KR100969537B1 - 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법 - Google Patents

도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100969537B1
KR100969537B1 KR1020080002851A KR20080002851A KR100969537B1 KR 100969537 B1 KR100969537 B1 KR 100969537B1 KR 1020080002851 A KR1020080002851 A KR 1020080002851A KR 20080002851 A KR20080002851 A KR 20080002851A KR 100969537 B1 KR100969537 B1 KR 100969537B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
average frequency
doppler
frequency
output
Prior art date
Application number
KR1020080002851A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090077102A (ko
Inventor
정목근
권성재
Original Assignee
주식회사 메디슨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 메디슨 filed Critical 주식회사 메디슨
Priority to KR1020080002851A priority Critical patent/KR100969537B1/ko
Priority to EP09000128A priority patent/EP2078494B1/en
Priority to US12/351,740 priority patent/US8357096B2/en
Priority to JP2009003725A priority patent/JP5399719B2/ja
Publication of KR20090077102A publication Critical patent/KR20090077102A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100969537B1 publication Critical patent/KR100969537B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/488—Diagnostic techniques involving Doppler signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G01S15/584—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets with measures taken for suppressing velocity ambiguities, i.e. anti-aliasing

Abstract

도플러 신호의 에일리어싱(aliasing)을 보상하고 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키는 초음파 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템 및 방법에 따르면, 도플러 모드 영상을 형성하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성하고, n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출하고, n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출하고, 제1 및 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행하며, 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성한다.
초음파, 도플러 모드, 도플러 신호, 에일리어싱, PRF

Description

도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법{ULTRASOUND SYSTEM AND METHOD FOR FORMING DOPPLER MODE IMAGE}
본 발명은 초음파 분야에 관한 것으로, 특히 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법에 관한 것이다.
초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료 분야에 널리 이용되고 있다. 초음파 시스템은 인체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 인체 내부 조직의 고해상도의 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있으므로 의료분야에 매우 중요하게 사용되고 있다.
일반적으로, 초음파 시스템은 대상체로부터 반사되는 초음파 신호의 반사 계수를 2차원 영상으로 보이는 B-모드, 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체(특히 혈류)의 영상을 보이는 도플러 모드(Doppler mode), 대상체에 컴프레션(compression)을 가할 때와 가하지 않을 때의 반응 차이를 영상으로 보이는 탄성 모드 등을 제공하고 있다. 특히 도플러 모드는 프로브로부터 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송신된 초음파 신호의 주파수(이하, 송신 주파수라 함)와 움직이는 대상체로부터 반사되어 프로브를 통해 수신된 도플러 신호의 주파수(이하 수신 주파수라 함) 간의 차이(이하, 도플러 주파수라 함)를 이용한다. 즉, 프로브로 다가오는 대상체로부터의 도플러 신호의 주파수는 송신 주파수보다 높으며, 프로브에서 멀어지는 대상체로부터의 도플러 신호의 주파수는 수신 주파수보다 낮은 특성을 이용하여 도플러 모드의 영상을 형성한다.
한편, 도플러 모드는 도플러 주파수가 ±PRF/2를 초과하는 경우 에일리어싱(aliasing)이 발생하여 높은 도플러 주파수를 낮은 도플러 주파수로 오인하고 혈류의 방향도 잘못 판정되는 문제점이 있다.
이러한 에일리어싱 발생 문제점을 해결하기 위해, 시공간 영역에서 연속성을 가지는 혈류 속도 특성을 이용하여 에일리어싱을 보상하는 다양한 방법들이 공지되고 있다. 이러한 방법들은 도플러 신호에 잡음이 존재하지 않는 것을 고려하지 않고 에일리어싱을 보상하고 있다. 이로 인해, 도플러 주파수가 잡음으로 인해 ±PRF/2에서 다수회 변동되어, 에일리어싱의 검출 및 보상을 정확하게 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 혈류 속도의 연속성을 이용하여 도플러 신호에서 에일리어싱(aliasing)을 검출하여 에일리어싱을 보상하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 도플러 신호에 잡음이 존재하여도 도플러 주파수를 보다 정확하게 추정하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 초음파 시스템은, 도플러 모드 영상을 형성하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성하도록 작동되는 송수신부; 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출하고, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출하며, 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱(aliasing)을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부에서 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성하도록 작동되는 영상 처리부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른, 송수신부, 신호 처리부 및 영상 처리부를 포함하는 초음파 시스템의 도플러 모드 영상 형성방법은, a) 상기 송수신부에서, 도플러 모드 영상을 형성하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성하는 단계; b) 상기 신호 처리부에서, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출하고, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출하는 단계; c) 상기 신호 처리부에서, 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행하는 단계; 및 d) 상기 영상 처리부에서, 상기 단계 c)에서 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 도플러 신호에서 에일리어싱을 정확하게 검출할 수 있어 도플러 신호의 에일리어싱을 보상할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 도플러 신호에 잡음이 존재하여도 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 실시예에서 사용된 용어 "도플러 모드"는 연속파(continuous wave, CW) 방식, 펄스파(pulsed wave, PW) 방식, 단일 게이트(single gate) 방식, 다중 게이트(multigate) 방식, 컬러 플로우 영상화(color flow imaging) 방식 등을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템(100)의 구성을 보이는 블록도이다. 송수신부(110)는 관찰 영역에 도플러 모드 영상을 획득하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성한다. 본 실시예에서 송수신부(110)는 초음파 신호를 송수신하기 위한 프로브(도시하지 않음) 및 초음파 신호의 송신 집속 및 수신 집속을 수행하기 위한 빔포머(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(120)는 도플러 신호의 이득(gain)을 조절하고, 혈류 속도의 연속성을 이용하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행한다. 여기서, 도플러 주파수는 송신된 초음파 신호의 주파수와 움직이는 대상체로부터 반사되어 프로브를 통해 수신된 도플러 신호의 주파수 간의 주파수 차이를 의미한다. 보다 상세하게, 신호 처리부(120)는 송수신부(110)에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 평균주파수(이하, 제1 평균주파수라 함)를 산출하고, 송수신부(110)에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 평균주파수(이하, 제2 평균주파수라 함)를 산출하며, 제1 및 제2 평균주파수에 기초하여 제1 및 제2 신호 처리를 수행한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부(120)의 구성을 보이는 블록도이다. 직교 복조부(122)는 도플러 신호를 동일 위상 성분(in-phase component)으로 이루어지는 I 신호(i(n))와 직교 위상 성분(quadrature component)으로 이루어지는 Q 신호(q(n))를 포함하는 기저대역 신호로 복조한다. 본 실시예에서 직교 복조부(122)는 송수신부(110)로부터 입력된 도플러 신호에 코사인 함수(cosω0t) 및 사인 함수(sinω0t) 각각을 곱하는 승산기(122a, 122a'), 각 승산기(122a, 122a')에서 출력되는 신호의 저역통과필터링을 수행하는 저역통과필터(122b, 122b') 및 각 저 역통과필터(122a, 122b)에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(122c, 122c')를 포함한다.
제1 평균주파수 산출부(124a)는 IQ신호에서 n번째 IQ 신호와 (n-1)번째 IQ 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출한다. 본 실시예에서 제1 평균주파수 산출부(124a)는 다음의 수학식 1과 같이 자기 상관법을 이용하여 제1 평균주파수를 산출한다.
Figure 112008002011309-pat00001
제2 평균주파수 산출부(124b)는 IQ 신호에서 n번째 IQ 신호와 (n-k)번째(k는 2 이상의 정수) IQ 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출한다. 본 실시예에서 제2 평균주파수 산출부(124b)는 IQ 신호에서 n번째 IQ 신호와 (n-2)번째 IQ 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출한다. 즉, 제2 평균주파수 산출부(124b)는 다음의 수학식 2와 같이 자기 상관법을 이용하여 제2 평균주파수를 산출한다.
Figure 112008002011309-pat00002
도 3 내지 도 5를 참조하여 제1 및 제2 평균주파수 산출부(124a, 124b) 각각에서 출력되는 제1 및 제2 평균주파수의 특성을 설명한다. 도 3은 잡음이 존재하지 않는 이상적 도플러 신호의 제1 및 제2 평균주파수(f1, f2)를 보이는 그래프이고, 도 4는 잡음이 존재하는 도플러 신호의 제1 및 제2 평균주파수(fa, fb)를 보이는 그래프이며, 도 5는 도 4에서 특정 시간 구간(5400 내지 5600ms)을 확대한 그래프이다. 즉, 도 3의 제1 및 제2 평균주파수(f1, f2)는 잡음이 존재하지 않는 이상적 도플러 신호를 전술한 수학식 1 및 2에 적용하여 산출한 평균주파수이고, 도 4 및 도 4의 제1 및 제2 평균주파수(fa, fb)는 잡음이 존재하는 도플러 신호를 전술한 수학식 1 및 2에 적용하여 산출한 평균주파수이다.
도 3을 참조하면, 제1 평균주파수(f1)는 대략 "5500ms"의 시간에서 에일리어싱이 1회 발생하고, 제2 평균주파수(f2)는 대략 "1800ms" 및 "4200ms"의 시간에서 에일리어싱이 1회 발생한다. 그러나, 도 3은 도플러 신호에 잡음이 존재하지 않는 이상적인 경우에 해당하며, 실제로 도플러 신호에 잡음이 존재하는 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1 평균주파수(fa)는 대략 "5500ms"의 시간에서 에일리어싱이 반복적으로 발생하고, 제2 평균주파수(fb)는 대략 "1800ms" 및 "4200ms"의 시간에서 에일리어싱이 반복적으로 발생한다. 즉, 제1 평균주파수(fa)는 대략 "5500ms"의 시간에서 +PRF/2에서 -PRF/2로 및/또는 -PRF/2에서 +PRF/2로 다수회 변동하고, 제2 평균주파수(fb)는 대략 "1800ms" 및 "4200ms"의 시간에서 +PRF/4에서 -PRF/4로 및/또는 -PRF/4에서 +PRF/4로 다수회 변동한다.
다시 도 2를 참조하면, 도플러 신호 처리부(126)는 제1 평균주파수 산출부(124a)로부터의 제1 평균주파수 및 제2 평균주파수 산출부(124b)로부터의 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행한다. 본 실시예에서 도플러 신호 처리부(126)의 평균주파수 분석부(126a)는 제1 평균주파수 산출부(124a) 및 제2 평균주파수 산출부(124b)에서 각각 출력되는 제1 평균주파수 및 제2 평균주파수를 분석하고, 그에 따른 분석결과 신호를 출력한다. 보다 상세하게, 평균주파수 분석부(126a)는 제1 및 제2 평균주파수를 분석하여, 제1 및 제2 평균주파수에 모두 에일리어싱이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 즉 제1 평균주파수가 제1 주파수 범위(즉, -PRF/4 < 제1 평균주파수 < PRF/4)에 해당하는 것으로 판단되면, 제1 분석결과 신호를 출력한다. 평균주파수 분석부(126a)는 제1 및 제2 평균주파수를 분석하여, 음의 주파수 영역에서 제1 평균주파수에 에일리어 싱이 발생하지 않고, 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 즉 제1 평균주파수가 제2 주파수 범위(즉, -PRF/2 < 제1 평균주파수 < -PRF/4)에 해당하는 것으로 판단되면, 제2 분석결과 신호를 출력한다. 평균주파수 분석부(126a)는 제1 및 제2 평균주파수를 분석하여, 양의 주파수 영역에서 제1 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않고 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 즉 제1 평균주파수가 제3 주파수 범위(즉, PRF/4 < 제1 평균주파수 < PRF/2)에 해당하는 것으로 판단되면, 제3 분석결과 신호를 출력한다. 이와 더불어, 평균주파수 분석부(126a)는 제1 평균주파수가 최대 주파수(±PRF/2)에서 다수회 변동하고, 제2 평균주파수가 증가하는 것으로 판단되면, 제4 분석결과 신호를 출력하며, 제1 평균주파수가 최대 주파수(±PRF/2)에서 다수회 변동하고, 제2 평균주파수가 감소하는 것으로 판단되면, 제5 분석결과 신호를 출력한다.
제1 신호 처리부(126b)는 평균주파수 분석부(126a)로부터의 분석결과 신호에 기초하여 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리를 수행한다. 본 실시예에서 제1 신호 처리부(126b)는 평균주파수 분석부(126a)로부터 제1 분석결과 신호가 입력되면, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리를 다음의 수학식 3을 통해 수행한다.
Figure 112008002011309-pat00003
또한, 제1 신호 처리부(126b)는 평균주파수 분석부(126a)에서 제2 분석결과 신호가 입력되면, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리를 다음의 수학식 4를 통해 수행한다.
Figure 112008002011309-pat00004
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 주파수 범위에서 제1 평균주파수는 에일리어싱이 발생하지 않았지만, 제2 평균주파수는 에일리어싱이 발생하였다. 따라서, 제1 신호 처리부(126b)는 수학식 4와 같이 제1 및 제2 평균주파수의 평균을 구함으로써 도플러 주파수를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
또한, 제1 신호 처리부(126b)는 평균주파수 분석부(126a)에서 제3 분석결과 신호가 입력되면, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리를 다음의 수학식 5를 통해 수행한다.
Figure 112008002011309-pat00005
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제3 주파수 범위에서 제1 평균주파수는 에일리어싱이 발생하지 않았지만, 제2 평균주파수는 에일리어싱이 발생하였다. 따라서, 제1 신호 처리부(126b)는 수학식 5와 같이 제1 및 제2 평균주파수의 평균을 구함으로써 도플러 주파수를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
제2 신호 처리부(126c)는 평균주파수 분석부(126a)로부터의 분석결과 신호에 기초하여 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행한다. 본 실시예에서 제2 신호 처리부(126c)는 평균주파수 분석부(126a)로부터 제4 분석결과 신호가 입력되면, 제1 평균주파수에서 -PRF/2 방향으로 에일리어스된 제1 평균주파수에 PRF를 더하여 에일리어싱을 보상하는 제2 신호 처리를 수행한다. 제2 신호 처리부(126c)는 평균주파수 분석부(126a)로부터 제5 분석결과 신호가 입력되면, 제1 평균주파수에서 PRF/2 방향으로 에일리어스된 제1 평균주파수에 -PRF를 더하여 에일리어싱을 보상한다.
영상 처리부(130)는 신호 처리부(120)에서 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성한다. 디스플레이부(140)는 영상 처리부(130)에 의해 처리된 도플러 모드 영상을 디스플레이한다.
전술한 실시예에서는 제2 평균주파수 산출부(124b)가 직교 복조부(122)에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-2)번째 출력되는 IQ 신호에 기초하여 제2 평균주파수를 산출하는 것으로 설명하였지만, 그것만으로 국한되지 않고, 당업자라면 직교 복조부(122)에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 IQ 신호에 기초하여 다수의 수학식 6을 통해 제2 평균주파수를 산출할 수 있음을 충분히 이해할 것이다. 물론 전술한 바와 같은 경우에는 제1, 제2, 제3 주파수 범위 등도 적절히 변경해주어야 함은 명백하다.
Figure 112008002011309-pat00006
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템의 구성을 보이는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 처리부의 구성을 보이는 블록도.
도 3은 잡음이 존재하지 않는 도플러 신호의 제1 평균주파수(f1) 및 제2 평균주파수(f2)를 보이는 그래프.
도 4는 잡음이 존재하는 도플러 신호의 제1 평균 주파수(fa) 및 제2 평균 주파수(fb)를 보이는 그래프.
도 5는 도 4에서 특정 시간 구간(5400 내지 5600ms)을 확대한 그래프.

Claims (22)

  1. 초음파 시스템으로서,
    도플러 모드 영상을 형성하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성하도록 작동되는 송수신부;
    상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출하고, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출하며, 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부에서 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성하도록 작동되는 영상 처리부
    를 포함하는 초음파 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 도플러 신호를 동일 위상 성분(in-phase component)으로 이루어지는 I 신호와 직교 위상 성분(quadrature component)으로 이루어지는 Q 신호를 포함하는 기저대역 신호로 복조하도록 작동되는 직교 복조부;
    상기 기저대역 신호에 기초하여 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수를 산출하도록 작동되는 평균주파수 산출부; 및
    상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 기초하여 상기 제1 신호 처리 및 상기 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 도플러 신호 처리부
    를 포함하는 초음파 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 평균주파수 산출부는
    상기 직교 복조부에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-1)번째 출력되는 IQ 신호에 기초하여 상기 제1 평균주파수를 산출하도록 작동되는 제1 평균주파수 산출부; 및
    상기 직교 복조부에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 IQ 신호에 기초하여 상기 제2 평균주파수를 산출하도록 작동되는 제2 평균주파수 산출부
    를 포함하는 초음파 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 평균주파수 산출부는
    (수학식 1)
    Figure 112008002011309-pat00007
    상기 수학식 1을 통해 상기 제2 평균주파수를 산출하도록 작동되고, 상기 i(n)은 상기 직교 복조부에서 n번째 출력되는 I 신호, 상기 q(n)은 상기 직교 복조부에서 n번째 출력되는 Q 신호, 상기 i(n-k)는 상기 직교 복조부에서 (n-k)번째 출력되는 I 신호, 상기 q(n-k)는 상기 직교 복조부에서 (n-k)번째 출력되는 Q 신호를 나타내는 초음파 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 도플러 신호 처리부는
    상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수를 분석하고, 그에 따른 분석결과 신호를 출력하도록 작동되는 평균주파수 분석부;
    상기 분석결과 신호에 기초하여 상기 제1 신호 처리를 수행하도록 작동되는 제1 신호 처리부; 및
    상기 분석결과 신호에 기초하여 상기 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 제2 신호 처리부
    를 포함하는 초음파 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 평균주파수 분석부는 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 제1 분석결과 신호를 출력하고, 음의 주파수 영역에서 상기 제1 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않고 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 제2 분석결과 신호를 출력하고, 양의 주파수 영역에서 상기 제1 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않고 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 제3 분석결과 신호를 출력하고, 상기 제1 평균주파수가 ±PRF/2의 최대 주파수에서 다수회 변동하고, 상기 제2 평균주파수가 증가하는 것으로 판단되면, 제4 분석결과 신호를 출력하며, 상기 제1 평균주파수가 상기 최대 주파수에서 다수회 변동하고, 상기 제2 평균주파수가 감소하는 것으로 판단되면, 제5 분석결과 신호를 출력하도록 작동되는 초음파 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 신호 처리부는 상기 평균주파수 분석부로부터 상기 제1 분석결과 신호가 입력되면,
    (수학식 2)
    Figure 112008002011309-pat00008
    상기 수학식 2를 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하도록 작동되는 초음파 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 신호 처리부는 상기 평균주파수 분석부로부터 상기 제2 분석결과 신호가 입력되면,
    (수학식 3)
    Figure 112008002011309-pat00009
    상기 수학식 3을 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하도록 작동되는 초음파 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 신호 처리부는 상기 평균주파수 분석부로부터 상기 제3 분석결과 신호가 입력되면,
    (수학식 4)
    Figure 112008002011309-pat00010
    상기 수학식 4를 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하도록 작동되는 초음파 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제2 신호 처리부는 상기 평균주파수 분석부로부터 상기 제4 분석결과 신호가 입력되면, 상기 제1 평균주파수에서 -PRF/2 방향으로 에일 리어스된 제1 평균주파수에 PRF를 더하는 상기 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 초음파 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 제2 신호 처리부는 상기 평균주파수 분석부로부터 상기 제5 분석결과 신호가 입력되면, 상기 제1 평균주파수에서 PRF/2 방향으로 에일리어스된 제1 평균주파수에 -PRF를 더하는 상기 제2 신호 처리를 수행하도록 작동되는 초음파 시스템.
  12. 송수신부, 신호 처리부 및 영상 처리부를 포함하는 초음파 시스템의 도플러 모드 영상 형성방법으로서,
    a) 상기 송수신부에서, 도플러 모드 영상을 형성하기 위한 초음파 신호를 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency, PRF)로 송수신하여 도플러 신호를 형성하는 단계;
    b) 상기 신호 처리부에서, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-1)번째 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제1 평균주파수를 산출하고, 상기 송수신부에서 n번째 출력되는 도플러 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 신호의 제2 평균주파수를 산출하는 단계;
    c) 상기 신호 처리부에서, 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 기초하여, 도플러 주파수의 추정시 잡음의 영향을 감소시키기 위한 제1 신호 처리 및 도플러 신호의 에일리어싱을 보상하기 위한 제2 신호 처리를 수행하는 단계; 및
    d) 상기 영상 처리부에서, 상기 단계 c)에서 출력되는 도플러 신호에 기초하여 도플러 모드 영상을 형성하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 단계 b)는
    b1) 상기 도플러 신호를 동일 위상 성분(in-phase component)으로 이루어지는 I 신호(i(n))와 직교 위상 성분(quadrature component)으로 이루어지는 Q 신호(q(n))를 포함하는 기저대역 신호로 복조하는 단계; 및
    b2) 상기 기저대역 신호에 기초하여 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수를 산출하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 b2)는
    b21) 상기 단계 b1)에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-1)번째 출력되는 IQ 신호에 기초하여 상기 제1 평균주파수를 산출하는 단계; 및
    b22) 상기 단계 b1)에서 n번째 출력되는 IQ 신호 및 (n-k)번째(단, k는 2 이상의 정수) 출력되는 IQ 신호에 기초하여 상기 제2 평균주파수를 산출하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 단계 b22)는
    (수학식 1)
    Figure 112008002011309-pat00011
    상기 수학식 1을 통해 상기 제2 평균주파수를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 i(n)은 상기 b1) 단계에서 n번째 출력되는 I 신호, 상기 q(n)은 상기 b1) 단계에서 n번째 출력되는 Q 신호, 상기 i(n-k)는 상기 b1) 단계에서 (n-k)번째 출력되는 I 신호, 상기 q(n-k)는 상기 b1) 단계에서 (n-k)번째 출력되는 Q 신호를 나타내는 도플러 모드 영상 형성방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 단계 c)는
    c1) 상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수를 분석하고, 그에 따른 분석결과 신호를 출력하는 단계; 및
    c2) 상기 분석결과 신호에 기초하여 상기 제1 신호 처리 및 상기 제2 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단계 c1)은
    상기 제1 평균주파수 및 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 제1 분석결과 신호를 출력하는 단계;
    음의 주파수 영역에서 상기 제1 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않고 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 제2 분석결과 신호를 출력하는 단계;
    양의 주파수 영역에서 상기 제1 평균주파수에 에일리어싱이 발생하지 않고 상기 제2 평균주파수에 에일리어싱이 발생한 것으로 판단되면, 제3 분석결과 신호를 출력하는 단계;
    상기 제1 평균주파수가 ±PRF/2의 최대 주파수에서 다수회 변동하고, 상기 제2 평균주파수가 증가하는 것으로 판단되면, 제4 분석결과 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 평균주파수가 상기 최대 주파수에서 다수회 변동하고, 상기 제2 평균주파수가 감소하는 것으로 판단되면, 제5 분석결과 신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 단계 c2)는
    상기 제1 분석결과 신호에 기초하여,
    (수학식 2)
    Figure 112008002011309-pat00012
    상기 수학식 2를 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 단계 c2)는
    상기 제2 분석결과 신호에 기초하여,
    (수학식 3)
    Figure 112008002011309-pat00013
    상기 수학식 3을 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 단계 c2)는
    상기 제3 분석결과 신호에 기초하여,
    (수학식 4)
    Figure 112008002011309-pat00014
    상기 수학식 4를 통해 상기 제1 신호 처리를 수행하는 단계
    도플러 모드 영상 형성방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 단계 c2)는
    상기 제4 분석결과 신호에 기초하여, 상기 제1 평균주파수에서, -PRF/2 방향으로 에일리어스된 제1 평균주파수에 PRF를 더하는 상기 제2 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 단계 c2)는
    상기 제5 분석결과 신호에 기초하여, 상기 제1 평균주파수에서, PRF/2 방향으로 에일리어스된 제1 평균주파수에 -PRF를 더하는 상기 제2 신호 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 도플러 모드 영상 형성방법.
KR1020080002851A 2008-01-10 2008-01-10 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법 KR100969537B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080002851A KR100969537B1 (ko) 2008-01-10 2008-01-10 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
EP09000128A EP2078494B1 (en) 2008-01-10 2009-01-08 Noise reduction and aliasing compensation in a doppler mode image
US12/351,740 US8357096B2 (en) 2008-01-10 2009-01-09 Noise reduction and aliasing compensation in a doppler mode image
JP2009003725A JP5399719B2 (ja) 2008-01-10 2009-01-09 ドップラーモード映像を形成する超音波システム及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080002851A KR100969537B1 (ko) 2008-01-10 2008-01-10 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090077102A KR20090077102A (ko) 2009-07-15
KR100969537B1 true KR100969537B1 (ko) 2010-07-12

Family

ID=40466881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080002851A KR100969537B1 (ko) 2008-01-10 2008-01-10 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8357096B2 (ko)
EP (1) EP2078494B1 (ko)
JP (1) JP5399719B2 (ko)
KR (1) KR100969537B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220112390A (ko) 2021-02-04 2022-08-11 서강대학교산학협력단 벡터 도플러의 에일리어싱 방지장치 및 이를 포함하는 초음파 영상장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8882675B2 (en) * 2009-07-16 2014-11-11 Hitachi Aloka Medical, Ltd. Methods and apparatus for ultrasound imaging
EP2380498B8 (en) * 2010-04-26 2015-01-28 Samsung Medison Co., Ltd. Adaptive clutter filtering in an ultrasound system
CN102743190B (zh) * 2012-08-01 2014-11-12 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 一种提高经颅多普勒信号信噪比的方法及系统
WO2016153098A1 (ko) * 2015-03-26 2016-09-29 알피니언메디칼시스템 주식회사 신호의 예측 퀄리티 개선 방법 및 장치
KR102295378B1 (ko) * 2017-06-16 2021-08-31 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 초음파 프로브의 초음파 신호 형성 방법 및 초음파 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100381874B1 (ko) 2000-07-08 2003-04-26 주식회사 메디슨 도플러 효과를 이용하여 혈류 속도를 측정하기 위한초음파 진단 장치 및 방법
US20030158484A1 (en) 2002-02-19 2003-08-21 Lihong Pan Method and apparatus for automatic control of spectral doppler imaging
KR20060124824A (ko) * 2005-05-26 2006-12-06 주식회사 메디슨 초음파 스펙트럼 영상을 처리하는 방법 및 초음파 진단시스템

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542657A (en) * 1983-08-26 1985-09-24 General Electric Company Time domain technique to determine mean frequency
JPS62204733A (ja) * 1986-03-04 1987-09-09 アロカ株式会社 超音波ドプラ診断装置
US4932415A (en) * 1988-11-14 1990-06-12 Vingmed Sound A/S Method of color coding two dimensional ulltrasonic doppler velocity images of blood flow on a display
JPH034843A (ja) * 1989-06-01 1991-01-10 Toshiba Corp 超音波診断装置
JPH04197249A (ja) * 1990-11-28 1992-07-16 Hitachi Ltd 高限界速パルスドプラ計測装置
JPH04279864A (ja) * 1991-03-07 1992-10-05 Hitachi Ltd 高限界速パルスドプラ計測装置
JP3388043B2 (ja) * 1994-12-02 2003-03-17 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波イメージング表示方法及び超音波イメージング装置
US5487389A (en) * 1994-12-29 1996-01-30 Siemens Medical Systems, Inc. Ultrasonic Doppler imager having an adaptive tissue rejection filter with enhanced tissue motion sensitivity
US5544658A (en) * 1995-09-18 1996-08-13 Siemens Medical Systems, Inc. Doppler ultrasound velocity estimation
ATE293788T1 (de) * 1999-05-10 2005-05-15 B K Medical As Messung vektorieller geschwindigkeit
US6480142B1 (en) * 2001-05-17 2002-11-12 William L. Rubin Method and apparatus for measuring velocity and turbulence of atmospheric flows
EP1627602B1 (en) * 2003-05-29 2012-04-25 Olympus Corporation Ultrasonographic device and ultrasonographic device data processing method
US20050054931A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-10 Clark David W. Tracking clutter filter for spectral & audio doppler
WO2007023438A2 (en) * 2005-08-22 2007-03-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic diagnostic imaging system with spectral and audio tissue doppler
US20080242994A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Aloka Co., Ltd. Methods and apparatus for ultrasound imaging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100381874B1 (ko) 2000-07-08 2003-04-26 주식회사 메디슨 도플러 효과를 이용하여 혈류 속도를 측정하기 위한초음파 진단 장치 및 방법
US20030158484A1 (en) 2002-02-19 2003-08-21 Lihong Pan Method and apparatus for automatic control of spectral doppler imaging
KR20060124824A (ko) * 2005-05-26 2006-12-06 주식회사 메디슨 초음파 스펙트럼 영상을 처리하는 방법 및 초음파 진단시스템
US20070016073A1 (en) 2005-05-26 2007-01-18 Medison Co., Ltd. Apparatus and method for processing an ultrasound spectrum image

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220112390A (ko) 2021-02-04 2022-08-11 서강대학교산학협력단 벡터 도플러의 에일리어싱 방지장치 및 이를 포함하는 초음파 영상장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP5399719B2 (ja) 2014-01-29
JP2009165829A (ja) 2009-07-30
EP2078494A3 (en) 2009-12-23
EP2078494B1 (en) 2011-10-19
US20090182236A1 (en) 2009-07-16
US8357096B2 (en) 2013-01-22
KR20090077102A (ko) 2009-07-15
EP2078494A2 (en) 2009-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4928989B2 (ja) 超音波診断装置および超音波診断装置の制御プログラム
US8684934B2 (en) Adaptively performing clutter filtering in an ultrasound system
US8864671B2 (en) Methods and systems for color flow imaging
US11000263B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus, image processing device, and image processing method
KR100969537B1 (ko) 도플러 모드 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
EP2555686A2 (en) Methods and apparatus for ultrasound imaging
CN107049361B (zh) 使用剪切波的声音速度成像
US8771190B2 (en) Methods and apparatus for ultrasound imaging
US6364838B1 (en) Pulsed wave doppler processing using aliased spectral data
CN107303186B (zh) 弹性成像中的频率复合
KR20030082213A (ko) 도플러 효과를 이용하여 인체 조직 속도를 측정하기 위한초음파 진단 장치 및 방법
US9307953B2 (en) Vector interpolation device and method for an ultrasonic wave image
US11154278B2 (en) Ultrasound signal processing device, ultrasound diagnostic device, and ultrasound signal processing method for calculating blood flow and tissue information
KR20090100657A (ko) 초음파 시스템 및 클러터 신호 제거용 필터 설정 방법
KR20120057781A (ko) 적응적 프레임 평균 처리를 수행하는 초음파 시스템 및 방법
KR101100551B1 (ko) 클러터 신호를 필터링하는 초음파 시스템 및 방법
JP2007029703A (ja) 弾性映像信号の非相関度を減少させて超音波映像を形成する方法
KR20190108071A (ko) 음향 방사력-기반 초음파 이미징에서의 적응식 클러터 필터링
JP4067914B2 (ja) 超音波診断装置
JP2007283035A (ja) 超音波診断装置
KR101117544B1 (ko) 탄성영상 형성을 위한 초음파 진단 시스템 및 방법
EP1627602B1 (en) Ultrasonographic device and ultrasonographic device data processing method
JP5025738B2 (ja) 超音波撮像装置
Arif et al. Investigation of non-linear chirp coding for improved second harmonic pulse compression

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130521

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140703

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150629

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160704

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180703

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190701

Year of fee payment: 10