KR0163384B1 - Ultrasonic diagnostic device of processor base - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파진단장치에 관한 것으로서, 특히 마이크로프로세서를 도입하여 프로세서상의 프로그램에 의하여 데이타를 처리하므로, 종래의 하드웨어적으로만 구성되었던 초음파진단기에 있어서 스캔컨버젼시 발생하는 오차가 없어지고, 후처리과정이 프로세서상에서 간단하게 수행되며, CINE메모리장치에서의 저장과 재생이 용이하며, 여러가지 다양한 기능을 가질 수 있는 유연성을 가진다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus. In particular, since a microprocessor is introduced to process data by a program on the processor, an error occurring during scan conversion is eliminated and post-processing is performed in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus. The process is simple on the processor, easy to store and play back on the CINE memory device, and has the flexibility to have many different functions.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 초음파진단기의 블럭도.1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the prior art.
제2도는 본 발명에 의한 프로세서기반 초음파진단기의 블럭도.2 is a block diagram of a processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
제3도는 제2도에서의 마이크로프로세서부의 상세 블럭도.3 is a detailed block diagram of a microprocessor unit in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 탐촉자 20 : 아날로그 신호처리부10: probe 20: analog signal processing unit
30 : A/D 변환기 31 : A/D 변환부30: A / D converter 31: A / D converter
40 : 스캔컨버터 50 : 후처리부40: scan converter 50: post-processing unit
60 : 디스플레이부 70 : 마이크로프로세서부60: display unit 70: microprocessor unit
71 : 프로세서 72 : 메모리71: processor 72: memory
80 : CINE 메모리부 90 : 기타 주변기기부80: CINE memory unit 90: other peripheral unit
본 발명은 초음파진단장치에 관한 것으로서, 특히 마이크로프로세서를 도입하여 프로세서상의 프로그램에 의하여 데이타를 처리하는 프로세서 기반의 초음파진단장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to a processor based ultrasonic diagnostic apparatus which processes data by a program on a processor by introducing a microprocessor.
초음파진단장치는 탐촉자로 압전효과에 의하여 인체에 초음파를 주사하고 되돌아오는 초음파에 실린 정보를 전기적인 신호로 변환하여 화면에 디스플레이하는 것을 기본으로 한다.Ultrasonic diagnostic apparatus is based on the transducer to scan the ultrasonic wave to the human body by the piezoelectric effect, and converts the information contained in the returned ultrasonic waves into an electrical signal and display on the screen.
종래의 초음파진단장치에는 아날로그 신호인 초음파신호를 영상장치에 적합한 신호로 변환시키기 위한 스캔컨버터장치 등, 탐촉자로부터 디스플레이부까지의 모든 신호가 하드웨어인 각 부의 장치에 의하여 처리되고 있는 실정이다.In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, all signals from the transducer to the display unit, such as a scan converter device for converting an ultrasonic signal, which is an analog signal, into a signal suitable for an imaging device, are processed by each unit of hardware.
하드웨어적으로만 구성된 종래의 초음파진단장치는 유연성이 극히 작으므로 새로운 데이타처리 방법을 도입하는데 어려움이 많을 뿐만 아니라 초음파진단장치의 기능이 매우 제한되는 단점이 있었다.Since the conventional ultrasonic diagnostic apparatus composed only of hardware is extremely small in flexibility, it is difficult to introduce a new data processing method, and the function of the ultrasonic diagnostic apparatus is very limited.
또한, 종래의 초음파진단장치에서는 에코신호를 화면상에 표시하기 위하여 주사방향을 바꾸어주는 스캔컨버터를 사용하는데, 하드웨어에 의한 계산상의 문제로 스캔컨버터에서 오차가 반영된 왜곡된 상을 보여주었다.In addition, the conventional ultrasonic diagnostic apparatus uses a scan converter to change the scanning direction in order to display the echo signal on the screen, and shows a distorted image in which the error is reflected in the scan converter due to a computational problem caused by hardware.
본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하고자 하는 것으로서, 초음파진단장치에 마이크로프로세서를 도입하여 프로세서상의 프로그램에 의하여 데이타를 처리하는 초음파진단장치에 관한 것이다.The present invention is to solve the above disadvantages, and relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for processing data by a program on the processor by introducing a microprocessor in the ultrasonic diagnostic apparatus.
본 발명을 설명하기에 앞서 종래의 기술에 의한 초음파진단장치를 설명한다.Prior to explaining the present invention, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the prior art will be described.
제1도는 종래의 기술에 의한 초음파진단기의 블럭도이다.1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the prior art.
탐촉자(10)는 압전성 물질로 구성되어 일정한 전기적인 신호를 압력으로 변환하여 초음파를 발생시켜 인체에 주사하고, 되돌아온 초음파를 다시 전기적인 신호로 변환하는 역할을 한다.The transducer 10 is made of a piezoelectric material to convert a predetermined electrical signal into a pressure to generate ultrasonic waves to be injected into the human body, and serves to convert the returned ultrasonic waves back into electrical signals.
아날로그 신호처리부(20)에서는 탐촉자에 전기적인 신호를 가하고, 탐촉자로부터 되돌아온 전기적인 신호를 받아 처리하는 부분으로 트랜스매터, 리시버, 빔포머, 다이나믹필터, TGC등이 포함된다.In the analog signal processor 20, an electrical signal is applied to the transducer, and a portion that receives and processes the electrical signal returned from the transducer includes a transformer, a receiver, a beamformer, a dynamic filter, and a TGC.
A/D 변환기(30)에서는 아날로그 신호가 디지탈신호로 변환된다.In the A / D converter 30, the analog signal is converted into a digital signal.
스캔컨버터(40)는 아날로그 신호처리부(20)에 의하여 처리되어 A/D 변환기(30)를 거쳐서 디지탈화된 에코신호를 화면에 표시하기 위하여 주사방향을 바꾸어주는 역할을 한다.The scan converter 40 is processed by the analog signal processor 20 to change the scanning direction to display the digitalized echo signal through the A / D converter 30 on the screen.
탐촉자의 종류에 따라 에코신호는 화면상의 상단에서 화단의 방향으로, 주사면으로부터 일정한 간격의 주사선으로 구성된 리니어주사, 볼록한 주사면을 가지는 컨벡스주사, 원점으로부터 일정한 각도를 유지하면서 주사되는 섹터주사로 구분된다.Depending on the type of transducer, the echo signal is divided into a linear scan consisting of scan lines with a constant distance from the scan surface, a convex scan with a convex scan surface, and a sector scan scanned at a constant angle from the origin, in the direction of the flower bed at the top of the screen do.
한편, 화면상에 디스프레이시키는 주사는 화면상의 좌측에서 우측으로 진행되며, 상단에서 하단으로 일정한 간격으로 주사선이 분포한다.On the other hand, the scan displayed on the screen proceeds from left to right on the screen, and the scan lines are distributed at regular intervals from the top to the bottom.
따라서, 탐촉자를 통하여 주사된 에코신호의 주사방향은 디스플레이하는 주사방향과 직각을(리니어주사인 경우) 이루거나 또는, 임의의 각을(컨벡스주사나, 섹터주사인 경우) 이루게 된다.Therefore, the scanning direction of the echo signal scanned through the transducer forms a right angle (in the case of linear scanning) or an arbitrary angle (in the case of convex scanning or sector scanning) with the display scanning direction.
특히, 컨벡스주사나 섹터주사의 경우에는 주사면이나 원점으로부터 멀어질수록 주사선의 간격이 넓어지고, 디스플레이하는 주사선은 일정한 간격이므로 디스플레이하고자 할 때, 주사되는 지점에서 데이타가 없는 경우가 생기게 된다.In particular, in the case of convex scanning or sector scanning, the distance between the scanning lines increases as the distance from the scanning surface or the origin increases, and the scanning lines to be displayed are constant intervals.
종래의 초음파진단장치에서는 이러한 경우에 스캔컨버터(40)에서의 스캔컨버젼시 데이타가 없는 부분을 채워넣어지게 된다.In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, in this case, the scan-converter 40 fills in a portion without data during scan conversion.
데이타가 없는 부분에 데이타를 채워넣는 방법으로서 가장 바람직한 것은 바이리니어 인터폴레이션(bi-linear interpolation)이다. 그러나, 하드웨어적으로는 이러한 계산을 매 화소마다 해줄 수 없기 때문에 근사방법(Nearest Sample Method)이나 USA(Uniform Ladder Algorithm) 등의 방법을 사용하여 간단하게 처리해오고 있다.Bi-linear interpolation is the most preferred method of filling data in the absence of data. However, in hardware, such a calculation cannot be performed for every pixel, and has been simply processed using a method such as Nearest Sample Method or USA (Uniform Ladder Algorithm).
한편, 이러한 방법은 실제 이미지에 계산오차가 반영되어 왜곡된 이미지를 보여주게 되고 상기의 문제는 초음파진단장치에서 에코신호를 전적으로 하드웨어적으로 처리하기 때문에 발생하는 문제이다.On the other hand, this method shows a distorted image due to the calculation error is reflected in the actual image, and the above problem occurs because the ultrasonic diagnostic apparatus processes the echo signal entirely in hardware.
본 발명에서는 종래의 초음파진단장치에서의 스캔컨버터 대신 마이크로프로세서를 도입하여 프로세서서상의 프로그램에 의하여 신호처리를 하므로 주사방향을 바꾸어주기 위한 계산상의 어려움이 없고 따라서, 스캔컨버젼시 발생하는 오차가 없어진다.In the present invention, since a microprocessor is introduced in place of a scan converter in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus and the signal processing is performed by a program on the processor, there is no calculation difficulty for changing the scanning direction, thus eliminating errors occurring during scan conversion.
후처리부(50)에서는 처리된 에코신호의 밝기를 다른 밝기로 맵핑하여 이미지를 선택적으로 강조하거나 없애는 역할을 한다. 종래의 초음파진단장치에서는 이러한 디지탈신호처리부분을 하드웨어적으로 구성하였고, 1화소당 40~60μs의 처리시간을 위하여 맵핑되는 부분에 대하여 ROM에 미리 계산하여 저장하여 두는 방식(table lookup방식)을 사용하였다.The post-processing unit 50 serves to selectively emphasize or eliminate the image by mapping the brightness of the processed echo signal to another brightness. In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the digital signal processing part is hardware-configured, and a method of pre-calculating and storing the digitally mapped part in the ROM for a processing time of 40 to 60 μs per pixel (table lookup method) is used. It was.
본 발명에서는 마이크로프로세서를 도입하므로 상기 후처리부에서의 계산을 프로세서상의 프로그램에 의하여 신속하게 수행하므로 별도의 후처리를 위한 장치가 불필요하다.In the present invention, since a microprocessor is introduced, a separate post-processing apparatus is unnecessary because the post-processing unit performs the calculation quickly by a program on the processor.
이하에서 본 발명에 의한 프로세서기반 초음파진단장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail.
제2도는 본 발명에 의한 프로세서기반 초음파진단기의 블럭도이다.2 is a block diagram of a processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
탐촉자(10)는 압전성 물질로 구성되어 일정한 전기적인 신호를 압력으로 변환하여 초음파를 발생시켜 인체에 주사하고, 되돌아온 초음파를 다시 전기적인 신호로 변환하는 역할을 한다.The transducer 10 is made of a piezoelectric material to convert a predetermined electrical signal into a pressure to generate ultrasonic waves to be injected into the human body, and serves to convert the returned ultrasonic waves back into electrical signals.
아날로그 신호처리부(20)에서는 탐촉자에 전기적인 신호를 가하고, 탐촉자로부터 되돌아온 전기적인 신호를 받아 처리하는 부분으로 트랜스미터, 리시버, 빔포머, 다이나믹필터, TGC등이 포함된다.The analog signal processor 20 applies an electrical signal to the transducer and receives and processes the electrical signal returned from the transducer, and includes a transmitter, a receiver, a beamformer, a dynamic filter, and a TGC.
A/D 변환부(31)에서는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는데, 본 발명에 의한 프로세서 기반 초음파 진단장치에서는 A/D 변환기뿐만 아니라, 2프레임의 데이타를 저장할 수 있는 메모리를 포함하여 한 프레임의 데이타를 A/D 변환할 때, 다른 프레임의 데이타를 읽을 수 있도록 할 수 있다.The A / D converter 31 converts an analog signal into a digital signal. In the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, not only an A / D converter but also a memory capable of storing two frames of data may be used. When A / D conversion of data, it is possible to read data of another frame.
마이크로프로세서부(70)에서는 탐촉자에 의한 주사를 디스플레이에 적합한 주사로 변환하는 스캔컨버젼과정, 특정 이미지를 강조하거나 없애는 후처리과정, 기타 필요한 기능을 프로세서상의 프로그램에 의하여 수행한다.The microprocessor unit 70 performs a scan conversion process for converting the scan by the transducer into a scan suitable for a display, a post-processing process for emphasizing or eliminating a specific image, and other necessary functions by a program on the processor.
마이크로프로세서부(60)는 이미지 데이타를 화면상에 디스플레이하게 하는 부분으로 디스플레이 버퍼와 RAMDAC 등으로 구성되며, B-모드 전용일 때는 화소당 8비트, CFM용일 때는 화소당 32비트의 비트 깊이(bit depth)를 갖는다.The microprocessor unit 60 is configured to display image data on the screen. The microprocessor unit 60 includes a display buffer and a RAMDAC, and includes a bit depth of 8 bits per pixel for B-mode only and 32 bits per pixel for CFM. depth.
한편, 초음파진단장치가 CINE 메모리를 포함하고 있는 경우에 있어서, 본 발명에 의한 프로세서 기반 초음파진단장치에 의하면 마이크로프로세서부(70)에 의하여 CINE메모리부(80)에 이미지 데이타를 저장하기도 하고, CINE메모리부(80)로부터 저장된 데이타를 읽어서 다시 재생하는 기능을 프로세서상의 프로그램에 의하여 간단하게 수행할 수 있게 한다.On the other hand, in the case where the ultrasonic diagnostic apparatus includes a CINE memory, according to the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, the microprocessor unit 70 stores image data in the CINE memory unit 80, and CINE The function of reading and reproducing the stored data from the memory unit 80 can be easily performed by the program on the processor.
CINE메모리부(80)는 샘플된 이미지데이타를 시간대별로 저장할 수 있는 메모리로 저장된 데이타를 다시 재생할 수 있으며 보통 64~256 프레임을 저장한다.The CINE memory unit 80 can play back the data stored in the memory for storing the sampled image data for each time zone and usually stores 64 to 256 frames.
종래의 초음파진단장치에서는 CINE메모리부에 이미지데이타를 저장하거나 CINE메모리부로부터 이미지데이타를 재생하는 과정을 하드웨어적으로 처리하기 때문에 데이타의 처리가 복잡하고 유연성이 없으나, 본 발명에서는 프로세서상의 프로그램에 의하여 상기의 과정이 수행되므로 데이타 처리가 간단해지고 프로그램만을 조작하여 기능을 변환시킬 수 있으므로 유연성을 가지게 된다.In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, data processing is complicated and inflexible because hardware processing of storing image data in the CINE memory unit or reproducing image data from the CINE memory unit is complicated. Since the above process is performed, data processing can be simplified, and the functions can be converted by only operating a program, thereby providing flexibility.
또한 본 발명에 의한 프로세서 기반 초음파진단장치에서는 기타 주변기기(90)와 연결되어 다양한 기능을 수행할 수 있는데, 대표적인 주변기기로는 데이타를 저장할 수 있는 디스크(플로피, 하드, 광학적 디스크 등), 다른 컴퓨터 또는 초음파진단장치와 연결시키는 네트워크 이미지 데이타를 전송하는 원거리 통신장치 등이 있다.In addition, the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention can be connected to the other peripheral device 90 to perform a variety of functions, the typical peripheral device that can store data (floppy, hard, optical disk, etc.), other computers or And telecommunication devices for transmitting network image data connected with an ultrasonic diagnostic device.
본 발명에 의한 프로세서 기반 초음파진단장치를 기타 주변장치와 연결하기 위하여서는 마이크로프로세서(70)의 프로세서버스에 PCI(Peripheral Comnponent Interface)버스를 연결하면 된다.In order to connect the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention with other peripheral devices, a PCI (Peripheral Comnponent Interface) bus may be connected to the processor bus of the microprocessor 70.
제3도는 본 발명인 초음파진단장치의 마이크로프로세서부(70)의 상세블럭도이다.3 is a detailed block diagram of the microprocessor unit 70 of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.
프로세서(71)와 각 프로세서에 딸린 메모리(72)는 복잡한 기능을 수행하기 위하여 한 개 이상을 사용할 수 있다.The processor 71 and the memory 72 attached to each processor may use more than one to perform complex functions.
각 프로세서(71)에서는 프로그램에 의하여 데이타를 처리하고, 각 프로세서에 딸린 메모리(72)는 프로세서가 실행할 프로그램이 저장된 ROM과 프로그램 실행시 필요한 RAM을 포함하며, 1~8MB 정도가 바람직하다.Each processor 71 processes data by a program, and the memory 72 included in each processor includes a ROM storing a program to be executed by the processor and a RAM required to execute the program, and preferably about 1 to 8 MB.
프로세서(71)는 성능이 100MIPS(Million Instruction Per Second) 이상이 되는 RISC(Reduced Instruction Set Computer)형 마이크로프로세서가 바람직하고, 광대한 이미지 데이타의 처리를 원할하게 하기 위하여는 데이타 버스의 폭이 넓은 것이 바람직하다.The processor 71 is preferably a reduced instruction set computer (RISC) type microprocessor having a performance of 100 MIPS (Million Instruction Per Second) or higher, and a wider data bus is required to facilitate processing of vast image data. desirable.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 프로세서 기반 초음파진단기에서는 마이크로프로세서를 도입하여 프로세서상의 프로그램에 의하여 데이타를 처리하므로, 종래의 하드웨어적으로만 구성되었던 초음파진단기에 있어서 스캔컨버젼시 발생하는 오차가 없어지고, 후처리과정이 프로세서상에서 간단하게 수행되며, CINE메모리에서의 저장과 재생이 용이하며, 여러가지 다양한 기능을 가질 수 있는 유연성을 가진다.As described above, the processor-based ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention introduces a microprocessor and processes data by a program on the processor, so that there is no error occurring during scan conversion in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus. It is easy to store and play back in CINE memory, and has the flexibility to have various functions.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-09-13 KR KR1019950029909A patent/KR0163384B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220132700A (en) | 2021-03-23 | 2022-10-04 | 중앙대학교 산학협력단 | Multi-functional input device with virtual mouse and keyboard |
Also Published As
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| KR970014725A (en) | 1997-04-28 |
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