KR101388333B1 - Accurate time delay estimation method and system for use in ultrasound imaging - Google Patents

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KR101388333B1
KR101388333B1 KR1020070026221A KR20070026221A KR101388333B1 KR 101388333 B1 KR101388333 B1 KR 101388333B1 KR 1020070026221 A KR1020070026221 A KR 1020070026221A KR 20070026221 A KR20070026221 A KR 20070026221A KR 101388333 B1 KR101388333 B1 KR 101388333B1
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케네스 웨인 리그비
크리스토퍼 로버트 하자드
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

초음파 시스템(10)에서 빔 형성 시간 지연을 교정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 송신 빔 형성 시간 지연에 의해 초음파 에너지의 빔을 대상물에 송신하는 것을 포함한다. 본 방법은 수신 빔 형성 시간 지연에 의해 다수의 에코 신호를 수신하고 각각의 에코 신호 및 각각의 촬상 방향에 대해 빔 형성 시간 지연 에러를 추정하는 것을 더 포함한다. 본 방법은 송신 및 수신 빔 형성 시간 지연을 교정하고, 교정된 송신 및 수신 빔 형성 시간 지연을 이용하여 대상물의 초음파 화상을 생성하는 것을 더 포함한다.A method of correcting the beamforming time delay in the ultrasound system 10 is provided. The method includes transmitting a beam of ultrasonic energy to an object by a transmission beamforming time delay. The method further includes receiving a plurality of echo signals by the receive beamforming time delay and estimating the beamforming time delay error for each echo signal and each imaging direction. The method further includes correcting the transmit and receive beamforming time delays and generating an ultrasound image of the object using the corrected transmit and receive beamforming time delays.

Description

빔형성 시간 지연 교정 방법과 빔형성 시간 지연을 추정하는 초음파 시스템{ACCURATE TIME DELAY ESTIMATION METHOD AND SYSTEM FOR USE IN ULTRASOUND IMAGING}ACCURATE TIME DELAY ESTIMATION METHOD AND SYSTEM FOR USE IN ULTRASOUND IMAGING

도 1은 본 발명의 한 양태에 따라 구현되는 초음파 시스템의 일실시예의 블록도이다.1 is a block diagram of one embodiment of an ultrasound system implemented in accordance with an aspect of the present invention.

도 2는 본 발명의 한 양태에 따른 빔형성기 시스템의 일실시예의 블록도이다.2 is a block diagram of one embodiment of a beamformer system in accordance with an aspect of the present invention.

도 3은 도달 시간 에러가 추정되고 시간 지연 교정이 생성되는 방법을 도시하는 흐름도이다.3 is a flow chart illustrating how arrival time errors are estimated and time delay corrections are generated.

도 4, 도 5 및 도 6은 트랜스듀서 엘리먼트와 개별 복소 상관합의 상태 사이의 비교를 도시하는 그래프이다.4, 5 and 6 are graphs showing the comparison between the transducer element and the state of the individual complex correlation.

도 7은 복소 상관합이 라벨링되는 한 방법을 도시하는 흐름도이다.7 is a flow chart illustrating one method by which a complex correlation sum is labeled.

도 8은 화상 데이터가 상관합을 라벨링하는 데 사용되는 한 방법을 도시하는 흐름도이다.8 is a flow diagram illustrating one method in which image data is used to label correlations.

도 9는 관심 영역 부근의 혈관의 존재를 도시하는 조직의 화상이다.9 is an image of tissue showing the presence of blood vessels near the region of interest.

도 10은 관심 영역 부근의 혈관의 존재를 검출하는 한 방법을 도시하는 흐름도이다.10 is a flow chart illustrating one method of detecting the presence of blood vessels near the region of interest.

도 11은 관심 영역 부근의 빛나는 산란체의 존재를 도시하는 조직의 화상이다.FIG. 11 is an image of tissue showing the presence of shiny scatterers near the region of interest. FIG.

도 12, 도 13, 도 14 및 도 15는 트랜스듀서 어레이의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 복소 상관합 상태 및 대응 데이터 마스크를 도시하는 그래프이다.12, 13, 14 and 15 are graphs showing complex correlation states and corresponding data masks for transducer elements of a transducer array.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10: 초음파 시스템 12: 획득 서브시스템10: ultrasound system 12: acquisition subsystem

14: 처리 서브시스템 16: 촬상 대상물14: Processing Subsystem 16: Imaging Object

18: 트랜스듀서 어레이 18A-18Z: 트랜스듀서 엘리먼트18: Transducer Array 18A-18Z: Transducer Element

20: T/R 스위칭 회로 22: 송신기20: T / R switching circuit 22: transmitter

24: 수신기 26: 빔형성기 시스템24: receiver 26: beamformer system

28: 제어 프로세서 30: 복조기28: control processor 30: demodulator

32: 촬상 모드 프로세서 34: 스캔 컨버터32: imaging mode processor 34: scan converter

36: 디스플레이 프로세서 38: 모니터36: display processor 38: monitor

40: 유저 인터페이스 42: 원격 접속 서브시스템40: user interface 42: remote access subsystem

44: 웹 서버 46: 인터페이스44: web server 46: interface

48: 데이터 저장소 50: 촬상 워크스테이션48: data storage 50: imaging workstation

62: 빔형성기 지연 62A-62Z: 빔형성기 지연 엘리먼트62: beamformer delay 62A-62Z: beamformer delay element

64: 가산기 68: 복합 필터64: adder 68: composite filter

70: 상관기 프로세서 70A-70Z: 상관기 프로세서70: Correlator Processor 70A-70Z: Correlator Processor

74: 상관합 프로세서 120: 관심 영역74: correlation processor 120: region of interest

122: 혈관 124: 조직122: blood vessel 124: tissue

126: 빛나는 산란체 128: 관심 영역126: Glowing Scatterer 128: Region of Interest

132: 사이드로브 에너지132: sidelobe energy

관련 출원에 대한 참조Reference to Related Application

본 출원은 이하 본 명세서에서 참조로 인용되는 2004년 6월 30일에 출원된 "TIME DELAY ESTIMATION METHOD AND SYSTEM FOR USE IN ULTRASOUND IMAGING"란 명칭의 미국 특허 출원 제 10/882910 호에 관한 주제를 포함한다.This application includes the subject matter of US Patent Application No. 10/882910, entitled "TIME DELAY ESTIMATION METHOD AND SYSTEM FOR USE IN ULTRASOUND IMAGING," filed June 30, 2004, which is hereby incorporated by reference herein. .

본 발명은 전반적으로 촬상 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 초음파 촬상 시스템에서 시간 지연을 추정하고 교정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to imaging systems, and more particularly to methods and systems for estimating and correcting time delays in ultrasonic imaging systems.

초음파 시스템은 파형 세트를 촬상 대상물로 송신하고 반영된 초음파 신호 세트를 수신하도록 사용되는 트랜스듀서 엘리먼트 어레이를 포함한다. 각각의 파형은 선택된 상대적인 시간 지연에 의해 방출되어 송신된 총 파형을 원하는 방향과 깊이로 및 원하는 형상으로 포커싱(focusing)한다. 마찬가지로 각각의 수신된 신호는 개별적으로 지연되어 원하는 방향과 깊이 및 원하는 형상에 대해 반영된 에너지로 시스템의 응답을 극대화한다. 지연된 수신 신호가 합산되고 프로세스되어 촬상 대상물의 이미지를 생성하고 디스플레이한다.The ultrasound system includes an array of transducer elements used to transmit a set of waveforms to an imaging object and receive a reflected set of ultrasound signals. Each waveform is emitted by a selected relative time delay to focus the total waveform transmitted in the desired direction and depth and in the desired shape. Likewise, each received signal is individually delayed to maximize the system's response with the reflected energy for the desired direction and depth and desired shape. The delayed received signals are summed and processed to generate and display an image of the imaged object.

빔 형성 시간 지연으로서 집합적으로 알려진 송신 및 수신 시간 지연은 알려진 일정한 속도에 의해 사운드가 신체를 통해 전파한다고 가정하여 통상 계산된다. 이러한 가정이 실패하는 경우, 송신 및 수신 포커싱이 저하되어 화상 해상도 및 콘트라스트의 손실이 있게 될 것이다.Transmitted and received time delays, collectively known as beamforming time delays, are typically calculated assuming that sound propagates through the body at a known constant rate. If this assumption fails, the transmit and receive focusing will be degraded resulting in a loss of image resolution and contrast.

화상 품질의 손실을 저감시키는 하나의 방법은 수신 신호의 상대적인 시간 지연의 측정치에 근거하여 빔 형성 시간 지연을 조정하는 것이다. 수신 빔 형성 지연이 인가된 후에 이들 상대적인 시간 지연을 측정하는 것은 불편하다. 알려진 고정 사운드 속도의 추정이 정확한 경우, 지연된 수신 신호가 시간에 맞추어 양호하게 정렬될 것인데, 즉, 도달 시간 에러가 적을 것이다. 이러한 추정이 정확하지 않은 경우, 지연된 수신 신호가 시간에 맞추어 양호하게 정렬되지 않을 것인데, 즉, 도달 시간 에러가 많을 것이다. 도달 시간 에러에 대해 빔 형성 지연을 교정함으로써, 포커싱이 향상될 것이며 화상 해상도 및 콘트라스트가 증대할 것이다. 도달 시간 지연은 당 분야에 잘 알려져 있는 몇몇 방법 중 하나를 이용하여 추정될 수 있다. One way to reduce the loss of image quality is to adjust the beamforming time delay based on a measure of the relative time delay of the received signal. It is inconvenient to measure these relative time delays after the receive beamforming delay has been applied. If the estimation of the known fixed sound speed is correct, the delayed received signal will be well aligned in time, i.e., the arrival time error will be small. If this estimate is not correct, the delayed received signal will not be well aligned in time, ie there will be many arrival time errors. By correcting the beamforming delay for arrival time errors, focusing will be improved and image resolution and contrast will increase. The arrival time delay can be estimated using one of several methods well known in the art.

의료 초음파 촬상에 있어서, 도달 시간 에러의 추정은 고속이고, 정확하며 강성해야 한다. 또한 추정 하드웨어를 구현하는데 요구되는 잉여 비용이 최소화되 는 것이 매우 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 도달 시간 에러는 2개의 신호 간의 차이로 정의된다. 도달 시간 에러는 시간 지연 교정을 획득하도록 프로세스되며, 이 교정이 적용되어 빔 형성 시간 지연을 교정된다.In medical ultrasound imaging, the estimation of the arrival time error must be fast, accurate and rigid. It is also highly desirable to minimize the surplus cost required to implement the estimated hardware. As used herein, time of arrival error is defined as the difference between two signals. The arrival time error is processed to obtain a time delay correction, which correction is applied to correct the beamforming time delay.

조작자가 통상적인 스캐닝 프로시쥬어의 일부로서 환자에 대해 트랜스듀서를 이동하거나, 또는 조작자의 손의 약간의 움직임, 혹은 환자의 움직임이나 숨쉬는 동작으로 인해, 촬상 대상물에 대해 트랜스듀서가 이동함에 따라 요구되는 교정이 가변적으로 될 것이기 때문에, 빔 형성 시간 지연은 신속하게 갱신될 필요가 있으므로 고속의 추정이 바람직하다.Calibration required as the operator moves the transducer relative to the imaging object due to the operator moving the transducer relative to the patient as part of a typical scanning procedure, or a slight movement of the operator's hand, or a movement or breathing movement of the patient. Because this will be variable, a fast estimation is desirable because the beamforming time delay needs to be updated quickly.

부정확한 시간 지연 교정에 의한 빔 형성 시간 지연의 조정으로 인해 화상의 바람직하지 않은 저하를 방지하고 화상 해상도 및 콘트라스트를 향상시키기 위해 정확한 추정이 요구된다. 도달 시간 지연은 몇 가지 이유로 인해 부정확할 수 있다. 예를 들면, 복잡한 상관합의 위상을 이용하여 도달 시간 에러 추정이 계산되는 경우, 상관합에 제공하는 신호는 불량하게 상관될 수도 있고, 또는 트랜스듀서의 엘리먼트가 고장나게 되어 그 출력 신호가 비정상적으로 잡음이 많아질 수도 있다. 트랜스듀서 엘리먼트는 갈비뼈와 같은 음향적으로 비투과적인 장해물에 의해 촬상 대상물에 대해 가려지므로, 잡음성 신호를 생성할 수 있어, 부정확한 도달 시간 에러 추정을 초래한다. 이러한 부정확한 값으로 인한 빔 형성 성능의 저하가 보다 정확한 값을 이용하는 교정의 장점을 압도하므로, 이러한 신뢰 불가능한 또는 잡음성의 위상 추정이 시간 지연 교정을 결정하는데 사용되도록 하는 것은 바람직하지 않다.Adjustment of the beamforming time delay by inaccurate time delay correction requires accurate estimation to prevent undesired degradation of the image and to improve image resolution and contrast. The arrival time delay can be inaccurate for several reasons. For example, if the time of arrival error estimate is calculated using the phase of a complex correlation sum, the signal provided to the correlation sum may be poorly correlated, or the element of the transducer may fail and its output signal may be abnormally noisy. This may be a lot. The transducer element is obscured by the acoustically impermeable obstruction, such as ribs, to the imaging object, which can produce a noisy signal, resulting in inaccurate arrival time error estimation. It is not desirable to allow such unreliable or noisy phase estimates to be used to determine time delay correction, since the degradation of beamforming performance due to these incorrect values overwhelms the advantage of using more accurate values.

또한, 도달 시간 에러 추정의 이러한 에러는 화상으로 아티팩트를 유입시키고, 이는 잘못된 진단 또는 긴 검사 시간을 유도할 수 있다. 아티팩트 생성 비율은 대부분의 수행자가 시간 지연 교정 특성을 일상적으로 사용하기에 충분히 낮아서 개선된 화상 해상도 및 콘트라스트의 이점을 얻을 수 있어야 한다.In addition, this error in arrival time error estimation introduces artifacts into the picture, which can lead to false diagnosis or long inspection time. The artifact generation rate should be low enough for most practitioners to routinely use the time delay correction feature to obtain the benefit of improved image resolution and contrast.

많은 애플리케이션에서, 인체의 갈비뼈 사이(늑골간)를 투영할 필요가 있는데, 갈비뼈는 트랜스듀서 부분으로부터의 초음파 송신 및 수신을 차단할 수 있기 때문이며, 특히 원하는 촬상 스캔 판이 트랜스듀서가 갈비뼈의 방향과 대체로 수직하게 배향될 것을 요구하는 경우에 그러하다. 또한, 갈비뼈와 관련되는 근육층은 두께와 방향이 불규칙적이므로, 트랜스듀서에 도달 시간 에러를 유도한다. 늑골간을 투영하면서 보다 정확한 진단을 가능하게 하는 고화질 화상을 생성하는 것이 요구된다.In many applications, it is necessary to project between the ribs of the human body (intercostal ribs), since the ribs can block the transmission and reception of ultrasound from the transducer part, especially if the desired imaging scan plate is generally perpendicular to the direction of the ribs. This is the case when it is required to be oriented. In addition, the muscle layers associated with the ribs are irregular in thickness and orientation, leading to time-of-arrival errors in the transducer. It is desirable to produce high quality images that allow more accurate diagnosis while projecting the intercostal spaces.

그러므로, 시스템 비용 및 사이즈를 최소화하면서 정확하고 견고하게 도달 시간 에러를 추정하고 보상하는 초음파 시스템에서의 방법 및 시스템이 필요하다.Therefore, what is needed is a method and system in an ultrasound system that accurately and robustly estimates and compensates for arrival time errors while minimizing system cost and size.

간략히, 본 발명의 한 양태에 따르면, 초음파 시스템의 빔형성기 시간 지연을 교정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 초음파 에너지 빔을 대상물로 전송하는 단계를 포함한다. 초음파 에너지 빔은 트랜스듀서 엘리먼트 어레이를 사용하여 생성되고, 각 트랜스듀서 엘리먼트는 송신 빔형성 시간 지연을 갖는 초음파 에너지 펄스를 송신하도록 구성된다. 또한, 이 방법은 복수의 에코 신호를 수신하는 단계 를 포함하며, 각 트랜스듀서 엘리먼트는 수신 빔형성 시간 지연을 갖는 초음파 에너지빔을 수신하도록 구성되고 각 에코 신호 및 각 촬상 방향에 대한 도달 시간 에러를 추정한다. 또한, 이 방법은 송신 및 수신 빔형성 시간 지연을 교정하고, 교정된 송신 및 수신 빔형성 시간 지연을 사용하여 대상물의 초음파 화상을 생성한다.Briefly, in accordance with an aspect of the present invention, a method is provided for correcting a beamformer time delay of an ultrasound system. The method includes transmitting an ultrasonic energy beam to the object. An ultrasonic energy beam is generated using an array of transducer elements, each transducer element configured to transmit an ultrasonic energy pulse having a transmission beamforming time delay. The method also includes receiving a plurality of echo signals, wherein each transducer element is configured to receive an ultrasonic energy beam having a receive beamforming time delay and generate an arrival time error for each echo signal and each imaging direction. Estimate. The method also corrects the transmit and receive beamforming time delays and uses the corrected transmit and receive beamforming time delays to generate an ultrasound image of the object.

다른 실시예에서는, 빔형성 시간 지연을 추정하는 초음파 시스템이 제공된다. 초음파 시스템은 한 패턴으로 배치되는 어레이 엘리먼트 세트를 갖는 트랜스튜서 어레이를 포함하는데, 엘리먼트 각각은 송신 모드 동안 대상물을 통해 개별적으로 초음파 에너지 빔을 전송하도록 구성되어 수신 모드 동안 트랜스듀서에 충돌하는 진동 에너지에 반응하는 에코 신호를 생성할 수 있다. 초음파 시스템은 트랜스듀서 어레이에 접속되어 송신 모드 동안에 동작 가능하여 어레이 엘리먼트 각각에 개별 전송 빔형성기 시간 지연을 갖는 개별 전송 신호 펄스를 인가하여 유도된 전송 빔이 생성되게 하는 송신기를 포함한다. 수신기는 트랜스듀서 어레이에 접속되고, 수신 모드 동안 어레이 엘리먼트 각각에 의해 발생되는 에코 신호를 샘플링하고 각 에코 신호 샘플에 수신 빔형성기 시간 지연을 부과하여 대응하는 복수의 수신 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 이 시스템은 각 에코 신호 및 각 촬상 방향에 대해 도달 시간 에러를 추정하고 송신 및 수신 빔형성 시간 지연을 교정하는 빔형성기 시스템과, 초음파 화상을 생성하는 화상 프로세서를 포함한다.In another embodiment, an ultrasound system for estimating beamforming time delay is provided. The ultrasound system includes a transducer array having a set of array elements arranged in a pattern, each of which is configured to transmit an ultrasonic energy beam individually through the object during the transmission mode to the vibration energy impinging on the transducer during the reception mode. It can generate a responsive echo signal. The ultrasound system includes a transmitter connected to the transducer array and operable during a transmission mode to apply an individual transmit signal pulse having an individual transmit beamformer time delay to each of the array elements to produce an induced transmit beam. The receiver is connected to the transducer array and can sample the echo signals generated by each of the array elements during the receive mode and impose a receive beamformer time delay on each echo signal sample to generate a corresponding plurality of received signals. The system also includes a beamformer system for estimating arrival time errors for each echo signal and each imaging direction and correcting the transmit and receive beamforming time delays, and an image processor for generating ultrasound images.

본 발명의 이들 및 다른 특성, 양태 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하는 발명의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이며, 도면에서 유사한 부호는 유사한 부분을 지칭한다.These and other features, aspects, and advantages of the present invention will be better understood from the following detailed description of the invention with reference to the accompanying drawings, in which like numerals refer to similar parts.

도 1은 본 발명의 한 양태에 따라 구현되는 초음파 시스템(10)의 일실시예의 블록도이다. 초음파 시스템은 획득 서브시스템(12) 및 처리 서브시스템(14)로 구성된다. 획득 서브시스템(12)은 (복수의 트랜스듀서 어레이 엘리먼트(18A 내지18 Z)를 포함하는) 트랜스듀서 어레이(18), 송수신 스위칭 회로(20), 송신기(22), 수신기(24) 및 빔형성기 시스템(26)을 포함한다. 처리 서브시스템(14)은 제어 프로세서(28), 복조기(30), 촬상 모드 프로세서(32), 스캔 컨버터(34) 및 디스플레이 프로세서(36)를 포함한다. 디스플레이 프로세서는 이미지 디스플레이를 위해 모니터에도 접속된다. 유저 인터페이스(40)는 제어 프로세서(28) 및 디스플레이 모니터(38)와 상호작용한다. 또한, 처리 서브시스템은 웹 서버(44) 및 원격 접속성 인터페이스(46)를 포함하는 원격 접속성 서브시스템(42)에 접속될 수 있다. 처리 서브시스템은 초음파 화상 데이터를 수신하기 위해 데이터 저장소(48)에도 접속될 수 있다. 데이터 저장소는 화상 워크스테이션과 상호작용한다.1 is a block diagram of one embodiment of an ultrasound system 10 implemented in accordance with an aspect of the present invention. The ultrasound system consists of an acquisition subsystem 12 and a processing subsystem 14. Acquisition subsystem 12 includes transducer array 18 (including a plurality of transducer array elements 18A-18Z), transmit / receive switching circuit 20, transmitter 22, receiver 24, and beamformer. System 26. Processing subsystem 14 includes a control processor 28, a demodulator 30, an imaging mode processor 32, a scan converter 34, and a display processor 36. The display processor is also connected to the monitor for image display. User interface 40 interacts with control processor 28 and display monitor 38. The processing subsystem may also be connected to a remote connectivity subsystem 42 that includes a web server 44 and a remote connectivity interface 46. The processing subsystem may also be connected to the data store 48 for receiving ultrasound image data. The data store interacts with an image workstation.

여기서 사용된 "하도록 동작가능한", "하도록 구성된" 등은 구성요소들이 설명된 효과를 제공하게 하도록 구성요소들 사이의 하드웨어 또는 소프트웨어 접속을 지칭하고, 이들 용어는 주어진 입력 신호에 응답하여 출력을 제공하는 결과를 수행하도록 프로그래밍되는 아날로그 또는 디지털 컴퓨터 또는 (ASIC과 같은) 애플리케 이션 지정 디바이스와 같은 전기적 구성요소의 동작 특성도 지칭한다.As used herein, “operable to”, “configured to”, and the like, refer to a hardware or software connection between components such that the components provide the described effects, and these terms provide an output in response to a given input signal. Also refers to the operating characteristics of an electrical component, such as an analog or digital computer or an application specific device (such as an ASIC) that is programmed to perform a result.

아키텍처 및 모듈은 디지털 신호 프로세서를 가진 회로 기판과 같은 전용 하드웨어 구성요소이거나, 상업용 규격(off-the-shelf) PC와 같은 범용 컴퓨터 또는 프로세서에서 실행하는 소프트웨어일 수 있다. 다양한 아키텍처 및 모듈은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 조합되거나 분리될 수 있다.The architecture and modules may be dedicated hardware components, such as circuit boards with digital signal processors, or software running on general-purpose computers or processors, such as off-the-shelf PCs. Various architectures and modules can be combined or separated in accordance with various embodiments of the invention.

획득 서브시스템(12)에서, 트랜스듀서 어레이(18)는 대상물(16)과 접촉하고 있다. 트랜스듀서 어레이(18)는 송/수신(T/R) 스위칭 회로(20)에 결합된다. T/R 스위칭 회로(20)는 송신기(22)의 출력단 및 수신기(24)의 입력단에 결합된다. 수신기(24)의 출력은 빔형성기(26)로의 입력이다. 빔형성기(26)는 송신기(22)의 입력단과 복조기(30)의 입력단에도 결합된다.In the acquisition subsystem 12, the transducer array 18 is in contact with the object 16. Transducer array 18 is coupled to a transmit / receive (T / R) switching circuit 20. The T / R switching circuit 20 is coupled to the output of the transmitter 22 and the input of the receiver 24. The output of the receiver 24 is an input to the beamformer 26. The beamformer 26 is also coupled to the input of the transmitter 22 and the input of the demodulator 30.

처리 서브시스템(14)에서, 복조기(30)의 출력단은 촬상 모드 프로세서(32)의 입력단에도 결합된다. 제어 프로세서는 촬상 모드 프로세서(32), 스캔 컨버터(34) 및 디스플레이 프로세서(36)로 인터페이싱한다. 촬상 모드 프로세서(32)의 출력단은 스캔 컨버터(34)의 입력단에 결합된다. 스캔 컨버터(34)의 출력단은 디스플레이 프로세서(36)의 입력단에 결합된다. 디스플레이 프로세서(36)는 모니터(38)에 결합된다.In the processing subsystem 14, the output of the demodulator 30 is also coupled to the input of the imaging mode processor 32. The control processor interfaces with the imaging mode processor 32, the scan converter 34 and the display processor 36. The output end of the imaging mode processor 32 is coupled to the input end of the scan converter 34. The output end of the scan converter 34 is coupled to the input end of the display processor 36. Display processor 36 is coupled to monitor 38.

초음파 시스템(10)은 초음파 에너지를 대상물(16)의 선택된 영역으로 전달하고, 대상물으로부터 후방 산란된 에코 신호를 수신하고 처리하여 화상을 생성하고 디스플레이한다.The ultrasound system 10 delivers ultrasound energy to a selected area of the object 16 and receives and processes the backscattered echo signal from the object to generate and display an image.

전달된 초음파 에너지 빔을 생성하기 위해, 제어 프로세서(28)는 빔형성기(26)에 명령 데이터를 전달하여, 트랜스듀서 어레이(18)의 표면에서의 특정 지점으로부터 원하는 조종 각도로 발생하는 원하는 형태의 빔을 생성하는 전송 파라미터를 산출한다. 이 전송 파라미터는 빔형성기(26)에서 송신기(22)로 전달된다. 송신기(22)는 T/R 스위칭 회로(20)를 통해 트랜스듀서 어레이(18)에 전달되는 전송 신호를 적절히 인코딩하는 데 전송 파라미터를 사용한다. 전송 신호는 서로에 대해 특정 레벨 및 시간 지연으로 설정되고, 트랜스듀서 어레이(18)의 개별 트랜스듀서 엘리먼트에 제공된다. 전송 신호는 트랜스듀서 엘리먼트를 여자(excite)하여, 시간 지연 및 레벨 관계가 동일한 초음파를 방출시킨다. 이에 따라, 트랜스듀서 어레이(18)가 예컨대, 초음파 젤을 사용함으로써 대상물에 음향적으로 결합될 때, 전송된 초음파 에너지 빔은 스캔 라인을 따라 스캔 평면 내의 대상물에 형성된다. 이 처리는 전자 스캐닝으로 알려져 있다.To generate the transmitted ultrasonic energy beam, control processor 28 delivers the command data to beamformer 26 to produce the desired shape, which occurs at a desired steering angle from a specific point on the surface of transducer array 18. Compute the transmission parameters for generating the beam. This transmission parameter is passed from the beamformer 26 to the transmitter 22. The transmitter 22 uses the transmission parameters to properly encode the transmission signal transmitted to the transducer array 18 via the T / R switching circuit 20. The transmission signals are set to a specific level and time delay relative to each other and are provided to the individual transducer elements of the transducer array 18. The transmitted signal excites the transducer element, thereby emitting an ultrasonic wave having the same time delay and level relationship. Thus, when transducer array 18 is acoustically coupled to an object, for example by using an ultrasonic gel, the transmitted ultrasound energy beam is formed on the object in the scan plane along the scan line. This process is known as electronic scanning.

트랜스듀서 어레이(18)는 양방향 트랜스듀서이다. 초음파가 대상물에 전달되면, 그 초음파는 대상물 내의 조직 및 혈액 샘플에 후방 산란된다. 트랜스듀서 어레이(18)는 후방 산란된 에코 신호가 리턴하는 조직까지의 거리 및 후방 산란된 에코 신호가 리턴하는 트랜스듀서 어레이(18)의 표면에 대한 각도에 따라서, 후방 산란된 에코 신호를 여러 번 수신한다. 트랜스듀서 엘리먼트는 후방 산란된 에코 신호에 응답하고, 후방 산란된 에코 신호로부터의 초음파 에너지를 전기적 신호로 변환한다.Transducer array 18 is a bidirectional transducer. Once the ultrasound is delivered to the subject, the ultrasound is scattered back onto the tissue and blood sample in the subject. Transducer array 18 generates the backscattered echo signal several times, depending on the distance to the tissue returned by the backscattered echo signal and the angle to the surface of the transducer array 18 on which the backscattered echo signal returns. Receive. The transducer element responds to the backscattered echo signal and converts the ultrasonic energy from the backscattered echo signal into an electrical signal.

전기적 수신 신호는 T/R 스위칭 회로(20)를 통해 수신기(24)로 라우팅된다. 수신기(24)는 수신 신호를 증폭하고 디지털화하며, 이득 보상과 같은 다른 기능을 제공한다. 디지털화된 수신 신호는 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 의해 여러 번 수신된 후방 산란파에 해당하고, 후방 산란파의 진폭 및 도착 시간 정보를 보존한다.The electrical received signal is routed to the receiver 24 via the T / R switching circuit 20. Receiver 24 amplifies and digitizes the received signal and provides other functions such as gain compensation. The digitized received signal corresponds to the backscattered wave received multiple times by each transducer element and preserves the amplitude and time of arrival information of the backscattered wave.

디지털화된 수신 신호는 빔형성기 시스템(26)에 전달된다. 제어 프로세서(28)는 빔형성기(26)에 명령 데이터를 전달한다. 빔형성기 시스템(26)은 명령 데이터를 사용하여, 트랜스듀서 어레이(18)의 표면 상의 지점으로부터 발생하는 수신 빔을, 스캔 라인을 따라 전달된 이전의 초음파 빔의 조종 각도에 전형적으로 대응하는 조종 각도로 형성한다.The digitized received signal is transmitted to the beamformer system 26. The control processor 28 passes the command data to the beamformer 26. The beamformer system 26 uses the command data to steer the received beam resulting from a point on the surface of the transducer array 18, which typically corresponds to the steered angle of the previous ultrasonic beam delivered along the scan line. To form.

빔형성기 시스템(26)은 제어 프로세서(28)로부터의 명령 데이터의 인스트럭션에 따라, 시간 지연, 진폭 가중 및 합을 실행함으로써 적절한 수신 신호에서 동작하여, 대상물 내의 스캔 평면의 스캔 라인을 따라 샘플 볼륨에 대응하는 수신 빔 신호를 생성한다. 빔형성기 시스템은 시간 지연 및 진폭 가중을 조정하여, 변형 조직 층에 의해 도입된 에러를 교정하는 변형 알고리즘을 더 포함할 수 있다. 파형 자체가 변경되어 변형도 교정할 수 있다.The beamformer system 26 operates on an appropriate received signal by executing time delays, amplitude weights, and sums, in accordance with instructions of command data from the control processor 28, to operate on the sample volume along the scan line of the scan plane in the object. Generate a corresponding receive beam signal. The beamformer system may further include a deformation algorithm that adjusts the time delay and amplitude weighting to correct for errors introduced by the deformation tissue layer. The waveform itself changes to allow correction of distortion.

수신된 빔 신호는 처리 서브시스템(14)으로 전송된다. 복조기(30)는 수신된 빔 신호를 복조하여 스캔 평면 내의 샘플의 부피에 상응하는 복조된 I 및 Q 쌍의 데이터 값을 생성한다. 복조된 데이터는 화상을 생성하도록 구성된 촬상 모드 프로세서(32)에 전송된다. 촬상 모드 프로세서(32)는 파라미터 추정 기술을 사용하여 스캔 시퀀스 체제에서 복조된 데이터로부터 촬상 파라미터 값을 생성한다. 촬상 파라미터는, 예를 들어, B-모드, M-모드, 컬러 속도 모드, 스펙트럼의 도플러 모 드(spectral Doppler mode) 및 조직 속도 촬상 모드(tissue velocity imaging mode)와 같은 다수의 가능한 촬상 모드에 상응하는 파라미터를 포함할 수 있다. 촬상 파라미터 값은 스캔 컨버터(34)로 전달된다. 스캔 컨버터(34)는 스캔 시퀀스 체제로부터 디스플레이 체제로의 변환을 수행함으로써 파라미터 데이터를 처리한다. 변환은 디스플레이 체제에서 디스플레이 픽셀 데이터를 생성하도록 파라미터 데이터에 대해 보간(interpolation) 동작을 수행하는 것을 포함한다.The received beam signal is sent to the processing subsystem 14. Demodulator 30 demodulates the received beam signal to produce demodulated I and Q pairs of data values corresponding to the volume of the sample in the scan plane. The demodulated data is sent to an imaging mode processor 32 configured to generate an image. The imaging mode processor 32 generates the imaging parameter value from the demodulated data in the scan sequence regime using parameter estimation techniques. Imaging parameters correspond to a number of possible imaging modes such as, for example, B-mode, M-mode, color velocity mode, spectral Doppler mode and tissue velocity imaging mode. It may include a parameter. The imaging parameter value is passed to the scan converter 34. The scan converter 34 processes the parameter data by performing the conversion from the scan sequence system to the display system. The transformation includes performing an interpolation operation on the parameter data to produce display pixel data in the display system.

또한, 촬상 프로세서는 화상 처리 알고리즘을 사용하여 화상 내의 원하는 형태를 검출한다. 이러한 형태는 화상 처리 알고리즘에 의해 검출되며 그 다음 빔형성 시간 지연이 계산 또는 구현되는 방법을 변화하는 데에 사용된다. 예를 들어 화상 프로세서는 임의의 영역을 교정할 수 있으며, 또는 화상으로부터 파생된 정보에 기반한 서로 다른 추정 기술로부터 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 빔형성 시간 지연을 빠르게 계산하도록 반복 수차 교정 알고리즘(an iterative aberration correction algorithm)이 구현된다. 화상은 몇몇 영역으로 분할되고 화상 내의 제 1 빔은 제 1 영역의 시작부에서 발사된다. 제 1 영역으로부터 데이터가 수집 및 처리되고 다음 영역이 발사된다. 이러한 기술은 다음 프레임에서 빔이 발사되기 이전에 처리 시간을 허용한다. The imaging processor also uses an image processing algorithm to detect the desired shape in the image. This form is detected by the image processing algorithm and then used to change how the beamforming time delay is calculated or implemented. For example, the image processor may correct any region or may be selected from different estimation techniques based on information derived from the image. In certain embodiments, an iterative aberration correction algorithm is implemented to quickly calculate the beamforming time delay. The image is divided into several regions and the first beam in the image is emitted at the beginning of the first region. Data is collected and processed from the first area and the next area is launched. This technique allows for processing time before the beam is fired in the next frame.

스캔-변환된 픽셀 데이터는 디스플레이 프로세서(36)에 전송되어 스캔 변환된 픽셀 데이터의 최종 공간의 또는 일시적인 필터링을 수행하고, 스캔 변환된 픽셀 데이터에 그레이 스케일(grayscale) 또는 컬러를 적용하고, 모니터(38) 상에 디스플레이하도록 디지털 픽셀 데이터를 아날로그 데이터로 변환한다. 사용자(40)는 모니터(38) 상에 디스플레이된 데이터에 기초하여 빔형성기 시스템(26)과 상호작용한다.The scan-converted pixel data is sent to the display processor 36 to perform final spatial or temporal filtering of the scan-converted pixel data, apply grayscale or color to the scan-converted pixel data, and monitor 38) Convert the digital pixel data into analog data for display on. The user 40 interacts with the beamformer system 26 based on the data displayed on the monitor 38.

전술된 바와 같이, 빔형성기 시스템(26)은 수신 신호에 대해 시간 지연 동작을 수행한다. 빔형성기 시스템이 수신 신호의 빔형성 시간 지연을 추정 및 교정하는 방법은 도 2를 참조로 하여 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다.As described above, beamformer system 26 performs a time delay operation on the received signal. The method of estimating and correcting the beamforming time delay of the received signal by the beamformer system will be described in more detail below with reference to FIG. 2.

도 2는 적응성의 빔형성기 시스템(28)의 일 실시예의 블록도이다. 멀티플렉서(27)를 통해 트랜스듀서 어레이(18)의 트랜스듀서 엘리먼트(18a-18z)로부터 수신 신호를 수신하는 빔형성기 시스템이 도시되었다. 또한 트랜스듀서 엘리먼트는 초음파 에너지를 피검체의 선택된 영역에 전달하는 데에 사용된다. 빔형성기 시스템 내의 각 블록은 하기에 보다 상세히 기술되었다.2 is a block diagram of one embodiment of an adaptive beamformer system 28. A beamformer system is shown that receives a received signal from transducer elements 18a-18z of transducer array 18 via multiplexer 27. The transducer element is also used to deliver ultrasonic energy to selected areas of the subject. Each block in the beamformer system is described in more detail below.

빔형성 지연(62)은 빔형성기 지연 엘리먼트(62a-62z)를 포함한다. 각 지연 엘리먼트는 상응하는 트랜스듀서 엘리먼트(18a-18z)로부터 수신된 수신 신호의 지연을 나타낸다. 시간 지연된 수신 신호는 합산된 시간 지연된 수신 신호를 생성하도록 가산기(64)에 제공된다.Beamforming delay 62 includes beamformer delay elements 62a-62z. Each delay element represents a delay of the received signal received from the corresponding transducer element 18a-18z. The time delayed received signal is provided to the adder 64 to generate a summed time delayed received signal.

합산된 시간 지연된 수신 신호가 복합 필터(68)에 제공되어 복합 빔합계 신호(complex beamsum signal)를 생성한다. 복합 빔합계 신호는 도 2에 도시된 바와 같이 상관기 프로세서(70)에 제공된다. 상관기 프로세서(70)는 복수의 상관기 프로세서(70a-70z)를 포함한다. 각 상관기 프로세서는 지연 엘리먼트(62a-62z)로부터 빔합계 신호 및 지연된 수신 신호를 수신한다.The summed time delayed received signal is provided to the composite filter 68 to produce a complex beamsum signal. The composite beamsumming signal is provided to the correlator processor 70 as shown in FIG. Correlator processor 70 includes a plurality of correlator processors 70a-70z. Each correlator processor receives a beam sum signal and a delayed received signal from delay elements 62a-62z.

각 상관기 프로세서의 출력은 복소 상관합으로서 알려져 있는 복소수이다. 복소 상관합의 위상은 각 수신 신호와 빔합계 신호 사이의 추정된 시간 지연에 비례한다. The output of each correlator processor is a complex number known as a complex correlation sum. The phase of the complex correlation sum is proportional to the estimated time delay between each received signal and the beam sum signal.

각 상관기 프로세서로부터의 상관합은 빔형성 채널 및 촬상 스캔 라인 빔에 상응한다. 각 상관기 프로세서로부터의 상관합은 상관합 프로세서(74)에 제공된다. 상관합은 하기의 식으로 표현될 수 있고,The correlation sum from each correlator processor corresponds to the beamforming channel and the imaging scan line beam. Correlation sums from each correlator processor are provided to the correlation processor 74. The correlation sum can be expressed by the following equation,

Figure 112007021466639-pat00001
식 (1)
Figure 112007021466639-pat00001
Equation (1)

이때 B*(r)은 빔합계 신호의 복소공액을 나타내며 s(r)은 채널 신호이다. 'B' 및 's'는 모두 베이스밴드 신호 또는 해석 신호이거나, 또는 'B'는 베이스밴드 또는 해석 신호이고 's'는 실신호(real signal)일 수 있다. 합계는 상관 범위 샘플(r1) 내지 (r2)에 걸쳐 계산된다. Where B * (r) represents the complex conjugate of the beam sum signal and s (r) is the channel signal. Both 'B' and 's' may be baseband signals or interpreted signals, or 'B' may be baseband or interpreted signals and 's' may be real signals. The sum is calculated over the correlation range samples (r1) to (r2).

또한 상관합 프로세서는 상관합을 정규화하는 데에 사용되는 입력으로서 다른 두 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 입력 신호는 빔합계 신호의 제곱된 크기 및 채널 신호의 제곱된 크기이다. 빔합계 신호의 제곱된 크기는 상관 범위 샘플에 걸쳐 합산되고 하기의 식으로 표현된다.The correlation processor may also receive the other two signals as inputs used to normalize the correlation. In one embodiment, the input signal is the squared magnitude of the beam sum signal and the squared magnitude of the channel signal. The squared magnitude of the beam sum signal is summed over the correlation range samples and represented by the following equation.

Figure 112007021466639-pat00002
식 (2)
Figure 112007021466639-pat00002
Equation (2)

이와 유사하게, 상관 범위 샘플에 대해 합산된 채널 신호의 제곱은 다음 식으로 표현된다.Similarly, the square of the summed channel signal over the correlation range sample is expressed by the following equation.

Figure 112007021466639-pat00003
식 (3)
Figure 112007021466639-pat00003
Equation (3)

다른 실시예에서는, 빔 합계(beamsum) 신호들의 합산된 크기 및 채널 신호들의 합산된 크기가 상관합 프로세서(74)에 제공된다. 빔 합계 신호의 합산된 크기는 다음 식으로 표현된다.In another embodiment, the summed magnitude of the beamsum signals and the summed magnitude of the channel signals are provided to the correlation sum processor 74. The summed magnitude of the beam sum signal is expressed by the following equation.

Figure 112007021466639-pat00004
식 (4)
Figure 112007021466639-pat00004
Equation (4)

이와 유사하게, 채널 신호의 합산된 크기는 다음 식으로 표현된다.Similarly, the summed magnitude of the channel signal is expressed by the following equation.

Figure 112007021466639-pat00005
식 (5)
Figure 112007021466639-pat00005
Equation (5)

상관합 프로세서는 각각의 빔 형성 채널 및 빔에 대한 전술한 입력 신호를 이용하여 빔 형성 시간 지연 교정 세트를 생성한다. 그 다음에, 시간 지연 교정이 빔 형성 시간 지연에 적용된다.The correlation processor generates a beamforming time delay correction set using the aforementioned input signals for each beamforming channel and beam. Then, time delay correction is applied to the beam forming time delay.

도 3은 상관 합게 프로세서(74)가 빔 형성 지연을 발생하는 한 방법을 도시한 순서도이다. 이 방법의 각 단계는 이하에 상세히 설명한다.3 is a flow chart illustrating one method by which the processor 74 generates beamforming delays. Each step of this method is described in detail below.

단계 78에서, 상관합 프로세서는 일부 또는 모든 빔 형성 채널 및 촬상 스캔 라인 빔에 대해 정규화된 상관합을 계산한다. 정규화된 상관합 'C'는 수식 (6)으로 표현된다.In step 78, the correlation processor calculates a normalized correlation sum for some or all of the beam forming channels and the imaging scan line beam. The normalized correlation sum 'C' is represented by equation (6).

Figure 112007021466639-pat00006
식(6)
Figure 112007021466639-pat00006
Equation (6)

수식 (6)은 'B' 및 's'가 모두 베이스밴드 신호인 경우와 'B' 및 's'가 모두 분석 신호인 경우에 적용된다. 'C'의 크기는 0과 1 사이이다. 'C'의 크기는 'B'가 's'에 비례할 때 1이다. 'B'가 베이스밴드 또는 분석 신호이거나 's'가 실제 신호일 때, 'C'의 크기는 0과 2의 제곱근의 역수 사이이다. 다른 실시예에서는, 정규화된 상관합 'C'가 수식 (7)로 표현된다.Equation (6) is applied when both 'B' and 's' are baseband signals, and 'B' and 's' are both analysis signals. The size of 'C' is between 0 and 1. The size of 'C' is 1 when 'B' is proportional to 's'. When 'B' is a baseband or analysis signal or 's' is a real signal, the magnitude of 'C' is between the inverse of the square root of zero and two. In another embodiment, the normalized correlation sum 'C' is represented by equation (7).

Figure 112007021466639-pat00007
식(7)
Figure 112007021466639-pat00007
Equation (7)

여기서 'N'은 합을 계산하는 범위 샘플의 수이다. 수식 (7)은 디지털 하드웨어에서 계산하는 것이 더 쉬울 수도 있는 수식 (6)을 이용하여 계산된 정규화된 상관합에 대한 근사 계산이다. 수식 (6)은 N 개의 샘플 (x1, x2, ..., xN)에 대한 표준 편차의 정의를 이용하여 수식 (7)로 변환될 수 있는데, 이것은 수식 (8)로 나타낼 수 있다.Where 'N' is the number of range samples for which to calculate the sum. Equation (7) is an approximation to the normalized correlation sum calculated using Equation (6), which may be easier to calculate in digital hardware. Equation (6) can be converted to Equation (7) using the definition of the standard deviation for N samples (x 1 , x 2 , ..., x N ), which can be represented by Equation (8): .

Figure 112007021466639-pat00008
식(8)
Figure 112007021466639-pat00008
Equation (8)

Figure 112007021466639-pat00009
Figure 112007021466639-pat00009

여기서, μ는 N개의 샘플(xi)의 평균을 나타낸다.Where μ represents the average of N samples (x i ).

Figure 112007021466639-pat00010
Figure 112007021466639-pat00010

수식 (8)에서 요소

Figure 112007021466639-pat00011
는 주어진 통계 분산에 대해 상수이다. x=|s|이면, 수식 (8)은 수식 (6)을 수식 (7)로 변환하고, 상수 요소는 무시하는데, 이것은 실제 신호 또는 복합 얼룩형 신호의 크기를 나타내는 통계적 분산에 대해 1의 차수이며, 여기서는 후술하는 상관합 처리에서 상관합의 상대적인 놈(norm)에만 관심이 있으므로 무시될 수 있다.Element in formula (8)
Figure 112007021466639-pat00011
Is a constant for a given statistical variance. If x = | s |, Equation (8) converts Equation (6) to Equation (7), ignoring the constant element, which is an order of one for a statistical variance representing the magnitude of the actual signal or complex specular signal. Here, in the correlation processing described later, only the relative norm of the correlation is interested and can be ignored.

단계 80에서, 정규화된 상관합은 빔 및 트랜스듀서 엘리먼트에 의한 차수로 매핑된다. 많은 시스템에서, 변환기 어레이 내의 요소의 수가 빔 형성 채널의 수보다 더 많다. 예를 들면, 1D 선형 및 곡선의 변환기 어레이는 192 개의 요소를 가질 수도 있지만, 통상은 128 개의 빔 형성 채널을 갖는 초음파 시스템에 접속된다. 채널과 요소들 간의 접속은 각 빔 방향에 대해 트랜스듀서 엘리먼트의 부분집합을 선택하는 프로그램 가능한 멀티플렉싱 스위치 세트를 통해 이루어진다.In step 80, the normalized correlation sum is mapped to orders by the beam and transducer elements. In many systems, the number of elements in the transducer array is greater than the number of beam forming channels. For example, a 1D linear and curved transducer array may have 192 elements, but is typically connected to an ultrasound system with 128 beamforming channels. The connection between the channel and the elements is through a set of programmable multiplexing switches that select a subset of the transducer elements for each beam direction.

'nRow'의 로우와 'nCol'의 컬럼을 가진 멀티로우 트랜스듀서 어레이의 엘리먼트들은 'row = 0,1 내지 (nRow-1)'로 표시된 로우 인덱스와 'col = 0,1 내지 (nCol)'로 표시된 컬럼 인덱스에 의해 라벨링된다. 대안적으로, 트랜스듀서 어레이(18)의 엘리먼트들은 엘리먼트 번호 'el'(el은 'col' + 'row' × 'nCol'임)에 의해 라벨링된다.The elements of a multirow transducer array with rows of 'nRow' and columns of 'nCol' have a row index of 'row = 0,1 through (nRow-1)' and 'col = 0,1 through (nCol)' It is labeled by the column index indicated by. Alternatively, elements of transducer array 18 are labeled by element number 'el' (el is 'col' + 'row' x 'nCol').

단계 82에서, 매핑된 상관합이 수정되어 신뢰 불가능한 시간 지연 추정치의 영향을 최소화시킨다. 신뢰 불가능한 시간 지연 추정치는 부정확하고 비정상적인 잡음인 것으로 식별될 수 있는 추정치로서 정의된다. 상관합 프로세서는 각 엘리먼트 및 빔에 대한 상관합을 신뢰 가능한 것과 신뢰 불가능한 것으로 라벨링하는 'mask[el.bm]'로 표시된 마스크를 구축한다. 상관합의 위상이 도착 시간 에러의 신뢰할 수 없는 추정치인 엘리먼트를 식별하면 최종적으로 추정된 도착 시간 에러의 확실성 및 정확성이 개선된다. 상관합이 신뢰할 수 있는 것이나 신뢰할 수 없는 것으로 라벨링되는 방식에 대해서는 도 4를 참조하여 이하에서 상세히 설명하겠다.In step 82, the mapped correlation is modified to minimize the impact of the unreliable time delay estimate. An unreliable time delay estimate is defined as an estimate that can be identified as being inaccurate and abnormal noise. The correlation processor builds a mask labeled 'mask [el.bm]' that labels the correlation for each element and beam as reliable and unreliable. Identifying an element whose phase of correlation sum is an unreliable estimate of arrival time error improves the certainty and accuracy of the finally estimated time of arrival error. The manner in which correlations are labeled as reliable or unreliable will be described in detail below with reference to FIG. 4.

도 3의 단계 82에 있어서, 마스크내의 모든 엔트리는 초기에 0으로 설정되는데, 그 0은 신뢰할 수 있는 상관합을 식별하기 위해 선택된 임의의 값이다. 각각의 신뢰할 수 없는 상관합에 대해서는, 'mask[el, bm]'가 임의의 제 2 값인 1로 설정된다. 또한, 주어진 빔에 대한 신뢰할 수 없는 엘리먼들의 수가 지정된 임계치를 초과하면, 그 빔에 대한 'mask'내의 모든 엔트리가 1로 설정되는데, 이에 대한 것은 도 7에 상세히 도시되어 있다. 마지막으로, 'mask'내의 각 엔트리가 1인 경우, 수학식 (9)에 나타난 바와 같이 진폭의 변경없이 그의 위상을 0으로 설정함으로써, 대응하는 상관합을 수정한다.In step 82 of FIG. 3, all entries in the mask are initially set to zero, where zero is any value selected to identify a reliable correlation. For each unreliable correlation, 'mask [el, bm]' is set to 1, which is an arbitrary second value. In addition, if the number of unreliable elimons for a given beam exceeds a specified threshold, then all entries in the 'mask' for that beam are set to 1, as shown in detail in FIG. Finally, when each entry in the 'mask' is 1, the corresponding correlation is corrected by setting its phase to 0 without changing the amplitude as shown in equation (9).

Figure 112007021466639-pat00012
식 (9)
Figure 112007021466639-pat00012
Equation (9)

수학식 (9)에서 C는 수정될 복소 상관합이고, C'는 수정후의 상관합이다.In Equation (9), C is a complex correlation sum to be corrected, and C 'is a correlation sum after correction.

단계 84에서, 수정된 상관합의 실수부 및 허수부는 필터링된다. 일 실시 예에 있어서, 엘리먼트 인덱스에 걸쳐 적용된 1차원 실수 대칭 저역 통과 필터와 빔 인덱스에 걸쳐 적용된 개별적 1차원 실수 대칭 저역 통과 필터가 이용된다. 이들 필터의 길이 선택은, 상관합의 위상의 공간적 변화를 과도하게 억제하지 않고도 상관합의 위상 변화가 감소되도록 이루어진다. 일 실시 예에 있어서, 삼각 계수를 가진 필터가 이용된다. 삼각 필터는, 예를 들어, 주파수 응답이 결코 음이 되지 않은 필터이다. 시간 지연 수정 알고리즘의 안정 동작의 경우, 엘리먼트 및 빔 인덱스에 걸쳐서의 필터의 공간 주파수 응답은 부호를 변경할 필요가 없다. 그 알고리즘은 네거티브 피드백을 가진 시스템으로 작용하여, 도착 시간 에러가 0이 되도록 빔형성 시간 지연을 교정한다. 필터 중 어느 하나의 공간 주파수 응답이 부호를 변경하 면 그 피드백은 그 부호 변경과 함께 네거티브에서 포지티브로 절환될 것이며, 포지티브 피드백에 의해 그 알고리즘은 도착 시간 에러를 얼마간의 공간 주파수로 억제가 아니라 증폭시킨다. 일 실시 예에 있어서, 삼각 필터의 폭은 빔 필터의 경우에는 13빔들이고 엘리먼트 필터의 경우에는 5 엘리먼트들이다. In step 84, the real part and the imaginary part of the modified correlation sum are filtered. In one embodiment, a one dimensional real symmetric low pass filter applied over an element index and a separate one dimensional real symmetric low pass filter applied over a beam index are used. The length selection of these filters is such that the phase change of the correlation sum is reduced without excessively suppressing the spatial change of the phase of the correlation sum. In one embodiment, a filter with triangular coefficients is used. A triangular filter is, for example, a filter whose frequency response never becomes negative. For the stable operation of the time delay correction algorithm, the spatial frequency response of the filter across the element and beam indexes need not change sign. The algorithm acts as a system with negative feedback, correcting the beamforming time delay so that the arrival time error is zero. If the spatial frequency response of any of the filters changes sign, the feedback will switch from negative to positive with the sign change, and by positive feedback the algorithm amplifies the arrival time error rather than suppressing it to some spatial frequency. Let's do it. In one embodiment, the width of the triangular filter is 13 beams for the beam filter and 5 elements for the element filter.

단계 86에서, 필터링된 상관합의 위상이 계산되고, 시간 지연 수정으로 변환된다. 시간 지연 수정은 상관합의 위상을 인수 2πf로 제산함으로서 획득되는데, 이때 'f'는 수신된 초음파 신호의 공칭 중심 주파수이다.In step 86, the phase of the filtered correlation sum is calculated and converted to time delay correction. The time delay correction is obtained by dividing the phase of the correlation sum by the factor 2πf, where 'f' is the nominal center frequency of the received ultrasound signal.

도착 시간 에러가 아닌 복소 상관 합을 필터링하면, 도착 시간 에러 추정치의 크기가 ±π보다 더 큰 위상 변경에 대응할 경우, 즉, 도착 시간 에러가 ±1/(2f)보다 더 클 경우에 도착 시간 에러의 정확성을 크게 개선한다는 장점이 있다. 그와 같은 경우, -π 내지 +π 범위내의 상관합의 위상은 도 4에 도시된 바와 같이 +π에 가까운 값에서 -π에 가까운 값으로, 또는 그 반대로 랩(wrap)된다. Filtering the complex correlation sum, not the arrival time error, yields an arrival time error if the magnitude of the arrival time error estimate corresponds to a phase change greater than ± π, that is, if the arrival time error is greater than ± 1 / (2f). This has the advantage of greatly improving the accuracy of the. In such a case, the phase of the correlation sum within the range of -π to + π is wrapped from a value close to + π to a value close to -π and vice versa, as shown in FIG.

도 4, 도 5 및 도 6은 제 각각의 상관합 위상("y축"상)을 갖는 트랜스듀서 어레이에 각각의 트랜스듀서 엘리먼트("x축"상)를 디스플레이한 그래프이다. 실선은 18E 및 18M-18Q 근처의 영역에서 보이는 바와 같이 몇몇 엘리먼트에 대해서 1/(2f)보다 더 큰 매끄럽게 변화하는 도달 시간 에러에 대응하는 이상적 상관합의 위상이다. 도 4의 실선은 소량의 잡음이 부가된 후의 이상적 상관합의 위상이다. 도 5의 실선은 잡음 상관합의 위상을 저역통과 필터링한 결과이다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 위상이 랩핑된(wrapped) 영역 근처에서는 바람직한 위상(실선)에 대해서 불량한 근사치가 얻어졌다. 도 6은 잡음 상관합을 저역통과 필터링한 후에 상관합의 위상을 계산한 결과를 예시한다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 실제 위상(실선)과의 일치는 더욱 더 양호하다.4, 5 and 6 are graphs displaying each transducer element (“x axis” phase) in a transducer array having a respective correlation phase (“y axis” phase). The solid line is the phase of the ideal correlation that corresponds to the smoothly varying arrival time error greater than 1 / (2f) for some elements as seen in the region near 18E and 18M-18Q. 4 is the phase of the ideal correlation sum after a small amount of noise is added. 5 is a result of low pass filtering the phase of the noise correlation sum. As can be seen in FIG. 5, a poor approximation was obtained for the desired phase (solid line) near the region where the phase was wrapped. 6 illustrates the result of calculating the phase of the correlation sum after lowpass filtering the noise correlation sum. As can be seen in Figure 6, the agreement with the actual phase (solid line) is even better.

도 3을 계속 참조하면, 단계 88에서, 시간 지연 보상으로부터 고도 및 방위각 방향에 관한 빔 조정 항목(beam steering terms)이 추정된 후 제거된다. 조정 항목은 이미지의 지리학적 왜곡을 최소화시키도록 제거되어, 가령 이미지 내의 몇몇 대상물의 크기가 중요할 때, 오진(misdiagnosis)에 이를 수 있다. 교정된 빔을 범위 내에서 최소로 이동시키기 위해서 평균 시간 지연 교정이 0이 되어야 한다는 제약, 또는 전송된 빔의 초점 깊이의 이동을 최소화하고 동적으로 포커싱된 수신 빔 상으로의 포커스 쉬프트의 부과를 최소화하기 위해서 시간 지연 교정 시에 어떠한 포물선 항목도 존재하지 않아야 한다는 제약과 같은 그 밖의 제약이 시간 지연에도 부과될 수 있다.With continued reference to FIG. 3, in step 88, beam steering terms relating to altitude and azimuth directions from the time delay compensation are estimated and then removed. Adjustment items may be removed to minimize the geographic distortion of the image, leading to misdiagnosis, for example when the size of some object in the image is important. The constraint that the average time delay correction should be zero to move the calibrated beam to the minimum within the range, or minimize the shift in the depth of focus of the transmitted beam and minimize the imposition of focus shift onto the dynamically focused receive beam. Other constraints may be imposed on the time delay, such as the constraint that no parabolic item should be present in the time delay correction.

단계 90에서, 시간 지연 교정은 엘리먼트로부터 채널 순서로 매핑된다. 시간 지연 교정은 도 2에 도시한 바와 같이 빔형성 지연(62A-62Z)에 제공된다. 일 실시예에서, 시간 지연 교정은 각각의 음향 프레임에 적용된다.In step 90, time delay correction is mapped from element to channel order. Time delay correction is provided to the beamforming delays 62A-62Z as shown in FIG. In one embodiment, time delay correction is applied to each acoustic frame.

도 3의 단계 82에서 설명한 바와 같이, 교정 합계 프로세서는 각각의 교정 합계를 신뢰할 수 있다거나 신뢰할 수 없다는 것으로 라벨링하도록 구성된다. 도 7은 교정 합계 프로세서가 각 교정 합계의 신뢰성을 판별하는 방식을 설명하는 순서도이다.As described in step 82 of FIG. 3, the calibration sum processor is configured to label each calibration sum as reliable or unreliable. 7 is a flow chart illustrating a manner in which the calibration sum processor determines the reliability of each calibration sum.

도달 시간 에러의 소스, 즉 수차 층(aberrating layer)은 공간적으로 원활하게 변화하고 있는 것으로 가정한다. 따라서 실제 시간 지연 교정(관측된 교정 합 계의 위상에 비례함)은 주어진 빔에 대해서는 트랜스듀서 전역에 걸쳐서 천천히 변화하며, 트랜스듀서 내의 주어진 엘리먼트에 대한 빔 방향을 따라 천천히 변화하는 것으로 가정된다. 역으로, 신뢰할 수 없는 엘리먼트는 위상이 트랜스듀서 전역에 걸쳐서 천천히 변화하고 있지 않은 엘리먼트 또는 주어진 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 빔 방향을 따라 천천히 변화하고 있지 않은 엘리먼트이다. 트랜스듀서의 고도 및 방위각 치수를 스패닝하는 엘리먼트로 세분된 2차원 트랜스듀서의 경우, 위상의 평탄도는 일반적으로 빔 방향 외에도 양쪽의 트랜스듀서 치수 전반에 걸쳐 추정될 것이다. 몇몇 상황에서는, 트랜스듀서 치수 중 단 하나에 대해서 위상의 평탄도를 추정하는 것이 적절할 수 있다. 이것은 후술할 필터와 미분치를 계산하는 하드웨어 또는 소프트웨어의 복잡도를 감소시킨다는 이점을 갖는다. 다음, 구문 "엘리먼트 방향"은 단순화된 실시예에서의 단일 트랜스듀서 치수 또는 일반적인 실시예에서의 두 치수 중 어느 하나를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.It is assumed that the source of arrival time error, that is, the aberrating layer, is changing smoothly in space. Therefore, the actual time delay correction (proportional to the observed calibration phase's phase) changes slowly across the transducer for a given beam and is assumed to change slowly along the beam direction for a given element in the transducer. Conversely, an unreliable element is an element whose phase is not slowly changing across the transducer or an element that is not slowly changing along the beam direction for a given transducer element. For two-dimensional transducers subdivided into elements spanning the height and azimuth dimensions of the transducer, the flatness of the phase will generally be estimated throughout both transducer dimensions in addition to the beam direction. In some situations, it may be appropriate to estimate the flatness of the phase for only one of the transducer dimensions. This has the advantage of reducing the complexity of the hardware or software that calculates the filters and derivatives described below. Next, the phrase “element direction” should be understood to mean either a single transducer dimension in a simplified embodiment or two dimensions in a general embodiment.

단계 92에서, 교정 합계의 위상이 계산된다. 엘리먼트 방향의 위상의 미분치 및 빔 방향의 미분치에 대한 근사치가 계산된다. 일 실시예에서, 근사치는 가장 가까운 인접 차이를 이용하는 이산 미분치(discrete derivative)이다. 단계 94에서, 엘리먼트 인덱스 전체에 걸친 위상의 이산 미분치가 계산된다. 단계 96에서, 빔 인덱스 전체에 걸친 위상의 이산 미분치가 계산된다. 단계 98에서, 엘리먼트 방향의 위상의 이산 미분치의 절대치 및 빔 방향의 위상의 이산 미분치의 절대치가 각 엘리먼트 및 빔에 대해 합산된다.In step 92, the phase of the calibration sum is calculated. Approximate values for the derivatives of the phase in the element direction and the derivatives in the beam direction are calculated. In one embodiment, the approximation is a discrete derivative using the closest neighbor difference. In step 94, the discrete derivatives of the phases throughout the element index are calculated. In step 96, the discrete derivatives of the phases throughout the beam index are calculated. In step 98, the absolute value of the discrete derivative of the phase in the element direction and the absolute value of the discrete derivative of the phase in the beam direction are summed for each element and beam.

단계 100에서, 이산 미분치의 절대치의 합계는 빔 방향으로의 저역통과 필터 링에 의해 평탄화된다. 단계 102에서, 미분치의 절대치의 합계는 엘리먼트 방향으로의 저역통과 필터링에 의해 평탄화된다. 필터링은 잡음을 확대시키는 경향이 있는 미분을 행하는 프로세싱에 의해 도입된 변동을 감소시키도록 수행된다. 일 실시예에서, 인접 값의 쌍이 추가된다. 2-포인트 저역통과 필터의 출력은 2-포인트 이산 미분치가 생성하는 절반 샘플 이동을 보상하도록 배치될 수 있다.In step 100, the sum of the absolute values of the discrete derivatives is flattened by lowpass filtering in the beam direction. In step 102, the sum of the absolute values of the derivatives is flattened by lowpass filtering in the element direction. Filtering is performed to reduce the variance introduced by the processing to do the derivative which tends to magnify the noise. In one embodiment, pairs of adjacent values are added. The output of the two-point lowpass filter can be arranged to compensate for the half sample shift that the two-point discrete derivative produces.

단계 104에서, 위상 미분치의 필터링된 합계는 사용자-지정된 제 1 임계치과 비교된다. 일 실시예에서, 제 1 임계치는 약 5 라디안이다. 제 1 임계치보다 더 큰 필터링된 합계의 각 엔트리에 대해서, 마스크 내의 대응하는 엔트리는 1로 설정되어, 그 상관 값을 그 엘리먼트 및 빔에 대해 신뢰할 수 없는 것으로 표시한다.In step 104, the filtered sum of the phase derivatives is compared with a user-specified first threshold. In one embodiment, the first threshold is about 5 radians. For each entry of the filtered sum greater than the first threshold, the corresponding entry in the mask is set to 1, indicating that correlation value is unreliable for that element and beam.

유사하게, 주어진 빔 방향에서의 모든 엘리먼트들에 대한 상관 합은, 상기 빔 방향에 대한 상관 합의 제 2 임계치 이상의 상관 합이 이전 단계에서 신뢰 불가능한 것으로 표시된 경우, 신뢰 불가능한 것으로 표시된다. 제 2 임계치는 또한 사용자에 의해 지정된다. 일 실시예에서, 제 2 임계치는 빔형성 채널의 수의 1/2이다. 상당한 수의 추정 시간 지연 교정이 신뢰 불가능한 식별 빔은, 가로막는 늑골로 인해 또는 트랜스듀서와 촬상 대상물과의 불충분한 접촉으로 인해 화상이 음향음영(acoustic shadows)을 포함하는 경우 아티팩트의 생성을 방지한다. 전송 및 수신된 빔은 이러한 상황에서는 사실상 저하된다. 이들 빔에 대한 모든 엘리먼트의 상관 합은 신뢰 불가능한데, 그 이유는 기준 신호가 저하 또는 왜곡된 빔합 신호이기 때문이다. 활성 개구부에서 대부분의 엘리먼트가 신뢰 불가능한 상관합을 갖는 것으로 식별되는 경우, 교정으로서 나머지 상관합을 적용하게 되면 화상 개선 대신 화상 저하라는 결과를 가져온다는 것이 관측된다.Similarly, the correlation sum for all elements in a given beam direction is marked unreliable if the correlation sum above the second threshold of correlation sum for the beam direction is marked unreliable in the previous step. The second threshold is also specified by the user. In one embodiment, the second threshold is one half of the number of beamforming channels. The identification beam, in which a significant number of estimated time delay corrections are unreliable, prevents the creation of artifacts when the image contains acoustic shadows due to obstructing ribs or due to insufficient contact between the transducer and the imaging object. The transmitted and received beams are actually degraded in this situation. The correlation sum of all elements for these beams is unreliable because the reference signal is a degraded or distorted beamsum signal. If most elements in the active opening are identified as having an unreliable correlation, it is observed that applying the remaining correlation as a correction results in image degradation instead of image enhancement.

빔형성 도착 시간 에러는 또한 화상 프로세싱 알고리즘을 사용하여 신뢰 불가능한 것으로 표시될 수 있다. 일 실시예에서, 화상을 처리하여 결함있는 교정 추정치와 연관된 "시그너쳐(signatures)"를 검출한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "시그너쳐"라는 용어는 연관된 빔형성 시간 지연 추정치의 신뢰성 또는 정확성과 연관될 수 있는 화상 내의 임의의 식별가능한 특징을 지칭한다. 이러한 "시그너쳐"는 국부 통계 파라미터, 조직의 특성, 또는 해부학적 구조에 대한 위치 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.Beamforming arrival time errors can also be marked as unreliable using an image processing algorithm. In one embodiment, the image is processed to detect "signatures" associated with defective calibration estimates. As used herein, the term “signature” refers to any discernible feature in the picture that may be associated with the reliability or accuracy of the associated beamforming time delay estimate. Such "signatures" can take many forms, such as local statistical parameters, tissue characteristics, or positions on anatomical structures.

도 8은 신뢰 불가능한 빔형성 도착 시간 에러를 식별하는데 화상 데이터가 사용되는 하나의 방법을 나타내는 흐름도이다. 예시되어 있는 방법은 국부 통계를 사용하여 시간 지연 교정의 신뢰성을 추정한다. 단계(105)에서, 화상 내의 관심 영역에 대한 통계 파라미터는 빔합 또는 화상 데이터를 사용하여 추정된다. 통계 파라미터는 평균 휘도, 표준 편차, 고차 모멘트, 분포 형상과 관련된 파라미터, 및 특정 통계 분포가 실제 데이터를 얼마나 잘 나타내고 있는지를 양적으로 나타내는 장점의 정량화(figures of merit) 등을 포함할 수 있으나, 여기에 제한되는 것은 아니다.8 is a flow diagram illustrating one method in which image data is used to identify an unreliable beamforming arrival time error. The illustrated method uses local statistics to estimate the reliability of the time delay correction. In step 105, statistical parameters for the region of interest in the image are estimated using beam sum or image data. Statistical parameters may include mean luminance, standard deviation, higher order moments, parameters related to the shape of the distribution, and figures of merit that quantitatively indicate how well a particular statistical distribution represents actual data, but here It is not limited to.

단계(106)에서, 통계 파라미터는 화상에 걸쳐 또는 시간에 걸쳐 필터링되어 통계 파라미터의 추정을 개선한다. 이와 달리, 통계 파라미터는 보다 큰 영역에 걸쳐 추정될 수 있다. 추정 영역의 크기 또는 필터링 양은 파라미터를 국부적으로 제한하려는 필요성 및 추정된 값의 결과적인 품질에 근거하여 계산된다. 단 계(107)에서, 필터링된 통계 파라미터는 시간 지연 교정을 추정하는데 이바지하는 통계 특성 세트를 가지지 않는 영역을 표시하는데 사용된다. 단계(108)에서, 표시된 영역은 시간 지연 추정에서 사용되지 않는다. 단계(109)에서, 추정치가 거절 또는 유지된 작은 격리 영역이 없는지를 체크한다. 이러한 영역이 존재하는 경우, 이들 영역은 국부 보간에 의해 제거되어 새로운 아티팩트의 생성을 피한다. 이들 영역의 표시는 도 7의 단계(104)에서 기술한 마스크 내로 통합될 수 있다.In step 106, the statistical parameters are filtered over the image or over time to improve the estimation of the statistical parameters. Alternatively, statistical parameters can be estimated over a larger area. The size or amount of filtering of the estimated area is calculated based on the need to locally limit the parameter and the resulting quality of the estimated value. In step 107, the filtered statistical parameters are used to indicate areas that do not have a set of statistical characteristics that contribute to estimating the time delay correction. In step 108, the indicated area is not used in the time delay estimation. In step 109, a check is made to see if there are no small isolated areas for which estimates have been rejected or maintained. If such regions exist, these regions are removed by local interpolation to avoid the creation of new artifacts. Indications of these areas may be incorporated into the mask described in step 104 of FIG.

소정의 시간-지연 추정 알고리즘은 완전히 전개된 스펙클(fully developed speckle)의 영역에서 가장 잘 동작하는 것으로 당업자에게 알려져 있다. 스펙클 영역으로부터의 복소 신호의 크기는 레일리 분포로서 잘 알려져 있는 통계 분포를 갖는다. 신호 크기 세트가 레일리 분포에 의해 잘 기술되는지 여부를 결정할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 관심 영역(ROI)은 상관 합이 계산되는 빔 및 범위 샘플의 세트를 지칭한다. ROI 내의 신호 진폭이 레일리 분포에 의해 잘 기술되지 않는 경우, ROI는 제거될 수 있고 또는 통계 분포가 레일리이 분포에 근사할 때까지 ROI의 크기가 변경될 수 있다. 작은 세트의 인접 빔에 대해 신호 진폭의 근사 레일리 분포를 포함하는 영역이 발견되지 않는 경우, 그 세트에 대해 주변 도착 시간 에러 추정치를 사용하여 도착 시간 에러를 보간할 수 있다. ROI의 크기 및 위치 이외에, 도착 시간 추정에 사용되는 다른 파라미터, 예를 들어 위상 유도 임계치가 조정될 수 있다.It is known to those skilled in the art that certain time-delay estimation algorithms work best in the region of fully developed speckles. The magnitude of the complex signal from the speckle region has a statistical distribution that is well known as the Rayleigh distribution. It can be determined whether the signal magnitude set is well described by the Rayleigh distribution. As used herein, a region of interest (ROI) refers to a set of beam and range samples for which the correlation sum is calculated. If the signal amplitude in the ROI is not well described by the Rayleigh distribution, the ROI may be removed or the magnitude of the ROI may change until the statistical distribution is close to the Rayleigh distribution. If no region containing an approximate Rayleigh distribution of signal amplitudes is found for a small set of adjacent beams, then the arrival time error estimate can be used to interpolate the arrival time error estimate for that set. In addition to the size and position of the ROI, other parameters used for estimating the arrival time, for example phase induction thresholds, may be adjusted.

앞서 설명한 바와 같이, 조직 유형은 다양한 조직 특성화 기법을 사용하여 식별될 수 있다. 소정의 조직 유형이 도착 시간 에러의 추정에 이바지하는 특성을 갖는 경우, 도착 시간 에러를 추정하는 관심 영역은 화상으로부터의 통계 정보에 기초하여 그러한 영역으로 이동할 수 있다. 간이 이러한 조직 유형의 한 예인데, 그 이유는 간은 일반적으로 스펙클 형태의 산란체의 큰 영역을 포함하고 있기 때문이다. 마찬가지로, 도착 시간 에러를 추정하는데 적절하지 않는 것으로 알려진 특정 유형의 조직이 있는 경우, 이러한 조직을 화상 내에서 검출하고 대응하는 부정확한 도착 시간 에러 추정을 적용할 필요가 없다. 횡격막이 스펙클 형태가 아닌 조직 유형의 한 예이며 따라서 도착 시간 에러를 추정하는 다수의 방법에 적용하는 것은 적절하지 못하다.As described above, tissue types can be identified using various tissue characterization techniques. If a given tissue type has a characteristic that contributes to the estimation of the arrival time error, the region of interest that estimates the arrival time error may move to that region based on statistical information from the image. The liver is an example of this type of tissue because the liver usually contains large areas of speckle shaped scatterers. Likewise, if there are certain types of tissues that are known to be inappropriate for estimating arrival time errors, there is no need to detect such tissues in the image and apply a corresponding incorrect arrival time error estimate. The diaphragm is an example of a tissue type that is not speckle shaped and is therefore not appropriate for many methods of estimating arrival time errors.

혈관 또는 다른 무반향 영역이 화상에 뚜렷한 시그너쳐가 존재하는 예들이다. 도 9는 관심 영역 및 혈관을 나타내는 화상 영역이다. 혈관(122)의 크기는 모든 또는 대부분의 ROI(120)가 혈관 안쪽에 있도록 하는 크기이다. 피로부터의 에코는 주변 조직(124)에 대한 에코보다 훨씬 작다. 그 결과, 도착 시간 에러에 대한 추정치를 제공하는 그 ROI로부터의 음향 에너지는 비교적 작다. 주변 조직은 전송된 빔의 사이드로브의 에너지를 반사하고 결과적인 신호는 무반향 피로부터 반사된 신호보다 크다. 따라서, 주변 조직은 축에서 벗어난 "밝은" 타겟으로 작용하며, 시간 지연 교정에 대한 추정은 교정된 빔을 혈관의 에지쪽으로 향하게 하거나 또는 전송된 및 수신 빔의 사이드로브를 성장시키는 경향이 있다. 이러한 경우, 화상은 ROI가 혈관 또는 무반향 영역 내에 위치해 있는지를 결정하는데 사용된다. 화상으로부터의 이러한 정보를 사용함으로써, 알고리즘은 사이드로브의 성장 또는 혈관의 에지쪽으로의 조정에 의해 야기되는 아티팩트를 피하도록 구성될 수 있다.Blood vessels or other anechoic regions are examples where distinct signatures exist in the image. 9 is an image region showing a region of interest and blood vessels. The size of the vessel 122 is such that all or most of the ROI 120 is inside the vessel. The echo from the blood is much smaller than the echo to the surrounding tissue 124. As a result, the acoustic energy from its ROI, which provides an estimate for the arrival time error, is relatively small. The surrounding tissue reflects the energy of the sidelobes of the transmitted beam and the resulting signal is greater than the signal reflected from the anechoic blood. Thus, the surrounding tissue acts as a “bright” target off-axis, and the estimate for time delay correction tends to direct the corrected beam towards the edge of the vessel or to grow side lobes of the transmitted and received beams. In this case, the image is used to determine if the ROI is located within the vessel or anechoic region. By using this information from the image, the algorithm can be configured to avoid artifacts caused by the growth of the sidelobe or adjustment towards the edge of the vessel.

도 10은 관심 영역이 혈관 근처에 또는 혈관 내에 위치하는지를 검출하는 알고리즘을 나타내는 흐름도이다. 단계(110)에서, 각 빔에 대한 관심 영역에 걸쳐 평균 신호 진폭 'Ai'이 계산된다. 평균 진폭은 로그-압축 진폭 데이터의 평균 또는 선형 진폭 데이터의 평균일 수 있다. 평균은 스캔-변환된 데이터로부터 또는 스캔 변환 이전의 미처리 데이터로부터 계산될 수 있다. 단계(111)에서, 'M' 빔에 걸친 영역 평균 'Li'은 화상 내의 'N' 빔 각각에 대해 계산될 수 있다. 영역의 평균은 'Ai' 값의 단순 평균일 수 있고 또는 공간적으로 가중된 평균일 수 있다. 평균 영역 'M'의 길이는 화상 데이터의 함수일 수 있고 또는 사용자에 의해 고정 또는 선택될 수 있다.10 is a flow diagram illustrating an algorithm for detecting whether a region of interest is located near or in a vessel. In step 110, the average signal amplitude 'Ai' is calculated over the region of interest for each beam. The average amplitude can be the average of log-compressed amplitude data or the average of linear amplitude data. The average can be calculated from the scan-converted data or from the raw data prior to the scan conversion. In step 111, the region average 'Li' across the 'M' beams may be calculated for each of the 'N' beams in the image. The mean of the region may be a simple mean of the 'Ai' values or may be a spatially weighted mean. The length of the average area 'M' may be a function of the image data or may be fixed or selected by the user.

단계(112)에서, 주어진 빔에 대한 관심 영역은 'Ai'가 Li보다 최소한 특정 임계치만큼 작다면 혈관의 내부로 고려된다. 그러한 빔은 울림이 없는 영역(aneochoic regions)은 일반적으로 검은 픽셀을 사용하여 디스플레이되므로 "어두운"이라고 라벨링된다. 혈관의 중심에 놓여진 빔을 "어두운"이라고 라벨링되기 위하여 임계치가 설정된다. 그러나, 그것만으로, 그러한 실행은 종종 혈관 내에 있으나 가장자리에 가까운 빔의 일부를 "어두운"이라고 라벨링되지 않는데, 이는 관의 가장자리가 촬상에서, 특히 부정확한 촬상에서는 밝은 부분에서 어두운 부분으로 뚜렷한 전환이 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 그러한 상황에서 아티팩트(artifacts)를 피하기 위해서, 라벨링된 영역 근처의 이웃하는 빔들 또한 라벨링된다. 단계(113)에서, 확인된 "어두운" 빔의 전과 후의 'n' 빔들은 또한 "어두운"이라고 라벨링된다. 'n'은 부정확한 도착 시간 추정값을 갖지 않는 영역에서의 교정의 정확성을 감소시키는 것과 부정확한 추정 도착 시간 오류들에 의해 발생되는 아티팩트를 피하는 것의 타협으로 선택된다. 단계(114)에서, '어두운'이라고 라벨링된 빔은 도 7의 단계(104)에 기술된 신뢰 가능한 것 또는 신뢰 불가능한 것으로 상관합을 라벨링한 마스크 안으로 편입된다.In step 112, the region of interest for a given beam is considered to be the interior of the blood vessel if 'Ai' is at least a certain threshold less than Li. Such beams are labeled "dark" because noneochoic regions are typically displayed using black pixels. The threshold is set so that the beam placed in the center of the vessel is labeled "dark". However, on its own, such an implementation is often not labeled as "dark" in the part of the beam that is in the vessel but close to the edge, which results in a sharp transition from bright to dark in imaging, particularly in inaccurate imaging. Because you may not lose. In order to avoid artifacts in such a situation, neighboring beams near the labeled area are also labeled. In step 113, the 'n' beams before and after the identified "dark" beam are also labeled "dark". 'n' is chosen as a compromise between reducing the accuracy of calibration in areas that do not have an incorrect time of arrival estimate and avoiding artifacts caused by incorrect estimated time of arrival errors. In step 114, a beam labeled 'dark' is incorporated into a mask that labels the correlation as reliable or unreliable as described in step 104 of FIG.

부정확한 도착 시간 오류 추정값을 생산하는 경향이 있는 촬상의 특징의 또 다른 예는 매우 빛나는 타겟, 즉 소리의 강한 반사물이다. 도 11은 관심 영역(128)의 바로 외부에 위치한 빛나는 산란체(126)를 도시한다. 빛나는 산란체의 일 예는 통상적으로 주위 조직보다 훨씬 빛나는 횡경막이다. 빛나는 산란체가 관심 영역의 바로 외부에 위치할 때, 송신된 빔의 사이드로브와 결합된 음파가 빛나는 산란체를 반사하고 관심 영역으로부터 수신된 신호에 현저하게 기여한다. 빛나는 타겟(126)으로부터 반사된 사이드로브 음파 에너지(132)는 거의 중심 빔 경로(128) 내의 조직으로부터 반사된 소리(130)만큼이나 크다. 일부 경우에, 사이드로브 에너지는 관심 영역으로부터 반사된 소리보다 더 크다.Another example of a feature of imaging that tends to produce inaccurate arrival time error estimates is a very shiny target, a strong reflector of sound. 11 shows a luminous scatterer 126 located just outside of the region of interest 128. One example of a luminous scatterer is the diaphragm, which is typically much luminous than the surrounding tissue. When the luminous scatterer is located just outside of the region of interest, the sound waves combined with the sidelobes of the transmitted beam reflect the luminous scatterer and contribute significantly to the signal received from the region of interest. The sidelob sound wave energy 132 reflected from the shining target 126 is almost as large as the sound 130 reflected from the tissue in the central beam path 128. In some cases, the sidelobe energy is greater than the sound reflected from the region of interest.

일 실시예에서, 빛나는 타겟이 촬상에서 검출될 때, 빛나는 산란체 근처의 애브레이터(aberrator)의 추정값은 무시되고 이 영역에 대한 교정은 주위의 흠 없는 측정값으로부터 삽입된다. 또 다른 실시예에서, 관심 영역의 크기는 범위 내에서 증가하여 빛나는 산란체의 영향을 줄인다. In one embodiment, when a shining target is detected in imaging, the estimate of an aberrator near the shining scatterer is ignored and a correction for this area is inserted from the ambient flawless measurement. In another embodiment, the size of the region of interest increases within the range to reduce the effect of shiny scatterers.

촬상 처리 알고리즘은 교정이 적용된 후에 나타나는 촬상에서의 불연속점을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 촬상 처리 알고리즘은 촬상의 영역을 향상된 밝기, 뚜렷한 경계선, 그리고 더 좋은 통계적 분포를 가지며 검출할 수 있으며 그러한 교정을 보다 정확한 것으로 라벨링할 수 있다. 각 영역의 측정값의 신뢰도를 정량화하여서, 각 영역에 걸친 상관합에 대한 가중 필터가 사용될 수 있으며, 이는 신뢰 가능한 상관합에 비하여 신뢰 불가능한 상관합의 기여를 줄인다.An imaging processing algorithm can be used to detect discontinuities in imaging that appear after calibration is applied. Similarly, imaging processing algorithms can detect areas of imaging with improved brightness, sharp borders, and better statistical distribution and label such corrections as more accurate. By quantifying the reliability of the measurements in each region, weighted filters for correlation sums across each region can be used, which reduces the contribution of unreliable correlation sums to reliable correlation sums.

촬상은 트랜스듀서와 관계된 조직의 움직임을 결정하고 정량화하는데 사용될 수 있다. 트랜스듀서 또는 조직의 움직임에 따라 도착 시간 오류의 패턴 또한 트랜스듀서에 걸쳐서 이동된다. 도착 시간 오류 패턴의 측정과 빔형성 시간 지연의 교정 사이에 큰 시간 간격이 있다면, 이 이동은 빔형성 시간 지연 교정이 부정확하게 빔형성 채널에 적용되어서, 촬상에서 최적 향상보다 떨어지는 결과를 초래하게 된다. 도착 시간 오류 패턴 이동을 측정함으로써, 이동은 보상될 수 있다.Imaging can be used to determine and quantify the movement of tissue relative to the transducer. As the transducer or tissue moves, the pattern of arrival time error also shifts across the transducer. If there is a large time interval between the measurement of the arrival time error pattern and the correction of the beamforming time delay, this shift will result in beamforming time delay correction being incorrectly applied to the beamforming channel, resulting in less than optimal improvement in imaging. . By measuring the arrival time error pattern shift, the shift can be compensated.

위에서 기술한 본 발명은, 필터링 전에 상관합을 정규화하여 얻어지는 향상된 정확성을 포함한 여러 가지 이점들을 갖는다. 복소 상관합의 진폭은 상관된 두 신호 사이의 유사 정도의 척도이다. 필터링 단계 전에 상관합을 정규화하는 것은 신뢰 불가능한 상관합에 비하여 신뢰 가능한 상관합을 보다 비중 있게 한다. 예를 들어, 정규화 없이는, 신호가 매우 크지만 잡음이 있는 엘리먼트는 신호는 작지만 시간 지연 측정값은 신뢰 가능한 신호를 갖는 이웃하는 엘리먼트보다 엘리먼트-필터링된(element-filtered) 상관합에 더 많이 기여한다. 유사하게, 현저하게 밝으나 잡음이 있는 빔은 시간 지연 측정값이 신뢰 가능한 이웃하는 빔보다 필터링된 상관합에 더 많이 기여한다.The present invention described above has several advantages, including improved accuracy obtained by normalizing the correlation before filtering. The amplitude of the complex correlation is a measure of the similarity between the two correlated signals. Normalizing the correlation before the filtering step places more weight on the reliable correlation compared to the unreliable correlation. For example, without normalization, a very loud but noisy element contributes more to an element-filtered correlation than a neighboring element with a small signal but a reliable signal. . Similarly, significantly bright but noisy beams contribute more to the filtered correlation than the neighboring beams whose time delay measurements are reliable.

본 방법은 상관합을 정규화함으로써 "죽은" 또는 매우 잡음 섞인 트랜스듀서 엘리먼트의 기여를 최소화하는데, 이는 잡음 섞인 채널 신호는 빔합계 신호(beamsum signal)와는 거의 상관되지 않기 때문이다. 그러므로, 죽은 또는 잡음 섞인 트랜스듀서 엘리먼트, 죽은 또는 잡음 섞인 시스템 채널을 검출하고 보상하기 위해 필요한 추가적인 처리나 하드웨어가 최소화된다.The method minimizes the contribution of a "dead" or very noisy transducer element by normalizing the correlation, because the noisy channel signal has little correlation with the beamsum signal. Therefore, the additional processing or hardware required to detect and compensate for dead or noisy transducer elements and dead or noisy system channels is minimized.

위에서 기술한 본 방법은 또한 간단한 잡음 섞인 위상 측정기를 사용하여 잡음 섞인 위상의 영역을 강력하게 무시함으로써, 계산을 위한 복잡하고 비싼 하드웨어의 필요 없이도 촬상 아티팩트의 도입을 최소화한다. 예로써, 도 12는 잡음 섞인 위상 측정값의 영역과 엘리먼트(18I)와 엘리먼트(18Q) 사이에서 잡음 섞인 영역 내의 두 개의 엘리먼트를 적절하게 식별하는데 실패한 데이터 마스크를 도시하며, 데이터 마스크가 0인 것은 측정값이 신뢰 가능하다는 것을 나타낸다. 도 13은 신뢰 불가능하다고 표시된, 즉 데이터 마스크가 1인 엘리먼트에 대한 상관합을 상관합의 진폭으로 교체하고 후속적으로 상관합을 필터링한 결과를 도시한다. 비록 잡음 섞인 상관합 중 두 개는 수정되지 않았으나, 필터링되고 수정된 상관합의 위상은 원하던 것처럼 전체 잡음 영역에 걸쳐서 0에 가깝다.The method described above also uses a simple noise-mixed phase meter to strongly ignore the region of the noise-mixed phase, minimizing the introduction of imaging artifacts without the need for complicated and expensive hardware for computation. By way of example, FIG. 12 shows a data mask that fails to adequately identify two regions in a noisy phase measurement and two elements in a noisy region between element 18I and element 18Q, where a data mask of zero is shown. Indicates that the measurement is reliable. FIG. 13 shows the result of replacing the correlation sum for an element marked as untrusted, i.e., with a data mask of 1 with the amplitude of the correlation sum and subsequently filtering the correlation sum. Although two of the noisy correlation sums have not been modified, the phase of the filtered and modified correlation sums is close to zero over the entire noise region as desired.

본 발명은 원활하게 신뢰 가능한 도착 시간 측정이 가능한 빔과 도착 측정값이 신뢰 불가능한 빔 사이에 위치하여서, 그러한 영역 사이에 있는 촬상 상의 불안정한 경계나 불연속점이 생기는 것을 피할 수 있다. 도 14는 하나의 엘리먼트에 대한 상관합 위상을 빔 번호의 함수로써 도시한다. (18I)부터 (18Q)근처의 빔은 본 실시예에서 신뢰 불가능한 것으로 표시되고, 상관합의 위상은 0으로 설정되어 진폭을 유지한다. 필터링 후의 위상은 도 15에 도시된다. 위상은 잡음 영역의 좌측 경계선 근처에서 부드럽게 0으로 떨어지고 잡음 영역의 우측 경계선 근처에서 부드럽게 증가한다. 동일한 평탄한 삽입(same smooth interpolation)이 이러한 빔들을 위한 모든 엘리먼트에서 발생하고, 그리하여 교정된 빔과 교정되지 않은 빔 사이의 촬상의 변이가 부드럽게 된다.The present invention can be located between a beam that can be measured with a smoothly reliable arrival time and an unreliable beam so that unstable boundaries or discontinuities on the imaging between such areas can be avoided. 14 shows the correlation phase for one element as a function of beam number. The beams near 18I to 18Q are marked as unreliable in this embodiment, and the phase of the correlation sum is set to 0 to maintain the amplitude. The phase after filtering is shown in FIG. 15. The phase drops smoothly to zero near the left boundary of the noise region and increases smoothly near the right boundary of the noise region. The same smooth interpolation occurs in all elements for these beams, so that the shift in imaging between the corrected and uncorrected beams is smoothed.

본 발명의 확실한 특징만이 본 명세서에서 예시되고 기술되었지만, 많은 변형과 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상에 속하는 모든 변형 및 변경을 첨부된 특허 청구 범위에 의해 모두 포괄하고자 함을 이해하여야 한다.Although only certain features of the invention are illustrated and described herein, many modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, it should be understood that all modifications and changes belonging to the true spirit of the present invention are intended to be covered by the appended claims.

Claims (10)

초음파 시스템(10)에서 빔형성 시간 지연(beamforming time delays)을 교정하는 방법으로서,A method of correcting beamforming time delays in an ultrasound system 10, 트랜스듀서 엘리먼트(18A ~ 18Z)의 어레이를 이용하여 대상물(an object)을 통해 초음파 에너지 빔을 송신하는 단계 - 각각의 트랜스듀서 엘리먼트는 송신 빔형성 시간 지연을 가지고 상기 초음파 에너지 빔을 송신하도록 구성됨 - 와,Transmitting an ultrasonic energy beam through an object using an array of transducer elements 18A-18Z, each transducer element configured to transmit the ultrasonic energy beam with a transmission beamforming time delay. Wow, 복수의 에코 신호를 수신하는 단계 - 각각의 트랜스듀서 엘리먼트는 수신 빔형성 시간 지연을 가지고 상기 초음파 에너지 빔을 수신하도록 구성됨 - 와,Receiving a plurality of echo signals, each transducer element configured to receive the ultrasonic energy beam with a receive beamforming time delay; 각각의 에코 신호와 각각의 촬상 방향에 대한 빔형성 시간 지연 에러를 추정하는 단계와,Estimating a beamforming time delay error for each echo signal and each imaging direction; 하나 이상의 수신 에코 신호의 합과 각각의 수신 에코 신호 사이의 시간 지연을 나타내는 복소 상관합(a complex correlation sum)을 생성함으로써 상기 송신 빔형성 시간 지연 및 상기 수신 빔형성 시간 지연을 교정하는 단계와,Correcting the transmit beamforming time delay and the receive beamforming time delay by generating a complex correlation sum representing a time delay between the sum of one or more received echo signals and each received echo signal; 상기 교정된 송신 빔형성 시간 지연 및 상기 교정된 수신 빔형성 시간 지연을 이용하여 상기 대상물의 초음파 화상을 생성하는 단계를 포함하고, Generating an ultrasound image of the object using the calibrated transmit beamforming time delay and the calibrated receive beamforming time delay; 상기 교정하는 단계는,The correcting step, 정규화된 상관합(a normalized correlation sum)을 계산하는 단계와,Calculating a normalized correlation sum; 상기 정규화된 상관합을 촬상 방향 및 트랜스듀서 엘리먼트 방향에 매핑하는 단계와,Mapping the normalized correlation sum to an imaging direction and a transducer element direction; 상기 매핑된 상관합을 수정하는 단계와,Modifying the mapped correlation sum; 촬상 방향 및 송신 엘리먼트에 대해 상기 수정된 상관합을 필터링하여 필터링된 상관합을 생성하는 단계와,Filtering the modified correlation sum for an imaging direction and a transmitting element to produce a filtered correlation sum; 상기 필터링된 상관합의 위상을 대응하는 시간 지연 교정치(a corresponding time delay correction)로 변환하는 단계와,Converting the phase of the filtered correlation sum into a corresponding time delay correction; 상기 시간 지연 교정치를 이용하여 상기 빔형성 시간 지연을 교정하는 단계를 포함하는 Correcting the beamforming time delay using the time delay correction value; 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수정하는 단계는,Wherein the modifying comprises: 각각의 매핑된 상관합을 신뢰 가능한 상관합(a reliable correlation sum) 또는 신뢰 불가능한 상관합(an unreliable correlation sum)으로 라벨링(labeling)하는 단계와,Labeling each mapped correlation as a reliable correlation sum or an unreliable correlation sum; 신뢰 불가능한 상관합으로 라벨링된 각각의 상관합을 절대치(an absolute value)로 설정하는 단계를 포함하는 Setting each correlation labeled as an unreliable correlation sum to an absolute value 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 라벨링하는 단계는,The labeling step, 각각의 트랜스듀서 엘리먼트와 촬상 방향에 대응하는 각각의 매핑된 상관합의 위상을 계산하는 단계와,Calculating a phase of each mapped correlation sum corresponding to each transducer element and the imaging direction; 각각의 트랜스듀서 엘리먼트 및 촬상 방향에 대해 상기 계산된 위상에서 연속적으로 변화하는 패턴(a continuously varying pattern)을 결정하는 단계를 포함하되,Determining a continuously varying pattern in the calculated phase for each transducer element and imaging direction, wherein 상기 매핑된 상관합은 상기 연속적으로 변화하는 패턴이 존재하는 경우 신뢰 가능한 것으로 라벨링되는The mapped correlation sum is labeled as reliable if the continuously changing pattern is present. 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 라벨링하는 단계는,The labeling step, 상기 엘리먼트 방향에서의 위상의 미분값(derivative)의 절대치의 합과 상기 촬상 방향에서의 위상의 미분값의 절대치의 합을 제 1 임계값과 비교하는 단계와,Comparing the sum of the absolute values of the derivatives of the phases in the element direction and the absolute values of the derivatives of the phases in the imaging direction with a first threshold value; 상기 위상 미분값의 절대치의 계산된 합이 상기 제 1 임계값을 초과하는 경우 상기 매핑된 상관합을 신뢰 불가능한 것으로 라벨링하는 단계와,Labeling the mapped correlation as unreliable if the calculated sum of the absolute values of the phase derivatives exceeds the first threshold; 각각의 촬상 방향에서의 신뢰 불가능한 상관합의 양이 제 2 임계값을 초과하는 경우 대응하는 촬상 방향에 대해 매핑된 상관합 전부를 신뢰 불가능한 것으로 라벨링하는 단계를 포함하는 Labeling all of the mapped correlations as unreliable for the corresponding imaging direction if the amount of unreliable correlation in each imaging direction exceeds the second threshold. 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 라벨링하는 단계는, 화상 처리 알고리즘을 이용하여 상기 초음파 화상 내의 시그너쳐(signatures)를 식별하고 그 식별된 시그너쳐에 기초하여 빔형성 시간 지연 에러를 신뢰 가능한 것 또는 신뢰 불가능한 것으로 라벨링하는 단계를 포함하는 The labeling includes identifying signatures in the ultrasound image using an image processing algorithm and labeling the beamforming time delay error as reliable or unreliable based on the identified signature. 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 화상 처리 알고리즘은,The image processing algorithm, 상기 초음파 화상 내에 복수의 관심 영역을 식별하고,Identify a plurality of regions of interest within the ultrasound image, 각각의 식별된 관심 영역에 대해 통계 파라미터(statistical parameters)를 계산하며,Calculate statistical parameters for each identified region of interest, 상기 통계 파라미터를 적용하여 상기 추정된 빔형성 시간 지연 에러를 신뢰 가능한 것 또는 신뢰 불가능한 것으로 라벨링하도록 구성되는Apply the statistical parameter to label the estimated beamforming time delay error as reliable or unreliable. 빔형성 시간 지연 교정 방법.Beamforming time delay correction method. 빔형성 시간 지연을 추정하는 초음파 시스템(10)으로서,An ultrasound system 10 for estimating beamforming time delay, 소정 패턴으로 배치된 어레이 엘리먼트의 세트를 갖는 트랜스듀서 어레이(18) - 상기 어레이 엘리먼트 각각은 송신 모드 중에는 초음파 에너지 빔을 대상물 내로 송신하고, 수신 모드 중에는 상기 트랜스듀서 어레이에 영향을 주는 진동 에너지에 응답하여 에코 신호를 생성하도록 개별적으로 동작함 - 와,Transducer array 18 having a set of array elements arranged in a predetermined pattern, each of which transmits an ultrasonic energy beam into an object during a transmission mode and responds to vibrational energy that affects the transducer array during a reception mode. Individually to generate an echo signal 상기 트랜스듀서 어레이에 결합되고, 조향된 송신 빔(a directed transmit beam)이 생성되도록 상기 송신 모드 중에 각각의 송신 빔형성 시간 지연을 갖는 별개의 송신 신호 펄스를 상기 어레이 엘리먼트 각각에 인가하도록 동작하는 송신기(22)와,A transmitter coupled to the transducer array and operative to apply a separate transmit signal pulse to each of the array elements with a respective transmit beamforming time delay during the transmit mode to produce a directed transmit beam With 22, 상기 트랜스듀서 어레이에 결합되고, 상기 수신 모드 중에 상기 어레이 엘리먼트 각각에 의해 생성된 상기 에코 신호를 샘플링하고 상기 에코 신호의 각 샘플에 수신 빔형성 시간 지연을 부과하여, 대응하는 복수의 수신 신호를 생성하도록 동작하는 수신기(24)와, Coupled to the transducer array, sampling the echo signal generated by each of the array elements during the receive mode and imposing a receive beamforming time delay on each sample of the echo signal to generate a corresponding plurality of received signals. A receiver 24 operable to operate, 각각의 촬상 방향 및 각각의 에코 신호에 대한 도착 시간 에러를 추정하고 상기 송신 빔형성 시간 지연 및 상기 수신 빔형성 시간 지연을 교정하도록 구성된 빔형성기 시스템(26)과,A beamformer system 26 configured to estimate the arrival time error for each imaging direction and each echo signal and correct the transmit beamforming time delay and the receive beamforming time delay; 초음파 화상을 생성하도록 구성된 화상 처리기(32)를 포함하고, An image processor 32 configured to generate an ultrasound image, 상기 빔형성기 시스템(26)은,The beamformer system 26, 각각의 시스템 빔형성 채널 및 촬상 방향에 대하여 상관합을 생성하고,Generate a correlation for each system beamforming channel and imaging direction, 정규화된 상관합을 계산하고,Calculate the normalized correlation sum, 상기 정규화된 상관합을 촬상 방향 및 트랜스듀서 엘리먼트 순서에 매핑하고,Map the normalized correlation to the imaging direction and transducer element order, 상기 매핑된 상관합을 수정하고,Modify the mapped correlation sum, 상기 수정된 상관합을 필터링하여 필터링된 상관합을 생성하고,Filtering the modified correlation sum to generate a filtered correlation sum, 상기 필터링된 상관합의 위상을 계산하고,Calculate a phase of the filtered correlation sum, 상기 필터링된 상관합의 위상을 교정 시간 지연으로 변환하고,Convert the phase of the filtered correlation sum into a calibration time delay, 상기 교정 시간 지연을 이용하여 상기 송신 빔형성 시간 지연 및 상기 수신 빔형성 시간 지연을 교정하도록 구성되는 Configure the transmit beamforming time delay and the receive beamforming time delay using the calibration time delay. 초음파 시스템.Ultrasound system. 삭제delete 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 빔형성기 시스템은 각각의 매핑된 상관합을 신뢰 가능한 상관합 또는 신뢰 불가능한 상관합으로 라벨링하도록 구성되는 The beamformer system is configured to label each mapped correlation sum with a reliable or unreliable correlation sum. 초음파 시스템.Ultrasound system.
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