩니다. 따라서 주 변압기의 1차 권선을 자동 변압기로 사용합니다. 과전압을 "버킹"하는 동안에도 배터리를 충전할 수 있지만 저전압을 "부스트"하는 동안 변압기 출력이 너무 낮아 배터리를 충전할 수 없습니다.

자동 변압기는 다양한 입력 전압을 처리하도록 설계할 수 있지만, 이를 위해서는 더 많은 탭이 필요하고 복잡성이 증가할 뿐만 아니라 UPS 비용도 증가합니다. 자동 변압기는 120V 전원에 대해 약 90V ~ 140V 범위만 커버하고 전압이 해당 범위보다 훨씬 높거나 낮으면 배터리로 전환하는 것이 일반적입니다.

저전압 조건에서 UPS는 정상보다 더 많은 전류를 사용하므로 일반 장치보다 더 높은 전류 회로가 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 120V에서 1000W 장치에 전력을 공급하기 위해 UPS는 8.33A를 소비합니다. 정전이 발생하고 전압이 100V로 떨어지면 UPS는 이를 보상하기 위해 10A를 소비합니다. 이것은 역으로도 작동하므로 과전압 상태에서 UPS는 더 적은 전류를 필요로 합니다.

온라인/이중 변환 편집

온라인 UPS에서 배터리는 항상 인버터에 연결되므로 전력 전송 스위치가 필요하지 않습니다. 전력 손실이 발생하면 정류기가 회로에서 빠지고 배터리는 전력을 안정적이고 변경되지 않은 상태로 유지합니다. 전원이 복구되면 정류기는 대부분의 부하를 다시 전달하고 배터리 충전을 시작하지만 고전력 정류기가 배터리를 손상시키는 것을 방지하기 위해 충전 전류가 제한될 수 있습니다. 온라인 UPS의 주요 장점은 들어오는 유틸리티 전원과 민감한 전자 장비 사이에 "전기 방화벽"을 제공할 수 있다는 것입니다.

온라인 UPS는 전기 절연이 필요한 환경이나 전력 변동에 매우 민감한 장비에 이상적입니다. [7] 한때 10kW 이상의 초대형 설비용으로 예약되었지만 기술의 발전으로 이제는 500W 이하를 공급하는 일반 소비자 장치로 사용할 수 있게 되었습니다. 온라인 UPS는 전력 환경이 "시끄러울" 때, 유틸리티 전력 저하, 정전 및 기타 이상 현상이 빈번할 때, 민감한 IT 장비 부하를 보호해야 할 때 또는 확장 실행 백업 발전기에서 작동해야 할 때 필요할 수 있습니다.

온라인 UPS의 기본 기술은 대기 또는 라인 인터랙티브 UPS와 동일합니다. 그러나 일반적으로 훨씬 더 큰 전류 AC-DC 배터리 충전기/정류기가 있고 개선된 냉각 시스템과 함께 지속적으로 작동하도록 설계된 정류기 및 인버터를 사용하기 때문에 비용이 훨씬 더 많이 듭니다. 그것은 이중 변환 정류기로 인해 인버터를 직접 구동하는 UPS는 정상 AC 전류에서 전원이 공급되는 경우에도 마찬가지입니다.

온라인 UPS에는 일반적으로 안정성을 높이기 위한 STS(정적 전환 스위치)가 있습니다.

하이브리드 토폴로지/주문형 이중 변환

이러한 하이브리드 로터리 UPS[8] 디자인에는 공식 명칭이 없지만 UTL에서 사용하는 이름은 "주문형 이중 변환"입니다. [9] 이러한 스타일의 UPS는 이중 변환이 제공하는 기능과 보호 수준을 유지하면서 고효율 애플리케이션을 목표로 합니다.

하이브리드(주문형 이중 변환) UPS는 전원 상태가 미리 설정된 특정 창 내에 있을 때 오프라인/대기 UPS로 작동합니다. 이를 통해 UPS는 매우 높은 효율 등급을 달성할 수 있습니다. 전원 상태가 사전 정의된 기간을 벗어나 변동하면 UPS는 온라인/이중 변환 작동으로 전환됩니다. [9] 이중 변환 모드에서 UPS는 배터리 전원을 사용하지 않고도 전압 변동을 조정할 수 있고 라인 노이즈를 필터링하고 주파수를 제어할 수 있습니다.

철 공진 편집

철 공진 장치는 대기 UPS 장치와 동일한 방식으로 작동하지만 철공진 변압기가 출력을 필터링하는 데 사용된다는 점을 제외하고는 온라인 상태입니다. 이 변압기는 라인 전원에서 배터리 전원으로 전환하는 시간을 커버할 수 있을 만큼 충분히 오래 에너지를 보유하도록 설계되었으며 전송 시간을 효과적으로 제거합니다. 많은 철공진 UPS는 82-88% 효율(AC/DC-AC)이며 우수한 절연을 제공합니다.

변압기에는 세 개의 권선이 있습니다. 하나는 일반 주전원용, 두 번째 권선은 정류된 배터리 전원용, 세 번째 권선은 부하에 대한 출력 AC 전원용입니다.

이것은 한때 지배적인 UPS 유형이었고 약 150kVA 범위로 제한되었습니다. 이러한 장치는 UPS의 강력한 특성으로 인해 일부 산업 환경(석유 및 가스, 석유화학, 화학, 유틸리티 및 중공업 시장)에서 여전히 주로 사용됩니다. 제어된 페로 기술을 사용하는 많은 철공진 UPS는 역률 보정 장비와 상호 작용할 수 있습니다. 이로 인해 UPS의 출력 전압이 변동되지만 부하 수준을 줄이거나 다른 선형 유형 부하를 추가하여 수정할 수 있습니다. [ 추가 설명 필요 ]

DC 전원 편집

DC 장비에 전원을 공급하도록 설계된 UPS는 출력 인버터가 필요하지 않다는 점을 제외하고는 온라인 UPS와 매우 유사합니다. 또한 UPS의 배터리 전압이 장치에 필요한 전압과 일치하면 장치의 전원 공급 장치도 필요하지 않습니다. 하나 이상의 전력 변환 단계가 제거되기 때문에 효율성과 실행 시간이 증가합니다.

통신에 사용되는 많은 시스템은 도관 및 접속 배선함에 설치하는 것과 같이 덜 제한적인 안전 규정이 있기 때문에 초저전압 "공통 배터리" 48V DC 전원을 사용합니다. DC는 일반적으로 통신의 주요 전원이었고 AC는 일반적으로 컴퓨터 및 서버의 주요 전원이었습니다.

고장 가능성과 장비 비용을 줄이기 위해 컴퓨터 서버용 48V DC 전원에 대한 많은 실험이 있었습니다. 그러나 동일한 양의 전력을 공급하려면 전류가 동등한 115V 또는 230V 회로보다 높을 것입니다.

고전압 DC(380V)는 일부 데이터 센터 애플리케이션에서 사용되고 있으며 소형 전원 전도체를 허용하지만 고전압을 안전하게 억제하기 위해 더 복잡한 전기 코드 규칙이 적용됩니다. [10]

로타리 편집

회전식 UPS는 대용량 회전 플라이휠(플라이휠 에너지 저장 장치)의 관성을 사용하여 단기 라이드 스루 정전의 경우. 플라이휠은 또한 전력 스파이크 및 새그에 대한 버퍼 역할을 합니다. 이러한 단기 전력 이벤트는 대용량 플라이휠의 회전 속도에 상당한 영향을 미칠 수 없기 때문입니다. 또한 진공관과 집적 회로보다 앞선 가장 오래된 디자인 중 하나입니다.

이라고 볼 수 있다 온라인으로 정상적인 조건에서 계속 회전하기 때문입니다. 그러나 배터리 기반 UPS와 달리 플라이휠 기반 UPS 시스템은 일반적으로 플라이휠이 느려지고 전원 출력이 중지되기 전에 10~20초 동안 보호 기능을 제공합니다. [11] 전통적으로 대기 발전기와 함께 사용되어 엔진이 작동을 시작하고 출력을 안정화하는 데 필요한 짧은 시간 동안만 백업 전원을 제공합니다.

회전식 UPS는 일반적으로 회전식 UPS 시스템이 제공하는 이점과 비용을 정당화하기 위해 10,000W 이상의 보호가 필요한 애플리케이션에 사용됩니다. 더 큰 플라이휠 또는 병렬로 작동하는 여러 플라이휠은 예비 작동 시간 또는 용량을 증가시킵니다.

플라이휠은 기계적 동력원이기 때문에 비상 동력을 제공하도록 설계된 디젤 엔진과 전기 모터 또는 발전기를 매개체로 사용할 필요가 없습니다. 변속기 기어박스를 사용하여 플라이휠의 회전 관성을 이용하여 디젤 엔진을 직접 시동할 수 있으며, 일단 작동하면 디젤 엔진을 사용하여 플라이휠을 직접 회전시킬 수 있습니다. 여러 플라이휠은 마찬가지로 각 플라이휠에 대해 별도의 모터와 발전기가 필요 없이 기계적 카운터샤프트를 통해 병렬로 연결할 수 있습니다.

이들은 일반적으로 순수 전자식 UPS에 비해 매우 높은 전류 출력을 제공하도록 설계되었으며, 모터 시동 또는 압축기 부하와 같은 유도성 부하, 의료 MRI 및 음극 연구실 장비에 대한 돌입 전류를 더 잘 제공할 수 있습니다.또한 전자 UPS보다 최대 17배 더 큰 단락 조건을 견딜 수 있어 한 장치가 퓨즈를 끊고 고장이 나는 동안 다른 장치는 여전히 회전식 UPS에서 계속 전원을 공급받습니다.

수명 주기는 일반적으로 순수 전자식 UPS보다 30년 이상 더 깁니다. 그러나 볼 베어링 교체와 같은 기계적 유지 관리를 위해 주기적인 가동 중지 시간이 필요합니다. 더 큰 시스템에서 시스템의 중복성은 이 유지 관리 동안 프로세스의 가용성을 보장합니다. 배터리 기반 설계는 배터리를 핫 스왑할 수 있는 경우 가동 중지 시간이 필요하지 않습니다. 이는 일반적으로 더 큰 장치의 경우입니다. 최신 회전 장치는 자기 베어링 및 공기 배출 인클로저와 같은 기술을 사용하여 대기 효율성을 높이고 유지 관리를 매우 낮은 수준으로 줄입니다.

일반적으로 고질량 플라이휠은 모터-제너레이터 시스템과 함께 사용됩니다. 이러한 단위는 다음과 같이 구성할 수 있습니다.

  1. 기계적으로 연결된 발전기를 구동하는 모터, [8]
  2. 단일 회전자와 고정자의 교대 슬롯에 감긴 결합된 동기 모터 및 발전기,
  3. 배터리 대신 플라이휠을 사용한다는 점을 제외하고 온라인 UPS와 유사하게 설계된 하이브리드 회전식 UPS. 정류기는 모터를 구동하여 플라이휠을 회전시키는 반면 발전기는 플라이휠을 사용하여 인버터에 전원을 공급합니다.

3번의 경우 모터 발전기는 동기식/동기식 또는 유도식/동기식일 수 있습니다. 2번과 3번의 경우 유닛의 모터 쪽은 AC 전원(일반적으로 인버터 바이패스일 때), 6단계 이중 변환 모터 드라이브 또는 6펄스 인버터에 의해 직접 구동될 수 있습니다. 사례 1은 배터리 대신 통합 플라이휠을 단기 에너지원으로 사용하여 전기적으로 연결된 외부 젠셋이 시작되고 온라인 상태가 될 시간을 허용합니다. 사례 2와 3은 단기 에너지원으로 배터리 또는 독립형 전기 결합 플라이휠을 사용할 수 있습니다.

소형 UPS 시스템은 다양한 형태와 크기로 제공됩니다. 그러나 가장 일반적인 두 가지 형태는 타워형과 랙 장착형입니다. [12]

타워 모델은 지면이나 책상이나 선반에 똑바로 세워져 있으며 일반적으로 네트워크 워크스테이션이나 데스크탑 컴퓨터 응용 프로그램에 사용됩니다. 랙 장착 모델은 표준 19인치 랙 인클로저에 장착할 수 있으며 1U ~ 12U(랙 장치)가 필요할 수 있습니다. 일반적으로 서버 및 네트워킹 응용 프로그램에 사용됩니다. 일부 장치에는 90° 회전하는 사용자 인터페이스가 있어 장치를 랙에서 볼 수 있는 것처럼 지면에 수직으로 또는 수평으로 장착할 수 있습니다.

N + 1 편집

안정성이 매우 중요한 대규모 비즈니스 환경에서 하나의 거대한 UPS는 다른 많은 시스템을 방해할 수 있는 단일 장애 지점이 될 수도 있습니다. 더 큰 안정성을 제공하기 위해 여러 개의 소형 UPS 모듈과 배터리를 함께 통합하여 하나의 초대형 UPS에 해당하는 중복 전원 보호 기능을 제공할 수 있습니다. "N + 1"은 부하가 다음에 의해 공급될 수 있는 경우를 의미합니다. N 모듈, 설치에는 다음이 포함됩니다. N + 1 모듈. 이러한 방식으로 한 모듈의 장애가 시스템 작동에 영향을 미치지 않습니다. [13]

다중 중복 편집

많은 컴퓨터 서버는 예비 전원 공급 장치 옵션을 제공하므로 하나의 전원 공급 장치에 장애가 발생하는 경우 하나 이상의 다른 전원 공급 장치가 부하에 전원을 공급할 수 있습니다. 이것은 중요한 점입니다. 각 전원 공급 장치는 자체적으로 전체 서버에 전원을 공급할 수 있어야 합니다.

각 전원 공급 장치를 다른 회로(즉, 다른 회로 차단기)에 연결하면 중복성이 더욱 향상됩니다.

각 전원 공급 장치를 자체 UPS에 연결하여 중복 보호를 더욱 확장할 수 있습니다. 이는 전원 공급 장치 장애 및 UPS 장애로부터 이중 보호를 제공하여 지속적인 작동이 보장됩니다. 이 구성은 1 + 1 또는 2라고도 합니다.N 중복성. 예산이 두 개의 동일한 UPS 장치를 허용하지 않는 경우 하나의 전원 공급 장치를 주 전원에 연결하고 다른 하나를 UPS에 연결하는 것이 일반적입니다. [14] [15]

야외 사용

UPS 시스템이 실외에 배치될 때 성능에 영향을 미치지 않고 날씨를 견딜 수 있음을 보장하는 몇 가지 특정 기능이 있어야 합니다. 제조업체는 실외 UPS 시스템을 설계할 때 온도, 습도, 비, 눈과 같은 요소를 고려해야 합니다. 실외 UPS 시스템의 작동 온도 범위는 약 -40°C ~ +55°C입니다. [16]

실외 UPS 시스템은 기둥, 접지(받침대) 또는 호스트 장착이 가능합니다. 실외 환경은 극한의 추위를 의미할 수 있으며, 이 경우 실외 UPS 시스템에는 배터리 히터 매트가 포함되어야 하고, 극한의 열이 발생하는 경우 실외 UPS 시스템에는 팬 시스템 또는 에어컨 시스템이 포함되어야 합니다.

NS 태양광 인버터, 또는 PV 인버터, 또는 태양열 변환기, 광전지(PV) 태양광 패널의 가변 직류(DC) 출력을 상용 전기 그리드에 공급하거나 로컬, 오프 그리드 전기 네트워크에서 사용할 수 있는 유틸리티 주파수 교류(AC)로 변환합니다. 이는 태양광 발전 시스템의 중요한 BOS 구성 요소로, 일반 AC 전원 장비를 사용할 수 있습니다. 태양광 인버터에는 최대 전력점 추적 및 단독운전 방지 보호를 포함하여 태양광 어레이와 함께 사용하도록 조정된 특수 기능이 있습니다.

일부 전자 UPS의 출력은 이상적인 사인파형에서 크게 벗어날 수 있습니다. 이것은 가정 및 사무실용으로 설계된 저렴한 소비자 등급 단상 장치에 특히 해당됩니다. 이들은 종종 간단한 스위칭 AC 전원 공급 장치를 사용하며 출력은 고조파가 풍부한 구형파와 유사합니다. 이러한 고조파는 무선 통신을 포함한 다른 전자 장치와 간섭을 일으킬 수 있으며 일부 장치(예: AC 모터와 같은 유도 부하)는 효율성이 저하되거나 전혀 작동하지 않을 수 있습니다. 더 정교하고 값비싼 UPS 장치는 거의 순수한 정현파 AC 전력을 생산할 수 있습니다.

이중 변환 UPS와 발전기의 조합에서 문제는 UPS에 의해 생성되는 전압 왜곡입니다. 이중 변환 UPS의 입력은 본질적으로 큰 정류기입니다. UPS에서 끌어온 전류는 비정현파입니다. 이로 인해 AC 주전원 또는 발전기의 전압도 비정현파가 될 수 있습니다. 전압 왜곡은 UPS 자체를 포함하여 해당 전원에 연결된 모든 전기 장비에 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 전류 흐름의 스파이크로 인해 UPS에 전원을 공급하는 배선에서 더 많은 전력이 손실됩니다. 이 "잡음" 수준은 "전류의 총 고조파 왜곡"(THDNS). 클래식 UPS 정류기에는 THD가 있습니다.NS 약 25%~30% 수준입니다. 전압 왜곡을 줄이려면 UPS보다 두 배 이상 더 무거운 주 배선이나 발전기가 필요합니다.

THD를 줄이기 위한 몇 가지 솔루션이 있습니다.NS 이중 변환 UPS에서:

패시브 필터와 같은 기존 솔루션은 THD를 줄입니다.NS 최대 부하에서 5%–10%입니다. 그들은 신뢰할 수 있지만 크고 최대 부하에서만 작동하며 발전기와 함께 사용할 때 자체 문제가 발생합니다.

대안 솔루션은 활성 필터입니다. 이러한 장치를 사용하여 THDNS 전체 전력 범위에서 5%까지 떨어질 수 있습니다. 이중 변환 UPS 장치의 최신 기술은 기존 정류기 부품(사이리스터 및 다이오드)을 사용하지 않고 대신 고주파 부품을 사용하는 정류기입니다. 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 정류기와 인덕터가 있는 이중 변환 UPS는 THD를 가질 수 있습니다.NS 2%만큼 작습니다. 이것은 추가 필터, 투자 비용, 손실 또는 공간 없이 발전기(및 변압기)를 대형화할 필요를 완전히 제거합니다.

  1. UPS는 직렬 포트, 이더넷 및 단순 네트워크 관리 프로토콜, GSM/GPRS 또는 USB와 같은 통신 링크를 통해 전원을 공급하는 컴퓨터에 상태를 보고합니다.
  2. 보고서를 처리하고 알림, PM 이벤트 또는 명령된 종료 명령을 생성하는 OS의 하위 시스템입니다. [17] 일부 UPS 제조업체는 통신 프로토콜을 게시하지만 다른 제조업체(예: APC)는 독점 프로토콜을 사용합니다.

기본적인 컴퓨터-UPS 제어 방법은 단일 소스에서 단일 대상으로의 일대일 신호를 위한 것입니다. 예를 들어, 단일 UPS는 단일 컴퓨터에 연결하여 UPS에 대한 상태 정보를 제공하고 컴퓨터가 UPS를 제어하도록 할 수 있습니다. 마찬가지로 USB 프로토콜은 단일 컴퓨터를 여러 주변 장치에 연결하기 위한 것입니다.

일부 상황에서는 단일 대형 UPS가 여러 보호 장치와 통신할 수 있는 것이 유용합니다. 기존 직렬 또는 USB 제어의 경우 신호 복제 예를 들어 하나의 UPS가 직렬 또는 USB 연결을 사용하여 5대의 컴퓨터에 연결할 수 있는 장치를 사용할 수 있습니다. [18] 그러나 분할은 일반적으로 상태 정보를 제공하기 위해 UPS에서 장치로의 한 방향일 뿐입니다. 복귀 제어 신호는 보호 시스템 중 하나에서 UPS로만 허용될 수 있습니다. [19]

1990년대 이후 이더넷의 일반적인 사용이 증가함에 따라 이제 TCP/IP와 같은 표준 이더넷 데이터 통신 방법을 사용하여 단일 UPS와 여러 컴퓨터 간에 제어 신호가 일반적으로 전송됩니다. 상태 및 제어 정보는 일반적으로 암호화되어 예를 들어 외부 해커가 UPS를 제어할 수 없으며 UPS에 종료 명령을 내릴 수 없습니다. [21]

UPS 상태 및 제어 데이터를 배포하려면 정전 중에 UPS 경보가 대상 시스템에 도달할 수 있도록 이더넷 스위치 또는 직렬 멀티플렉서와 ​​같은 모든 중간 장치가 하나 이상의 UPS 시스템에 의해 전원을 공급받아야 합니다. 이더넷 인프라에 대한 종속성을 피하기 위해 GSM/GPRS 채널을 사용하여 UPS를 주 제어 서버에 직접 연결할 수도 있습니다. UPS에서 보낸 SMS 또는 GPRS 데이터 패킷은 소프트웨어를 트리거하여 부하를 줄이기 위해 PC를 종료합니다.

UPS 배터리에는 VRLA(Valve Regulated Lead Acid), 플러드 셀 또는 VLA 배터리, 리튬 이온 배터리의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 배터리로 작동되는 UPS의 작동 시간은 배터리의 유형과 크기, 방전율, 인버터 효율에 따라 다릅니다. 납산 배터리의 총 용량은 방전 속도의 함수이며, 이를 Peukert의 법칙이라고 합니다.

제조업체는 패키지 UPS 시스템에 대한 런타임 등급을 분 단위로 제공합니다. 더 큰 시스템(예: 데이터 센터용)에서는 필요한 내구성을 확보하기 위해 부하, 인버터 효율 및 배터리 특성을 자세히 계산해야 합니다. [22]

일반적인 배터리 특성 및 부하 테스트

납축전지가 충전 또는 방전될 때, 이것은 초기에 전극과 전해질 사이의 계면에 있는 반응 화학물질에만 영향을 미칩니다. 시간이 지남에 따라 종종 "계면 전하"라고 하는 계면에서 화학 물질에 저장된 전하는 활성 물질의 부피 전체에 걸쳐 이러한 화학 물질의 확산에 의해 퍼집니다.

배터리가 완전히 방전된 경우(예: 자동차 조명이 밤새 켜진 상태) 다음 배터리에 몇 분 동안만 급속 충전이 제공되면 짧은 충전 시간 동안 인터페이스 근처에서만 충전이 발생합니다. 배터리 전압이 충전기 전압에 가깝게 상승하여 충전 전류가 크게 감소할 수 있습니다. 몇 시간이 지나면 이 계면 전하가 전극과 전해질의 부피로 퍼지지 않아 계면 전하가 너무 낮아 자동차 시동을 걸기에 충분하지 않을 수 있습니다. [23]

인터페이스 충전으로 인해 짧은 UPS 자가 진단 몇 초만 지속되는 기능은 UPS의 실제 런타임 용량을 정확하게 반영하지 못할 수 있으며 대신 확장된 재보정 또는 개요 배터리를 과방전시키는 테스트가 필요합니다. [24]

심방전 테스트는 방전된 배터리의 화학 물질이 배터리가 재충전될 때 다시 용해되지 않는 매우 안정적인 분자 모양으로 결정화되기 시작하여 충전 용량을 영구적으로 감소시키기 때문에 배터리 자체에 손상을 줍니다. 납산 배터리에서 이것은 황산화로 알려져 있지만 니켈 카드뮴 배터리 및 리튬 배터리와 같은 다른 유형에도 영향을 미칩니다. [25] 따라서 런다운 테스트는 6개월에서 1년마다와 같이 드물게 수행하는 것이 일반적으로 권장됩니다. [26] [27]

배터리/셀 스트링 테스트

크고 쉽게 접근할 수 있는 배터리 뱅크가 있는 다중 킬로와트 상용 UPS 시스템은 내부의 개별 셀을 분리하고 테스트할 수 있습니다. 배터리 스트링, 결합된 전지 배터리 장치(예: 12V 납축전지) 또는 직렬로 연결된 개별 화학 전지로 구성됩니다. 단일 셀을 분리하고 그 자리에 점퍼를 설치하면 하나의 배터리는 방전 테스트를 거치고 나머지 배터리 스트링은 충전 상태로 유지되어 보호 기능을 제공할 수 있습니다. [28]

또한 모든 셀 대 셀 접합에 설치되고 개별 및 집합적으로 모니터링되는 중간 센서 와이어를 사용하여 배터리 스트링에 있는 개별 셀의 전기적 특성을 측정할 수 있습니다. 배터리 스트링은 직렬 병렬로 배선될 수도 있습니다(예: 20셀 2세트). 이러한 상황에서는 병렬 스트링 사이의 전류 흐름을 모니터링하는 것도 필요합니다. 전류가 스트링 사이를 순환하여 약한 셀, 저항이 높은 데드 셀 또는 단락된 셀의 영향을 균형 있게 조정할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 더 강한 스트링은 전압 불균형이 균등화될 때까지 약한 스트링을 통해 방전될 수 있으며, 이는 각 스트링 내의 개별 셀 간 측정에 고려되어야 합니다. [29]

직렬 병렬 배터리 상호 작용

직렬 병렬로 연결된 배터리 스트링은 여러 병렬 스트링 간의 상호 작용으로 인해 비정상적인 고장 모드를 개발할 수 있습니다. 한 스트링에 결함이 있는 배터리는 다른 스트링에 있는 정상 또는 새 배터리의 작동과 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 문제는 UPS 시스템뿐만 아니라 전기 자동차 애플리케이션에서도 직렬 병렬 스트링이 사용되는 다른 상황에도 적용됩니다. [30]

모든 양호한 셀이 있는 직렬 병렬 배터리 배열을 고려하면 하나가 단락되거나 방전됩니다.

  • 고장난 셀은 내부에 있는 전체 직렬 스트링에 대해 최대 발생 전압을 감소시킵니다.
  • 저하된 스트링과 병렬로 연결된 다른 직렬 스트링은 이제 전압이 저하된 스트링의 전압과 일치할 때까지 저하된 스트링을 통해 방전되며, 잠재적으로 과충전되어 저하된 스트링의 나머지 양호한 셀에서 전해질 비등 및 가스 방출로 이어집니다. 증가된 전압이 고장난 배터리를 포함하는 스트링을 통해 흘러나오기 때문에 이러한 병렬 스트링은 이제 완전히 재충전될 수 없습니다.
  • 충전 시스템은 전체 전압을 측정하여 배터리 스트링 용량을 측정하려고 할 수 있습니다. 데드 셀로 인한 전체 스트링 전압 고갈로 인해 충전 시스템은 이를 방전 상태로 감지할 수 있으며 직렬 병렬 스트링 충전을 지속적으로 시도하여 연속적인 과충전 및 모든 셀에 손상을 초래합니다. 손상된 배터리가 포함된 열화된 시리즈 문자열입니다.
  • 납산 배터리를 사용하는 경우 이전에 양호한 병렬 스트링의 모든 셀이 완전히 재충전되지 않아 황산염이 시작되어 이러한 셀의 저장 용량이 영구적으로 손상됩니다. 하나의 저하된 문자열이 결국 발견되어 새 문자열로 교체됩니다.

이러한 미묘한 직렬-병렬 스트링 상호작용을 방지하는 유일한 방법은 병렬 스트링을 전혀 사용하지 않고 개별 직렬 스트링에 대해 별도의 충전 컨트롤러와 인버터를 사용하는 것입니다.

시리즈 신규/구 배터리 상호작용 편집

직렬로 연결된 단일 스트링의 배터리라도 새 배터리와 기존 배터리를 혼합하면 역효과가 발생할 수 있습니다. 오래된 배터리는 저장 용량이 감소하는 경향이 있으므로 새 배터리보다 더 빨리 방전되고 새 배터리보다 더 빨리 최대 용량까지 충전됩니다.

새 배터리와 오래된 배터리의 혼합 스트링이 고갈되면 스트링 전압이 떨어지고 기존 배터리가 소진되면 새 배터리는 계속 충전할 수 있습니다. 새로운 전지는 스트링의 나머지 부분을 통해 계속 방전될 수 있지만 낮은 전압으로 인해 이 에너지 흐름은 유용하지 않을 수 있으며 저항 가열로 오래된 전지에서 낭비될 수 있습니다.

특정 방전 기간 내에서 작동해야 하는 셀의 경우 더 많은 용량을 가진 새 셀로 인해 직렬 스트링의 기존 셀이 방전 기간의 안전한 하한선을 넘어 계속 방전되어 기존 셀이 손상될 수 있습니다.

재충전되면 기존 셀이 더 빠르게 재충전되어 완전히 충전된 상태에 가깝게 전압이 급격히 상승하지만 더 많은 용량을 가진 새 셀이 완전히 재충전되기 전에 발생합니다. 충전 컨트롤러는 거의 완전히 충전된 스트링의 고전압을 감지하고 전류 흐름을 줄입니다. 더 많은 용량을 가진 새로운 전지는 이제 매우 느리게 충전되어 화학 물질이 완전히 충전된 상태에 도달하기 전에 결정화되기 시작할 수 있으며, 용량이 직렬 스트링의 기존 전지와 더 가깝게 일치할 때까지 여러 충전/방전 주기에 걸쳐 새로운 전지 용량을 줄입니다. .

이러한 이유로 일부 산업용 UPS 관리 시스템은 직렬 및 병렬 스트링 내부 및 전체에서 새 배터리와 기존 배터리 간의 이러한 손상 상호 작용으로 인해 잠재적으로 수백 개의 값비싼 배터리를 사용하여 전체 배터리 어레이를 주기적으로 교체할 것을 권장합니다. [31]

대부분의 UPS 장치는 지원할 수 있는 최대 부하 전력을 제공하는 볼트-암페어로 평가됩니다. 그러나 이것은 줄 또는 킬로와트시와 같이 저장된 총 전력 표시가 필요한 지원 기간에 대한 직접적인 정보를 제공하지 않습니다. [ 인용 필요 ]


추상적 인

초음파 엘라스토그래피(UE) 및 초음파 조직 특성화(UTC)는 힘줄 특성화를 개선하는 방법으로 과학적 관심을 끌기 시작한 초음파(US)의 두 가지 새로운 모드입니다. 이러한 US 모드는 기존의 그레이 스케일 US를 넘어 향상된 진단 정확도, 위험 힘줄 예측 및 예후 능력에서 조기 가능성을 보여줍니다. 여기에서 우리는 아킬레스건, 슬개건 및 회전근개 힘줄에 대한 UE 및 UTC에 대한 문헌의 검토를 제공합니다.

이 기사의 번역 가능성: 현재 문헌에 따르면 UE와 UTC는 임상의가 전임상 손상을 포함한 힘줄 병리의 정도를 정확하게 진단하는 능력을 잠재적으로 증가시킬 수 있습니다.


초음파를 통해 건병증의 시각화를 최적화하려면 어떤 하드웨어 사양을 찾아야 합니까? - 생물학

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근골격 초음파는 병리를 진단하거나 실시간 중재 절차를 안내할 목적으로 신체의 연조직과 뼈 구조를 영상화하기 위해 고주파 음파를 사용하는 것을 포함합니다.최근에는 환자 치료를 용이하게 하기 위해 점점 더 많은 의사들이 근골격 초음파를 진료에 통합하고 있습니다. 기술 발전, 향상된 휴대성 및 비용 절감은 임상 의학에서 초음파의 확산을 계속 주도하고 있습니다. 이러한 관심 증가로 인해 근골격 초음파의 모든 측면에 관한 교육이 필요합니다. 이 기사의 주요 목적은 진단 초음파 기술과 신경 및 근골격 질환 환자의 평가 및 치료에 대한 잠재적 임상 응용을 검토하는 것입니다. 이 기사를 검토한 후 의사는 (1) 다른 사용 가능한 영상 방식과 비교하여 초음파의 장점과 단점을 나열하고, (2) 초음파 기계가 음파를 사용하여 이미지를 생성하는 방법을 설명하고, (3) 획득하고 획득하는 데 필요한 단계를 논의할 수 있어야 합니다. 초음파 이미지를 최적화하고, (4) 힘줄, 신경, 근육, 인대, 혈관 및 뼈의 다양한 초음파 모양을 이해하고 (5) 근골격 진료에서 진단 및 중재적 근골격 초음파를 위한 여러 응용 프로그램을 식별합니다. 2부로 구성된 이 기사의 1부에서는 관련 물리학, 장비, 교육, 이미지 최적화, 진단 및 중재 목적을 위한 스캐닝 원칙을 포함하여 임상 초음파 영상의 기초를 검토합니다.


자율 시스템

로봇 초음파 분야의 자율 시스템은 진단 또는 중재 작업을 위해 초음파를 획득하기 위해 독립적인 작업 계획 생성 및 그에 따른 로봇의 제어 및 이동을 용이하게 하는 시스템으로 간주될 수 있습니다. 먼저 자율영상획득시스템과 이후 최소침습, HIFU(고강도집속초음파), 방사선치료 등의 의료분야에 대한 자율치료지도 시스템에 대해 살펴본다. 이 섹션에서 설명하는 시스템은 5에서 9 사이의 LORA를 가질 수 있습니다. 그러나 이 검토에서 얻은 가장 높은 LORA는 7입니다. 시스템은 표 2에 나와 있습니다.

자율 이미지 획득

자율 이미지 획득 시스템은 (1) 로봇 초음파 시스템을 사용하여 여러 이미지와 공간 정보를 결합하여 체적 이미지 생성, (2) 자율 궤적 계획 및 프로브 위치 지정, (3) 이미지 품질 최적화의 세 가지 주요 목표로 분류됩니다. 프로브 위치 조정에 의해.

3D 이미지 재구성

2D 초음파 영상과 자동 혈관 추적 알고리즘을 이용하여 다리 내 말초 동맥을 재구성하는 로봇 초음파 시스템이 개발되었다[41]. 의사는 처음에 혈관의 단면이 보이도록 다리에 프로브를 놓습니다. 이후 혈관 중심이 감지되고 로봇 팔이 자율적으로 움직여 혈관 중심이 영상의 수평 중심에 오도록 한다. 힘-토크 센서는 프로브 홀더와 엔드 이펙터 사이에 배치되어 스캔 중에 일정한 압력을 유지할 수 있습니다. 3D 재구성은 획득하는 동안 온라인으로 수행되었습니다. Huang et al. [42]는 환자를 식별하고 초음파 로봇의 스캔 경로를 독립적으로 계획하기 위해 깊이 카메라를 포함하는 보다 자율적인 시스템을 제시했습니다. 공간 보정 후 시스템은 이미지 내의 피부를 자율적으로 식별하고 프로브 위치 지정을 위한 일반 벡터 기반 접근 방식을 사용하여 관상면을 따라 스캔할 수 있습니다(그림 3a). 프로브 하단에 배치된 2개의 힘 센서는 이미지 획득 동안 적절한 음향 결합을 보장했습니다.

자율 이미지 획득을 위한 다양한 로봇 초음파 시스템의 개요. NS 요추 팬텀(왼쪽)과 2D 이미지에서 재구성된 초음파 볼륨(오른쪽)을 따라 자동으로 스캔하는 로봇식 초음파 시스템(copyright © [2019] IEEE. [42]의 허가를 받아 재인쇄됨). NS 로봇, 카메라, 초음파 프로브 및 환자(왼쪽) 간의 변환(화살표)을 포함한 시스템 설정. 대동맥을 이미지화하기 위해 일반적인 궤적(빨간색 점선)을 표시하는 MRI 지도(오른쪽)(copyright © [2016] IEEE. [44•]의 허가를 받아 재인쇄됨). 초음파 이미지(오른쪽 상단)에서 대상(빨간색)이 있는 로봇 초음파 시스템과 팬텀(왼쪽). 신뢰도 맵이 계산되고 현재 및 원하는 구성(각각 빨간색 및 녹색 선)이 계산됩니다(오른쪽 아래)(copyright © [2016] IEEE. [49]의 허가를 받아 재인쇄됨)

궤적 계획 및 프로브 포지셔닝

Hennersperger et al. [43]은 초음파를 이용한 로봇 초음파 시스템을 개발했다. LBR 이와 MRI나 CT와 같은 중재 전 영상에서 의사가 선택한 시작점과 끝점을 기반으로 궤적을 자율적으로 수행할 수 있는 로봇. MRI 데이터 내의 시작점과 끝점이 주어지면 가장 가까운 표면 점을 계산하고 해당 표면 법선 방향과 결합하여 궤적을 계산했습니다. 이 방법의 단점은 환자가 숨을 참아야 하고 시작점과 끝점을 선택하기 전에 중재 전 영상 획득이 필요하다는 것입니다. 동일한 연구 그룹은 이러한 단점을 극복하고 복부 대동맥 직경의 정량적 평가에 시스템을 사용했습니다[44•]. MRI 지도와 현재 환자에 대한 등록을 기반으로 로봇은 복부 대동맥을 덮기 위해 일반적인 궤적을 따릅니다(그림 3b). 온라인 힘 적응 접근 방식을 사용하면 환자가 획득하는 동안 호흡하는 동안에도 대동맥 직경을 측정할 수 있습니다. Graumann et al.이 제안한 시스템 설정. [45] 비슷했지만 CT, MRI 또는 ​​초음파와 같이 이전에 얻은 이미지 내에서 관심 볼륨을 커버하기 위해 궤적을 자율적으로 계산하는 것이 주요 목적이었습니다. 로봇 초음파 시스템은 단일 또는 다중 병렬 스캔 궤적으로 볼륨을 커버할 수 있습니다. Kojcev et al. [46]은 전문가가 운영하는 2D 초음파 획득과 비교하여 초음파 볼륨을 생성하는 시스템에 의해 수행된 측정의 재현성에 대해 시스템을 평가했습니다.

Von Haxthausen et al. [47•]은 프로브를 수동으로 초기 배치한 후 말초 동맥을 따라가기 위해 로봇을 제어할 수 있는 시스템을 개발한 반면 혈관 감지는 CNN(컨볼루션 신경망)을 사용하여 실현됩니다.

관심 대상에 대한 자동 프로브 위치 조정을 제공하는 시스템이 [48]에서 제안되었습니다. 그들의 접근 방식은 이미지 기능(이미지 순간)을 사용하는 시각적 서보를 기반으로 합니다. 저자는 3D 초음파 프로브를 사용하고 3개의 직교 평면에서 특징을 추출하여 평면 안팎의 움직임을 서보화했습니다.

이미지 품질 개선

초음파 영상은 사용자 의존도가 높기 때문에 로봇의 프로브 위치 지정을 통해 자율적으로 영상 품질을 향상시키는 데 큰 관심이 있습니다. Chatelain et al. 이 주제에 여러 출판물을 헌정했습니다. 저자는 특정 해부학적 표적에 대한 추적 알고리즘을 사용하면서 이미지 품질 향상을 위해 평면 내 회전을 자동으로 조정할 수 있는 시스템을 제안했습니다[49]. 주요 목적은 대상에 대한 최상의 음향 창을 스캔하는 동안 대상을 초음파 이미지 내에서 수평으로 중앙에 유지하는 것이었습니다(그림 3c). 그러나 면외 제어는 고려되지 않습니다. 그들의 다음 작업[50•]은 동일한 접근 방식을 사용했지만 2D 이미지 대신 초음파 볼륨에 대해 차례로 6개의 DOF 모두에 대한 추적 및 이미지 품질 개선을 제공할 수 있습니다.

요약

3D 이미지 재구성, 궤적 계획, 프로브 위치 지정 및 이미지 품질 개선과 관련하여 자율 이미지 획득을 제공하기 위해 여러 시스템 및 접근 방식이 제안되었습니다. 초기 자율 프로브 배치의 핵심 구성 요소는 로봇과 환자의 상대적 위치를 캡처하는 깊이 카메라입니다. 주로 CT나 MRI와 같은 중재 전 영상을 사용하여 원하는 관심 체적을 영상화하는 데 필요한 궤적을 계산했습니다. 획득하는 동안 이미지 품질을 개선하기 위해 시스템은 초음파 이미지 처리 및 힘 정보에 의존합니다. 일부 연구에서는 생체 내 결과를 제공하지만 검토된 기사 내에서 작업 흐름과 관련된 안전성 측면은 거의 고려되지 않습니다.

자율 치료 지도

이 하위 섹션에서는 치료 중 영상 촬영을 위해 사람이 개입할 필요가 없는 시스템을 제시합니다. 자율 시스템을 사용하면 로봇이 초음파 영상을 수행하는 동안 의사가 중재 작업에 집중할 수 있다는 이점이 있습니다. 이를 실현하려면 안내를 위해 ROI를 지속적으로 추적하고 시각화할 수 있도록 초음파 이미지를 자동으로 해석해야 합니다.

최소 침습 시술/바늘 안내

[51•]에서 저자는 혈관내 동맥류 수복(EVAR)을 위한 자율 카테터 추적 시스템을 제안했습니다. 도 4a에 도시된 바와 같이, LBR 이와 2D 초음파 프로브가 있는 로봇은 초음파 이미지를 획득하는 데 사용됩니다. 중재전 CT에서 관심 있는 혈관 구조가 분할된 후 중재술 내 초음파 이미지에 등록됩니다. 중재 중 의사가 복부 대동맥에 카테터를 삽입하고 혈관 내 도구를 ROI로 안내합니다. 로봇은 추적 알고리즘과 힘 제어 법칙을 사용하여 카테터를 따라가며 초음파 영상에서 카테터 팁이 지속적으로 보이도록 합니다. 생검과 같은 바늘 배치 작업의 경우 Kojcev et al. [52]는 자율 듀얼 로봇 시스템을 제안했다(그림 4b). 이 시스템은 초음파 이미징과 바늘 삽입을 모두 수행할 수 있습니다. 이 팬텀 연구에서는 두 LBR 이와 하나는 바늘을 잡고 다른 하나는 초음파 프로브를 잡고 로봇이 사용됩니다. 사전 개입 계획 데이터는 이미지 등록을 사용하여 초기화 단계에서 로봇 좌표계에 등록됩니다. 의사는 로봇에 장착된 RGB-D(깊이) 카메라로 획득한 환자의 표면 이미지에서 ROI를 선택합니다. 로봇은 초음파 프로브와 바늘을 ROI로 이동하고 미리 정의된 대상을 기반으로 대상 추적을 시작하고 바늘 추적을 시작하여 계획대로 바늘 삽입을 수행합니다. 이중 로봇 시스템은 [39•, 53]에서 사용되는 단일 로봇 시스템보다 더 높은 유연성을 제공하지만 그 설정은 구현하기가 더 복잡합니다.

자율 치료 지도 시스템의 예. NS EVAR용 자율 로봇 카테터 추적 LBR 이와 로봇. 로봇 초음파 설정(위), 초음파 이미지(왼쪽 아래), 3D 혈관 모델(오른쪽 아래)(copyright © [2019] IEEE. [51•]의 허가를 받아 재인쇄됨). NS 2개의 이중 로봇 시스템 LBR 이와 수조 팬텀에서 표적 추적과 바늘 삽입을 모두 수행하는 로봇(Springer Nature의 허가를 받아 [52]에서 재생산)

고강도 집속 초음파

또 다른 응용 분야는 HIFU를 이용한 종양 치료입니다. [54]에서는 하나의 2D 초음파 프로브와 HIFU 변환기를 6자유도 로봇팔에 장착하였다. HIFU 초점은 스페클 추적을 사용하여 대상과 HIFU 초점 간의 차이를 결정함으로써 조정됩니다. 이 팬텀 연구는 1차원(1D) 모션만 고려했지만 저자는 시스템을 2D 모션으로 확장할 계획입니다. An et al.에 의해 개발된 시스템에서. [55], 광학적으로 추적된 2D 초음파 프로브는 휴대용이며, YK400XG 로봇(YAMAHA)은 HIFU 변환기를 보유합니다. 로봇은 초음파 이미지에서 식별된 목표 위치에 HIFU 초점을 조정합니다. 다른 시스템과 달리 초음파 프로브가 아닌 치료 변환기는 로봇으로 제어됩니다. 추적 정확도 연구가 수행되는 또 다른 접근 방식이 [56]에서 제안되었습니다. 여기에서 HIFU 변환기에 장착된 2개의 2D 초음파 프로브를 사용하여 중재 전 영상 데이터로 영상 등록을 사용하여 목표 위치를 추적합니다. 지금까지 초음파 프로브와 변환기는 정적이지만 저자는 미래에 더 높은 유연성에 도달하기 위해 이중 로봇 시스템을 사용할 계획입니다.

방사선 요법

방사선 요법에서는 전리 방사선을 사용하여 종양을 치료합니다. 특히 연조직 종양의 치료는 장기 운동으로 인해 어려운 작업입니다[6]. 예를 들어, 종양의 움직임을 추적하고 초음파 유도를 사용하여 방사선 빔을 조정하기 위한 다양한 접근 방식이 제안되었습니다[57, 58•]. 그러나 치료실에서 이미지 획득을 위해 프로브를 환자에게 배치해야 합니다. 이 작업을 수행하는 작업자를 돕기 위해 Şen et al. [59]는 자율 로봇 초음파 유도 환자 정렬을 제안했습니다. Kuhlemann et al. [60]은 깊이 카메라를 사용하여 치료실 내에서 환자의 위치를 ​​파악하고 중재 전 CT 및 깊이 카메라에서 신체 표면을 등록하는 로봇 카메라 기반 환자 위치 파악 접근 방식을 제안했습니다. 또한 중재 전 CT에서 최적의 초음파 뷰 포트를 계산했습니다. 치료 전달의 경우 Schlüter et al. [61]은 운동학적 중복 로봇의 사용을 제안했습니다(LBR 이와) 로봇 시스템으로 인한 빔 간섭을 피할 수 있고 자동 초음파 프로브 배치 전략을 개발했습니다[62••]. 또한 충돌을 방지하고 로봇 힘이 허용 가능한 값을 초과하지 않도록 하기 위해 안전 측면을 고려해야 합니다[63].

요약

자율 치료 안내 시스템은 애플리케이션에 따라 매우 다르며 초음파 이미지 분석 기능에 의존합니다. 로봇 모션 보상은 이미 힘 감지 로봇을 사용하여 수행할 수 있지만 2D 및 3D 초음파 이미지에서 대상 모션의 자동 감지는 여전히 활발히 연구되고 있습니다. 또한 대부분의 평가는 팬텀 실험으로 제한되어 보다 현실적인 생체 내 연구의 필요성을 강조했습니다.


초음파를 통해 건병증의 시각화를 최적화하려면 어떤 하드웨어 사양을 찾아야 합니까? - 생물학

목적. 이중 에너지 CT(DECT)는 두 가지 다른 에너지 수준에서 차동 X선 감쇠에 따라 재료의 화학적 조성을 특성화합니다. 근골격 영상에서 DECT의 적용에는 골수 부종, 힘줄 및 인대의 영상화와 금속 보철물 빔 감쇠 인공물을 최소화하기 위한 단일 에너지 기술의 사용이 포함됩니다.

결론. DECT의 가장 검증된 적용은 의심할 여지 없이 통풍 평가에서 일나트륨 요산염 침착물의 존재를 확인하는 비침습적이고 매우 특이적인 능력입니다.

스펙트럼 영상이라고도 하는 이중 에너지 CT(DECT)는 처음에 신장(즉, 신장 결석) 내의 요산 침착을 식별하도록 설계되었으며 시험관 내 및 생체 내 연구 모두에서 그렇게 하는 것으로 검증되었습니다[1, 2] . 그러나 DECT는 이제 성공적으로 수정되어 고유한 응용 프로그램으로 근골격 영상 영역에 적용되었습니다.

듀얼 소스 CT 스캐너는 두 개의 다른 에너지 레벨(예: 80 또는 100 및 140kVp)에서 동시에 획득할 수 있는 2개의 x-선 튜브가 장착되어 있으므로 현재의 단일 에너지(단일 소스) CT보다 우수합니다. 정보를 추출하고 두 가지 다른 에너지 수준에서 조사되는 화합물의 차동 x-선 광자 에너지 의존 감쇠에 따라 물질의 화학적 조성을 특성화하는 능력[1, 2]. 재료 고유의 차이는 X선 빔의 흡수 정도에 따라 달라지며, 이는 원자량 번호와 조사되는 재료의 전자 밀도와 직접 관련이 있습니다[3].

이 능력을 활용하여 DECT는 통풍 관절병증[4-6]에서 관절 내 및 주변에 요산일나트륨(MSU) 결정의 존재를 확인하고, 골수 부종을 확인하고[7], 힘줄과 인대를 가시화하기 위해 문헌에 성공적으로 표시되었습니다[1 , 8-11], 뼈 보철물에서 빔 경화 인공물을 최소화합니다 [12-14]. 그러나 현재까지 근골격 영상에서 DECT의 가장 성공적인 적용은 통풍 진단을 확인하는 MSU 결정의 시각화입니다.

DECT의 각 근골격계 응용 프로그램에는 약간의 차이가 있지만 우리 기관에서 사용하는 일반적인 프로토콜에는 두 개의 x-선 튜브와 다음으로 오프셋된 해당 감지기가 있는 CT 스캐너(SOMATOM Definition Flash, Siemens Healthcare)의 사용이 포함됩니다. 95°. 스캔 매개변수는 현재 다음과 같습니다: 주석 필터 튜브 B가 있는 튜브 A, 140kV 및 55mA, 80kV 및 243mA 및 0.6mm의 시준이 0.75mm 두께 슬라이스로 재구성되었습니다. 후처리는 다중 모드 작업장에서 발생합니다(Leonardo, Siemens Healthcare). 두 데이터 세트는 색상으로 구분된 다중 평면 재형식화된 단면 및 체적 렌더링 이미지를 생성하는 재료 분해 알고리즘을 사용하여 기관별 이중 에너지 프로그램에 로드됩니다.

통풍은 관절 내 및 관절 외, 연조직, 힘줄 및 골내 부위에 축적될 수 있는 요산 결정의 침착으로 인해 발생하는 질병입니다. 이것은 결정성 관절병증의 가장 흔한 유형이자 남성 환자에서 가장 흔한 염증성 관절병증이며 발병률은 미국에서 610만 명에게 영향을 미치는 것으로 추정됩니다[15-17]. 또한, 과당 제품의 섭취 증가와 같은 식습관의 변화로 발병률이 증가하고 있습니다. Choi와 Curhan[18]은 가당 청량음료를 하루 2잔 이상 섭취하는 남성 환자에서 통풍 발병에 대한 상대 위험 인자를 1.85로 보고했습니다. 이는 과도한 과당 섭취로 인해 간에서 생성되는 요산이 증가하고 신장 청소율이 감소하기 때문입니다. [삼]. 30~50세 사이에 발병률이 가장 높으며 여성보다 남성에서 5배 더 많이 발생합니다[15-17]. 급성 통풍은 발의 첫 번째 중족골 관절(podagra라고도 함)에 가장 일반적으로 영향을 미치지만 거의 모든 관절이 관련될 수 있습니다. 통풍의 전형적인 임상 양상은 극심한 극심한 타는 듯한 관절 통증입니다. 통풍을 치료하지 않고 방치하면 관절 염증이 재발하고 결국 관절이 파괴될 수 있습니다[15-17].

높은 요산염 수치의 정도와 기간이 클수록 질병의 중증도가 높아집니다. 따라서 통풍의 존재를 높은 정확도로 확인하는 것은 매우 바람직할 것입니다. 왜냐하면 합병증의 발병과 향후 통풍의 악화를 가장 잘 예방하기 위해 질병 과정의 초기에 요산염 수치를 낮추기 시작하는 것이 중요하기 때문입니다. 결절성 통풍은 조직에 요산염과 염증 세포가 침착되는 것을 말하며 장기간의 질병으로 인해 또는 급성 통풍 발작의 한 에피소드 후에 발생할 수 있습니다. 이 침착은 관절, 활막, 힘줄, 인대, 연골, 뼈 및 관절 파괴를 초래하거나 힘줄이나 인대를 약화시키고 파열되기 쉬운 기타 연조직에 있을 수 있습니다.

무증상 고요산혈증은 그 이름에서 알 수 있듯이 질병의 증상 없이 요산이 증가하는 것이 특징이며 미개척 연구의 가능성을 제공할 수 있습니다.DECT를 무증상 질환을 식별하는 비침습적 기술로 사용하면 질병 발병 시 요산염을 낮추는 치료를 시행하고 관절 파괴와 환자의 부동을 방지하여 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있습니다[3]. 그림 1A 및 1B는 무증상 고요산혈증 환자에서 MSU 결정의 검출을 위한 DECT 적용의 예를 보여줍니다.

통풍 진단—특정 임상 특징이 진단을 확립하는 데 도움이 될 수 있지만 패혈증성 관절염, 류마티스 관절염, 골관절염, 미란성 골관절염, 건선, 피로인산칼슘 이수화물 결정 침착, 황색종증을 포함하여 통풍과 유사하거나 공존할 수 있는 몇 가지 다른 질병이 있습니다[15-17]. , 아밀로이드증, 색소성 융모 결절성 활막염, 아밀로이드 관절병증, 유육종증, 활막 육종 및 거대 세포 종양과 같은 악성 관절 내 및 주변 종괴. 통풍의 확실한 진단은 음의 복굴절 MSU 결정의 발견과 함께 관절에서 흡인된 체액의 현미경 분석이 필요합니다[16]. 관절 흡인은 초보자에게 비교적 간단한 기술로 보일 수 있지만, 특히 관절에 급성 염증이 있거나 임상적으로 해부학적 부위에 도전하는 결과로 부적절한 양의 체액 수집으로 인해 수행하기가 종종 기술적으로 어려울 수 있습니다. 경우의 17%에서만 수행됩니다[19, 20]. 급성 통풍의 급성 상황에서 Swan과 동료[21]는 흡인이 시간의 25%에서 음성일 수 있음을 발견했습니다. 따라서 DECT와 같은 민감하고 특이적이고 비침습적인 통풍 진단 수단은 임상적으로 매우 바람직합니다.

NS, 두 가지 재료 분해 코로나 다중 평면 재형식화 색상 코드(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) 발 이미지는 약간의 요산나트륨 침착을 보여줍니다(화살) 오른쪽 첫 번째 중족지절 관절을 둘러싸고 왼쪽 발 중간을 따라, 무증상 통풍의 존재를 확인합니다.

NS, 두 가지 재료 분해 코로나 다중 평면 재형식화 색상 코드(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) 발 이미지는 약간의 요산나트륨 침착을 보여줍니다(화살) 오른쪽 첫 번째 중족지절 관절을 둘러싸고 왼쪽 발 중간을 따라, 무증상 통풍의 존재를 확인합니다.

그림 2 복합 작업장을 위한 이중 에너지 통풍 응용 수업(Leonardo, Siemens Healthcare). 통풍 알고리즘의 스크린샷(왼쪽) 소주골, 요산 및 피질골 간의 감쇠 차이를 나타냅니다. 와이-축은 낮은 킬로전압 튜브(80kV)의 감쇠 값을 나타내며, NS-축은 더 높은 킬로전압 튜브(주석 여과 140kV)의 감쇠 값을 나타냅니다. 선 위의 화합물은 칼슘(높은 원자량 번호, 파란색으로 구분)을 나타내고, 선 아래의 화합물은 요산(낮은 원자량, 녹색으로 구분)을 나타냅니다. 색상으로 구분된 두 가지 재료 분해 단면 및 볼륨 렌더링 이미지(오른쪽) 녹색으로 구분된 요산의 침착을 보여줍니다.

통풍에 대한 DECT—방사선 촬영, 초음파 촬영, 단일 에너지 CT 및 MRI를 포함한 영상 방법은 이전에 통풍 진단에 잠재적으로 유용한 비침습적 영상 기법으로 제안되었습니다[16, 22-26]. 그러나 이러한 방법 중 어느 것도 MSU 결정의 존재를 확인하기에 충분히 민감하거나 특이적이지 않은 것으로 밝혀졌습니다[16, 23-26]. 또한 토푸스 크기 평가에서 초음파와 MRI의 관찰자간 상관관계에 대한 비판도 있다[23, 27].

이중 에너지 이미징을 통해 고분자량 화합물인 칼슘을 저분자량 화합물인 요산에서 쉽게 분리하고 특성화할 수 있으므로 DECT는 통풍 진단에 중요한 비침습적 도구가 됩니다. 2개의 데이터 세트(80 및 100kVp 및 주석 필터링된 140kVp)가 복합 작업장에 로드됩니다. 그런 다음 두 가지 재료 분해 계산이 발생합니다(그림 2). 두 데이터 세트(80 및 100kVp 및 주석 필터링된 140kVp)의 재료별 감쇠 차이로 인해 스캔된 조직의 기본 화학 조성을 쉽게 분류할 수 있어 요산(녹색으로 구분된 색상)의 정확한 특성을 개별적으로 파악할 수 있습니다. 칼슘과 골수에서 추출합니다(피질골 색상은 파란색으로, 수질골은 분홍색으로 표시).

DECT는 후향적 [4, 5, 7, 28] 및 하나의 무작위 전향적 연구[29] 모두에서 높은 특이성과 중간 정도의 민감도로 조직에서 요산염 결정의 존재를 적절하게 확인하는 것으로 최근 간행물에서 나타났습니다. 2009년 Choi와 동료들[4]은 통풍을 식별하는 데 임상 평가보다 DECT가 더 효과적이라는 것을 발견했습니다. 그 연구에서 DECT는 6개 부위만 확인할 수 있었던 임상 평가와 비교하여 요산염 침착이 있는 22개 해부학적 부위를 확인했습니다(NS < 0.001). 따라서 저자들은 DECT가 임상 검사보다 요산염 침착물을 식별하는 데 4배 더 효과적이라고 결론지었습니다[4]. Glazebrook과 동료들[6]은 통증이 있는 관절에 대해 DECT를 시행 중인 94명의 환자에 대한 후향적 연구를 수행했습니다. 31명의 환자는 DECT 후 1개월에 성공적인 관절 흡인을 했으며 이 중 12명의 환자는 요산이 확인된 성공적인 관절 흡인을 했습니다. DECT의 감도는 100%였으며, 요산염 결정의 존재를 확인하기 위한 관찰자 간 신뢰도는 거의 완벽했습니다. 두 판독기의 특이도는 각각 79%와 89%였습니다[6]. 이러한 결과를 바탕으로 저자는 DECT가 통풍이 의심되는 환자에서 요산 침착물을 감지하는 민감하고 비침습적이며 재현 가능한 방법이라고 결론지었습니다(그림 3A, 3B, 3C, 3D, 3E 및 3F).

NS, 이 물질 분해 다중 평면 재포맷 이미지를 얻었다. 발의 볼륨 렌더링 이미지(NS) 및 오른손과 손목(NS) 다수의 큰 요산염 토피를 표시합니다(초록) 발, 발목, 손 및 손목의 전체 범위를 따라.

NS, 두 물질 분해 다중 평면 재포맷 이미지를 얻었습니다. 발의 볼륨 렌더링 이미지(NS) 및 오른손과 손목(NS) 다수의 큰 요산염 토피를 표시합니다(초록) 발, 발목, 손 및 손목의 전체 범위를 따라.

씨, 색상으로 구분된 평면() 및 볼륨 렌더링(NS) 오른쪽 팔꿈치 관절의 이미지는 광범위한 요산 침착물을 나타냅니다(초록) 근위 팔꿈치의 전체 범위를 따라.

NS, 색상으로 구분된 평면() 및 볼륨 렌더링(NS) 오른쪽 팔꿈치 관절의 이미지는 광범위한 요산 침착물을 나타냅니다(초록) 근위 팔꿈치의 전체 범위를 따라.

이자형, 오른쪽 발과 발목의 색상으로 구분된 평면 이미지는 큰 요산염 침전물을 보여줍니다(초록) 중족부, 중족지절 관절(오른쪽 화살표), 근위 및 원위 지절간 관절(왼쪽 화살표) 및 아킬레스건을 따라(화살촉).

NS, 해당 MRI는 정상처럼 보이는 아킬레스건을 보여줍니다(화살촉) 및 명확하지 않은 부드러운 덩어리의 존재(화살) 류마티스 관절염, 아밀로이드, 통풍 또는 감염에서 볼 수 있는 비특이적 소견입니다. MRI는 MSU 침착물의 존재를 식별하는 데 DECT만큼 특이적이지 않기 때문에 이러한 덩어리의 기원은 MRI에서 확인할 수 없지만 DECT는 통풍 진단을 정확하게 확인합니다.

DECT는 칼슘과 별도로 MSU 결정의 존재를 높은 특이도로 확인할 수 있기 때문에 토푸스 내의 MSU 결정 부피를 자동으로 계산할 수 있습니다. Dalbeth et al. [28] 및 Choi et al. [29] 최근에는 자동화된 볼륨 소프트웨어의 활용이 요산 토푸스 크기를 결정할 때 물리적 측정보다 높은 관찰자 간 및 관찰자 내 신뢰도로 더 재현 가능하다는 것을 보여주었습니다. 가장 임상적으로 관련성이 높은(전향적, 무작위 배정 및 이중 맹검이기 때문에) 통풍 평가에서 DECT의 검증 연구가 Choi et al.에 의해 최근에 발표되었습니다. [29]. 그 연구는 MSU 침전물의 존재를 정확하게 확인하는 것뿐만 아니라 요산염 결정 부피를 평가하는 데 매우 재현성이 있다는 점에서 DECT의 유망한 임상적 유용성을 보여주었습니다. 저자는 DECT 요산염 부피 측정에 대한 민감도, 특이성, 관찰자간 및 관찰자 내 재현성을 전향적으로 결정했습니다[29]. 흡인이 입증된 통풍 사례가 17건, 통풍의 증거가 없는 대조군 사례가 40건이었으며, 맹검 방사선 전문의는 통풍 검출을 위한 DECT의 특이성과 민감도를 계산하기 위해 요산염 침착을 확인했습니다. 평가자 간 체적 재현성은 요산 체적 계산을 위해 체적 자동화 소프트웨어를 사용하여 결절성 통풍 환자 17명의 40 인덱스 tophi에 대해 두 명의 독립적인 방사선 전문의에 의해 결정되었습니다. DECT의 통풍 진단에 대한 민감도와 특이도는 각각 84%와 93%였다. 40 index tophi의 요산염 부피는 0.06에서 18.74 cm 3 (평균, 2.45 cm 3 ) 범위였습니다. DECT에 대한 관찰자 간 및 관찰자 내 클래스 내 상관 계수는 각각 100% 및 100%에서 요산염 부피 측정에 완벽했으며, 이는 DECT 요산염 측정의 높은 재현성을 나타냅니다[29]. MSU 침전물에 대한 해당 연구의 특이성은 높았지만 민감도는 보통이었습니다. 저자는 환자 집단에서 요산염 저하 요법 사용의 빈번한 발생으로 잠재적으로 설명될 수 있다고 제안했습니다[29]. 통풍의 부피 평가에서 DECT의 임상적 유용성의 예는 그림 4A, 4B, 4C 및 4D에 나와 있습니다.

NS, 이미지는 통풍에서 무릎 요산염 양의 재현 가능한 정확한 평가에서 이중 에너지 CT(DECT)의 임상적 유용성을 보여줍니다. 초기 전처리 축 소스(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 20.2 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 요산 저하 요법 후, 축 소스() 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 0.6 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 축 소스 이미지(NS 그리고 ) DECT에서 얻은 데이터 세트를 기반으로 한 자동화된 토푸스 요산염 부피 값을 보여주며, 이 데이터 세트는 다중 모드 작업장(Leonardo, Siemens Healthcare)에 로드됩니다. 관심 영역을 시각화된 요산염 예금 주위에 그려지고 후속 요산염 부피 자동 계산 값을 사용할 수 있는 부피 응용 프로그램입니다. 무릎의 볼륨 렌더링 이미지(NS 그리고 NS) 일나트륨 요산염 침전물의 광범위한 감소를 훌륭하게 보여줍니다(초록) 요산염 저하 요법 후 무릎 관절 내 및 주변.

NS, 이미지는 통풍에서 무릎 요산염 양의 재현 가능한 정확한 평가에서 이중 에너지 CT(DECT)의 임상적 유용성을 보여줍니다. 초기 전처리 축 소스(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 20.2 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 요산 강하 요법 후, 축 소스() 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 0.6 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 축 소스 이미지(NS 그리고 ) DECT에서 얻은 데이터 세트를 기반으로 한 자동화된 토푸스 요산염 부피 값을 보여줍니다. 이 데이터 세트는 다중 모드 작업장(Leonardo, Siemens Healthcare)에 로드됩니다. 관심 영역을 시각화된 요산염 예금 주위에 그려지고 후속 요산염 부피 자동 계산 값을 사용할 수 있는 부피 응용 프로그램입니다. 무릎의 볼륨 렌더링 이미지(NS 그리고 NS) 일나트륨 요산염 침전물의 광범위한 감소를 훌륭하게 보여줍니다(초록) 요산염 저하 요법 후 무릎 관절 내 및 주변.

씨, 이미지는 통풍에서 무릎 요산염 양의 재현 가능한 정확한 평가에서 이중 에너지 CT(DECT)의 임상적 유용성을 보여줍니다. 초기 전처리 축 소스(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 20.2 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 요산 강하 요법 후, 축 소스() 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 0.6 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 축 소스 이미지(NS 그리고 ) DECT에서 얻은 데이터 세트를 기반으로 한 자동화된 토푸스 요산염 부피 값을 보여주며, 이 데이터 세트는 다중 모드 작업장(Leonardo, Siemens Healthcare)에 로드됩니다. 관심 영역을 시각화된 요산염 예금 주위에 그려지고 후속 요산염 부피 자동 계산 값을 사용할 수 있는 부피 응용 프로그램입니다. 무릎의 볼륨 렌더링 이미지(NS 그리고 NS) 일나트륨 요산염 침전물의 광범위한 감소를 훌륭하게 보여줍니다(초록) 요산염 저하 요법 후 무릎 관절 내 및 주변.

NS, 이미지는 통풍에서 무릎 요산염 양의 재현 가능한 정확한 평가에서 이중 에너지 CT(DECT)의 임상적 유용성을 보여줍니다. 초기 전처리 축 소스(NS) 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 20.2 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 요산 저하 요법 후, 축 소스() 및 볼륨 렌더링(NS) DECT 이미지는 0.6 cm 3 의 요산 토피 부피를 보여줍니다. 축 소스 이미지(NS 그리고 ) DECT에서 얻은 데이터 세트를 기반으로 한 자동화된 토푸스 요산염 부피 값을 보여주며, 이 데이터 세트는 다중 모드 작업장(Leonardo, Siemens Healthcare)에 로드됩니다. 관심 영역을 시각화된 요산염 예금 주위에 그려지고 후속 요산염 부피 자동 계산 값을 사용할 수 있는 부피 응용 프로그램입니다. 무릎의 볼륨 렌더링 이미지(NS 그리고 NS) 일나트륨 요산염 침전물의 광범위한 감소를 훌륭하게 보여줍니다(초록) 요산염 저하 요법 후 무릎 관절 내 및 주변.

DECT는 또한 문제 해결 도구로서 급성 치료 환경과 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다. Nicolaou et al. [30]은 DECT가 통풍을 다른 어려운 진단과 구별하는 데 도움이 된다는 것을 발견했습니다. 그 연구의 예에는 통풍의 확인과 손, 팔꿈치, 발의 패혈성 관절염 배제가 포함되었습니다. 그 연구에서 DECT는 발의 말단 지절간 관절을 따라 파괴적인 병변이 급성으로 나타난 백혈병을 앓고 있는 면역 억제 환자에게 매우 유용했습니다. DECT를 수행하여 패혈성 관절염이나 클로로마를 제외한 말단 지절간 관절을 따라 MSU 결정의 존재를 확인하여 관절을 흡인할 필요가 없음을 확인했습니다. 환자는 성공적으로 보존적 치료를 받았습니다. 도 5A, 5B, 5C 및 5D는 골수염 또는 급성 통풍 발작을 나타내는 환자의 문제 해결 도구로서 DECT의 유용성의 예를 보여줍니다. 제공된 과학적 증거는 DECT가 통풍의 진단 및 관리 모두에서 유망한 비침습적 기술임을 뒷받침합니다.

골수 부종은 MRI 기술로 가장 잘 시각화됩니다. 골수 부종은 종종 골수 내 T1 강조 MRI에서 신호 강도가 감소하고 T2 강조 지방 억제 또는 STIR 강조 MRI에서 신호 강도가 증가한 영역으로 설명됩니다. 그러나 Pache et al. [7] 최근에 DECT 가상 비 칼슘 빼기 기술을 사용하여 외상성 골수 부종을 평가할 수 있었습니다. 이 기술을 사용하면 해면골에서 칼슘을 빼서 골수 부종을 식별할 수 있습니다. 이를 통해 무릎의 외상 후 뼈 타박상을 DECT로 잠재적으로 감지할 수 있습니다. Pache et al. DECT와 MRI를 모두 시행한 급성 무릎 외상 환자 21명을 대상으로 경골과 대퇴골의 236개 영역을 전향적으로 평가했습니다. 저자들은 두 관찰자에 대해 86.4%의 민감도와 94.4%와 95.5%의 높은 특이도를 보고했습니다[7]. Pache et al. 그들은 경험과 연습을 통해 향상될 것이라고 제안한 새로운 기술에 대한 경험이 없기 때문에 낮은 민감도 비율을 돌렸습니다. 또한 저자는 골수의 감쇠 변화를 시각적으로 더 잘 감지하기 위해 색상으로 구분된 가상 비-칼슘 차감 이미지의 사용을 제안했습니다[7]. 그림 6A, 6B 및 6C는 DECT 및 색상으로 구분된 가상 비칼슘 제거 기술을 사용하여 무릎의 골수 부종을 식별하는 방법을 보여줍니다. 이제 처음으로 이중 에너지를 사용하는 CT는 가상의 비칼슘 제거 기술을 통해 외상 후 골수 부종을 감지할 수 있는 미래 잠재력을 가지고 있습니다. 이것은 MRI에 금기 사항이 있는 환자에게 대체 영상 옵션을 제공하는 상황에서 특히 유용할 수 있습니다.

NS, 방사선 사진은 연조직 돌출을 보여줍니다(화살) 오른쪽 발의 첫 번째 MTP 관절에 인접하고 연골 아래 및 변연 모두에 낭성 투명도가 있습니다. 원인은 감염성 또는 염증성일 수 있습니다.

NS, 뼈 스캔은 증가된 흡수를 나타냅니다(화살) 1차 MTP의 지연기 및 중족부 골수염에 대한 우려가 제기되었으나 염증성 관절병증을 배제할 수 없었다. 혈청 요산 수치는 정상이었습니다.

씨, DECT의 볼륨 렌더링 이미지() 및 시상 2 재료 분해 다중 평면 재구성 색상 코드 이미지(NS) 녹색으로 통풍성 일나트륨 요산염 토피의 존재를 보여줍니다(화살) 첫 번째 중족지절관절, 중족부, 오른발 발목의 미란이 확실하게 확인되었습니다.

NS, DECT의 볼륨 렌더링 이미지() 및 시상 2 재료 분해 다중 평면 재구성 색상 코드 이미지(NS) 녹색으로 통풍성 일나트륨 요산염 토피의 존재를 보여줍니다(화살) 첫 번째 중족지절관절, 중족부, 오른발 발목의 미란이 확실하게 확인되었습니다.

NS, 불충분 골절 (화살)은 무릎의 단순 전후방 방사선 사진에서 쉽게 볼 수 없는 근위 내측 경골에 나타납니다.

NS, 이중 에너지 CT 관상(왼쪽 패널, NS) 및 축(왼쪽 패널, ) 가상의 칼슘이 제거되지 않은 이미지 및 해당 색상으로 구분된 3가지 물질 분해(칼슘, 지방 및 물) 이미지(오른쪽 패널) 가상의 비증강 이미지에서 높은 감쇠로 내측 대퇴골 과두 및 근위 경골 고원에서 연골하 골수 부종의 존재를 보여줍니다(화살, 왼쪽 패널) 및 색상 코드 이미지에서 짙은 파란색(화살, 오른쪽 패널). 또한 일부 연골하 경화증(주황색으로 구분됨) 및 불충분한 골절이 있습니다(화살촉, NS) 관상 동맥 색상으로 구분된 이미지의 내측 근위 경골에서 볼 수 있습니다.

씨, 이중 에너지 CT 관상(왼쪽 패널, NS) 및 축(왼쪽 패널, ) 가상 비-칼슘 차감 이미지 및 해당 색상으로 구분된 3가지 물질 분해(칼슘, 지방 및 물) 이미지(오른쪽 패널) 가상의 비증강 이미지에서 높은 감쇠로 내측 대퇴골 과두 및 근위 경골 고원에서 연골하 골수 부종의 존재를 보여줍니다(화살, 왼쪽 패널) 및 색상 코드 이미지에서 짙은 파란색(화살, 오른쪽 패널). 또한 일부 연골하 경화증(주황색으로 구분됨) 및 불충분한 골절(화살촉, NS) 관상 동맥 색상으로 구분된 이미지의 내측 근위 경골에서 볼 수 있습니다.

그림 7 57세 남자로 외상 후 개방 정복 내부 고정, 원위 경골의 내측 판 및 비골 골절이 있습니다. 왼쪽에서 오른쪽으로, 50, 70, 130 및 190keV에서 단일 에너지의 다중 모드 작업장에서 단일 에너지 스펙트럼 적용 클래스로 재구성된 이중 에너지 CT에서 얻은 대표적인 코로나 CT 이미지와 시뮬레이션된 120kVp 기존 CT 이미지가 표시됩니다.금속판과 나사로 인한 빔 경화 아티팩트는 시뮬레이션된 기존 120kVp 이미지와 비교할 때 130 및 190keV에서 분명히 감소합니다. 경골 원위부 및 비골 골절은 130 및 190keV에서 더 명확하게 묘사되며 경골 골절은 단단한 골유합이 없는 반면 비골 골절은 단단한 골유합을 나타냅니다.

그림 8 23세 남자가 족저판 손상을 보이는 왼쪽 앞발의 족저측을 침범한 통증을 호소했습니다. 코로나 색으로 구분된 콜라겐 분해 이미지는 왼쪽 두 번째 중족지절관절의 족저판의 초점 불연속성을 보여줍니다(화살). 반대쪽 오른쪽 두 번째 중족지절관절의 온전한 발바닥 판은 지속적인 콜라겐 색상 코딩을 보여줍니다(화살촉) 균일한 콜라겐 분포를 유지합니다.

이 문제를 극복하기 위해 고안된 기술에도 불구하고 CT를 사용한 금속 하드웨어 인공물이 있는 환자의 영상화는 여전히 도전 과제로 남아 있습니다. 금속 하드웨어 인공물의 원인에는 광자 결핍, 부분 부피 평균화, 산란 및 빔 경화가 포함됩니다. 금속의 유형, 임플란트의 크기와 모양, 하드웨어의 방향이 모두 인공물에 기여합니다. 금속과 같은 고감쇠 물체는 저에너지 광자를 감쇠시키고 스펙트럼을 고에너지 광자로 이동시켜 이 스펙트럼을 극적으로 변경합니다.

이미지 수집 매개변수의 조정을 포함하여 이러한 아티팩트를 줄이는 많은 기술이 문헌에 설명되어 있습니다. 그러나 이러한 변화는 감지기에 의해 설명되지 않으므로 재구성 오류 및 빔 경화 인공물이 발생합니다. 금속 인공물을 줄이기 위한 현재 기술에는 피크 킬로전압을 증가시켜 광자 결핍을 줄이고 빔 경화를 증가시키는 튜브 전류를 증가시켜 광자 결핍을 감소시키는 얇은 빔 시준이 포함되어 산란을 감소시키고 더 두꺼운 슬라이스 및 부드러운 재구성 알고리즘으로 부분 부피 평균 재구성을 감소시킵니다. 새로운 방법에는 노이즈를 줄이는 반복 재구성, 투영 보간 및 적응 필터링 방법이 포함됩니다.

NS, 발목의 가로 색으로 구분된 콜라겐 분해 지도는 통풍 환자의 외측, 굴곡근 및 신근 힘줄을 보여줍니다. 오른쪽의 단비골과 장골근 힘줄(확대 및 염증)의 콜라겐 색상 코딩은 불규칙하고 강도가 감소합니다(화살) 정상 왼쪽 단골근 및 장골근과 비교했을 때(화살촉).

NS, 동일한 수준의 횡방향 2개 물질 분해 이미지는 단비골과 장골근 힘줄 내에서 녹색으로 요산의 존재를 보여줍니다(화살), 아마도 색으로 구분된 콜라겐 분해 이미지에서 이상을 일으키는 요산염 건병증과 일치합니다. 화살촉은 왼발의 정상적인 비골 힘줄을 가리키며 힘줄 자체와 함께 요산 침착을 나타내지 않습니다.

1986년, Hemmingsson et al. [31]은 CT에서 빔 경화 아티팩트를 줄이기 위해 이미지 구성 후 하나의 이미지 후처리 방법으로 DECT 기술을 사용하여 설명했습니다. 그렇지 않으면 DECT는 금속 아티팩트 감소에 사용하기 위해 이전에 논의되지 않았습니다. 최근 문헌에서는 DECT의 단일 에너지 스펙트럼 빔을 단일 킬로전자 볼트 단일 에너지로 획득한 것처럼 이미지를 생성하기 위해 빔 경화를 외삽하는 기능을 활용하여 재구성 오류를 제거하는 방법으로 사용하는 것을 제안했습니다. 고에너지 기술. 2011년 Bamberg et al. [14]는 금속 임플란트를 사용한 31명의 환자에서 다양한 단일 에너지 재구성을 비교하여 고에너지 단일 에너지-킬로전자-볼트 이미지가 이미지 품질과 진단 값 모두에서 저에너지 단일 에너지-킬로전자-볼트 이미지보다 우수하다는 주관적이고 객관적인 증거를 보여주었습니다. 이들 저자들은 금속 아티팩트를 완전히 제거할 수 없었지만 이미지 품질은 49% 향상되었고 진단 값은 약 44% 향상되었으며 아티팩트의 밀도는 감소했습니다[14]. 여러 검사에서 그들은 결정적인 진단 기능은 높은 킬로전자 볼트 에너지 재구성에서만 식별할 수 있다고 보고했습니다. 또한, 저자들은 보철물의 크기와 구성에 따라 최적의 kiloelectron-volt 설정이 달라지므로 DECT는 보철물의 조성에 대한 사전 지식 없이도 개별 광자 에너지 최적화를 소급적으로 허용할 수 있다는 강점을 보인다고 보고했다[14 ].

Zhou et al. [12] 또한 최근 골절 후 금속 정형 외과 장치 이식 후 DECT로 영상을 찍은 47명의 환자에서 다양한 단일 에너지 재건을 비교했습니다. 6개의 광자 에너지(40, 70, 100, 130, 160, 190keV)를 생성하기 위해 후처리를 수행했으며, 이를 평균 가중치 120kVp 이미지와 비교했습니다[12]. 그 저자들은 DECT의 단일 에너지 영상이 영상의 품질을 크게 향상시켰고 금속 인공물이 가장 낮은 최적 설정이 전체, 내부 및 외부 금속 정형 외과 장치에 대해 130keV임을 발견했습니다[12]. DECT의 단일 에너지 스펙트럼을 사용하는 이 두 연구 모두 표준 문헌 프로토콜과 비교하여 방사선량 중립성을 유지하면서 이미지 품질을 성공적으로 개선했다는 점에 유의하는 것이 중요합니다[12, 14]. 또한, 두 연구 모두에서 관찰자 간 일치가 양호했습니다[12, 14]. 따라서 이 새로운 기술은 환자를 방사선량 증가에 노출시키지 않고 금속 인공물을 성공적으로 최소화할 수 있는 가능성을 제공합니다(그림 7).

금속 관련 인공물을 줄이는 데 도움이 되도록 스펙트럼 CT와 관련된 추가 기술이 제안되었습니다. Liu와 동료들은 금속 인공물 감소 소프트웨어와 함께 보석 단일 에너지 스펙트럼 이미징을 사용하여 금속 관련 빔 경화 인공물을 현저하게 줄이고 삽입물 주위 피질, 수질 골 소주 및 인접 연조직의 시각화를 크게 향상시키는 26개의 회고적 분석에서 보고했습니다. 환자 [13]. 그러나 이미지 품질은 보철물의 구성과 크기에 영향을 받으므로 금속 인공물 감소 재건과 함께 보석 단일 에너지 스펙트럼 이미징으로 이미징할 때 고려해야 합니다[13].

기존의 MDCT는 관절 내부 장애에 대한 골 평가에는 우수하지만 관절 연조직 구조에 대한 평가에는 다소 제한적입니다. 힘줄과 인대는 1형 콜라겐, 엘라스틴, 프로테오글리칸, 글리코사미노글리칸 및 당단백질의 긴 섬유소로 구성됩니다[32]. 콜라겐의 특정 이중 에너지 지수 값은 콜라겐이 주변 조직에서 분해되도록 하며, 이는 아마도 하이드록실리신과 하이드록시프롤린의 조밀하게 포장된 특성과 측쇄에 이차적인 것입니다[1]. DECT에서 두 데이터 세트는 3가지 재료 콜라겐 분해 알고리즘(콜라겐, 지방 및 연조직)이 수행되는 다중 모드 작업장에 로드됩니다. 우리 응용 프로그램에서 콜라겐은 주황색과 노란색으로 구분됩니다.

Johnson et al. [1]은 처음에 DECT가 콜라겐, 물 및 연조직을 서로 구별하기 위해 3가지 물질 분해를 사용하여 힘줄과 인대를 감지하는 능력을 보여주었습니다. 그들은 강화되지 않은 스캔에서 힘줄이 명확하게 구별될 수 있음을 발견했습니다[1]. 2008년 Persson et al. [9]는 사후 분석을 수행했으며 발목과 손목 부위의 상처를 더 잘 시각화하기 위해 콜라겐 분화를 통해 힘줄과 인대를 묘사하는 데 DECT를 사용할 수 있었습니다. 그러나 한 가지 비판은 사망한 환자를 대상으로 하였기 때문에 생성된 데이터세트가 방사선량에 대한 제한이 없어 해상도가 매우 높아 DECT의 일상적인 임상적용에 대표성이나 실현 가능성이 없다는 점이다[9]. ].

힘줄과 인대의 영상화를 위한 DECT의 사용과 관련하여 문헌에 상충되는 데이터가 제시되었습니다[8, 10, 11]. 2008년 Lohan et al. [8]은 각 하지의 6개 힘줄에 대한 정성적 및 정량적 분석을 위해 11명의 건강한 환자와 7명의 임상 의뢰 환자의 하지 힘줄 묘사를 위해 단일 에너지 CT와 DECT를 비교했습니다. 저자들은 단일 에너지 CT가 DECT에 비해 신호 대 잡음비 및 대비 대 잡음비가 훨씬 더 우수함을 발견했습니다(NS < 0.0001), 관찰자간 순위는 낮았지만 [8]. 또한, 그들의 연구에서 DECT 프로토콜은 훨씬 더 높은 용량을 가지고 있었습니다(NS < 0.05) [8]. 같은 해에 Sun et al. [11] 영상을 위해 DECT를 받은 12명의 환자에서 24개의 무릎을 후향적으로 연구했습니다. 전방 및 후방 십자 인대, 비골 측부 인대 및 슬개 인대를 명확하게 시각화 할 수 있었지만 경골 측부 인대를 만족스럽게 시각화하지 못했습니다 [11]. 추가적인 문제는 횡인대, 외측 및 내측 슬개골 망막과 같은 더 약화된 구조를 만족스럽게 표시할 수 없다는 것이었습니다[11].

2009년에 Deng et al. [10]은 DECT를 사용하여 140 및 80kVp에서 20명의 환자의 손과 발을 스캔했습니다. 저자들은 단일 선원 고해상도 CT 프로토콜(6.56 vs 10.98 mGy)과 비교하여 방사선량을 증가시키지 않고도 손과 발의 굴근과 신근 힘줄의 대부분을 성공적으로 시각화할 수 있었습니다[10]. 8명의 환자는 회로, 비후 및 유착을 포함하는 DECT 병리학적 이상으로 명확하게 시각화된 비정상적인 힘줄을 갖는 것으로 밝혀졌습니다[10]. 관심 있는 인대나 힘줄을 가장 잘 강조하기 위해 창 너비와 수준을 조정하는 것이 중요하며 다양한 인대나 힘줄을 검사할 때 미세 조정이 필요한 경우가 많습니다. 그림 8은 힘줄 이중 에너지 응용 프로그램을 사용하여 3가지 재료 분해 색상으로 구분된 이미지에 시각화된 발바닥 판 손상 환자를 보여줍니다. 도 9A 및 9B는 요산 침착으로 인한 염증이 있는 비골 힘줄의 건초염 환자를 나타낸다.

스펙트럼 영상이 힘줄과 인대를 평가하는 데에도 사용되었지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 콜라겐 분해의 잠재적인 한계에는 해상도, 창 너비 및 레벨 조정의 재현성, 연구를 워크스테이션에 로드하는 데 걸리는 시간 증가 등이 있습니다. 창 너비와 레벨 조정은 질병을 모방할 수 있는 소음을 강조할 수 있습니다. 또한 연구를 워크스테이션에 로드하고 콜라겐 분해를 수행한 다음 창 너비와 수준을 수동으로 조정하면서 여러 평면의 인대 또는 힘줄을 스크롤하여 비정상을 평가하는 데 시간이 많이 소요될 수 있습니다.

여기에서 논의된 연구를 기반으로 DECT는 잠재적으로 관절 지지 구조의 연조직 특성을 개선할 수 있습니다. 기술의 추가 발전과 함께 인대 또는 반월판 및 힘줄의 평가에서 DECT의 역할을 적절하게 배치하기 위한 새로운 전향적 연구가 필요합니다.

DECT에는 근골격 영상에 대한 여러 응용 프로그램이 있습니다. 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 높은 특이도로 요산을 검출하는 능력입니다. DECT의 이 독특한 능력은 통풍을 진단하는 매우 신뢰할 수 있는 비침습적 수단을 제공합니다. 통풍의 다른 DECT 응용 프로그램에는 요산 저하 치료에 대한 치료 반응 모니터링이 포함될 수 있습니다. 왜냐하면 tophus 크기 및 용해의 결정은 통풍 평가에서 가장 중요한 검증된 결과 측정 중 하나이기 때문입니다.

DECT의 추가 근골격계 응용에는 외상성 골수 부종을 표시하고, 금속 보철물의 영상에서 인공물을 최소화하고, 정상 및 병리학적 힘줄과 인대를 시각화하는 기능이 포함됩니다. 일부 미래 응용 프로그램에는 피로인산칼슘 이수화물 및 수산화인회석 질환에 대한 칼슘 침착을 밝히기 위한 DECT의 잠재적 사용, 회전근개 파열, 색소성 융모 결절성 활막염 및 금속증 진단을 위한 철 침착, 반월상 연골 및 순순 파열의 신속한 검출을 위한 DECT 관절조영술이 포함됩니다.

이 부록의 간행물 미국 Roentgenology 저널 Siemens Healthcare의 무제한 보조금으로 가능합니다.


배경

아킬레스건(AT)은 인체에서 가장 크고 강한 힘줄입니다. 신장 또는 수축 중에 주로 발생하는 큰 인장 하중은 과사용 부상에 취약합니다. 중간 물질 아킬레스 건병증(즉, 힘줄의 중간 1/3)의 유병률과 발생률은 운동선수에서 높지만 사례는 앉아 있는 개인에서도 자주 보고됩니다[1-6]. AT 건병증의 병인과 병인은 많은 연구의 주제였지만 일관성 없는 결과를 보였습니다[2, 3, 7]. 따라서 이 병리를 앓고 있는 사람들을 치료하는 것은 재활 전문가에게 여전히 어려운 일이며 보존적 치료의 성공률은 가변적입니다[8-10].

초음파 영상은 힘줄의 생물학적 무결성의 생체 내 시각화를 허용합니다. AT 건병증의 평가에 사용되는 안전하고 신속하며 비침습적이며 비교적 저렴하고 널리 사용되는 방법입니다[11, 12]. 건강한 AT의 초음파 이미지(UI)를 볼 때 콜라겐 섬유의 잘 조직되고 평행한 정렬(즉, fibrillary striation)은 콜라겐의 평행한 밝은 밴드(hyperechoic)와 세포외 기질의 어두운 밴드(hypoechoic)가 교대로 강조 표시됩니다. 12, 13]. 건강한 AT의 paratenon은 힘줄을 둘러싸고 있는 방해받지 않고 잘 정의된 밝은 선으로 나타납니다[12, 13](그림 1). 반대로, 중간 물질 AT 건병증이 있는 사람에서 섬유소 줄무늬 패턴은 종종 콜라겐 섬유의 조직화의 결과로 변경되고 AT의 두꺼워지고 저에코 부분은 세포외 기질 및 건세포의 양의 증가를 반영합니다[8, 14 , 15]. 이것은 일반적으로 AT를 따라 초점이 두꺼워지고, 어두운(저에코) 건내 영역의 존재 및 UI에서 힘줄의 불규칙한 윤곽으로 해석됩니다[13](그림 1).

NS 세로보기에서 건강한 AT의 ROI NS 가로보기에서 건강한 AT의 ROI 이미지의 ROI에서 파생된 그레이스케일 히스토그램(NS) NS 세로보기에서 병리학 적 AT 이자형 가로보기에서 병리학 AT 화살 시상면의 다른 위치에서 AT의 두께를 나타냅니다. NS 이미지의 ROI에서 파생된 그레이스케일 히스토그램(이자형)

AT의 UI에 대한 해석은 일반적으로 반객관적이다. 이미지의 일반적인 모양은 관찰된 다양한 대비(예: 이질, 균일, 초점 또는 확산 이상)를 기반으로 주석이 달려 있으며 AT의 최대 두께는 종종 US 기계의 2점 디지털 캘리퍼스 기능을 사용하여 측정됩니다. 이 해석은 평가자의 녹음 기술 경험과 ​​UI 해석 능력에 크게 영향을 받습니다[16, 17]. 최근의 기술 발전은 UI, 특히 특정 관심 영역(ROI)에서 추출한 새로운 정량적 초음파(QUS) 결과 측정의 개발을 촉진하는 데 도움이 되었습니다. 이제 디지털 UI를 다수의 마이크로 픽셀로 나눌 수 있고 수치 값(예: 평균 두께, 힘줄 너비 및 면적)을 측정할 수 있습니다. 이미지 내에서 ROI의 에코 발생성은 수치 그레이스케일 값을 각 마이크로 픽셀에 할당하여 정량화할 수도 있습니다[18, 19].

새로운 UI 분석 기법의 유용성은 동물과 인간에 대한 다양한 연구에서 입증되었습니다[20]. 예를 들어, 이러한 기술은 노인 인구에서 운동하지 않은 근육과 비교하여 운동한 근육의 구성 변화를 정량화하는 데 도움이 되었습니다[21-23]. 이러한 기술은 또한 성인의 극상근과 대퇴사두근의 조직학적 구성의 차이를 밝혀냈고[24] 신경근 장애가 있는 청소년의 4가지 주요 근육의 구조적 변화를 감지하는 데 성공적으로 사용되었습니다[25]. 또한 새로운 UI 분석 기술은 아킬레스 건병증을 가진 사람을 건강한 사람과 구별할 수 있게 했으며[26, 27], AT의 국소 및 미만성 이상을 감지하는 데 효과적이었습니다[28].

AT의 QUS 측정의 신뢰성을 평가하기 위한 연구는 거의 수행되지 않았습니다. 아킬레스건병증의 핵심 진단 기준인 AT 두께의 QUS 측정 신뢰도가 거의 보고되지 않은 점을 감안하면 우려스러운 일이다. 우리가 아는 한, AT의 QUS 측정에 대한 검사-재검사 신뢰도를 조사한 연구는 중간에서 좋은 수준의 신뢰도를 보여주었습니다[29-33]. 또한 경험이 많은 초음파 검사자(평가자 간 신뢰도가 약함[34])에서도 초음파 영상 기록은 평가자의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 프로브에 가해지는 압력 및 정렬과 같은 다양한 요인은 기록된 이미지 속성에 영향을 미치므로 추출된 정량적 값을 변경할 수 있습니다[35, 36]. 임상의와 연구자가 아킬레스 건병증에서 관찰되는 힘줄 변화를 정량화하고 이러한 결과를 임상 실습에 통합할 수 있도록 하는 증거 기반 측정 프로토콜을 개발하기 위해서는 신뢰성과 최소한의 감지 가능한 변화에 대한 정보가 필수적입니다.

이 연구의 주요 목적은 적어도 하나의 하지에 영향을 미치는 중간 물질 아킬레스 건병증과 일치하는 증상이 있는 사람들과 완전히 무증상인 개인에서 AT QUS 측정의 신뢰성과 최소 검출 가능한 변화(MDC)를 평가하는 것이었습니다. 두 번째 목표는 임상 실습이나 연구 프로젝트에서 AT 무결성을 특성화하는 데 사용할 수 있는 가능한 최상의 QUS 측정 수집 프로토콜을 권장하는 것이었습니다. 동일한 평가자가 수집한 모든 QUS 측정값은 신뢰할 수 있고(Φ ≥0.75) 정확할 것으로 예상됩니다(MDC정규화 ≤ 15 %) 및 단일 평가자가 단일 방문 동안 얻은 최소 3개의 이미지 결과를 평균화하는 QUS 측정 프로토콜이 임상 실습에서 권장됩니다.


스테판 브루크너

스테판 브루크너(Stefan Bruckner)는 노르웨이 베르겐 대학교 정보학과의 시각화 교수입니다. 그는 석사 학위(2004)와 박사 학위를 받았습니다. (2008), 오스트리아 빈 공대에서 컴퓨터 공학을 전공했으며 2012년에 실용 컴퓨터 과학에서 훈련(venia docendi) 학위를 받았습니다. 2013년 베르겐에 임명되기 전에는 컴퓨터 연구소에서 조교수로 근무했습니다. TU Wien의 그래픽 및 알고리즘.

그의 연구 관심 분야는 데이터 시각화의 모든 측면을 포함하며 특히 복잡한 이종 데이터 공간의 탐색 및 분석을 위한 대화형 기술에 중점을 둡니다. 그는 설명 시각화, 볼륨 렌더링, 스마트 시각적 인터페이스, 생물의학 데이터 시각화 및 시각적 매개변수 공간 탐색과 같은 영역에 상당한 기여를 했습니다. 기초 연구에 대한 기여 외에도 GE Healthcare 및 Agfa HealthCare와 같은 주요 기업과의 산업 협력을 성공적으로 이끌었으며 7건의 특허를 부여했습니다.

그는 Eurographics Young Researcher Award, 의료 시각화에 대한 Karl-Heinz-Höhne Award를 수상했으며, 그의 연구는 국제 행사에서 9개의 최우수 논문상과 가작을 받았습니다. 그는 EuroVis, PacificVis, Eurographics Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine, Eurographics Medical Prize의 프로그램 공동 의장을 역임했으며 Computers & Graphics의 편집 위원회에서 활동하고 있습니다. 그는 현재 Eurographics 집행 위원회에서 활동하고 있으며 ACM SIGGRAPH, Eurographics 및 IEEE Computer Society의 회원입니다.


비디오 보기: 온라인 초음파강의 샘플영상 (칠월 2022).


코멘트:

  1. Vallis

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  4. JoJogor

    훌륭한 게시물에 대한 Afur에게 감사드립니다. 나는 그것을 매우 신중하게 읽고 나 자신을 위해 많은 가치를 배웠다.



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