KR100248068B1 - 초음파진단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 동일 프레임내에 있어서 움직이고 있는 부분과 움직이고 있지 않은 부분을 검지하고, 각각에 적절한 가산 평균계수를 선택함으로써, 화상의 추종성을 양호하게 하면서, 충분한 노이즈 제거성능을 유지할 수 있는 초음파진단장치를 실현하는 것이다.

본 발명의 구성은 피검체로부터 신프레임 데이터를 발생하는 수단(1,2,3)과, 화상표시될 프레임데이터인 구 데이터(Ao)를 격납하는 프레임 메모리(5)와, 상기 신프레임 데이터(An)과, 상기 프레임 메모리(5)로 부터 판독출력되는 구 데이터(Ao)와의 차의 절대치인 차 데이터(│Ao-An│)를 픽셀마다 구하고, 상기 신 데이터(An) 또는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 차 데이터(│Ao-An│)와의 함수인 웨이트함수로서의 제1 계수"ω" 및 제2 계수(1-ω)를 산출하는 웨이트함수 발생기(7)과, 상기 신 데이터(An)과 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터 출력된 제2 계수(1-ω)를 픽셀마다 승산하여 제 1 출력 데이터를 발생하는 신 데이터 승산기(6)과, 상기 프레임 메모리(5)로 부터 판독출력되는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터의 제2 계수"ω"를 픽셀마다 승산하여 제2 출력 데이터를 발생하는구 데이터 승산기(8)과, 상기 신 데이터 승산기(6)의 출력데이터와 상기 구 데이터승산기(8)의 출력데이터를 가산하여 그 가산된 결과인 데이터를 상기 프레임 메모리(5)에 제공하는 가산기(9)와, 상기 프레임 메모리(5)에 격납된 데이터를 화상표시하는 표시기(10)을 구비한다.

본 발명의 구성은 상기 웨이트 함수는 │Ao-An│가 클수록 ω를 작게하고, 또한, Ao 또는 An이 클수록, │Ao-An│에 대한 ω의 곡선의 곡률을 작게하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 구성은 ω를 얻을 수 있는 최대치(a), ω를 얻을 수 있는 최소치(b) 또는 ω를 상기 최대치(a)인 경우에, │Ao-An│를 얻을 수 있는 최대치(c)가, 상기 웨이트 함수 발생기(7)에 세트되는 것을 특징으로 한다.

Description

[발명의 명칭]

초음파진단장치

[기술분야]

본 발명은 프레임간 평균처리를 하는 초음파진단장치의 평균처리의 특성을 개선한 초음파 진단장치에 관한 것이다.

[배경기술]

초음파진단장치는 초음파탐촉자로부터 초음파신호를 피검체내에 조사하여, 피검체내의 조직이나 환부로부터 반사되어 오는 신호를 초음파탐촉자로 수파하고, 그 반사신호에 의하여 형성되는 단층형상을 CRT에 표시하여 진단용으로 제공하는 장치이다.

이 초음파진단장치에 있어서, 프레임레이트가 작은경우 즉, 초음파의 조사시간 간격이 큰 경우에, 1 프레임분 먼저 얻은 수파신호와 현재 얻은 수파신호와의 사이의 변화가 크면, CRT상의 화면에 어른거림이 생긴다. 이것을 개선하기 위하여 앞과 뒤의 데이터를 평균하는 프레임간 평균처리라고 하는 수법이 사용되고 있다.

그런데, 종래 행하여지고 있는 프레임간 평균처리의 경우, 항상 일정한 가산평균계수를 사용하여 앞의 프레임데이터와 현재의 프레임데이터와의 평균가산처리를 하고 있기 때문에, 심장의 밸브나 혈류와 같이 움직이는 반사체의 경우 또는 초음파탐촉자를 움직여서 송수파 한 경우의 장기 등에 대한 화상의 추종성을 확보할 수 없고, 잔상이 남는다고 하면 문제가 있다. 이것을 억제하고자 하여서 가산평균계수"ω"의 웨이팅(weighting)을 가볍게 하면 노이즈가 증가하고, 어른거려서 보인다고 하는 결점이 있다.

이에 대하여, 구 데이터와 신 데이터와의 차분의 절대치를 취함으로써, 그 절대치의 값에 따라서 "ω"의 값을 변화시켜서 가산평균처리를 하는 방법이 있다. 이 방법에서는 반사체의 움직임을 검지하여서 가산평균계수"ω"를 프레임마다 바꾸고 있으나, 이 경우, 화상중에 움직임이 있는 것이 존재하면 전체의 평균처리가 가벼워져서, 움직임이 없는 곳의 평균처리도 가벼워져 버리고, 노이즈 제거가 충분하지 않게 되는 결점이 있다.

[발명의 개시]

본 발명은, 상기의 점에 비추어서 하게 된 것으로서, 그 목적은 동일 프레임내에 있어서 움직이고 있는 부분과 움직이고 있지 않은 부분을 검지하고, 각각에 적절한 가산평균계수를 선택함으로써, 화상의 추종성을 양호하게 하면서, 충분한 노이즈 제거 성능을 유지할 수 있는 초음파진단장치를 실현하는 것이다.

상기의 과제를 해결하는 본 발명의 구성은 피검체로부터 신프레임 데이터를 발생하는 수단(1,2,3)과, 화상표시될 프레임데이터인 구 데이터(Ao)를 격납하는 프레임 메모리(5)와, 상기 신프레임 데이터(An)과, 상기 프레임 메모리(5)로부터 판독출력되는 구 데이터(Ao)와의 차의 절대치인 차 데이터(│Ao-An│)를 픽셀마다 구하고, 상기 신 데이터(An) 또는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 차 데이터(│Ao-An│)와의 함수인 웨이트함수로서의 제1 계수"ω" 및 제2 계수"1-ω"를 산출하는 웨이트함수 발생기(7)과, 상기 신 데이터(An)과 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터 출력된 제2 계수"1-ω"를 픽셀마다 승산하여 제 1 출력 데이터를 발생하는 신 데이터 승산기(6)과, 상기 프레임 메모리(5)로 부터 판독출력되는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터의 제2 계수"ω"를 픽셀마다 승산하여 제2 출력 데이터를 발생하는 구 데이터 승산기(8)과, 상기 신 데이터 승산기(6)의 출력데이터와 상기 구 데이터 승산기(8)의 출력데이터를 가산하여 그 가산된 결과인 데이터를 상기 프레임 메모리(5)에 제공하는 가산기(9)와, 상기 프레임 메모리(5)에 격납된 데이터를 화상표시하는 표시기(10)를 구비한다.

또한, 본 발명의 구성은 상기 웨이트 함수는 │Ao-An│가 클수록 ω를 작게하고, 또한, Ao 또는 An이 클수록 │Ao-An│에 대한 ω의 곡선의 곡률을 작게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성은 ω를 얻을 수 있는 최대치(a), ω를 얻을 수 있는 최소치(b) 또는 ω를 상기 최대치(a)인 경우에, │Ao-An│를 얻을 수 있는 최대치(c)가, 상기 웨이트 함수 발생기(7)에 세트되는 것을 특징으로 한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 1실시예의 장치의 블록도이다.

제2도는 실시예의 장치의 동작의 플로챠트이다.

제3도는 웨이트함수의 신 데이터와 차 데이터의 값에 대한 값을 나타내는 그라프이다.

[발명의 상세한 설명]

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 1실시예의 장치의 블록도이다. 제 1 도에서는 송신회로 및 수신회로의 상세를 생략하고, 본 발명에 필요한 부분만을 나타내고 있다. 도면에 있어서, 참조번호(1)은 초음파를 피검체내에 송파하고, 반사되어 온 초음파를 전기신호로 변화하는 프로브, 참조번호(2)는 프로브(1)로 부터의 전기신호를 증폭하고, 정상가산(整相加算)하고, 검파하는 등의 수신신호를 처리하는 수신신호 처리회로이다.

참조번호(3)은 수신신호 처리회로(2)의 출력의 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 변환기이고, 그 출력신호는 평균치 계산회로(4)에 입력된다.

참조번호(5)는 평균치 계산회로(4)의 출력의 전회 수신한 구 데이터를 1프레임분 격납하는 프레임 메모리이고, 새로이 1프레임의 초음파신호를 수신할 때마다 내용의 데이터는 경신된다.

참조번호(6)은 AD변환기(3)의 출력신호인 신 데이터가 입력되고, 웨이트 함수 발생기(7)의 출력신호의 웨이트함수와의 승산연산을 하는 신 데이터 승산기이다. 웨이트함수 발생기(7)에는, AD변환기(3)의 출력인 픽셀마다의 신 데이터(An)과, 프레임 메모리(5)의 출력인 픽셀마다의 구 데이터(Ao)가 입력되고, 차 데이터로서의 그 차의 절대치(│Ao-An│)와, 신 데이터(An)으로 부터 다음식에 나타낸 픽셀마다의 웨이트함수 "ω"를 발생한다.

ω = f(An, │Ao-An│) … (1)

여기서, An : 임의의 픽셀의 신 데이터의 진폭

Ao : 임의의 픽셀의 구 데이터의 진폭

ω : 웨이트함수

신 데이터 승산기(6)에 있어서 신 데이터(An)에 곱하는 웨이트함수는 (1)식의 웨이트함수 "ω"로 부터 산출된 "1-ω"이다.

참조번호(8)은 프레임 메모리(5)로 부터의 구 데이터가 입력되고, 웨이트 함수 발생기(7)의 출력의 웨이트함수 "ω"와의 승산연산을 하는 구 데이터 승산기로서, 신 데이터 승산기(6)와 구 데이터 승산기(8)와의 출력은 가산기(9)로 픽셀마다 가산되고, 프레임 메모리(5)에 출력된다.

참조번호(10)은 프레임 메모리(5)로 부터 출력되는 가산평균처리된 데이터를 표시하는 표시부이다.

다음에, 상기와 같이 구성된 실시예의 동작을 제 2 도의 플로차트를 사용하여 설명한다.

프로브(1)은 수신한 초음파신호를 전기신호로 변환하여 수신신호 처리회로(2)에 입력한다. 수신신호 처리회로(2)로 증폭되고, 빔포밍되고, 검파된 신호는 평균치 계산회로(4)에 입력된다. 평균치 계산회로(4)는 평균치 산출동작을 한다.

이후의 동작을 제 2 도의 플로챠트에 의하여 설명한다.

웨이트함수"ω"은 (1)식에 나타낸 바와 같이 신 데이터(An)과 차 데이터(│Ao-An│)과의 함수이므로, 이 그라프는 제 3 도에 나타낸 바와같이 3차원으로 표시된다. 도면에 있어서 가로축에 차 데이터(│Ao-An│)를, 세로축에 신 데이터(An)를, 수직축에 웨이트 함수 "ω"을 취하고 있다. (a)는 "ω" 가 취할 수 있는 최대치, (b)는 "ω"가 취할 수 있는 최소치를 나타내고 있다. 또, (c)는 노이즈를 제거할 최소의 값을 나타내는 수치이다. (P),(Q)는 차 데이터(│Ao-An│)의 값은 같으나 신 데이터(An)의 값이 다른 경우의 값이고, (P)점에 있어서의 "ω", (│Ao-An│)의 평면상의 곡선의 차수와, (Q)점에 있어서의 차수와는 (An)의 값의 상위에 의하여 다르게 되어 있다. 다음에, 플로차트에 되돌아가서 설명한다.

[스텝 1]

웨이트함수 "ω"가 취할 수 있는 최대치(제 3 도의 a)를 결정하여, 웨이트함수 발생기(7)에 설정한다.

[스텝 2]

웨이트함수 "ω"가 취할 수 있는 최소치 (제 3 도의 b)를 결정하여, 웨이트함수 발생기(7)에 설정한다.

[스텝 3]

"ω"함수의 차수를 결정한다. 이것은 제 3 도의 곡선에 있어서, 점(P)와 점(Q)의 부분의 곡선의 차수를 결정하는 것이다. 이 차수를 웨이트함수 발생기(7)에 설정한다.

[스텝 4]

노이즈 제거레벨(c)를 웨이트함수 발생기(7)에 설정한다. 이에 의하여 차 데이터(│Ao-An│)이 (c)보다도 작을 때에는 웨이트 함수 "ω"를 (a)로서 출력한다.

상기 스텝 1~스텝 4에 있어서, 각 수치는, 초음파의 송수전에 결정하고, 평균치 계산회로(4)의 웨이트함수 발생기(7)에 설정하여 두는 것으로서, 이들 설정치는 이하에 나타내는 데이터 처리시에 참조된다.

[스텝 5]

웨이트함수 발생기(7)로 연산한 차 데이터(│Ao-An│)이 노이즈 제거레벨(c)보다 큰가 어떤가의 체크를 한다. 크지 않으면 스텝 6으로 진행한다. 크면 스텝 7로 진행한다.

[스텝 6]

웨이트함수 발생기(7)은, 제 3 도에 나타낸 바와같이 노이즈 제거레벨(c)에 대응하는 "ω"의 값을 ω=a로 설정한다.

[스텝 7]

(An)의 값과 (Ao-An)의 값으로부터 웨이트함수 "ω"을 결정한다. 웨이트함수 "ω"의 결정이 다음에 나타낸 바와같이 행하여진다.

(Ao-An)이 소, ω → 대

(Ao-An)이 대, ω → 소

[스텝 8]

스텝 6 및 스텝 7에서 산출된 웨이트 함수 "ω"로 부터 "1-ω"을 산출한다. 이어서, 신 데이터 승산기(6)은 신 데이터에 "1-ω"의 승산을 하여서, 가산기(9)에 출력한다. 또, 구 데이터 승산기(8)은 프레임 메모리로부터 입력된다. 구 데이터에 "ω"을 승산하고 결과를 가산기(9)에 출력한다. 가산기(9)는 다음식의 연산을 한다.

AV = Ao × ω + An × (1-ω)

여기서, AV : 임의 픽셀의 가산 평균처리결과의 진폭

가산기(9)의 연산결과는 차례로 프레임 메모리(5)에 격납된다.

[스텝 9]

전 픽셀에 대하여 상기의 처리가 끝났는가 어떤가를 체크한다. 끝나고 있지 않으면 스텝 5로 되돌아간다. 끝나고 있으면 스텝 10으로 진행한다.

[스텝 10]

표시부(10)에 화상을 표시한다.

또한, 제 3 도의 3차원곡선은 웨이트함수 발생기(7)에 격납되어 있어서, 상술한 바와 같이 차 데이터(│Ao-An│)이 같더라도 신 데이터가 다를 경우에 다른 웨이트함수 "ω"가 선택된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 가산 평균계수의 선택을 프레임마다가 아니고, 각 픽셀의 상태에 의하여 개개로 행하기 때문에, 생체조직의 각부에 적합한 계수를 사용하여 화상을 구성할 수 있게 된다. 즉, 움직이고 있는 곳의 계수를 작게, 정지하고 있는 곳의 계수를 크게 하는 등의 조작을 할 수 있다.

또, 차 데이터의 (│Ao-An│)을 계수의 파라미터로 함으로써, 움직이고 있는 것인가 어떤가의 검지를 할 수 있고, 따라서 화상의 휘도가 크게 변화하는 심장의 밸브 등의 계수를 선택적으로 작게 하여서, 잔상을 적게 할 수 있다.

또한, "ω", (│Ao-An│) 평면의 곡선이 제 3 도에 도시한 바와같이 신 데이터(An)에 대하여 변화하는 것같은 함수이기 때문에, 차 데이터(│Ao-An│)가 같더라도 저휘도→ 고휘도의 변화인가, 고휘도→ 저휘도의 변화의 어느쪽인가를 판별할 수 있고, 예컨대, 간장을 스캔할 때, 앞의 프레임에서는 고휘도의 조직으로부터의 반사라도, 프로브를 움직였기 때문에 다음의 프레임에서도 저휘도의 혈관의 선택의 위치에 프로브가 옮겼을 경우, 제 3 도의 (P)점의 "ω"치를 선택하게 되고, 평균처리를 비교적 가볍게 하기 때문에, 그 프레임 내에서의 혈관의 찾아내기를 잘할 수 있게(정지 이미지에 가깝게 함)된다.

또한, 상기의 실시예에 있어서, 함수(f)는, f(An, │Ao-An│)의 대신에 f(Ao, │Ao-An│)로 하여도 좋다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 동일 프레임내에 있어서, 움직이고 있는 부분과 움직이고 있지 않은 부분과를 검지하고, 각각에 적절한 가산평균계수인 웨이트함수를 선택함으로써, 화상의 추종성을 양호하게 하면서, 충분한 노이즈 제거를 할 수 있어서, 실용상의 효과는 크다.

Claims (2)

1. 프레임마다의 화상데이터의 변화를 스무스하게 하기 위한 프레임간 평균처리동작을 하는 초음파진단장치에 있어서, 피검체로부터 신프레임 데이터를 발생하는 수단(1,2,3)과, 화상표시될 프레임데이터인 구 데이터(Ao)를 격납하는 프레임 메모리(5)와, 상기 신프레임 데이터(An)과, 상기 프레임 메모리(5)로 부터 판독출력되는 구 데이터(Ao)와의 차의 절대치인 차 데이터(│Ao-An│)를 픽셀마다 구하고, 상기 신 데이터(An) 또는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 차 데이터(│Ao-An│)와의 함수인 웨이트함수로서의 제1 계수"ω" 및 제2계수(1-ω)를 산출하는 웨이트함수 발생기(7)과, 상기 신 데이터(An)과 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터 출력된 제2 계수(1-ω)를 픽셀마다 승산하여 제 1 출력 데이터를 발생하는 신 데이터 승산기(6)과, 상기 프레임 메모리(5)로 부터 판독출력되는 상기 구 데이터(Ao)와 상기 웨이트함수 발생기(7)로부터의 제2 계수"ω"를 픽셀마다 승산하여 제2 출력 데이터를 발생하는 구 데이터 승산기(8)과, 상기 신 데이터 승산기(6)의 출력데이터와 상기 구 데이터승산기(8)의 출력데이터를 가산하여 그 가산된 결과인 데이터를 상기 프레임 메모리(5)에 제공하는 가산기(9)와, 상기 프레임 메모리(5)에 격납된 데이터를 화상표시하는 표시기(10)을 구비하고, 상기 웨이트 함수는 │Ao-An│가 클수록, ω를 작게하고, 또한, Ao 또는 An이 클수록, │Ao-An│에 대한 ω의 곡선의 곡률을 작게하는 것을 특징으로 하는 초음파진단 장치.
2. 제1항에 있어서, ω를 얻을 수 있는 최대치(a), ω를 얻을 수 있는 최소치(b) 또는 ω를 상기 최대치(a)인 경우에, │Ao-An│를 얻을 수 있는 최대치(c)가, 상기 웨이트 함수 발생기(7)에 세트되는 것을 특징으로 하는 초음파진단 장치.