KR101117838B1 - Method for decreasing of spectral broadening and ultrasound system for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도플러 스펙트럼 영상 형성시 발생할 수 있는 스펙트럴 브로드닝 (spectral broadening)을 감소시킬 수 있는 방법 및 그를 위한 초음파 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 초음파 시스템은, 브로드닝(broadening) 감소 조건 변겅 및 최적 조건에 따른 도플러 신호를 형성하는 도플러 신호 획득부, 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하고, 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럴 브로드닝이 최소값을 갖는 최적 조건을 산출하며, 최적 조건에 따른 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 프로세서 및 최적 스펙트럼 도플러 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.The present invention relates to a method capable of reducing spectral broadening that may occur in Doppler spectral image formation and an ultrasonic system therefor. The ultrasound system of the present invention includes a Doppler signal acquisition unit for forming a Doppler signal according to a broadening reduction condition change and an optimum condition, forming a plurality of Doppler spectral images according to a change in the broadcasting reduction condition, and a plurality of Doppler spectra. A spectral broadcasting of an image calculates an optimal condition having a minimum value, and includes a processor configured to form an optimal Doppler spectrum image according to the optimal condition and a display unit configured to display an optimal spectrum Doppler image.

Description

스펙트럴 브로드닝 감소 방법 및 그를 위한 초음파 시스템{METHOD FOR DECREASING OF SPECTRAL BROADENING AND ULTRASOUND SYSTEM FOR THE SAME}Spectral Broadcasting Reduction Method and Ultrasonic System for the Field {METHOD FOR DECREASING OF SPECTRAL BROADENING AND ULTRASOUND SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 초음파 시스템 분야에 관한 것으로, 특히 도플러 스펙트럼 영상 형성시 발생할 수 있는 스펙트럴 브로드닝 (spectral broadening) 효과를 감소시킬 수 있는 방법 및 그를 위한 초음파 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of ultrasonic systems, and more particularly, to a method and an ultrasonic system for reducing the spectral broadening effect that may occur in the formation of Doppler spectral images.

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.Ultrasound systems have non-invasive and non-destructive properties and are widely used in the medical field for obtaining information inside an object. The ultrasound system is very important in the medical field because it can provide a doctor with a high resolution image of the internal tissue of the human body in real time without the need of a surgical operation to directly cut the body.

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 초음파 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, 초음파 프로브로 다가오는 대상체로부터의 수신 주파수는 송신 주파수보다 높으며, 초음파 프로브에서 멀어지는 대상체로부터의 수신 주파수는 송신 주파수보다 낮은 특성을 이용하여 도플러 스펙트럼 영상(doppler spectrum image)을 형성한다.In general, an ultrasound system uses a B-mode in which a reflection coefficient of an ultrasound signal reflected from an object is a two-dimensional image, and a Doppler mode in which an image of a moving object (especially blood flow) is displayed using a Doppler effect. In addition, the present invention provides an elastic mode in which an image of the response difference between the compression and the compression is applied to the object. In particular, the Doppler mode is a frequency of an ultrasonic signal (hereinafter referred to as a transmission frequency) transmitted from an ultrasonic probe at a pulse repetition frequency (PRF) and a frequency of a Doppler signal received through a probe reflected from a moving object (hereinafter, received). Frequency (hereinafter referred to as Doppler frequency). That is, the reception frequency from the object approaching the ultrasound probe is higher than the transmission frequency, and the reception frequency from the object away from the ultrasound probe is lower than the transmission frequency to form a Doppler spectrum image.

도플러 스펙트럼 영상은 대상체의 움직임 정보를 측정할 수 있는데, 일예로 시간에 따른 혈류 속도의 변화를 나타낼 수 있다. 혈류는 혈관의 중심에서 제일 빠르고 벽으로 갈수록 느려지기 때문에 소정의 폭을 갖는다. 따라서 도플러 스펙트럼 영상은 가느다란 선이 아니고 어느 정도 두께를 갖는다. 도플러 스펙트럼 영상의 높이는 속도(velocity) 또는 주파수(frequency)를 나타내며, 밝기는 해당 속도 또는 주파수 성분을 갖는 혈류의 양을 나타낸다. 도플러 스펙트럼 곡선과 수평 기준선(baseline) 사이의 공간을 스펙트럴 윈도우(spectral window)라 한다. 도플러 스펙트럼 영상에서는 여러가지 요인으로 인해 스펙트럴 윈도우가 정상치보다 부분적으로 또는 전체적으로 넓어지는 스펙트럴 브로드닝 효과(spectral broadening effect)가 발생할 수 있다.The Doppler spectrum image may measure motion information of the object, and for example, may indicate a change in blood flow rate over time. Blood flow has a predetermined width because it is the fastest at the center of the blood vessel and slows toward the wall. Therefore, Doppler spectrum images are not thin lines but have a certain thickness. The height of the Doppler spectral image represents velocity or frequency, and the brightness represents the amount of blood flow with that velocity or frequency component. The space between the Doppler spectral curve and the horizontal baseline is called the spectral window. In the Doppler spectral image, various factors may cause a spectral broadening effect in which the spectral window is partially or wholly wider than the normal value.

본 발명은 도플러 스펙트럼 영상 형성시 발생할 수 있는 스펙트럴 브로드닝 (spectral broadening) 효과를 감소시킬 수 있는 방법 및 그를 위한 초음파 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method capable of reducing the spectral broadening effect that may occur in Doppler spectral image formation and an ultrasonic system therefor.

본 발명의 초음파 시스템은, 브로드닝(broadening) 감소 조건 변겅 및 최적 조건에 따른 도플러 신호를 형성하는 도플러 신호 획득부; 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하고, 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럴 브로드닝이 최소값을 갖는 상기 최적 조건을 산출하며, 상기 최적 조건에 따른 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 프로세서; 및 상기 최적 스펙트럼 도플러 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다. The ultrasonic system of the present invention includes a Doppler signal acquisition unit for forming a Doppler signal according to a broadening condition and a reduction condition of a broadening; Forming a plurality of Doppler spectral images according to the change in the broadcasting reduction condition, calculating the optimal condition having the minimum spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images, and forming an optimal Doppler spectral image according to the optimal condition A processor; And a display unit configured to display the optimal spectrum Doppler image.

또한 본 발명의 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법은, a) 브로드닝(broadening) 감소 조건을 소정 간격으로 변겅하는 단계; b) 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호를 획득하는 단계; c) 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호에 기초하여 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 단계; d) 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럼 브로드닝을 추출하는 단계; e) 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 상기 스펙트럼 브로드닝이 최소값을 갖는 최적 조건을 산출하는 단계; f) 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호를 획득하는 단계; g) 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호에 기초하여 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 단계; 및 h) 상기 최적 스펙트럼 도플러 영상을 디스플레이하는 단계 를 포함한다.In addition, the spectral broadcasting effect reduction method of the present invention comprises the steps of: a) changing the broadening (broadening) reducing conditions at predetermined intervals; b) acquiring a Doppler signal according to the change in the broadcasting reduction condition; c) forming a plurality of Doppler spectral images based on the Doppler signal according to the change in the broadcasting reduction condition; d) extracting spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images; e) calculating an optimal condition in which the spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images has a minimum value; f) obtaining a Doppler signal according to the optimum condition; g) forming an optimal Doppler spectral image based on the Doppler signal according to the optimal condition; And h) displaying the optimal spectral Doppler image.

본 발명에 따르면, 도플러 스펙트럼 영상에서 스펙트럴 브로드닝 효과를 감소시켜 최대 속도(peak velocity), 평균 속도(mean velocity), 혈압(pressure), 혈류량(blood folw volume) 등과 같은 정보를 정확하게 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately measure information such as peak velocity, mean velocity, blood pressure, blood folw volume, etc. by reducing the spectral broadcasting effect in the Doppler spectrum image. have.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템의 구성을 보이는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도플러 신호 획득부의 구성을 보이는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 구성을 보이는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럴 브로드닝의 추출을 위한 도플러 스펙트럼 영상을 보이는 예시도.
1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a Doppler signal acquisition unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a configuration of a processor according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a Doppler spectral image for extraction of spectral broadcasting according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 실시예에서 사용된 용어 "도플러 모드"는 컬러 도플러 모드(color doppler mode), 스펙트럴 도플러 모드(spectral doppler mode) 등을 포함한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention. The term "Doppler mode" as used in this embodiment includes color doppler mode, spectral doppler mode and the like.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템(100)의 구성을 보이는 블록도이다. 초음파 시스템(100)은 도플러 신호 획득부(110), 프로세서(120) 및 디스플레이부(130)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound system 100 according to an embodiment of the present invention. The ultrasound system 100 includes a Doppler signal acquirer 110, a processor 120, and a display 130.

도플러 신호 획득부(110)는 브로드닝(broadening) 감소 조건 변겅 및 최적 조건에 따라 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 도플러 신호를 획득한다. 브로드닝 감소 조건 및 최적 조건에 대해서는 후술하도록 한다. 이때, 도플러 신호는 혈류에 의한 도플러 신호 및 심장벽, 심장판 등의 움직임에 의한 클러터 신호(clutter siganl)를 포함한다. The Doppler signal acquisition unit 110 transmits an ultrasound signal to an object according to a broadening condition and an optimum condition and receives an ultrasound signal (ie, an ultrasound echo signal) reflected from the object to obtain a Doppler signal. The broadcast reduction condition and the optimum condition will be described later. In this case, the Doppler signal includes a Doppler signal due to blood flow and a clutter siganl due to movement of the heart wall and the heart plate.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도플러 신호 획득부(110)의 구성을 보이는 블록도이다. 도플러 신호 획득부(110)는 송신신호 형성부(112), 초음파 프로브(114), 빔포머(116) 및 도플러 신호 형성부(118)를 포함한다.2 is a block diagram showing the configuration of a Doppler signal acquisition unit 110 according to an embodiment of the present invention. The Doppler signal acquisition unit 110 includes a transmission signal forming unit 112, an ultrasonic probe 114, a beamformer 116, and a Doppler signal forming unit 118.

송신신호 형성부(112)는 도플러 스펙트럼 영상을 얻기 위한 송신신호를 형성하도록 동작한다. 송신신호 형성부(112)는 초음파 프로브(114)에서 초음파를 집속파(focused wave)가 아닌 평면파(plane wave) 형태로 형성할 수 있도록 송신신호를 형성한다. 또한 송신신호 형성부(112)는 브로드닝 감소 조건 중 대상체의 이동속도의 평균을 나타내는 대표 속도(target velocity)를 고려하여 초음파 프로브(114)의 초음파 송수신 주기를 변경한다. 예를 들어, 송신신호 형성부(112)는 대상체의 대표 속도가 증가하면 그에 비례하여 초음파 프로브(114)가 초음파 송수신 주기를 감소시킬 수 있도록 송신신호를 형성한다.The transmission signal forming unit 112 operates to form a transmission signal for obtaining a Doppler spectrum image. The transmission signal forming unit 112 forms a transmission signal so that the ultrasonic probe 114 may form ultrasonic waves in a plane wave form instead of a focused wave. In addition, the transmission signal forming unit 112 changes the ultrasound transmission / reception period of the ultrasound probe 114 in consideration of a target velocity representing an average of the moving speeds of the object during the broadcasting reduction condition. For example, when the representative speed of the object increases, the transmission signal forming unit 112 forms the transmission signal so that the ultrasound probe 114 may reduce the ultrasound transmission / reception period in proportion thereto.

초음파 프로브(114)는 송신신호 형성부(112)로부터의 송신신호를 초음파 신호로 변환하여 관찰 영역에 송신하고 관찰 영역으로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 형성하도록 동작한다. 초음파 프로브(114)가 관찰 영역에 송신하는 초음파 신호는 송신신호에 따라 집속파(focused wave)가 아닌 평면파(plane wave) 형태일 수 있고, 대상체의 속도에 따라 송수신 주기가 변경될 수 있다.The ultrasonic probe 114 operates to convert the transmission signal from the transmission signal forming unit 112 into an ultrasonic signal, transmit the ultrasonic signal to the observation area, and receive the ultrasonic echo signal reflected from the observation area to form a reception signal. The ultrasound signal transmitted by the ultrasound probe 114 to the observation area may be in the form of a plane wave rather than a focused wave according to the transmission signal, and a transmission / reception period may be changed according to the speed of the object.

빔포머(116)는 초음파 프로브(114)로부터의 수신신호를 아날로그/디지털 변환하고, 디지털 변환된 수신신호를 수신 집속하도록 동작한다. The beamformer 116 operates to analog-to-digital convert the received signal from the ultrasonic probe 114 and to focus the received digitally converted received signal.

도플러 신호 형성부(118)는 수신 집속된 수신신호를 이용하여 도플러 신호를 형성하도록 동작한다.The Doppler signal forming unit 118 operates to form the Doppler signal by using the received focused signal.

프로세서(120)는 도플러 신호 획득부(110)로부터 제공되는 도플러 신호에 기초하여 각종 신호 처리를 수행하고, 도플러 스펙트럼 영상의 브로드닝 감소 조건의 변화 및 스펙트럴 브로드닝 효과가 최소화된 최적 조건에 따른 도플러 스펙트럼 영상을 형성한다. 도플러 스펙트럼 영상을 이용하여 대상체의 움직임 정보를 측정할 수 있는데, 일 예로 시간에 따른 혈류 속도의 변화를 나타낼 수 있다. 혈류는 혈관의 중심에서 제일 빠르고 벽으로 갈수록 느려지기 때문에 소정의 폭을 갖는다. 따라서 도플러 스펙트럼 영상은 가느다란 선이 아니고 어느 정도 두께를 갖는다. 도플러 스펙트럼 영상의 높이는 속도(velocity) 또는 주파수(frequency)를 나타내며, 밝기는 해당 속도 또는 주파수 성분을 갖는 혈류의 양을 나타낸다. 도플러 스펙트럼 곡선과 수평 기준선(baseline) 사이의 공간을 스펙트럴 윈도우(spectral window)라 한다. 도플러 스펙트럼 영상에서는 여러가지 요인으로 인해 스펙트럴 윈도우가 정상치보다 부분적으로 또는 전체적으로 넓어지는 스펙트럴 브로드닝 효과(spectral broadening effect)가 발생할 수 있다. The processor 120 performs various signal processing based on the Doppler signal provided from the Doppler signal acquisition unit 110, and according to an optimal condition in which a change in a broadcast reduction condition of a Doppler spectrum image and a spectral broadcasting effect are minimized. Form Doppler spectral images. The Doppler spectrum image may be used to measure the motion information of the object. For example, it may represent a change in blood flow rate over time. Blood flow has a predetermined width because it is the fastest at the center of the blood vessel and slows toward the wall. Therefore, Doppler spectrum images are not thin lines but have a certain thickness. The height of the Doppler spectral image represents velocity or frequency, and the brightness represents the amount of blood flow with that velocity or frequency component. The space between the Doppler spectral curve and the horizontal baseline is called the spectral window. In the Doppler spectral image, various factors may cause a spectral broadening effect in which the spectral window is partially or wholly wider than the normal value.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서(120)의 구성을 보이는 블록도이다. 프로세서(120)는 신호처리부(121), 영상 형성부(122), 스펙트럴 브로드닝 추출부(123), 저장부(124), 최적조건 산출부(125) 및 신호 조정부(126)를 포함한다. 3 is a block diagram showing the configuration of a processor 120 according to an embodiment of the present invention. The processor 120 includes a signal processor 121, an image forming unit 122, a spectral broadcasting extractor 123, a storage unit 124, an optimal condition calculating unit 125, and a signal adjusting unit 126. .

신호 처리부(121)는 도플러 신호 획득부(110)로부터 제공되는 도플러 신호를 분석하고, 분석 결과에 따라 도플러 신호의 변조(modulation) 및 클러터 필터(clutter filter)의 차단 주파수(cutoff frequency) 변경 등의 신호처리를 수행하여 도플러 신호에서 클러터 신호를 제거하고 도플러 신호만을 출력한다. 또한 신호 처리부(120)는 도플러 신호에 대해 자기상관(auto correlation) 처리, 아크 탄젠트 처리 등을 더 수행할 수 있다.The signal processor 121 analyzes the Doppler signal provided from the Doppler signal acquisition unit 110 and modulates the Doppler signal and changes the cutoff frequency of the clutter filter according to the analysis result. Signal processing is performed to remove the clutter signal from the Doppler signal and output only the Doppler signal. In addition, the signal processor 120 may further perform auto correlation, arc tangent, and the like on the Doppler signal.

영상 형성부(122)는 신호 처리부(121)로부터 제공되는 클러터 신호가 제거된 도플러 신호에 기초하여 브로드닝 감소 조건의 변경 및 최적 조건에 따른 도플러 스펙트럼 영상을 형성한다. 브로드닝 감소 조건은 도플러 신호를 검출할 영역의 크기를 나타내는 샘플 볼륨 크기(sample volume size), 초음파 프로브에서 송신하는 초음파 신호(ultrasound beam)의 형태를 나타내는 송신 빔(transmit beam), 초음파 신호의 송신 및 수신에 이용되는 변환소자의 개수를 나타내는 초음파 구경(aperture) 및 대상체의 이동속도의 평균을 나타내는 대표 속도(target velocity) 등을 포함할 수 있다. 영상 형성부(122)는 소정 간격으로 변화된 브로드닝 감소 조건에 따른 각각의 도플러 스펙트럼 영상을 형성할 수 있다. 브로드닝 감소 조건의 변경 방법으로는 다수의 브로드닝 감소 조건 중 어느 하나의 감소 조건만을 변경시키고, 나머지 감소 조건들은 동일하게 유지하는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 영상 형성부(122)는 최적조건 산출부(125)에서 형성되는 최적 조건에 따라 형성된 도플러 신호에 기초하여 스펙트럴 브로드닝이 최소화된 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성한다. The image forming unit 122 forms a Doppler spectral image according to a change in a broadcasting reduction condition and an optimal condition based on the Doppler signal from which the clutter signal provided from the signal processor 121 is removed. The broadcast reduction condition includes a sample volume size indicating the size of an area to detect a Doppler signal, a transmit beam indicating the shape of an ultrasound beam transmitted from an ultrasound probe, and transmission of an ultrasound signal. And an ultrasound aperture indicating the number of conversion elements used for reception, a target velocity indicating an average of the moving speeds of the object, and the like. The image forming unit 122 may form each Doppler spectrum image according to a broadcasting reduction condition changed at predetermined intervals. As a method of changing the broadcast reduction condition, a method of changing only one reduction condition of a plurality of broadcasting reduction conditions and keeping the remaining reduction conditions the same may be used. In addition, the image forming unit 122 forms an optimal Doppler spectrum image in which spectral broadcasting is minimized based on the Doppler signal formed according to the optimum condition formed by the optimum condition calculating unit 125.

스펙트럴 브로드닝 추출부(123)는 영상 형성부(122)로부터 제공되는 브로드닝 감소 조건의 변경에 따른 도플러 스펙트럼 영상에 기초하여 각각의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럴 브로드닝을 추출한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럴 브로드닝의 추출을 위한 도플러 스펙트럼 영상을 보이는 예시도이다. 도플러 스펙트럼 영상에서 스펙트럴 브로드닝의 정도는 도 4에서 화살표로 표시된 부분의 크기로 나타날 수 있다. 스펙트럴 브로드닝 추출부(123)는 도플러 스펙트럼 영상의 시간축상의 일정 구간 (예를 들어, 2초 이내)의 스펙트럴 브로드닝 정도를 평균하여 스펙트럴 브로드닝을 형성할 수 있다. The spectral broadcasting extractor 123 extracts spectral broadcasting of each Doppler spectrum image based on the Doppler spectrum image according to the change of the broadcasting reduction condition provided from the image forming unit 122. 4 is an exemplary view showing a Doppler spectrum image for extraction of spectral broadcasting according to an embodiment of the present invention. The degree of spectral broadcasting in the Doppler spectrum image may be represented by the size of the portion indicated by the arrow in FIG. 4. The spectral broadcasting extractor 123 may form spectral broadcasting by averaging the spectral broadcasting degree of a predetermined section (eg, within 2 seconds) on the time axis of the Doppler spectrum image.

저장부(124)는 스펙트럴 브로드닝 추출부(123)에서 형성된 스펙트럴 브로드닝을 저장한다. 저장부(124)는 브로드닝 감소 조건별로 스펙트럴 브로드닝을 저장할 수 있다.The storage unit 124 stores the spectral broadcasting formed by the spectral broadcasting extraction unit 123. The storage unit 124 may store spectral broadcasting for each broadcast reduction condition.

최적조건 산출부(125)는 저장부(124)에 저장되어 있는 스펙트럴 브로드닝이 최소값을 갖는 최적 조건을 산출한다. The optimum condition calculating unit 125 calculates an optimum condition in which spectral broadcasting stored in the storage unit 124 has a minimum value.

신호 조정부(126)는 최적조건 산출부(125)에서 산출된 최적조건에 따라 송/수신 구경(aperture), 초음파 빔 집속 정도, 샘플 볼륨 크기, 송신 주기 등을 변경하여 도플러 신호를 형성하도록 도플러 신호 획득부(110)를 제어한다.The signal adjusting unit 126 changes the transmit / receive aperture, the ultrasonic beam focusing degree, the sample volume size, and the transmission period according to the optimum condition calculated by the optimum condition calculating unit 125 to form a Doppler signal. The control unit 110 controls.

다시 도 1을 참조하면, 디스플레이부(130)는 프로세서(120)에서 형성된 최적 조건에 따른 최적 도플러 스펙트럼 영상을 디스플레이한다. 디스플레이부(130)는 CRT(cathode ray tube) 디스플레이, LCD(liquid crystal display), OLED(organic light emit diode) 디스플레이 등을 포함할 수 있다. Referring back to FIG. 1, the display 130 displays an optimal Doppler spectrum image according to an optimal condition formed by the processor 120. The display unit 130 may include a cathode ray tube (CRT) display, a liquid crystal display (LCD), an organic light emit diode (OLED) display, or the like.

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. While the invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims.

110: 도플러 신호 획득부 120: 프로세서
130: 디스플레이부 112: 송신신호 형성부
114: 초음파 프로브 116: 빔포머
118: 도플러 신호 형성부 121: 신호처리부
122: 영상 형성부 123: 스펙트럴 브로드닝 추출부
124: 저장부 125: 최적조건 산출부
126: 신호 조정부
110: Doppler signal acquisition unit 120: processor
130: display unit 112: transmission signal forming unit
114: ultrasonic probe 116: beamformer
118: Doppler signal forming unit 121: signal processing unit
122: image forming unit 123: spectral broadcasting extraction unit
124: storage unit 125: optimum condition calculation unit
126: signal adjustment unit

Claims (12)

초음파 시스템으로서,
스펙트럴 브로드닝 효과를 감소시키기 위한 브로드닝(broadening) 감소 조건 변경 및 최적 조건에 따른 도플러 신호를 형성하는 도플러 신호 획득부;
상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하고, 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럴 브로드닝이 최소값을 갖는 상기 최적 조건을 산출하며, 상기 최적 조건에 따른 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 프로세서; 및
상기 최적 스펙트럼 도플러 영상을 디스플레이하는 디스플레이부
를 포함하는 초음파 시스템.
As an ultrasound system,
A Doppler signal acquisition unit configured to change a broadcasting reduction condition for reducing the spectral broadcasting effect and to form a Doppler signal according to an optimal condition;
Forming a plurality of Doppler spectral images according to the change in the broadcasting reduction condition, calculating the optimal condition having the minimum spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images, and forming an optimal Doppler spectral image according to the optimal condition A processor; And
A display unit for displaying the optimal spectrum Doppler image
.
제1항에 있어서,
상기 도플러 신호 획득부는
상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상 및 상기 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하기 위한 송신신호를 형성하도록 동작하는 송신신호 형성부;
상기 송신신호 형성부로부터의 상기 송신신호를 초음파 신호로 변환하여 관찰 영역에 송신하고 관찰 영역으로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 형성하도록 동작하는 초음파 프로브;
상기 초음파 프로브로부터의 상기 수신신호를 아날로그/디지털 변환하고, 디지털 변환된 수신신호를 수신 집속하는 빔 포머; 및
상기 수신 집속된 수신신호를 이용하여 상기 도플러 신호를 형성하도록 동작하는 도플러 신호 형성부
를 포함하는 초음파 시스템.
The method of claim 1,
The Doppler signal acquisition unit
A transmission signal forming unit operable to form a transmission signal for forming the plurality of Doppler spectral images and the optimal Doppler spectral image;
An ultrasonic probe which converts the transmission signal from the transmission signal forming unit into an ultrasonic signal, transmits the ultrasonic signal to an observation region, and receives an ultrasonic echo signal reflected from the observation region to form a reception signal;
A beam former for analog-to-digital conversion of the received signal from the ultrasonic probe and for focusing the digitally converted received signal; And
A Doppler signal forming unit operable to form the Doppler signal using the received focused focus signal
.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 도플러 신호 획득부로부터 제공되는 상기 도플러 신호를 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 도플러 신호의 각종 신호처리를 수행하여 상기 도플러 신호에서 클러터 신호가 제거된 도플러 신호를 출력하는 신호 처리부;
상기 신호 처리부로부터 제공되는 상기 클러터 신호가 제거된 도플러 신호에 기초하여 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상 및 상기 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 영상 형성부;
상기 영상 형성부로부터 제공되는 상기 브로드닝 감소 조건의 변경에 따른 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럴 브로드닝을 추출하는 스펙트럴 브로드닝 추출부;
상기 스펙트럴 브로드닝을 저장하는 저장부;
상기 스펙트럴 브로드닝의 최소값에 대응하는 상기 최적 조건을 산출하는 최적조건 산출부; 및
상기 산출된 최적 조건에 따른 도플러 신호를 형성하도록 상기 도플러 신호 획득부를 제어하는 신호 조정부를 포함하는 초음파 시스템.
The method of claim 2,
The processor comprising:
A signal processor configured to analyze the Doppler signal provided from the Doppler signal acquirer and output various Doppler signals from which the clutter signal is removed from the Doppler signal by performing various signal processing of the Doppler signal according to an analysis result;
An image forming unit configured to form the plurality of Doppler spectral images and the optimal Doppler spectral image according to the change in the broadcasting reduction condition based on the Doppler signal from which the clutter signal is provided from the signal processor;
A spectral broadcasting extraction unit configured to extract spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectrum images according to a change in the broadcasting reduction condition provided from the image forming unit;
A storage unit to store the spectral broadcasting;
An optimum condition calculating unit calculating the optimum condition corresponding to the minimum value of the spectral broadcasting; And
And a signal adjusting unit for controlling the Doppler signal obtaining unit to form a Doppler signal according to the calculated optimal condition.
제3항에 있어서,
상기 브로드닝 감소 조건은,
상기 도플러 신호를 검출할 영역의 크기를 나타내는 샘플 볼륨 크기(sample volume size), 상기 초음파 프로브에서 송신하는 초음파 신호(ultrasound beam)의 형태를 나타내는 송신 빔(transmit beam), 상기 초음파 신호의 송신 및 수신에 이용되는 변화소자의 개수를 나타내는 초음파 구경(aperture) 및 대상체의 이동속도의 평균을 나타내는 대표 속도(target velocity)를 포함하는 초음파 시스템.
The method of claim 3,
The broadcast reduction condition is,
A sample volume size indicating a size of an area to detect the Doppler signal, a transmit beam indicating a shape of an ultrasound beam transmitted from the ultrasound probe, and transmitting and receiving the ultrasound signal An ultrasound system comprising an ultrasound aperture indicating the number of change elements to be used and a target velocity indicating an average of a moving speed of the object.
제4항에 있어서,
상기 영상 형성부는, 상기 브로드닝 감소 조건을 소정 간격 변화시켜 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 초음파 시스템.
The method of claim 4, wherein
The image forming unit, the ultrasound system to form the plurality of Doppler spectrum images by varying the broadcast reduction condition by a predetermined interval.
제5항에 있어서,
상기 스펙트럼 브로드닝 추출부는,
상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 시간축상의 일정 구간의 스펙트럴 브로드닝 정도를 평균하여 상기 스펙트럴 브로드닝을 추출하는 초음파 시스템.
The method of claim 5,
The spectrum broadcasting extraction unit,
And extracting the spectral broadcasting by averaging spectral broadcasting degrees of a predetermined section on the time axis of the plurality of Doppler spectrum images.
스펙트럴 브로드닝 효과(spectral broadening effect) 감소 방법으로서,
a) 스펙트럴 브로드닝 효과를 감소시키기 위한 브로드닝(broadening) 감소 조건을 소정 간격으로 변경하는 단계;
b) 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호를 획득하는 단계;
c) 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호에 기초하여 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 단계;
d) 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 스펙트럼 브로드닝을 추출하는 단계;
e) 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 상기 스펙트럼 브로드닝이 최소값을 갖는 최적 조건을 산출하는 단계;
f) 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호를 획득하는 단계;
g) 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호에 기초하여 최적 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 단계; 및
h) 상기 최적 스펙트럼 도플러 영상을 디스플레이하는 단계
를 포함하는 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법.
As a method for reducing the spectral broadening effect,
a) changing a broadcasting reduction condition to reduce the spectral broadcasting effect at predetermined intervals;
b) acquiring a Doppler signal according to the change in the broadcasting reduction condition;
c) forming a plurality of Doppler spectral images based on the Doppler signal according to the change in the broadcasting reduction condition;
d) extracting spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images;
e) calculating an optimal condition in which the spectral broadcasting of the plurality of Doppler spectral images has a minimum value;
f) obtaining a Doppler signal according to the optimum condition;
g) forming an optimal Doppler spectral image based on the Doppler signal according to the optimal condition; And
h) displaying the optimal spectral Doppler image.
Spectral broadcasting effect reduction method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 단계 c)는,
c1) 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 도플러 신호의 각종 신호처리를 수행하여 상기 도플러 신호에서 클러터 신호가 제거된 도플러 신호를 출력하는 단계; 및
c2) 상기 클러터 신호가 제거된 도플러 신호에 기초하여 상기 브로드닝 감소 조건 변경에 따른 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상 형성하는 단계
를 포함하는 스펙트럼 브로드닝 효과 감소 방법.
The method of claim 7, wherein
Step c) is
c1) analyzing the Doppler signal according to the change of the broadcasting reduction condition and performing various signal processing of the Doppler signal according to the change of the broadcasting reduction condition according to the analysis result to output the Doppler signal from which the clutter signal is removed from the Doppler signal Making; And
c2) forming the plurality of Doppler spectrum images according to the change of the broadcasting reduction condition based on the Doppler signal from which the clutter signal is removed.
Spectral broadcasting effect reduction method comprising a.
제8항에 있어서,
상기 단계 c2)는,
상기 브로드닝 감소 조건을 소정 간격 변화시켜 상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상을 형성하는 단계
를 포함하는 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법.
The method of claim 8,
Step c2),
Changing the broadcasting reduction condition by a predetermined interval to form the plurality of Doppler spectrum images.
Spectral broadcasting effect reduction method comprising a.
제7항에 있어서,
상기 단계 d)는,
상기 다수의 도플러 스펙트럼 영상의 시간축상의 일정 구간의 스펙트럴 브로드닝 정도를 평균하여 상기 스펙트럴 브로드닝을 추출하는 단계를 포함하는 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법.
The method of claim 7, wherein
Step d),
And extracting the spectral broadcasting by averaging the spectral broadcasting degree of a predetermined section on the time axis of the plurality of Doppler spectrum images.
제7항에 있어서,
상기 단계 g)는,
g1) 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 최적 조건에 따른 도플러 신호의 각종 신호처리를 수행하여 상기 도플러 신호에서 클러터 신호가 제거된 도플러 신호를 출력하는 단계; 및
g2) 상기 클러터 신호가 제거된 도플러 신호에 기초하여 상기 최적 조건에 따른 상기 최적 도플러 스펙트럼 영상 형성하는 단계
를 포함하는 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법.
The method of claim 7, wherein
Step g),
g1) analyzing a Doppler signal according to the optimum condition and performing various signal processing of the Doppler signal according to the optimum condition according to the analysis result to output a Doppler signal from which the clutter signal is removed from the Doppler signal; And
g2) forming the optimal Doppler spectrum image according to the optimal condition based on the Doppler signal from which the clutter signal is removed
Spectral broadcasting effect reduction method comprising a.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 브로드닝 감소 조건은,
도플러 신호를 검출할 영역의 크기를 나타내는 샘플 볼륨 크기(sample volume size), 초음파 프로브에서 송신하는 초음파 신호(ultrasound beam)의 형태를 나타내는 송신 빔(transmit beam), 상기 초음파 신호의 송신 및 수신에 이용되는 변화소자의 개수를 나타내는 초음파 구경(aperture) 및 대상체의 이동속도의 평균을 나타내는 대표 속도(target velocity)를 포함하는 스펙트럴 브로드닝 효과 감소 방법.
The method according to any one of claims 7 to 11,
The broadcast reduction condition is,
A sample volume size indicating the size of an area to detect a Doppler signal, a transmit beam indicating the shape of an ultrasound beam transmitted from an ultrasonic probe, and used for transmitting and receiving the ultrasonic signal A method of reducing spectral broadcasting effect including an ultrasonic aperture indicating the number of change elements to be converted and a target velocity indicating an average of a moving speed of an object.
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US11020085B2 (en) 2015-08-27 2021-06-01 Koninklijke Philips N.V. Spectral doppler processing with adaptive sample window size

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