1. Αποθετήριο Παραδοτέων Υποτρόφων Δράσεων ΕΣΠΑ Τριτοβάθμιας Εκπαίδευσης 2017-2023
2. Όλο το Αποθετήριο
3. Ερευνητικές ομάδες

Τύπος:	Άρθρο σε επιστημονικό περιοδικό
Τίτλος:	Transcranial ultrasonic propagation and enhanced brain imaging exploiting the focusing effect of the skull
Εναλλακτικός τίτλος:	Διάδοση υπερήχων διαμέσου του κρανίου και βελτιστοποιημένη απεικόνιση εγκεφάλου αξιοποιώντας την εστίαση λόγω του κρανίου
Συγγραφέας:	[EL] Αμανατιάδης, Σταμάτιος[EN] Amanatiadis, Stamatios A. S.A. [EL] Αποστολίδης, Γεώργιος[EN] Apostolidis, Georgios [EL] Μπεκιάρη, Χρυσάνθη[EN] Bekiari, Chryssa S. [EL] Κανταρτζής, Νικόλαος[EN] Kantartzis, Nikolaos
Ημερομηνία:	02/05/2020
Περίληψη:	Η αξιόπιστη απεικόνιση των εσωτερικών δομών του εγκεφάλου διαμέσου του κρανίου για διαγνωστικούς σκοπούς είναι ζωτικής σημασίας λόγω της σημασίας του εγκεφάλου στη λειτουργικότητα του ανθρώπου. Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να διερευνήσει την πιθανή εφαρμογή ιατρικού υπερήχου για απεικόνιση διαμέσου του κρανίου χρησιμοποιώντας προηγμένες μεθοδολογίες ανακατασκευής όπως η μέθοδος ολικής εστίασης. Αρχικά, παρουσιάζονται οι θεμελιώδεις πτυχές της μεθόδου ολικής εστίασης, ενώ εξετάζονται οι ιδιότητες της ισχυρής ανάκλασης και σκέδασης του κρανίου. Στη συνέχεια, αυτά τα χαρακτηριστικά, που αποτελούν το κύριο μειονέκτημα της υπερηχητικής διάδοσης διαμέσου του κρανίου, αξιοποιούνται για να εστιάσουν τα ακουστικά κύματα εντός του εγκεφάλου. Έτσι, σχεδιάζεται μια εικονική πηγή λαμβάνοντας υπόψη τη διάθλαση των κυμάτων για να διορθώσει αποτελεσματικά την ανακατασκευασμένη εικόνα του εγκεφάλου. Η θεωρητική αξιολόγηση της εικονικής πηγής προσεγγίζει έναν εστιασμένο πομπό / ανιχνευτή, επικυρώνοντας επομένως την αυξημένη κατευθυντικότητα των ακουστικών κυμάτων λόγω της διάδοσης μέσω του κρανίου. Επιπλέον, οι αριθμητικές προσομοιώσεις σε ρεαλιστικά σενάρια αποδεικνύουν ότι η αυξημένη κατευθυντικότητα ελαχιστοποιεί τα εγγενή σφάλματα της μεθόδου ολικής εστίασης, ενώ η ανακατασκευασμένη εικόνα διορθώνεται αποτελεσματικά όταν χρησιμοποιείται η προτεινόμενη εικονική πηγή. Τελικά, παρά την δεδομένη υποβάθμιση λόγω της σκέδασης του κρανίου, η συνδυασμένη εφαρμογή της μεθόδου ολικής εστίασης και η προτεινόμενη διάταξη εικονικής πηγής είναι σε θέση να ανιχνεύσουν ανωμαλίες μέσα στον εγκέφαλο. The reliable transcranial imaging of brain inner structures for diagnostic purposes is crucial due to its importance in the functionality of human. The purpose of this work is to investigate the potential application of medical ultrasound for transcranial imaging using advanced reconstruction methodologies such as the Total Focusing Method. Initially, the fundamental aspects of Total Focusing Method are presented, while the strongly reflecting and scattering properties of skull are examined. Then, these features, constituting the main drawback of transcranial ultrasonic propagation, are exploited to focus the acoustic waves inside the brain. Thus, a virtual source is designed considering the wave refraction to correct efficiently the reconstructed brain image. Finally, the verification method of this work is realized through realistic numerical simulation. The theoretical evaluation of the virtual source approximates a focused transmitter/detector, therefore validating the increased acoustic wave directivity due to the propagation through the skull. Moreover, the numerical simulations on realistic scenarios indicate that the various artifacts of Total Focusing Method are avoided due to the increased directivity, while the reconstructed image is corrected efficiently when the proposed virtual source is utilized. The design of a flexible virtual source is discussed in this work for reliable transcranial ultrasonic image reconstruction. Despite the degradation due to the skull scattering, the combined application of Total Focusing Method and the proposed virtual source design is able to detect abnormalities inside the brain.
Γλώσσα:	Αγγλικά
Σελίδες:	12
DOI:	10.1108/COMPEL-10-2019-0387
ISSN:	0332-1649
Θεματική κατηγορία:	[EL] Ηλεκτρική και Ηλεκτρονική Μηχανική[EN] Electrical and Electronic Engineering
Λέξεις-κλειδιά:	απεικόνιση εγκεφάλου; συνθετικό άνοιγμα; μέθοδος ολικής εστίασης; απεικόνιση διαμέσου του κρανίου; υπέρηχοι; εικονική πηγή; brain imaging; synthetic aperture; total focusing method; transcranial imaging; ultrasonics; virtual source
Κάτοχος πνευματικών δικαιωμάτων:	© Emerald Publishing Limited
Όροι και προϋποθέσεις δικαιωμάτων:	Creative Commons Αναφορά (CC BY)
Ηλεκτρονική διεύθυνση του τεκμηρίου στον εκδότη:	https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/COMPEL-10-2019-0387/full/html
Ηλεκτρονική διεύθυνση περιοδικού:	https://www.emerald.com/insight/publication/issn/0332-1649
Τίτλος πηγής δημοσίευσης:	COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering
Τεύχος:	3
Τόμος:	39
Σελίδες τεκμηρίου (στην πηγή):	671-682
Σημειώσεις:	This research is co-financed by Greece and the European Union (European Social Fund – ESF) through the Operational Program “Human Resources Development, Education and Lifelong Learning 2014-2020” in the context of the project “Design of a non-invasive system for brain defect detection using ultrasonography” (MIS 5005360).
Εμφανίζεται στις συλλογές:	Ερευνητικές ομάδες