KR100947822B1 - Ultrasound diagnosis system and method for outputting digital signal - Google Patents

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Abstract

빔포머로부터 출력되는 디지털 신호의 양을 조절하기 위한 초음파 진단 장치 및 디지털 신호 출력 방법을 제공한다. 본 발명에 따라 대상체로부터 반사된 초음파 신호로부터 얻어진 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 아날로그 신호의 중심주파수의 정수배에 해당하는 레이트로 디지털 신호를 추출한다.

Figure R1020060069989

빔포밍, 중심주파수, 정수배, 추출

Provided are an ultrasound diagnostic apparatus and a digital signal output method for adjusting an amount of a digital signal output from a beamformer. According to the present invention, an analog signal obtained from an ultrasonic signal reflected from an object is converted into a digital signal, and the digital signal is extracted at a rate corresponding to an integer multiple of the center frequency of the analog signal.

Figure R1020060069989

Beamforming, center frequency, integer multiple, extraction

Description

초음파 진단 장치 및 디지털 신호 출력 방법{ULTRASOUND DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD FOR OUTPUTTING DIGITAL SIGNAL}Ultrasonic diagnostic device and digital signal output method {ULTRASOUND DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD FOR OUTPUTTING DIGITAL SIGNAL}

도 1은 종래 배열형 변환자를 이용한 초음파 신호의 송수신 집속 방법을 설명하기 위한 개략도.1 is a schematic diagram for explaining a method for transmitting and receiving an ultrasound signal using a conventional array transducer.

도 2는 종래 고주파 신호와 저주파 신호의 샘플링을 설명하기 위한 예시도.2 is an exemplary diagram for explaining sampling of a conventional high frequency signal and a low frequency signal.

도 3은 종래 초음파 진단 장치에서 출력되는 디지털 신호의 계산량과 중심 주파수의 관계를 보이는 그래프.Figure 3 is a graph showing the relationship between the center frequency and the calculation amount of the digital signal output from the conventional ultrasonic diagnostic apparatus.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 보이는 블록도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔포머의 세부 구성을 보이는 블록도.5 is a block diagram showing a detailed configuration of a beamformer according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예의 듀얼 포트 램을 이용한 데이터 지연을 설명하기 위한 개략도.6 is a schematic diagram for explaining data delay using the dual port RAM of the embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 신호의 양을 조정하기 위한 추출부의 세부구성과 보간부의 세부 구성을 보이는 블록도.7 is a block diagram showing a detailed configuration of an extraction unit and a detailed configuration of an interpolation unit for adjusting the amount of digital signals according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 고주파 신호와 저주파 신호의 추출을 설명하기 위한 예시도.8 is an exemplary diagram for explaining extraction of a high frequency signal and a low frequency signal according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 초음파 진단 장치에서 출력되는 디지털 신호의 계산량과 중심 주파수의 관계를 보이는 그래프.9 is a graph showing the relationship between the calculation amount and the center frequency of the digital signal output from the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단장치의 구성을 보이는 블록도.10 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 초음파 진단 장치 및 디지털 신호 출력 방법에 관한 것으로 특히, 빔포머로부터 출력되는 디지털 신호의 양을 조절하기 위한 초음파 진단 장치 및 디지털 신호 출력 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus and a digital signal output method, and more particularly, to an ultrasonic diagnostic apparatus and a digital signal output method for adjusting an amount of a digital signal output from a beamformer.

초음파 진단 장치는 검사하고자 하는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 반사신호를 전기적 영상 신호로 변환하여 대상체 내부 상태를 보이는 장치로서 의료진단, 비파괴검사 및 수중탐색 등에 널리 사용되고 있다. 초음파 신호는 프로브(probe)를 통하여 송수신된다. 이를 위해 프로브는 전기신호를 초음파 신호로 변환하고 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기신호를 변환하기 위한 변환자(transducer)를 포함한다. 다양한 형태로 배열된 다수의 변환자를 포함하는 프로브를 이용할 경우 해상도를 향상시킬 수 있다.The ultrasound diagnosis apparatus transmits an ultrasound signal to an object to be examined, receives an ultrasound signal reflected from the object, converts the received ultrasound reflection signal into an electrical image signal, and shows an internal state of the object. It is widely used in underwater search. The ultrasonic signal is transmitted and received through a probe. To this end, the probe includes a transducer for converting an electrical signal into an ultrasonic signal and converting the ultrasonic signal reflected from the object into an electrical signal. Resolution can be improved by using a probe including a plurality of transducers arranged in various forms.

다수의 변환자를 구비하는 프로브의 예를 보이는 도 1을 참조하면, 프로브의 각 변환자(10)로부터 송신되는 초음파 신호는 깊이 d에 위치한 집속점에 동일 시각에 집속되어야 한다. 각 변환자(10)에서 집속점에 이르는 거리는 중심 변환자(Tc) 에서 가장 짧고, 가장 자리 변환자(TN)에서 가장 길다. 따라서, 종래 초음파 진단장치는 집속점으로부터 각 변환자(10)에 이르는 거리의 차이를 반영하여 다수의 전기적 송신신호를 형성하기 위한 빔 포머(beam former)를 구비한다. 빔 포머는 각 변환자와 집속점의 거리 차가 반영된 지연 프로파일에 기초하여 다수의 전기적 송신신호, 즉 송신빔을 형성한다. 송신빔은 프로브의 각 변환자(10)에 전달된 후 초음파 신호로 변환되어 집속점으로 송신된다.Referring to FIG. 1, which shows an example of a probe having a plurality of transducers, an ultrasonic signal transmitted from each transducer 10 of the probe should be focused at the same time at a focal point located at depth d. The distance from each transducer 10 to the focal point is the shortest in the center transformer Tc and the longest in the edge transformer T N. Accordingly, the conventional ultrasonic diagnostic apparatus includes a beam former for forming a plurality of electrical transmission signals by reflecting a difference in distance from the focusing point to each transducer 10. The beam former forms a plurality of electrical transmission signals, that is, transmission beams, based on the delay profile reflecting the distance difference between each transducer and the focal point. The transmission beam is transmitted to each transducer 10 of the probe and then converted into an ultrasonic signal and transmitted to the focal point.

집속점에서 반사되는 초음파 신호가 각 변환자(10)에 도달하는 시간 또한 서로 다르다. 즉, 중앙의 변환자(Tc)로 향하는 초음파 반사 신호는 거리 r을 지나온 신호인데 반하여, 중앙의 변환자(Tc)로부터 거리 x 만큼 떨어진 변환자(Tx)에 도달한 초음파 반사신호는 거리 r + Δr을 지나온 신호이다. 따라서, 집속점에서 동일 시각에 반사되어 변환자(Tx)에 도달하는 초음파 신호는 변환자(Tc)에 도달하는 초음파 신호보다 거리차 Δr에 대응하는 시간만큼 지연된다. 빔포머는 각 변환자에 도달되어 전기 신호로 변환된 수신신호의 지연시간을 중심 변환자(Tc)의 위치를 기준으로 보상한다.The time that the ultrasonic signal reflected from the focal point reaches each transducer 10 is also different. That is, the ultrasonic reflection signal directed toward the center transducer Tc is a signal passing through the distance r, whereas the ultrasonic reflection signal reaching the transducer Tx separated by the distance x from the central transducer Tc is the distance r + This signal passes through Δr. Therefore, the ultrasonic signal reflected from the focal point at the same time and reaching the transducer Tx is delayed by a time corresponding to the distance difference Δr than the ultrasonic signal reaching the transducer Tc. The beamformer compensates the delay time of the received signal that reaches each transducer and is converted into an electrical signal based on the position of the center transformer Tc.

한편, 각 프로브는 전기신호와 초음파 신호가 적절하게 상호변환되는 중심 주파수(또는 동작 주파수라 함)를 갖는다. 매질 속을 전파하는 초음파 신호는 흡수, 산란, 반사 등에 의하여 강도가 감쇠한다. 중심 주파수가 높을수록 반사 초음파 신호의 감쇠가 더 크게 나타난다. 종래 초음파 진단장치의 ADC(analog-digital converter) 는 도 2에 보이는 바와 같이 입력되는 신호의 중심주파수에 관계없이 일정한 간격으로 아날로그 신호를 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다. 따라서, 나이퀴스트(Nyquist) 정리에 따라, 엘리어싱(aliasing)의 발생을 방지할 수 있는 샘플링 레이트로 신호를 샘플링할 경우, 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심주파수가 상대적으로 낮을 때에는 디지털 신호의 양이 비교적 많고, 중심주파수가 상대적으로 높을 때에는 디지털 신호의 양이 비교적 적다(도 3 참조). 이에 따라, 프로브가 바뀔 때마다 디지털 신호를 수신하여 처리하는 프로세서(processor)의 데이터 처리능력이 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심주파수에 따라 달라져야 하므로 시스템 설계의 제약이 되는 문제점이 있다.On the other hand, each probe has a center frequency (or operating frequency) at which the electrical signal and the ultrasonic signal are appropriately interconverted. Ultrasonic signals propagating in the medium are attenuated by absorption, scattering, reflection, and the like. The higher the center frequency, the greater the attenuation of the reflected ultrasound signal. As shown in FIG. 2, the analog-digital converter (ADC) of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus converts an analog signal into a digital signal at regular intervals regardless of the center frequency of the input signal. Therefore, according to the Nyquist theorem, when sampling a signal at a sampling rate that can prevent aliasing from occurring, when the center frequency of the analog signal output from the probe is relatively low, When the amount is relatively large and the center frequency is relatively high, the amount of the digital signal is relatively small (see FIG. 3). Accordingly, the data processing capability of a processor that receives and processes a digital signal every time the probe changes, has to be changed according to the center frequency of the analog signal output from the probe, thereby limiting system design.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 빔포머로부터 출력되는 디지털 신호의 계산량을 비교적 일정하게 조정하기 위한 초음파 진단 장치 및 디지털 신호 출력 방법을 제공한다.The present invention for solving the above problems provides an ultrasonic diagnostic apparatus and digital signal output method for adjusting the amount of calculation of the digital signal output from the beamformer relatively constant.

본 발명에 따른 초음파 진단 장치는 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 아날로그 신호-상기 아날로그 신호는 중심 주파수를 가짐-로 변환하여 제공하는 프로브; 상기 프로브로부터 입력되는 상기 변환자의 아날로그 신호를 변환하여 다수의 디지털 신호를 형성하는 아날로그-디지털 컨버터; 및 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호 중 일부를 추출하여 수신빔을 형성하는 빔 포머를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasound diagnosis apparatus including: a probe for converting an ultrasound signal reflected from an object into an analog signal, the analog signal having a center frequency; An analog-to-digital converter for converting an analog signal of the transducer input from the probe to form a plurality of digital signals; And a beam former extracting a part of the digital signal at an integer multiple of the center frequency to form a reception beam.

상기 빔포머는, 상기 중심주파수 크기의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호의 일부를 추출하하여 출력되는 디지털 신호의 수를 조정하기 위한 추출부를 포함 한다. 상기 추출부는, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 저장하기 위한 쉬프트 레지스터; 및 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 디지털 신호의 일부를 추출하여 저장하기 위한 프로세싱 레지스터를 포함한다. 상기 빔포머는 추출부로부터 출력되는 디지털 신호를 보간하기 위한 보간부를 더 포함한다. 상기 보간부는, 보간 필터 계수의 룩-업 테이블을 제공하기 위한 계수 램; 및 상기 프로레싱 레지스터로부터 출력되는 상기 디지털 신호에 상기 보간 필터 계수를 반영하여 디지털 신호를 보간하기 위한 승산기; 및 상기 보간된 데이터를 집속하기 위한 가산기를 더 포함한다. 상기 프로브는 다수의 변환자를 포함하고, 상기 빔 포머는 상기 각 변환자의 위치를 반영하여 각 변환자에 대응하는 데이터를 지연시키기 위한 지연기를 포함한다. 상기 지연기는 듀얼 포트 램으로 이루어진다.The beamformer may include an extractor configured to adjust the number of digital signals output by extracting a portion of the digital signal at an integer multiple of the center frequency. The extractor may include: a shift register for storing a digital signal input from the analog-digital converter; And a processing register for extracting and storing a portion of the digital signal stored in the shift register at an integer multiple of the center frequency. The beamformer further includes an interpolator for interpolating a digital signal output from the extractor. The interpolation unit may include: a coefficient RAM for providing a look-up table of interpolation filter coefficients; And a multiplier for interpolating the digital signal by reflecting the interpolation filter coefficients to the digital signal output from the processing register. And an adder for focusing the interpolated data. The probe includes a plurality of transformers, and the beamformer includes a delayer for delaying data corresponding to each transformer by reflecting the position of each transformer. The retarder consists of dual port RAM.

본 발명의 디지털 신호 출력 방법에 따르면, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 아날로그 신호-상기 아날로그 신호는 중심 주파수를 가짐-로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 변환하여 다수의 디지털 신호를 얻고, 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호의 일부를 추출한다.According to the digital signal output method of the present invention, an ultrasonic signal reflected from an object is converted into an analog signal, the analog signal having a center frequency, and the analog signal is converted to obtain a plurality of digital signals, Extract a portion of the digital signal at an integer multiple rate.

본 발명은 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심 주파수의 정수배에 해당하는 레이트(sampling rate)로 디지털 신호를 추출하여 영상처리를 위한 디지털 신호의 계산량을 일정하게 하는데 그 특징이 있다.The present invention is characterized in that the amount of calculation of the digital signal for image processing is constant by extracting the digital signal at a sampling rate corresponding to an integer multiple of the center frequency of the analog signal output from the probe.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.

도 4에 보이는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100)는 프로브(110), ADC(analog-digital converter)(120), 빔포머(beam former)(130), 저장부(140), DSP(digital signal processor)(150), DSC(digital scan converter)(160) 및 디스플레이부(170)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the ultrasound diagnosis apparatus 100 according to the embodiment of the present invention may include a probe 110, an analog-digital converter (ADC) 120, a beam former 130, and a storage 140. ), A digital signal processor (DSP) 150, a digital scan converter (DSC) 160, and a display unit 170.

프로브(110)는 전기 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체(초점)에 송신하고, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 수신하여 전기적 신호(아날로그 신호)로 변환하기 위한 적어도 하나의 변환자를 포함한다. 프로브(110)로부터 출력되는 아날로그 신호는 변환자의 특성과 조직의 특성과 연관되는 중심 주파수를 갖는다.The probe 110 includes at least one transducer for converting an electrical signal into an ultrasonic signal and transmitting the electrical signal to an object (focus), and receiving the ultrasonic signal reflected from the object and converting the ultrasonic signal into an electrical signal (analog signal). The analog signal output from the probe 110 has a center frequency associated with the characteristics of the transducer and the characteristics of the tissue.

ADC(120)는 프로브(110)로부터 출력되는 아날로그 신호를 일정한 샘플링 레이트(sampling rate), 예컨대 60 MHz로 샘플링하여 디지털 신호로 변환한다. ADC(120)에서는 아날로그 신호의 중심주파수의 크기에 관계없이 일정한 레이트로 샘플링이 진행되기 때문에, 아날로그 신호의 중심주파수가 낮을 경우 상대적으로 많은 디지털 신호가 얻어지고, 중심주파수가 높을 경우 상대적으로 적은 디지털 신호가 얻어진다. 프로브(110)가 다수의 변환자를 구비할 경우 변환자 수만큼의 ADC(120)가 구비되어 각 변환자에 ADC(120)가 하나씩 대응된다.The ADC 120 samples the analog signal output from the probe 110 at a predetermined sampling rate, for example, 60 MHz, and converts the analog signal into a digital signal. Since the ADC 120 performs sampling at a constant rate regardless of the magnitude of the center frequency of the analog signal, a relatively large number of digital signals are obtained when the center frequency of the analog signal is low, and a relatively small amount of digital signal when the center frequency is high. Signal is obtained. When the probe 110 includes a plurality of transducers, as many converters as the ADCs 120 are provided, the ADCs 120 correspond to each transducer one by one.

빔포머(130)는 중심주파수의 정수배 레이트로 디지털 신호 중 일부를 추출하여 수신빔을 형성한다. 즉, 빔포머(130)는 ADC(120)로부터 출력되는 디지털 신호를 일정한 수의 디지털 신호로 변환한다. 저장부(140)는 빔 포머에서 형성된 데이터를 저장한다. DSP(150)는 빔포머(130)로부터 출력되는 디지털 신호 또는 저장부(140)에 저장된 디지털 신호를 처리하여 B, C 또는 D 모드(mode) 등을 표현하기 위한 영 상 데이터를 형성한다. DSC(160)은 DSP(150)로부터 입력된 영상 데이터를 디스플레이하기 위해 스캔변환하고, 디스플레이부(160)는 영상 프레임 데이터를 입력받아 초음파 영상을 디스플레이한다. 빔포머(130)는 ADC(120)에서 일정한 샘플링 레이트에 따라 샘플링되어 얻어진 디지털 신호를 지연시키고, 프로브부터 출력되는 아날로그 신호의 중심 주파수의 정수배 해당하는 레이트로 일부의 디지털 신호를 추출하여(decimating) 디지털 신호의 양을 조정한다. 나아가, 추출된 디지털 신호를 보간한다(interpolating). 이를 위해, 도 5에 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 빔포머(130)는 개략 지연부(131) 및 ADC(125)로부터 출력되는 디지털 신호의 양을 일정하게 조정하기 위한 추출부(132), 보간부(133) 그리고 제어부(134)를 포함한다. 제어부(134)는 개략 지연부(131), 추출부(132) 및 보간부(133)를 제어한다. 나아가, 도 5에는 도시하지 않았지만, 빔포머(130)는 일반적인 초음파 진단장치에 구비되는 빔포머의 기본적인 기능을 구현하기 위해 송신빔 형성부 및 수신빔 형성부 등을 포함한다. 또한 빔포머는 감쇠를 보상하기 이득 조절부 등을 더 포함한다.The beamformer 130 extracts a part of the digital signal at an integer multiple of the center frequency to form a reception beam. That is, the beamformer 130 converts the digital signal output from the ADC 120 into a predetermined number of digital signals. The storage 140 stores data formed by the beam former. The DSP 150 processes the digital signal output from the beamformer 130 or the digital signal stored in the storage 140 to form image data for representing a B, C, or D mode. The DSC 160 scan-converts to display the image data input from the DSP 150, and the display unit 160 receives the image frame data and displays the ultrasound image. The beamformer 130 delays the digital signal obtained by sampling the ADC 120 at a constant sampling rate, and extracts a part of the digital signal at a rate corresponding to an integer multiple of the center frequency of the analog signal output from the probe. Adjust the amount of digital signal. Furthermore, the extracted digital signal is interpolated. To this end, as shown in FIG. 5, the beamformer 130 according to the present invention includes an extraction unit 132 for constantly adjusting the amount of the digital signal output from the coarse delay unit 131 and the ADC 125. The interpolator 133 and the controller 134 are included. The controller 134 controls the outline delay unit 131, the extractor 132, and the interpolator 133. Furthermore, although not shown in FIG. 5, the beamformer 130 includes a transmission beam forming unit and a reception beam forming unit to implement basic functions of the beamformer included in the general ultrasonic diagnostic apparatus. The beamformer further includes a gain adjuster or the like to compensate for the attenuation.

바람직하게, 개략 지연부(131)는 듀얼 포트 램(dual port RAM)으로 구현된다. 도 6에 보인 바와 같이, 듀얼 포트 램은 다수의 저장영역을 갖는다. 듀얼 포트 램의 각 저장영역은 쓰기 포인터(write pointer)와 읽기 포인터(read pointer)에 의해 지정된다. 도 6에는 도시되지 않았지만, 듀얼 포트 램은 데이터 쓰기 핀(writing pin)과 읽기 핀(reading pin)을 구비하고, 쓰기 핀을 통하여 입력된 데이터를 쓰기 포인터가 지정하는 저장영역에 저장하고, 읽기 포인터가 지정하는 영역에 저장된 데이터를 읽기 핀을 통하여 읽어낸다. 각 변환자에 대응하는 ADC(120) 로부터 디지털 신호는 변환자 별로 구분되어 저장영역(R1 내지 R4)에 저장된다. 각 저장영역은 세부영역(R11...R4N)으로 분리되어 동일 변환자에 대응하는 디지털 신호가 스트림별로 구분되어 저장된다. 각 변환자의 디지털 신호 스트림이 듀얼 포트 램에 쓰여지기 전, 두 포인터는 초기화되어 듀얼 포트 램의 동일한 세부영역, 예컨대 R11을 가리킨다. ADC(120)로부터 입력되는 각 변환자의 데이터 스트림은 쓰기 포인터가 지정하는 저장영역에 저장되고, 각 저장영역은 해당 저장영역에 데이터 스트림이 저장된 시각으로부터, 또는 쓰기 포인터에 의해 해당 저장영역이 지정된 시각으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후 읽기 포인터에 의해 지정된다. 미리 정해진 시간은 변환자와 대상체 내 초점거리 등을 반영하여 형성된 지연 프로파일에 따른다. 전술한 바와 같이, ADC(120)에서 일정한 샘플링 레이트로 샘플링된 각 변환자의 디지털 신호 스트림(data stream)은 개략 지연부(131)에서 개략지연된다.Preferably, the schematic delay unit 131 is implemented with dual port RAM. As shown in FIG. 6, the dual port RAM has a plurality of storage areas. Each storage area in the dual port RAM is designated by a write pointer and a read pointer. Although not shown in FIG. 6, the dual port RAM includes a data writing pin and a reading pin, stores data input through the write pin in a storage area designated by the write pointer, and read pointer. Reads data saved in the area designated by the read pin. The digital signals from the ADCs 120 corresponding to the respective transducers are stored in the storage areas R1 to R4 divided by the transducers. Each storage area is divided into subregions R11... R4N so that digital signals corresponding to the same transducer are divided and stored for each stream. Before each transducer's digital signal stream is written to the dual port RAM, both pointers are initialized to point to the same subregion of the dual port RAM, for example R11. The data stream of each converter input from the ADC 120 is stored in a storage area designated by the write pointer, and each storage area is from the time when the data stream is stored in the storage area or the time when the storage area is designated by the write pointer. It is specified by a read pointer after a predetermined time has elapsed from. The predetermined time depends on the delay profile formed by reflecting the transducer and the focal length in the object. As described above, the digital signal stream of each transducer sampled at the constant sampling rate in the ADC 120 is roughly delayed in the coarse delay unit 131.

도 7에 보인 바와 같이, 추출부(132)는 쉬프트 레지스터(shift register)(132a), 프로세싱 레지스터(processing register)(132b)를 포함한다. 쉬프트 레지스터(132a)와 프로세싱 레지스터(132b)는 각각 변환자의 수만큼 구비된다. 추출부(132)는 미리 설정된 아날로그 신호의 중심주파수를 기준으로 디지털 신호의 양을 조정한다. 본 발명의 다른 실시예에 따라 초음파 진단장치(100)는 프로브(110)로부터 출력되는 아날로그 신호를 분석하여 중심주파수 정보를 추출부(132) 또는 제어부(134)에 제공하는 중심주파수 정보 제공부를 더 포함한다.As shown in FIG. 7, the extractor 132 includes a shift register 132a and a processing register 132b. The shift register 132a and the processing register 132b are each provided with the number of transformers. The extractor 132 adjusts the amount of the digital signal based on the center frequency of the preset analog signal. According to another embodiment of the present invention, the ultrasound diagnosis apparatus 100 further analyzes an analog signal output from the probe 110 and provides a center frequency information providing unit for providing center frequency information to the extractor 132 or the controller 134. Include.

제어부(134)의 제어에 따라 읽기 포인터에 의해 지정된 저장영역의 디지털 신호 스트림은 쉬프트 레지스터(132a)로 옮겨진다. 바람직하게, 각 변환자에 해당 하는 디지털 신호 스트림은 해당 변환자에 대응하는 쉬프트 레지스터(132a)로 옮겨진다. 제어부(134)의 제어에 따라 프로브로부터 수신된 아날로그 신호의 중심주파수의 n배-여기서 n은 정수-의 레이트로 각 쉬프트 레지스터(132a)에 저장된 디지털 신호 스트림에서 일부의 디지털 신호를 추출한다. 즉, 프로브에서 출력되는 아날로그 신호의 중심 주파수의 n배에 해당되는 레이트로 쉬프트 레지스터(132a)에 저장된 디지털 신호 스트림으로부터 디지털 신호를 추출하여 프로세싱 레지스터(132b)로 옮긴다. 바람직하게, 다음의 수학식 1과 같이 정의되는 추출 레이트(DR)로 각 쉬프트 레지스터(132)에 저장된 디지털 신호 스트림으로부터 일부의 디지털 신호를 추출한다.Under the control of the controller 134, the digital signal stream of the storage area designated by the read pointer is transferred to the shift register 132a. Preferably, the digital signal stream corresponding to each transducer is transferred to the shift register 132a corresponding to that transducer. Under the control of the controller 134, a part of the digital signal extracted from the digital signal stream stored in each shift register 132a is n times the center frequency of the analog signal received from the probe, where n is an integer. That is, the digital signal is extracted from the digital signal stream stored in the shift register 132a at a rate corresponding to n times the center frequency of the analog signal output from the probe and transferred to the processing register 132b. Preferably, a part of the digital signal is extracted from the digital signal stream stored in each shift register 132 at the extraction rate DR defined by Equation 1 below.

Figure 112006053472281-pat00001
Figure 112006053472281-pat00001

수학식 1에서 fc는 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심 주파수이다. n은 정수이다. 즉, 엘리어싱(aliasing)의 감소를 목적으로 나이퀴스트 정리(Nyquist theorem)에 따라 최대 주파수의 최소한 두배되는 레이트로 신호를 추출하기 위해, 정수 n은 4가 되는 것이 바람직하나, 이에 국한되는 것은 아니다.In Equation 1, fc is the center frequency of the analog signal output from the probe. n is an integer. That is, in order to extract the signal at a rate that is at least twice the maximum frequency according to the Nyquist theorem for the purpose of reducing aliasing, the integer n is preferably 4, but is not limited thereto. no.

쉬프트 레지스터(132a)에 저장된 디지털 신호 스트림에서 아날로그 신호의 중심 주파수의 n배의 레이트로 디지털 신호를 추출함에 따라, ADC(120)로부터 상대적으로 적은 수의 디지털 신호가 출력된 경우 상대적으로 높은 레이트로 디지털 신호를 추출하고, 많은 수의 디지털 신호가 출력된 경우 상대적으로 낮은 레이트로 디지털 신호를 추출한다. 다시 말하면, 한 프레임당 스캔라인의 수(density of scanline)와 프레임 레이트(frame rate)가 동일할 때,　도 8에 보인 바와 같이 아날로그 신호의 중심 주파수가 높은 경우(고주파 신호인 경우)에는 비교적 높은 레이트로 디지털 신호를 추출하고, 아날로그 신호의 중심 주파수가 낮은 경우(저주파 신호인 경우)에는 비교적 낮은 레이트로 디지털 신호가 추출한다. 따라서, 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심 주파수에 영향을 받지 않고 거의 일정한 양의 디지털 신호를 빔포머로부터 출력할 수 있다(도 9참조). 한편, 설명의 편의를 위하여 도 8에는 고주파 신호와 저주파 신호의 파형이 아날로그 신호의 파형으로 도시되었지만, 디지털 신호 형태의 고주파 신호 또는 저주파 신호에서 디지털 신호가 추출된다.As a digital signal is extracted from the digital signal stream stored in the shift register 132a at a rate n times the center frequency of the analog signal, a relatively high number of digital signals are output from the ADC 120 at a relatively high rate. The digital signal is extracted, and when a large number of digital signals are output, the digital signal is extracted at a relatively low rate. In other words, when the density of scanline and frame rate are the same, the relative frequency is high when the center frequency of the analog signal is high (high frequency signal) as shown in FIG. The digital signal is extracted at a rate, and when the center frequency of the analog signal is low (a low frequency signal), the digital signal is extracted at a relatively low rate. Therefore, an almost constant amount of digital signal can be output from the beamformer without being affected by the center frequency of the analog signal output from the probe (see FIG. 9). Meanwhile, although the waveforms of the high frequency signal and the low frequency signal are shown as waveforms of the analog signal in FIG. 8 for convenience of description, the digital signal is extracted from the high frequency signal or the low frequency signal in the form of a digital signal.

보간부(133)는 프로세싱 레지스터(132b)로부터 출력되는 디지털 신호를 보간한다. 이를 위해 보간부(133)는 계수램(coefficient ram)(133a), 승산기(multiplier)(133b), 가산기(adder)(133c) 및 레지스터(register)(133d)를 포함한다. 계수램(133a)은 보간 필터 계수(interpolation filter coefficient)의 룩-업 테이블(look-up table)을 제공한다. 보간은 승산기(133b)가 프로세싱 레지스터(132b)로부터 입력되는 디지털 신호에 계수램(133a)에 저장된 보간 필터 계수를 곱하고, 승산기(133b)의 출력 신호를 가산기(133c)에서 합하는 과정을 포함한다. 가산기(133c)의 출력신호는 수신빔은 레지스터(133d)에 저장된다.The interpolator 133 interpolates the digital signal output from the processing register 132b. The interpolator 133 includes a coefficient ram 133a, a multiplier 133b, an adder 133c, and a register 133d. Coefficient ram 133a provides a look-up table of interpolation filter coefficients. Interpolation includes a process in which the multiplier 133b multiplies the digital signal input from the processing register 132b by the interpolation filter coefficients stored in the coefficient RAM 133a and adds the output signal of the multiplier 133b in the adder 133c. The output signal of the adder 133c is stored in the register 133d.

도 10에 보이는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단장치(200)는 도 4에 보인 DSP(150)와 DSC(160)를 대신하여 PC(personal computer)(210)를 포함한다. 즉, DSP와 DSC 기능을 PC(210)를 통하여 소프트웨어(soft ware)로 구현한다. 본 발명의 빔포머는 프로브로부터 출력되는 아날로그 신호의 중심주파수 크기에 관계없이 거의 일정한 양의 디지털 신호를 출력함에 따라, 정해진 신호처리 능력을 갖는 PC(210)에서 DSP와 DSC의 기능을 구현할 수 있다.As shown in FIG. 10, the ultrasound diagnosis apparatus 200 according to another embodiment of the present invention includes a personal computer (PC) 210 in place of the DSP 150 and the DSC 160 shown in FIG. 4. In other words, the DSP and DSC functions are implemented in software through the PC 210. The beamformer of the present invention outputs a substantially constant amount of digital signals regardless of the center frequency magnitude of the analog signal output from the probe, thereby realizing the functions of DSP and DSC in the PC 210 having a predetermined signal processing capability. .

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은 빔포머에서 비교적 일정한 계산량을위한 디지털 신호 데이터를 출력함으로써 DSP 또는 PC와 같은 영상처리부의 처리 능력이 초음파 진단 장치의 설계에 큰 제약으로 작용하지 않는 장점이 있다.The present invention made as described above has an advantage that the processing capability of an image processing unit such as a DSP or a PC does not act as a significant limitation in the design of an ultrasonic diagnostic apparatus by outputting digital signal data for a relatively constant amount of calculation from a beamformer.

Claims (11)

대상체로부터 반사된 초음파 신호를 아날로그 신호-상기 아날로그 신호는 중심 주파수를 가짐-로 변환하여 제공하는 프로브;A probe for converting and providing an ultrasound signal reflected from an object into an analog signal, the analog signal having a center frequency; 상기 프로브로부터 입력되는 상기 아날로그 신호를 변환하여 다수의 디지털 신호를 형성하는 아날로그-디지털 컨버터; 및An analog-digital converter converting the analog signal input from the probe to form a plurality of digital signals; And 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호 중 일부를 추출하여 수신빔을 형성하되, 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호의 일부를 추출하여 출력되는 디지털 신호의 수를 조정하기 위한 추출부 및 상기 추출부로부터 출력되는 디지털 신호를 보간하기 위한 보간부를 포함하는 빔포머를 포함하고, An extractor for extracting a portion of the digital signal at an integer multiple of the center frequency to form a reception beam, and extracting a portion of the digital signal at an integer multiple of the center frequency to adjust the number of digital signals outputted; A beamformer including an interpolation unit for interpolating a digital signal output from the extraction unit, 상기 보간부는,The interpolation unit, 보간 필터 계수의 룩-업 테이블을 제공하기 위한 계수 램; 및Coefficient RAM for providing a look-up table of interpolation filter coefficients; And 상기 추출부에서 추출한 상기 디지털 신호에 상기 보간 필터 계수를 반영하여 디지털 신호를 보간하기 위한 승산기; 및A multiplier for interpolating the digital signal by reflecting the interpolation filter coefficients on the digital signal extracted by the extraction unit; And 상기 보간된 데이터를 집속하기 위한 가산기를 포함하는, 초음파 진단 장치.And an adder for focusing the interpolated data. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 추출부는,The extraction unit, 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 입력되는 디지털 신호를 저장하기 위한 쉬프트 레지스터; 및A shift register for storing a digital signal input from the analog-digital converter; And 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 쉬프트 레지스터에 저장된 디지털 신호의 일부를 추출하여 저장하기 위한 프로세싱 레지스터를 포함하는, 초음파 진단 장치.And a processing register for extracting and storing a portion of the digital signal stored in the shift register at an integer multiple of the center frequency. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프로브는 다수의 변환자를 포함하고,The probe comprises a plurality of transducers, 상기 빔 포머는 상기 각 변환자의 위치를 반영하여 각 변환자에 대응하는 데이터를 지연시키기 위한 지연기를 더 포함하는, 초음파 진단 장치.The beamformer further includes a delayer for delaying data corresponding to each transducer by reflecting the position of each transducer. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 지연기는 듀얼 포트 램으로 이루어지는, 초음파 진단 장치.And the retarder is comprised of dual port RAM. 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 아날로그 신호-상기 아날로그 신호는 중심 주파수를 가짐-로 변환하고,Converts the ultrasonic signal reflected from the object into an analog signal, the analog signal having a center frequency; 상기 아날로그 신호를 변환하여 다수의 디지털 신호를 얻고,Converting the analog signal to obtain a plurality of digital signals, 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호의 일부를 추출하고,Extract a portion of the digital signal at an integer multiple of the center frequency, 보간 필터 계수의 룩업테이블(look-up table)에서 제공되는 상기 보간 필터 계수를 상기 추출된 디지털 신호에 곱하여 보간하고,Multiply the extracted digital signal by the interpolation filter coefficients provided in a look-up table of interpolation filter coefficients, 상기 보간된 디지털 신호를 합하는, 디지털 신호 출력 방법.And summing the interpolated digital signals. 제 8 항에 있어서, 상기 디지털 신호를 저장한 후 상기 중심주파수의 정수배 레이트로 상기 디지털 신호의 일부를 추출하는, 디지털 신호 출력 방법.The digital signal output method according to claim 8, wherein after storing the digital signal, a part of the digital signal is extracted at an integer multiple of the center frequency. 삭제delete 삭제delete
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101118515B1 (en) * 2009-08-27 2012-03-12 서강대학교산학협력단 The apparatus of beamforming the ultrasound signal and the method using it
KR101135065B1 (en) * 2010-02-23 2012-04-13 서강대학교산학협력단 Method and apparatus of forming multiple scanning lines
KR101123008B1 (en) * 2010-11-16 2012-03-16 알피니언메디칼시스템 주식회사 Method for imaging color flow images, ultrasound apparatus therefor
KR101298934B1 (en) * 2011-02-23 2013-08-23 서강대학교산학협력단 Board for synthetic aperture beamforming apparatus
KR101287098B1 (en) * 2011-04-28 2013-07-16 서강대학교산학협력단 Method of synthesizing frequency images using the energy of each frequency band and apparatus thereof
KR101406806B1 (en) * 2011-12-27 2014-06-13 삼성메디슨 주식회사 Ultrasound system and method for providing ultrasound image
KR101633715B1 (en) * 2016-02-24 2016-06-27 (주) 성산연구소 Method and apparatus of performing beamforming

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004194981A (en) 2002-12-19 2004-07-15 Hitachi Medical Corp Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2004216047A (en) * 2003-01-17 2004-08-05 Hitachi Medical Corp Ultrasonic diagnostic apparatus
US20060058656A1 (en) 2004-08-27 2006-03-16 Kjell Kristoffersen Method and apparatus for performing CW doppler ultrasound utilizing a 2D matrix array

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5685308A (en) * 1994-08-05 1997-11-11 Acuson Corporation Method and apparatus for receive beamformer system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004194981A (en) 2002-12-19 2004-07-15 Hitachi Medical Corp Ultrasonic diagnostic apparatus
JP2004216047A (en) * 2003-01-17 2004-08-05 Hitachi Medical Corp Ultrasonic diagnostic apparatus
US20060058656A1 (en) 2004-08-27 2006-03-16 Kjell Kristoffersen Method and apparatus for performing CW doppler ultrasound utilizing a 2D matrix array

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