KR101398005B1 - HIFU system using by handheld type therapy ultrasonic transducer - Google Patents

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김경희
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Abstract

본 발명은 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이(phased array) 트랜스듀서를 이용한 HIFU 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 위한 빔포밍 방법 및 상기 빔포밍 방법이 구현되는 다채널 트랜스듀서 드라이빙 시스템을 구비하며, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 사용하여, 시술자가 HIFU 시스템을 휴대한 상태로 수술할 수 있도록 이루어져, 암 세포가 어디에 위치하던, 어떤 형태로 존재하던, 효과적으로 접근이 가능하도록 이루어진 HIFU 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서를 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템에 있어서, HIFU 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드의 외곽부분에 위치되며, 영상 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드에서 상기 HIFU 트랜스듀서가 위치된 부분을 제외한 내측부분에 위치되는 초음파 트랜스듀서; 상기 영상 트랜스듀서의 각 소자들에 적용될 시간지연을 빔 스티어링(beamsteering) 공식을 통해서 구하여 초음파 빔신호를 생성하며, 상기 HIFU 트랜스듀서를 위해, 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 이용하여 특정위치에 상기 HIFU 트랜스듀서의 초점을 형성하도록 HIFU 빔제어신호를 생성하는 빔형성기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a HIFU system using a high power multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave, and more particularly, to a beamforming method for a high power multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave and a beam forming method Channel transducer driving system and a small-sized high-power multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave, so that the operator can carry out the operation while carrying the HIFU system. Thus, The present invention relates to a HIFU system, which is capable of being accessed effectively.
The present invention relates to a HIFU system having an ultrasonic transducer integrated with an image transducer and a HIFU transducer, wherein the HIFU transducer is located at an outer portion of the board of the ultrasonic transducer, the image transducer is a board of an ultrasonic transducer An ultrasonic transducer positioned at an inner portion except a portion where the HIFU transducer is located; Wherein the HIFU transducer generates an ultrasound beam signal by obtaining a time delay to be applied to each element of the image transducer through a beamsteering formula and generates an ultrasound beam signal for the HIFU transducer by using a beam focusing method, And a beam former controller for generating a HIFU beam control signal to form a focus of the transducer.

Figure R1020120025397
Figure R1020120025397

Description

소형 치료 초음파 트랜스듀서를 이용한 고강도 집속 초음파 치료 시스템{HIFU system using by handheld type therapy ultrasonic transducer}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high intensity focused ultrasound therapy system using a small-sized therapeutic ultrasound transducer,

본 발명은 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이(phased array) 트랜스듀서를 이용한 HIFU(high intensity focused ultrasound) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 위한 빔포밍 방법 및 상기 빔포밍 방법이 구현되는 다채널 트랜스듀서 드라이빙 시스템을 구비하며, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 사용하여, 시술자가 HIFU 시스템을 휴대한 상태로 수술할 수 있도록 이루어져, 암 세포가 어디에 위치하던, 어떤 형태로 존재하던, 효과적으로 접근이 가능하도록 이루어진 HIFU 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high intensity focused ultrasound (HIFU) system using a high output multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave, and more particularly, to a beamforming method for a high output multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave And a multichannel transducer driving system in which the beam forming method is implemented. By using a high-power multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave, the operator can carry out the operation while carrying the HIFU system, The present invention relates to a HIFU system in which any location, location, or accessibility can be achieved.

현재의 의료 초음파는 진단기기에서부터 수술용에 이르기까지 넓은 범위에 걸쳐 있다. Current medical ultrasound covers a wide range from diagnostic devices to surgery.

의료 초음파는 어떤 목적으로 활용하느냐에 따라 인체 조직에 전달되는 에너지의 양이 다르며, 이에 따라서 조직에서 발생되는 생물학적 효과가 다르게 나타난다. Medical ultrasound has a different amount of energy delivered to human tissue depending on what purpose it is used for, and thus the biological effect generated by the tissue is different.

일반적으로 낮은 에너지를 사용하면 생물학적 변화가 유도되지 않으므로, 주로 진단용 초음파에 적용된다. 반면에, 높은 에너지를 가하면 조직에 비가역적인 생물학적 변화를 유도하고, 그 변화로부터 회복시키거나 조직을 괴사시킬 수 있으며, 이러한 높은 에너지 수준은 치료용 초음파에 적용된다. In general, low energy does not induce biological changes, so it is applied mainly to diagnostic ultrasound. On the other hand, applying high energy can induce irreversible biological changes in tissue, restore it from its changes, or necrotize tissue, and this high energy level is applied to therapeutic ultrasound.

HIFU 수술은 체외에서 초음파 에너지를 인체 내 암 조직의 작은 초점에 집속해 60℃ 이상의 온도를 발생시켜 암 조직을 제거하는 수술이다.HIFU surgery is an operation that focuses ultrasound energy to a small focal point of cancer tissue in the body to remove the cancer tissue by generating a temperature of 60 ° C or higher.

HIFU 수술을 효과적으로 수행하기 위해서는 초음파를 통해 전달된 에너지의 양을 통해서 조직에서 일어날 온도 변화를 예측하고 그에 따라 시간이 경과함에 따라 어느 정도 범위의 조직이 괴사할 것인가 예측하는 기술이 필요하다. 또한 이러한 기술을 바탕으로 정확한 HIFU 수술을 위해서 인체 내 원하는 위치에 원하는 크기와 모양의 초점을 만들어주는 기술이 가장 핵심적이라고 할 수 있다. In order to effectively perform HIFU surgery, it is necessary to predict the temperature change that will occur in the tissue through the amount of energy transmitted through the ultrasound, and to predict how much tissue will necrotize over time. Based on these techniques, the most important technology is to make the desired size and shape focus at the desired position in the human body for accurate HIFU operation.

기존의 HIFU의 경우 HIFU 트랜스듀서가 존재할 수 있는 위치가 매우 제한적이고 환자가 취할 수 있는 자세가 제한되어 있다. 따라서 현실적으로 HIFU 트랜스듀서와 환자의 몸 사이의 정확한 위치 선정이 힘들며, 환자 체내에 여러 위치에 존재할 수 있는 암의 위치에 대해 치료의 접근성이 떨어지는 단점이 있다. In the case of conventional HIFU, the location where the HIFU transducer can exist is very limited and the attitude that the patient can take is limited. Therefore, it is difficult to precisely locate the HIFU transducer and the patient's body, and there is a disadvantage that the accessibility of treatment to the position of the cancer that may exist in various positions in the patient's body is inferior.

또한 모터시스템을 이용하여 기계적으로 초점을 조절함으로써 조작에 상당히 많은 시간이 소요되며 전체 시술시간 역시 매우 길 수 밖에 없었다. Also, by adjusting the focus mechanically using the motor system, it takes a considerable amount of time to operate and the whole procedure time is also very long.

기존의 HIFU 방식에서 발생되는 또 다른 문제점은 시술자에게 해부학적 정보를 실시간으로 제공하지 않아 수술에 어려움이 있는 단점이 있다. Another problem that occurs in the existing HIFU system is that it does not provide anatomical information in real time to the practitioner, which makes it difficult to operate.

HIFU를 설정한 위치에 정확하게 집속하지 못할 경우 장기 손상 및 치료 안정성에 중대한 영향을 끼치기 때문에 영상 가이드(guide)를 통한 목표 암조직과 초점과의 위치 관계를 모니터링 할 수 있어야 한다. 이러한 모니터링은 비침습적으로 이루어져야 하며 시술자에게 실시간으로 피드백을 제공할 수 있어야 한다. Failure to accurately focus the HIFU at the location where it is set will have a significant impact on long-term damage and treatment stability, so it should be possible to monitor the positional relationship between the target cancer tissue and the focus through an image guide. Such monitoring should be non-invasive and provide real-time feedback to the practitioner.

MR과 CT와 같은 모니터링을 위한 장비들은 영상을 획득하여 구현하는데 많은 시간이 필요하며, 매우 대형 장비이며, 매우 강한 자성을 띄는 등 장비 고유의 특성에 의해 HIFU 장비와의 결합이 어려운 점이 있었다. Equipment for monitoring such as MR and CT requires much time to acquire and implement images, and it is difficult to combine with HIFU equipment due to the inherent characteristics of the equipment such as very large equipment and very strong magnetism.

반면, 초음파 영상기법을 이용하는 경우 초음파 영상 자체가 해상도가 낮아 MR 및 CT영상처럼 고해상도를 제공하지는 못하지만, 영상처리 속도가 빨라서 실시간으로 해부학적인 정보를 얻을 수가 있다. 또한 HIFU와 초음파 영상의 그 근본적인 원리가 같아 두 장비를 결합시키는데 상대적으로 쉬우며 공간적으로도 제약이 매우 적다. On the other hand, when the ultrasound imaging technique is used, the ultrasound image itself can not provide high resolution like MR and CT images because of its low resolution, but the anatomical information can be obtained in real time because the image processing speed is high. In addition, the fundamental principles of HIFU and ultrasound imaging are the same, making it relatively easy to combine the two devices and very limited in space.

본 발명은 기존의 HIFU 시스템의 단점 및 제약을 극복하고, 발전시키기 위하여 영상용 초음파 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서를 일체화하여 시술 시 시술자에게 실시간으로 시각적인 정보를 제공하며, 소형의 트랜스듀서를 사용하여 핸드헬드(handheld) 타입으로 프로브를 제작하여 모터시스템에 의한 제어가 아닌 시술자가 직접 손으로 직관적인 시술을 수행할 수 있도록 이루어져 있다. In order to overcome the disadvantages and limitations of the existing HIFU system, the present invention integrates an image ultrasonic transducer and a HIFU transducer to provide visual information to a practitioner in real time during a procedure and uses a small transducer The handheld type probe is manufactured so that the practitioner can directly perform the intuitive procedure by hand rather than the control by the motor system.

또한, 본 발명은 크기가 작고 휴대가 간편한 치료 초음파용 고출력 다채널 phased array 트랜스듀서를 활용한 HIFU 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a HIFU system using a small-sized and portable high-output multichannel phased array transducer for therapeutic ultrasound.

기존의 HIFU 시스템은 트랜스듀서의 크기가 비교적 크기 때문에 특정위치에 고정되어 있거나 모터시스템 등에 고정되어 사용되었고, 시술자가 하나의 초점위치를 기계적으로 조정하여 반복적으로 치료하는 방식으로 시술 시간과 환자의 자세 등에 많은 제약을 받았다. The conventional HIFU system is fixed at a specific position because it is relatively large in size of the transducer, fixed to a motor system or the like, and the operator repeatedly adjusts one focus position by mechanically adjusting the operation time and the patient's attitude And so on.

본 발명에서는 임의의 위치에 존재하는 임의의 형태의 암 세포에 효과적으로 접근하기 위하여 시술자가 손에 휴대한 상태로 수술할 수 있도록 소형의 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 사용하였다. 이러한 치료 초음파용 어레이 트랜스듀서를 활용하기 위해서 본 발명에서는 다채널 트랜스듀서를 위한 빔포밍 기술을 개발하였으며 또한 이를 구현할 수 있는 다채널 트랜스듀서 드라이빙(driving) 시스템을 개발하였다.In the present invention, a small-sized, high-power multichannel phased array transducer is used so that an operator can carry it in a hand-carried state in order to effectively access any type of cancer cells present at an arbitrary position. In order to utilize such an ultrasonic array transducer, the present invention has developed a beam forming technique for a multi-channel transducer and developed a multi-channel transducer driving system capable of implementing the beam forming technique.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 위한 빔포밍 방법 및 상기 빔포밍 방법이 구현되는 다채널 트랜스듀서 드라이빙 시스템을 구비하며, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 사용하여, 시술자가 HIFU 시스템을 휴대한 상태로 수술할 수 있도록 이루어져, 암 세포가 어디에 위치하던, 어떤 형태로 존재하던, 효과적으로 접근이 가능하도록 이루어진 HIFU 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is directed to a beamforming method for a high power multichannel phased array transducer for a small ultrasonic wave and a multichannel transducer driving system in which the beamforming method is implemented and a high output multichannel phased array The present invention provides a HIFU system that enables a practitioner to carry out a surgery while carrying a HIFU system by using a transducer so that cancer cells can be effectively accessed regardless of their location,

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 크기가 작고 휴대가 간편한 치료 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 활용한 HIFU 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a HIFU system using a small-sized and portable high-power multichannel phased array transducer for therapeutic ultrasound.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 영상용 초음파 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서를 일체화하여, 시술 시, 시술자에게 실시간으로 시각적인 정보를 제공하며, 소형의 트랜스듀서를 사용한 핸드헬드 타입의 프로브를 구비하여 모터시스템에 의한 제어가 아닌 시술자가 직접 손으로 직관적인 시술을 수행할 수 있도록 이루어진 HIFU 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to integrate an image ultrasonic transducer and a HIFU transducer in order to provide visual information to a practitioner in real time during a procedure and to provide a handheld type probe using a small transducer So that the practitioner can directly perform intuitive procedures by hand, not by the motor system.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 치료초음파 트랜스듀서를 구동시키기 위한 적합한 펄스 생성 및 고전압을 걸어줄 수 있는 고전력 시스템(high power transducer driving system)을 구비한 HIFU 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a HIFU system having a high power transducer driving system capable of generating a suitable pulse for driving a therapeutic ultrasound transducer and a high voltage.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 영상 트랜스듀서를 통해 송신빔 생성과 수신빔 집속, 그리고 수신된 신호의 영상화 알고리즘을 구비한 영상 시스템(imaging system)을 구비한 HIFU 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a HIFU system including an imaging system having transmission beam generation, reception beam focusing, and imaging algorithm of a received signal through an image transducer.

본 발명은, 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템에 있어서, HIFU 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드의 외곽부분에 위치되며, 영상 트랜스듀서는 상기 초음파 트랜스듀서의 보드에서 상기 HIFU 트랜스듀서가 위치된 부분을 제외한 내측부분에 위치되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a HIFU system including an ultrasonic transducer in which an image transducer and a HIFU transducer are integrated, wherein the HIFU transducer is located at an outer portion of the board of the ultrasonic transducer, And is located at an inner portion of the board other than the portion where the HIFU transducer is located.

또한, 본 발명은, 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 합쳐져 선형적으로 배열되어, 2D 선형배열을 이루고 있는 초음파 트랜스듀서; 상기 영상 트랜스듀서의 각 소자들에 적용될 시간지연을 빔 스티어링(beamsteering) 공식을 통해서 구하여 초음파 빔신호를 생성하며, 상기 HIFU 트랜스듀서를 위해, 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 이용하여 특정위치에 상기 HIFU 트랜스듀서의 초점을 형성하도록 HIFU 빔제어신호를 생성하는 빔형성기 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to an ultrasonic transducer, which is composed of a video transducer and a HIFU transducer and arranged linearly to form a 2D linear array; Wherein the HIFU transducer generates an ultrasound beam signal by obtaining a time delay to be applied to each element of the image transducer through a beamsteering formula and generates an ultrasound beam signal for the HIFU transducer by using a beam focusing method, And a beam former controller for generating a HIFU beam control signal to form a focus of the transducer.

또한, 본 발명은, 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템에 있어서, FU 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드의 외곽부분에 위치되며, 영상 트랜스듀서는 상기 초음파 트랜스듀서의 보드에서 상기 HIFU 트랜스듀서가 위치된 부분을 제외한 내측부분에 위치되는 초음파 트랜스듀서; 상기 HIFU 트랜스듀서로 전송하기 위한, 연속적인 펄스를 갖는 HIFU 구동신호를 생성하는 HIFU 전송 모드부; 상기 영상 트랜스듀서로 전송하기 위한, 단속적 펄스를 갖는 초음파 빔신호를 아날로그 신호로 변환하고 잡음을 제거하고 증폭하는 영상 전송 모드부; 체내에서 발생된 초음파 응답신호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 수신 모드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the HIFU system including the ultrasonic transducer in which the image transducer and the HIFU transducer are integrated, the FU transducer is located at an outer portion of the board of the ultrasonic transducer, and the image transducer is connected to the ultrasonic transducer, An ultrasonic transducer positioned at an inner portion of the board of the ducer except a portion where the HIFU transducer is located; A HIFU transmission mode unit for generating a HIFU driving signal having a continuous pulse for transmission to the HIFU transducer; An image transmission mode unit for converting an ultrasonic beam signal having intermittent pulses into an analog signal and removing noise and amplifying the analog signal for transmission to the image transducer; And a receiving mode unit for receiving and amplifying the ultrasonic response signal generated in the body, removing noise, and converting the ultrasonic response signal into a digital signal.

빔형성기 제어부의 전송빔 제어신호에 따라 초음파 빔신호를 생성하여, 영상 전송 모드부로 전송하는 전송 빔형성기; 빔 형성 제어부의 수신빔 제어신호에 따라 수신 모드부에서 수신된 초음파 응답신호로 부터 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 생성하는 수신 빔형성기;를 더 포함한다.A transmission beam former for generating an ultrasonic beam signal according to a transmission beam control signal of the beam former control unit and transmitting the generated ultrasonic beam signal to an image transmission mode unit; And a reception beamformer for generating an image signal calculated by beamforming from the ultrasonic response signal received in the reception mode unit according to the reception beam control signal of the beamforming control unit.

수신 빔형성기에서 수신된 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 B 모드(B mode) 영상으로 재구성하며, 디스플레이하기 위해서 2D 어레이 형태로 변환시켜주는 주사 변환(scan conversion)을 행하는 연산처리부;를 더 포함한다.And an arithmetic processing unit for performing a scan conversion for converting the image signal calculated by the beamforming received in the reception beamformer into a B mode image and converting the image signal into a 2D array form for display do.

연산처리부에서 수신된 B모드 영상으로 매핑(mapping)된 영상을 디스플레이부로 출력하며, 시술자가 HIFU 발생과 관련한 파라미터 입력 및 제어 키 입력에 대한 인터페이스를 제공하는 초음파 OS/UI 부;를 더 포함한다.And an ultrasound OS / UI unit for outputting an image mapped to the B mode image received by the operation processing unit to the display unit and providing an interface for a parameter input and a control key input related to HIFU generation by a practitioner.

영상 트랜스듀서는 영상 전송 모드부에서 생성된 펄스에 따른 시간동안 조직 내로 음파를 전달하고 다음 펄스가 생성되기 전까지 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하여 수신 모드부로 전송한다.The image transducer transmits the sound wave into the tissue for a time corresponding to the pulse generated in the image transmission mode unit and receives the ultrasonic response signal (echo signal) until the next pulse is generated, and transmits the ultrasonic response signal to the reception mode unit.

HIFU 전송 모드부는, 초고전류 고속 MOSFET 드라이버(Ultra-high current high-speed MOSFET driver), 양극 고전압 MOSFET 증폭기(Bipolar high voltage MOSFET amplifier)를 포함한다.The HIFU transmission mode part includes an ultra-high current high-speed MOSFET driver and a bipolar high voltage MOSFET amplifier.

영상 전송 모드부는 DA변환기, 저역통과필터(LPF), 고전압 선형 증폭기(high voltage linear amplifier)를 포함하며, 상기 저역통과필터(LPF)는 1-15MHz의 저역통과필터이다.The image transmission mode unit includes a DA converter, a low pass filter (LPF), a high voltage linear amplifier, and the low pass filter (LPF) is a low pass filter of 1-15 MHz.

수신 모드부는 수신모드 시에만 영상 트랜스듀서와 전기적으로 연결되어 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하는 송수신 전환기(T/R switcher)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템. Wherein the reception mode unit comprises a transmission / reception switcher (T / R switcher) electrically connected to the image transducer only in the reception mode to receive an ultrasonic response signal (echo signal).

수신 모드부는 전치 증폭기, 저역통과필터, A/D 변환기를 더 포함하며, 송수신 전환기를 통해 수신된 초음파 응답신호를 증폭하는 전치 증폭기는, 수신 전환기(T/R switcher)로 부터 수신된 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하여, 최소의 잡음 레벨로 증폭하는 저잡음 증폭기; 빔형성기 제어부로부터 수신된 시간이득 보상 제어신호에 의해 시간이득 보상신호를 생성하는 시간이득 보상부; 시간이득 보상부로부터 수신된 시간이득 보상신호에 따라 저잡음 증폭기로부터 수신된 초음파 응답신호를 시간에 따라 이득을 보상하는 전압 조정 감쇄기; 전압 조정 감쇄기의 출력신호로부터 이득을 조절하여 출력하는 프로그램어블 이득 증폭기;를 포함하여 이루어지며, 상기 저역통과필터는 1-15MHz의 저역통과필터이다.The receiving mode unit further includes a preamplifier, a low-pass filter, and an A / D converter. The preamplifier for amplifying the ultrasonic response signal received through the transceiver is connected to a T / R switcher (Echo signal) and amplifies the signal to a minimum noise level; A time gain compensator for generating a time gain compensation signal by a time gain compensation control signal received from a beam former control unit; A voltage adjustment attenuator for compensating the gain according to time with respect to the ultrasonic response signal received from the low noise amplifier according to the time gain compensation signal received from the time gain compensator; And a programmable gain amplifier for adjusting a gain from an output signal of the voltage adjustment attenuator and outputting the adjusted gain, wherein the low-pass filter is a low-pass filter of 1-15 MHz.

또한 본 발명은, 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템의 구동방법에 있어서 연산처리부는 영상 트랜스듀서를 인식하고 이에 따라, 영상 시스템부의 중심주파수를 설정하는 영상 트랜스듀서 설정단계; B-모드, 색 흐름(color flow), M-모드, 도플러(Doppler), 혹은 이들의 결합으로 이루어진 동작모드의 설정신호에 따라 프로그램을 읽어들이는 모드 설정단계; 스캔의 깊이를 조절하여, 디스플레이되는 영상의 관측시야(field of view)를 고정하는 스캔 깊이 조절단계; 초점이 설정되며, 전송되는 빔의 초점거리를 설정하여(Focus or transmit focal length selection), 전송되는 빔의 초점거리(focal length) 및 위치를 관심영역으로 옮기는 초점거리 설정단계; 시간이득 보상 설정 데이터를 초음파 OS/UI 부의 컨트롤 패널로부터 수신하고, 시간별로 도착하는 신호에 대한 이득을 다르게 적용하는 TGC 제어단계;를 포함하여 이루어진다.The present invention also provides a method of driving a HIFU system including an ultrasonic transducer in which an image transducer and a HIFU transducer are integrated, wherein the operation processing unit recognizes the image transducer, A ducer setting step; A mode setting step of reading a program according to a setting signal of an operation mode made up of a B-mode, a color flow, an M-mode, a Doppler, or a combination thereof; Adjusting a scan depth to fix a field of view of a displayed image; A focal length setting step of setting a focal length of the transmitted beam by setting a focal length of the transmitted beam (focus or transmit focal length selection), and shifting the focal length and position of the transmitted beam to a region of interest; And a TGC control step of receiving the time gain compensation setting data from the control panel of the ultrasonic OS / UI unit and applying a gain to signals arriving by time differently.

본 발명의 HIFU 시스템에 따르면, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 위한 빔포밍 방법 및 상기 빔포밍 방법이 구현되는 다채널 트랜스듀서 드라이빙 시스템을 구비하며, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 사용하여, 시술자가 HIFU 시스템을 휴대한 상태로 수술할 수 있도록 이루어져, 암 세포가 어디에 위치하던, 어떤 형태로 존재하던, 효과적으로 접근이 가능하다.According to the HIFU system of the present invention, a beam forming method for a high output multi-channel phased array transducer for a small ultrasonic wave and a multi-channel transducer driving system in which the beam forming method is implemented are provided, and a high output multichannel phased array transformer Using a ducer, the practitioner can operate with the HIFU system in place so that cancer cells can be effectively accessed wherever they are, in whatever form they are.

본 발명은 크기가 작고 휴대가 간편한 치료 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 활용한 HIFU 시스템으로서, 시술시 휴대가 용이하며, 사용이 간편하다.The present invention is a HIFU system utilizing a high-power multichannel phased array transducer for therapeutic ultrasound which is small in size and easy to carry, and is easy to carry and easy to use in a procedure.

본 발명의 HIFU 시스템은, 영상용 초음파 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서를 일체화하여, 시술 시, 시술자에게 실시간으로 시각적인 정보를 제공하며, 소형의 트랜스듀서를 사용하여 핸드헬드 타입으로 프로브를 제작하여 모터시스템에 의한 제어가 아닌 시술자가 직접 손으로 직관적인 시술을 수행할 수 있도록 이루어져, 기계적인 것이 아니기 때문에, 매 시술마다, 상황과 조건에 맞추어 시술이 가능하도록 이루어져 있어, 보다 적정한 시술이 가능할 수 있다.The HIFU system of the present invention integrates an image ultrasonic transducer and a HIFU transducer to provide visual information to a practitioner in real time during a procedure and manufactures a probe in a handheld type using a small transducer, It is possible to perform an intuitive operation by hand by the operator rather than by the system, so that the operation can be performed in accordance with the conditions and conditions of each operation, since it is not a mechanical operation. .

본 발명은, 치료초음파 트랜스듀서를 구동시키기 위한 적합한 펄스 생성 및 고전압을 걸어줄 수 있는 고전력 시스템(high power transducer driving system)을 구비하며, 또한, 영상 트랜스듀서를 통해 송신빔 생성과 수신빔 집속, 그리고 수신된 신호의 영상화 알고리즘을 구비한 영상 시스템(imaging system)을 구비하여, 소형 초음파용 고출력 다채널 위상 어레이 트랜스듀서를 활용한 HIFU 시스템이 가능하도록 이루어져 있다.The present invention relates to an ultrasonic transducer having a high power transducer driving system capable of generating a suitable pulse for driving a therapeutic ultrasound transducer and also capable of generating and transmitting beam through a video transducer, And an imaging system equipped with an imaging algorithm of a received signal to enable a HIFU system utilizing a high output multi-channel phased array transducer for a small ultrasonic wave.

본 발명에서는 중앙에 영상용 프로브가 위치하고 주변부에 HIFU 트랜스듀서가 선형적으로 배열되어 있는 2D 선형배열 트랜스듀서를 사용하여, 기존에 영상 트랜스듀서와 치료용 트랜스듀서를 별도로 사용하거나, 기계적으로 두 개의 트랜스듀서를 회전시켜가며 사용했던 단점을 보완한다. In the present invention, a 2D linear array transducer in which a video probe is located at the center and a HIFU transducer is linearly arranged at the periphery is used, and a conventional image transducer and a therapeutic transducer are separately used, or mechanically two It compensates for the disadvantages of rotating the transducer.

또한, 본 발명에서는 단일 소자 트랜스듀서가 아닌 선형배열 트랜스듀서를 사용하여 초점을 전기적으로 제어할 수 있으며 다중초점 및 반초점을 활용하여 시술시간을 줄이고 주변 장기의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, in the present invention, the focus can be electronically controlled using a linear array transducer, rather than a single-element transducer, and the multi-focus and half-focus can be utilized to reduce the procedure time and damage to peripheral organs.

또한, 본 발명의 트랜스듀서는 실시간 해부학적 영상을 제공함과 동시에 기존의 HIFU 트랜스듀서와 비교하여 크기와 무게면에서 상당히 줄어드는 효과를 가져와서 시술자가 직접 손에 들고 직관적으로 움직여 영상을 따라가며 HIFU 수술을 수행할 수 있는 효과를 가져온다. In addition, the transducer of the present invention provides a real-time anatomical image and significantly reduces size and weight compared to conventional HIFU transducers. Thus, Can be performed.

본 발명은, HIFU 수술, 횡파 생성 및 횡파 영상 재구성, 음압을 이용한 생체조직 탄성도 및 경화도 측정, 치료 초음파 적용과 동시에 영상을 통한 해부학적 정보 획득 등 다양한 분야에 이용가능하다.The present invention can be applied to various fields such as HIFU surgery, transverse wave generation and transverse wave image reconstruction, measurement of biotissue elasticity and hardness using sound pressure, application of therapeutic ultrasound and acquisition of anatomical information through image.

도 1은 본 발명의 일실시에 의한 HIFU 시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 HIFU 트랜스듀서와 영상 트랜스듀서가 결합된 핸드헬드형 트랜스듀서에 대한 설명도이다.
도 3은 도 1의 초음파 트랜스듀서의 일예이다.
도 4는 도 1의 영상 트랜스듀서로 입력되는 빔신호이다.
도 5는 도 1의 HIFU 트랜스듀서로 입력되는 구동신호이다.
도 6은 도 1의 HIFU 전송 모드부 및 임피던스 매칭의 회로의 예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 시간지연을 이용한 빔형성의 설명도 및 빔형성기 제어부 회로의 일예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 HIFU 시스템의 GUI의 일예이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 초음파 트랜스듀서의 외관을 설명하기위한 설명도이다.
도 10은 빔포커싱 공식을 통해 특정위치에 초점을 형성할 수 있는 방법을 설명하는 설명도이다.
도 11는 초음파 트랜스듀서의 음장 시뮬레이션의 일예이다.
도 12은 도 11의 시뮬레이션을 통해 계산된 각 소자별 진폭값의 일예를 나타낸다.
1 is a block diagram for explaining a configuration of a HIFU system according to one embodiment of the present invention.
2 is an explanatory view of a handheld transducer in which a HIFU transducer and an image transducer are combined.
3 is an example of the ultrasonic transducer of Fig.
4 is a beam signal input to the image transducer of FIG.
5 is a driving signal input to the HIFU transducer of FIG.
6 is an example of a HIFU transmission mode section and impedance matching circuit of FIG.
7 is an explanatory diagram of beam forming using time delay and an example of a beam former control circuit according to an embodiment of the present invention.
8 is an example of a GUI of the HIFU system of the present invention.
9A and 9B are explanatory diagrams for explaining the appearance of the ultrasonic transducer of the present invention.
10 is an explanatory diagram illustrating a method of forming a focus at a specific position through a beam focusing formula.
11 is an example of sound field simulation of an ultrasonic transducer.
12 shows an example of the amplitude value of each device calculated through the simulation of FIG.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 HIFU 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the HIFU system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시에 의한 HIFU 시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도로이다.1 is a block diagram for explaining a configuration of a HIFU system according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 HIFU 시스템은 초음파(Ultrasound) OS/UI 부(100), 초음파 트랜스듀서(150), HIFU 전송 모드 (transmitting mode) 부(200), 영상 전송 모드 (Imaging transmitting mode) 부(300), 수신 모드 (Receiving mode) 부(400), 전단 제어부(600), 후단 제어부(500), 저장부(540), 하드 드라이브(550), 디스플레이부(560), 메인 전원부(700)을 포함하여 이루어진다.The HIFU system of the present invention includes an ultrasound OS / UI unit 100, an ultrasonic transducer 150, a HIFU transmitting mode unit 200, an imaging transmitting mode unit 300, And includes a receiving mode unit 400, a front end control unit 600, a rear end control unit 500, a storage unit 540, a hard drive unit 550, a display unit 560, and a main power unit 700 .

전단 제어부(600)는 HIFU 시스템의 전단부(예를들어 초음파 트랜스듀서(150), HIFU 전송 모드부(200), 영상 전송 모드부(300), 수신 모드부(400)에 근접하여 위치됨)에 위치되는 제어부로, 빔형성기 제어부(Beamformer Control Unit)(610), 전송 빔형성기(630), 수신 빔형성기(670)를 포함하여 이루어진다. The front end control unit 600 controls the front end of the HIFU system such as the ultrasonic transducer 150, the HIFU transmission mode unit 200, the image transmission mode unit 300, and the reception mode unit 400, And includes a beamformer control unit 610, a transmission beamformer 630, and a reception beamformer 670. The beamformer control unit 610 includes a beamformer control unit 610, a transmission beamformer 630,

후단 제어부(500)는 HIFU 시스템의 후단부(예를들어, 초음파 OS/UI부(100), 디스플레이부(560)에 근접하여 위치됨)에 위치되는 제어부로, 연산처리부(520)를 포함하여 이루어진다.The rear end control unit 500 is a control unit positioned at the rear end of the HIFU system (for example, located near the ultrasonic OS / UI unit 100 and the display unit 560) .

초음파 OS/UI 부(100)는 영상용 초음파와 치료용 초음파를 사용자가 제어할 수 있도록 이루어진 수단으로 연산처리부(520)에서 수신된 B모드 영상으로 매핑(mapping)된 영상을 디스플레이부(560)로 출력하며 , 시술자가 HIFU 발생과 관련한 파라미터 입력 및 제어(control) 키 입력에 대한 인터페이스를 제공하고, 입력받은 제어명령을 다른 장치로 전달한다. The ultrasound OS / UI unit 100 is a means for allowing the user to control the ultrasound waves for image and the therapeutic ultrasound waves. The ultrasound OS / UI unit 100 displays images mapped to the B mode images received by the operation processing unit 520 on the display unit 560, The operator provides an interface for parameter input and control key input related to HIFU generation and transmits the received control command to another device.

HIFU 제어 키로는 HIFU를 시작시키는 시작키(start), HIFU를 정지시키는 정지키(stop), 정해진 주소(address)에 펄스 파라미터 데이터를 저장하는 데이터 저장키(data load + address), 미리 자주 사용하는 복수의 펄스 파라미터 데이터들을 패턴(pattern)으로 저장해 두었다가 해당 패턴(pattern) 버튼이 눌리면 데이터를 전송하는 패턴 저장키(pattern), 현재 로드(load)되어 있는 데이터(data)들을 모두 삭제하는 클리어 키(clear) 등을 구비할 수 있다.The HIFU control key includes a start key for starting the HIFU, a stop key for stopping the HIFU, a data storage key (data load + address) for storing the pulse parameter data at a predetermined address, A pattern storing key for storing a plurality of pulse parameter data in a pattern and transmitting data when the corresponding pattern button is pressed and a clear key for deleting all the currently loaded data clear) and the like.

여기서 데이터 저장키(data load + address)는 정해진 주소(address)에 펄스 파라미터 데이터를 저장하되, 이 때, 복수의 펄스 파라미터 데이터를 생성하여 연속적으로 초점을 제어할 수 있고, 이를 통해 HIFU 수술을 계획 및 실행할 수 있다. In this case, the data storage key (data load + address) stores pulse parameter data at a predetermined address. At this time, a plurality of pulse parameter data can be generated to continuously control the focus, And can be executed.

초음파 OS/UI 부(100)는, 획득된 영상신호, 즉, 수신 빔형성기(670)로 부터 수신된 영상신호를 연산처리부(520)에서 HIFU초점의 형태나 생성위치를 계산하여 B모드 영상으로 매핑(mapping)한 영상을 수신하여, 디스플레이부(560)로 출력하며The ultrasound OS / UI unit 100 calculates the HIFU focus shape and the generated position of the obtained image signal, that is, the image signal received from the reception beamformer 670 in the operation processing unit 520, And outputs the mapped image to the display unit 560

즉, 본 발명의 HIFU 시스템에서 기본적으로 사용하는 영상은 B모드 스캔으로서, 초음파 OS/UI 부(100)는 획득된 영상신호를 기반으로 디스플레이에 B모드 영상으로 표시해주는 역할을 하며, HIFU초점의 형태나 생성위치를 계산하여 B모드 영상과 매핑하여 디스플레이하여 시술자에게 환자의 해부학적 영상을 제공함과 동시에 수술의 가이드(guide)를 제공한다. That is, the image that is basically used in the HIFU system of the present invention is a B mode scan, and the ultrasonic OS / UI unit 100 displays the B mode image on the display based on the acquired image signal, The shape and position of the image are calculated and mapped to the B mode image to provide the anatomical image of the patient to the operator and provide a guide for the operation.

초음파 트랜스듀서(150)는 수신된 구동신호인 전기적 파형을 초음파로 변환시키는 수단으로, 즉, 초음파를 발생시키고, 조직으로부터 반사되는 초음파를 검출하며, 또한 HIFU를 발생하는 수단이다. 초음파 트랜스듀서(150)는 중앙에 영상 트랜스듀서(170)가 위치하고 주변부에 HIFU 트랜스듀서(190)가 선형적으로 배열되어 있는 2D 선형배열 트랜스듀서를 사용한다. 초음파 트랜스듀서(150)는 위상 배열 형태로 이루어져 있다. 본 발명의 초음파 트랜스듀서(150)는 중심주파수 5MHz인 트랜스듀서를 사용할 수 있다.The ultrasonic transducer 150 is means for converting an electric waveform, which is a received drive signal, into ultrasonic waves, that is, means for generating ultrasonic waves, detecting ultrasonic waves reflected from tissue, and generating HIFU. The ultrasonic transducer 150 uses a 2D linear array transducer in which a video transducer 170 is positioned at the center and a HIFU transducer 190 is linearly arranged at the periphery. The ultrasonic transducer 150 is in the form of a phased array. The ultrasonic transducer 150 of the present invention can use a transducer having a center frequency of 5 MHz.

HIFU 트랜스듀서(190)는 HIFU 전송 모드부(200)에서 수신된 구동신호(전기 신호)를 초음파로 변환하여, 조직내로 고강도 집속된 초음파를 전달하여, 조직내에서 초음파 에너지 전달을 통한 국부조직 온도 상승을 가져오도록 하는 수단이다. The HIFU transducer 190 converts the driving signal (electric signal) received in the HIFU transmission mode unit 200 into ultrasonic waves and transmits the ultrasonic waves focused into the tissue, thereby obtaining a local tissue temperature It is a means to bring rise.

영상 트랜스듀서(170)는 영상 전송 모드부(300)에서 수신된 구동신호(짧은 구형파, 펄스의 전기신호)에 따라, 조직내로 초음파를 전달하고, 조직으로부터 반사되는 에코신호를 검출한다. 즉, 영상 트랜스듀서(170)는 영상 전송 모드부(300)에서 생성된 펄스에 따라 짧은 시간동안 조직 내로 음파를 전달하고 다음 펄스가 생성되기 전까지 에코신호를 수신하여 수신 모드부(400)로 전송한다.The image transducer 170 transmits ultrasonic waves into tissues and detects echo signals reflected from tissues in accordance with the driving signals (short rectangular waves, pulse electrical signals) received in the image transmission mode unit 300. That is, the image transducer 170 transmits a sound wave into the tissue for a short time according to the pulse generated in the image transmission mode unit 300, receives the echo signal until the next pulse is generated, and transmits the echo signal to the reception mode unit 400 do.

HIFU 전송 모드부(200)는, 빔형성기 제어부(610)로부터 수신된 HIFU 빔제어신호에 따라, 특정 듀티(duty)를 갖는 연속적인 펄스를 갖는 구동신호를 생성하여, HIFU 트랜스듀서로 전송한다. HIFU 전송 모드부(200)는, 초고전류 고속 MOSFET 드라이버(Ultra-high current high-speed MOSFET driver)(220), 양극 고전압 MOSFET 증폭기(Bipolar high voltage MOSFET amplifier)(240)를 구비한다. The HIFU transmission mode unit 200 generates a driving signal having a continuous pulse having a specific duty according to the HIFU beam control signal received from the beam former control unit 610 and transmits the driving signal to the HIFU transducer. The HIFU transmission mode unit 200 includes an ultra-high current high-speed MOSFET driver 220 and a bipolar high voltage MOSFET amplifier 240.

초고전류 고속 MOSFET 드라이버(220)는 빔형성기 제어부(610)로부터 수신된 HIFU 빔제어신호에 따라 초고전류 고속 MOSFET를 스위칭시켜, HIFU 빔제어신호에 따른 초고전류 고속 펄스신호를 생성한다. The ultra high current high speed MOSFET driver 220 switches the ultra high current high speed MOSFET according to the HIFU beam control signal received from the beam former control unit 610 to generate an ultra high current high speed pulse signal according to the HIFU beam control signal.

양극 고전압 MOSFET 증폭기(240)는 초고전류 고속 MOSFET 드라이버(220)에서 출력된 HIFU 빔제어신호에 따른 초고전류 고속 펄스신호를 증폭하여, HIFU 빔제어신호에 따른 고전압 초고전류 고속 펄스신호를 생성한다. 상기 HIFU 빔제어신호에 따른 고전압 초고전류 고속 펄스신호는, HIFU 구동신호로서, HIFU 트랜스듀서(190)로 전송된다.The positive high voltage MOSFET amplifier 240 amplifies the ultra high current high speed pulse signal according to the HIFU beam control signal output from the ultra high current high speed MOSFET driver 220 to generate a high voltage ultra high current high speed pulse signal according to the HIFU beam control signal. The high-voltage ultra-high-speed high-speed pulse signal according to the HIFU beam control signal is transmitted to the HIFU transducer 190 as a HIFU drive signal.

영상 전송 모드부(300)는, 전송 빔형성기(transmit bean former)(630)에서 생성된 초음파 빔신호를 수신하여, 아날로그 신호로 변환하고 잡음을 제거하고 증폭하여, 영상 트랜스듀서(170)로 전송한다. 상기 초음파 빔신호는 영상 트랜스듀서(170)의 구동신호로서, micro second 단위의 길이를 갖는 짧은 구형파(펄스)이다. 영상 전송 모드부(300)는 DA변환기(310), 저역통과필터(LPF)(320), 고전압 선형 증폭기(high voltage linear amplifier)(340)를 구비한다.The image transmission mode unit 300 receives the ultrasound beam signal generated by the transmit bean former 630, converts the ultrasound beam signal into an analog signal, removes noise, amplifies the analog signal, and transmits the amplified signal to the image transducer 170 do. The ultrasonic beam signal is a driving signal of the image transducer 170, and is a short rectangular wave (pulse) having a length of micro second units. The image transmission mode unit 300 includes a DA converter 310, a low pass filter (LPF) 320, and a high voltage linear amplifier 340.

DA변환기(310)는 전송 빔형성기(630)에서 생성된 초음파 빔신호를 아날로그 신호로 변환한다.The DA converter 310 converts the ultrasonic beam signal generated by the transmission beam former 630 into an analog signal.

저역통과필터(320)는 1-15MHz의 저역통과필터로, 전송 빔형성기(630)에서 DA변환기를 거쳐 수신된 초음파 빔신호에서 잡음을 제거하고, 사용하고자 하는 주파수 대인 1 내지 15 MHz의 주파수 대의 초음파 빔신호만 남긴다.The low-pass filter 320 is a low-pass filter of 1-15 MHz. The low-pass filter 320 removes noise from the ultrasound beam signal received through the DA converter in the transmission beamformer 630, and outputs the frequency band of 1 to 15 MHz Only the ultrasonic beam signal is left.

고전압 선형 증폭기(340)는 저역통과필터(320)에서 출력된 초음파 빔신호를 증폭한다. The high-voltage linear amplifier 340 amplifies the ultrasonic beam signal output from the low-pass filter 320.

수신 모드부(400)는 체내에서 발생된 에코신호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환한다. 즉, 영상 트랜스듀서(170)에서 조직으로부터 반사되는 에코신호를 검출한다. 수신 모드부(400)는 송수신 전환기(T/R switcher)(410), 전치 증폭기(preamplifier)(420), 저역통과필터(460), A/D 변환기(470)를 포함한다.The receiving mode unit 400 receives and amplifies an echo signal generated in the body, removes noise, and converts the echo signal into a digital signal. That is, the echo signal reflected from the tissue is detected by the image transducer 170. The receiving mode unit 400 includes a T / R switcher 410, a preamplifier 420, a low pass filter 460, and an A / D converter 470.

송수신 전환기(410)는 수신모드 시에만 영상 트랜스듀서(170)와 전기적으로 연결되어 초음파 에코신호, 즉 초음파 영상신호를 수신한다.The transceiver 410 is electrically connected to the image transducer 170 only in the reception mode to receive an ultrasonic echo signal, that is, an ultrasonic image signal.

전치 증폭기(preamplifier)(420)는 송수신 전환기(410)를 통해 수신된 에코신호, 즉 초음파 응답신호를 증폭한다. 전치 증폭기(preamplifier)(420)는 저잡음 증폭기(LNA)(430), 전압 조정 감쇄기(Voltage controlled attenuator, VCA)(440), 프로그램어블 이득 증폭기(Programmable gain amplifier, PGA)(450), 시간이득 보상부(Time gain compensation, TGC)(480)를 포함한다.The preamplifier 420 amplifies the echo signal received through the transceiver 410, that is, the ultrasound response signal. The preamplifier 420 includes a low noise amplifier (LNA) 430, a voltage controlled attenuator (VCA) 440, a programmable gain amplifier (PGA) 450, a time gain compensation Time gain compensation (TGC) 480.

저잡음 증폭기(LNA)(430)는 영상 트랜스듀서(170)로부터 수신 전환기(410)를 거쳐 초음파 에코신호, 즉 초음파 응답신호를 수신하여, 상기 수신 신호를 최소의 잡음 레벨로 증폭한다. 여기서 저잡음 증폭기(LNA)(430)의 LNA 고정 이득이 20dB일 때, 최소잡음 레벨은 0.8nV/sqrt(Hz) 일 수 있다.The low noise amplifier (LNA) 430 receives an ultrasonic echo signal, that is, an ultrasonic response signal, from the image transducer 170 through the receiving switch 410, and amplifies the received signal to a minimum noise level. Here, when the LNA fixing gain of the low noise amplifier (LNA) 430 is 20 dB, the minimum noise level may be 0.8 nV / sqrt (Hz).

시간이득 보상부(Time gain compensation, TGC)(480)는 빔형성기 제어부(610)로부터 수신된 시간이득 보상 제어신호에 의해 시간이득 보상신호를 생성한다. 시간이득 보상부(480)는 수신신호의 시간지연에 따라 그 증폭률을 보상해주어 멀리서 돌아오는 에코신호도 충분한 크기를 가질 수 있도록 하는 보상회로이다. A time gain compensation (TGC) 480 generates a time gain compensation signal by the time gain compensation control signal received from the beam former control unit 610. The time gain compensating unit 480 compensates the amplification factor according to the time delay of the received signal so that the echo signal returning from afar can have a sufficient magnitude.

일반적으로 음파는 조직 내를 이동하면서 조직에 흡수 혹은 회절되어 신호가 손실되는데, 시간이득 보상부(TGC)(480)는 이를 보상해주기 위한 수단으로, 시간이득 보상에 대한 설정을 초음파 OS/UI 부(100)의 컨트롤 패널에서 행하여 시간별로 도착하는 신호에 대한 이득을 다르게 하여 신호레벨을 향상시킬 수가 있다. In general, a sound wave is absorbed or diffracted into a tissue while moving in a tissue, and a signal is lost. The time gain compensation unit (TGC) 480 compensates for the time gain compensation by setting the time gain compensation to an ultrasonic OS / It is possible to improve the signal level by varying the gain for the signal arriving in time by performing it in the control panel of the controller 100.

전압 조정 감쇄기(VCA)(440)는 시간이득 보상부(480)로부터 수신된 시간이득 보상신호에 따라 저잡음 증폭기(430)로부터 수신된 초음파 응답신호를 시간에 따라 이득을 보상한다.The voltage adjustment attenuator (VCA) 440 compensates the gain over time for the ultrasonic response signal received from the low noise amplifier 430 according to the time gain compensation signal received from the time gain compensation unit 480.

프로그램어블 이득 증폭기(PGA)(450)는 전압 조정 감쇄기(440)의 출력신호로부터 이득을 조절하여 출력된다.The programmable gain amplifier (PGA) 450 adjusts the gain from the output signal of the voltage adjustment attenuator 440 and is output.

프로그램어블 이득 증폭기(PGA)(450)는 1에서 10000배 정도의 이득을 유저가 원하는대로 조절할 수 있으며, 이는 MUX나 디코더(Decoder)등을 통해 디지털 입력(input)으로 부터 소프트웨어적으로 이득을 결정할 수 있다. The Programmable Gain Amplifier (PGA) 450 may adjust the gain from 1 to 10,000 times as desired to determine the gain in software from the digital input, such as through a MUX or Decoder. .

저역통과필터(460)는 1-15MHz의 저역통과필터로, 전치 증폭기(420)에서 증폭된 에코신호, 즉, 초음파 응답신호에서 잡음을 제거하고, 사용하고자 하는 주파수 대인 1 내지 15 MHz의 주파수 대의 초음파 에코신호, 즉 초음파 응답신호만 남긴다.The low pass filter 460 is a low pass filter of 1-15 MHz and removes noise from an echo signal amplified by the preamplifier 420, that is, an ultrasonic response signal. The low pass filter 460 removes noise from a frequency band of 1 to 15 MHz Only an ultrasonic echo signal, i.e., an ultrasonic response signal is left.

A/D 변환기(470)는 저역통과필터(460)의 출력된 초음파 에코신호, 즉 초음파 응답신호를 디지탈신호로 변환하여, 수신 빔형성기(670)로 전송한다. The A / D converter 470 converts the output ultrasound echo signal, i.e., the ultrasound response signal, of the low-pass filter 460 into a digital signal and transmits the digital signal to the reception beamformer 670.

일반적으로 음파가 체내의 조직을 통과할 때 감쇠에 의해서 많은 에너지의 손실이 존재하며, 또한 각 조직에서 돌아오는 에코신호 역시 감쇠되어 돌아오므로 수신된 에코신호는 매우 미약하다. 그러므로 트랜스듀서로 부터 더 먼 곳에서 돌아오는 반사신호일수록 신호의 세기는 매우 미약하다. 따라서 수신 모드부(400)에서는 수신한 미약한 반사신호를 증폭하는 역할을 한다. In general, when a sound wave passes through a tissue in the body, a lot of energy is lost due to attenuation. Also, since the echo signal returned from each tissue is also attenuated, the received echo signal is very weak. Therefore, the intensity of the signal is much weaker for a reflected signal that goes farther from the transducer. Therefore, the receiving mode unit 400 amplifies the weak received signal.

전단 제어부(600)는 빔형성기 제어부(610), 전송 빔형성기(630), 수신 빔형성기(670)를 포함하여 이루어진다.The front end control unit 600 includes a beam former control unit 610, a transmission beam former 630, and a reception beam former 670.

빔형성기 제어부(610)는 HIFU 트랜스듀서(190)에서 HIFU 초점 형성을 하기 위해서 HIFU 빔제어신호를 생성하여 HIFU 전송 모드부(200)의 초고전류 고속 MOSFET 드라이버(220)로 전송하며, B모드 스캔을 위해서, 전송 빔형성기(630)로 전송빔 제어신호를 전송하며 수신 빔형성기(670)로 수신빔 제어신호를 전송한다.The beam former control unit 610 generates a HIFU beam control signal to perform HIFU focus formation in the HIFU transducer 190 and transmits the HIFU beam control signal to the ultra high current high speed MOSFET driver 220 of the HIFU transmission mode unit 200, The transmission beamformer 630 and the reception beamformer 670. The reception beamformer 670 transmits the reception beamforming signal to the transmission beamformer 630,

전송 빔형성기(630)는 빔형성기 제어부(610)의 전송빔 제어신호에 따라 초음파 빔신호를 생성하여, 영상 전송 모드부(300)로 전송된다.The transmission beamformer 630 generates an ultrasound beam signal according to a transmission beam control signal of the beam former controller 610 and transmits the ultrasound beam signal to the image transmission mode unit 300.

수신 빔형성기(670)는 빔 형성 제어부(610)의 수신빔 제어신호에 따라 수신 모드부(400)에서 수신된 초음파 응답신호로 부터 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 생성하여, 연산처리부(520)로 전송한다.The reception beamformer 670 generates an image signal calculated by beamforming from the ultrasound response signal received in the reception mode unit 400 according to the reception beam control signal of the beamforming controller 610, ).

빔형성기 제어부(610)는 영상 트랜스듀서(170)의 각 소자들에 적용될 시간지연은 빔 스티어링(beamsteering) 공식을 통해서 구하여 지며 특정 방향으로 평면파를 발생시킨다. The beam former control unit 610 obtains the time delay to be applied to each element of the image transducer 170 through a beam steering formula and generates a plane wave in a specific direction.

HIFU 트랜스듀서(190)의 경우, 빔형성기 제어부(610)는 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 통해 특정위치에 초점을 형성할 수 있게 된다. In the case of the HIFU transducer 190, the beam former control unit 610 can form a focus at a specific position through a beam focusing method.

빔 스티어링 공식과 빔포커싱 공식을 이용한 상기 두 방법에서 사용되는 펄스 타이밍은 계산을 통해서 구할 수 있으며, 빔형성기를 통해 각 소자들에게 전기적 신호로 전달된다. The pulse timings used in the above two methods using the beam steering formula and the beam focusing formula can be obtained through calculation and transmitted to the respective devices as an electrical signal through the beam former.

도 10을 참조하여 부연 설명하면, 초점 P에서의 시간 t에 관측되는 음장은 호이겐스의 원리에 의해 각 변환소자들로부터 발생한 음장들의 간섭에 의해 구할 수 있으며, 따라서 송신빔 집속은 초점 P에서 시각 t에 각 변환소자들로부터 전달되는 음파들의 위상을 일치시킴으로써 이루어진다. 이는 음향렌즈를 이용하거나 혹은 각 변환소자들의 입력 임펄스(xi)의 시간을 전기적으로 지연시킴(di)으로써 이룰 수 있다. 도 10에서 볼 때, 각 송신 변환소자 X에서 초점 P까지의 거리를 d라고 할 때, 각 송신 변환소자x에서 출발한 신호가 초점 P에 도달하는 시간은 다음과 같이 표시한다.10, the sound field observed at the time t at the focus P can be obtained by the interference of the sound fields generated from the respective conversion elements by the principle of the huygens, so that the transmission beam focusing is performed at time t By matching the phases of the sound waves transmitted from the respective conversion elements. This can be accomplished by using an acoustic lens or by electrically delaying (di) the time of the input impulse xi of each conversion element. 10, when the distance from each transmission conversion element X to the focus P is d, the time at which the signal originating from each transmission conversion element x reaches the focus P is expressed as follows.

Figure 112012020109346-pat00001
Figure 112012020109346-pat00001

위 수식에서 c는 초음파의 전달 속도 (1540 m/s)이고, dc, tc는 각각 중심 변환소자에서 초점까지의 거리와 신호 도달 시간이다. In the above equation, c is the ultrasound propagation velocity (1540 m / s), and dc and tc are the distance from the central transducer to the focal point and the signal arrival time, respectively.

각 변환소자 xi들로부터 초점 P까지의 시간 지연차는 중심 변환소자에 대한 상대적 시간차이로 구한다.The time delay difference from each conversion element xi to the focus point P is obtained by a relative time difference with respect to the central conversion element.

△ti = tc - ti 과 같은 시간 지연을 갖는 각 변환소자들로부터의 음장들의 초점 P에서의 합은 다음과 같다Δt i = t c - t i The sum of the sound fields at each focus point P from each conversion element having the same time delay as

Figure 112012020109346-pat00002
Figure 112012020109346-pat00002

이 수식은 초음파 빔집속의 기본 식으로써,

Figure 112012020109346-pat00003
는 시각 t에 관찰되는 초점 P에서의 음장이고 Si(t)는 각 변환소자들에 의해 발생되는 음장들의 전달 함수이며 Wi는 각 변환소자들의 임펄스의 크기를 조절하는 각 변환소자들에 대한 윈도우 함수이다This equation is a basic expression of ultrasound beam focusing,
Figure 112012020109346-pat00003
Sound field, and S i (t) at the focal point P are observed at time t is the transfer function of the sound field produced by the respective conversion elements W i is for each transducer to control the impulse size of each of the conversion elements It is a window function

후단 제어부(500)는 연산처리부(520)를 포함하여 이루어진다.The rear end control unit 500 includes an arithmetic processing unit 520.

연산처리부(520)는 초음파 OS/UI 부(100)에서 입력된 파라미터 및 제어 키에 따른 제어명령을 수신하여 HIFU 시스템의 전반적인 제어를 행하며, 이 제어는 크게 2가지, 즉, 영상 제어, HIFU 제어로 대별된다. 모든 제어명령은 초음파 OS/UI 부(100), 즉 PC의 GUI를 통해 입력되어, 16bit 길이로 2진화되어 USB 직렬(usb-serial) 모듈을 통해 연산처리부(520)의 FPGA(field programmable gate array, 현장 프로그래머블 게이트 어레이)로 전달이 된다. The operation processing unit 520 receives control commands according to parameters and control keys input from the ultrasonic OS / UI unit 100 and performs overall control of the HIFU system. . All control commands are input through the ultrasonic OS / UI unit 100, that is, the GUI of the PC, and are binarized into a 16-bit length and transmitted through a USB serial module to the field programmable gate array (FPGA) , A field programmable gate array).

연산처리부(520)는 수신 빔형성기(670)에서 수신된 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 B 모드 영상으로 재구성하며, 디스플레이하기 위해서 2D 어레이 형태로 변환시켜주는 주사 변환(scan conversion)을 행한다.The operation processing unit 520 reconstructs the image signal calculated by the beamforming received by the reception beamformer 670 into a B mode image and performs scan conversion for converting the image signal into a 2D array form for display.

즉, 영상 트랜스듀서(170)를 통해 획득된 초음파 응답신호(에코신호)는 수신모드부(400)를 거치면서 디지털 신호로 변환된다. 수신 빔형성기(670)에서 빔포밍에 의해 계산된 영상신호는 연산처리부(520)로 전달되어 B 모드 영상으로 재구성된다. 선형배열 초음파 트랜스듀서(150)를 통해 수신 빔형성기(670)에서 획득한 데이터는 스캔라인의 각도가 변수로 포함되어 있다. 따라서 연산처리부(520)는 데이터를 저장부(RAM)(540)에 저장하고 디스플레이하기 위해서 2D 어레이 형태로 변환시켜주는 주사 변환(scan conversion)이 포함된다.That is, the ultrasound response signal (echo signal) obtained through the image transducer 170 is converted into a digital signal through the receiving mode unit 400. The image signal calculated by beamforming in the reception beamformer 670 is transferred to the arithmetic processing unit 520 and reconstructed into a B mode image. The data acquired by the reception beamformer 670 through the linear array ultrasonic transducer 150 includes the angle of the scan line as a variable. Accordingly, the operation processing unit 520 includes a scan conversion for converting the data into a 2D array form to store and display data in a storage unit (RAM) 540.

부연설명하면, 연산처리부(520)는 RF 벡터 라인 데이터(RF vector line data)를 우리가 눈으로 볼 수 있게 만드는 것으로, 이 과정은 초음파 영상을 얻기 위한 마지막 단계라고 할 수 있으며, 신호검출 단계, 전처리(preprocess) 단계, 주사변환(scan conversion) 단계, 후처리(postprocess) 단계, D/A변환 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the arithmetic processing unit 520 enables us to visually observe the RF vector line data. This process is the last step for obtaining the ultrasound image. In the signal detection step, A preprocessing step, a scan conversion step, a postprocessing step, and a D / A conversion step.

신호검출 단계는 연산처리부(520)로 수신된 신호들을 그레이 스케일(gray-scale) 범위의 최대치인 30 dB수준으로 낮춘다. 즉, 스캔 라인(scan line)을 통해서 얻어지는 신호는 다이나믹 레인지(dynamic range)가 120 dB 수준으로 크기 때문에, 우리 눈과 뇌가 인지할 수 있는 g그레이 스케일(gray-scale) 범위의 최대치인 30 dB수준으로 낮춰주는 증폭기(amplifier)가 존재한다. The signal detection step lowers the signals received by the operation processing unit 520 to a level of 30 dB which is the maximum value of the gray-scale range. That is, since a signal obtained through a scan line has a dynamic range of 120 dB, it is possible to obtain a maximum value of a gray-scale range of 30 dB There is an amplifier that lowers the level to a certain level.

전처리 단계는 다이나믹 레인지 압축(dynamic range compression)이 이뤄지면서 약해진 신호를 약간 강조해준다.The preprocessing stage emphasizes the weakened signal with dynamic range compression.

주사변환 단계는 전처리 단계의 출력을 주사변황을 행한다. 그 이유는 섹터 스캔(sector scan, 부채꼴 주사)의 경우 스캔라인 벡터(scanline vector)가 대각으로 형성되어 이를 모니터와 같은 사각형 영상(rectangular image)로 옮기려면 별도의 작업이 필요하며, 이를 주사변환(scan conversion)이라고 한다. 이 과정에서 스캔라인(scan line)의 데이터와 픽셀(pixel)의 위치가 서로 맞지 않는 경우가 많기 때문에 이를 영상으로 그대로 사용할 수 없게 되며, 일반적으로는 2차원 보간(2D interpolation) 공식, 예들들어In the scan conversion step, the output of the preprocessing step is subjected to the main oblique change. The reason for this is that in the case of a sector scan, a scanline vector is diagonally formed and it is necessary to perform a separate operation to transfer it to a rectangular image such as a monitor, scan conversion. In this process, since the data of the scan line and the position of the pixel are often incompatible with each other, it can not be used as an image. In general, a 2D interpolation formula, for example,

Figure 112012020109346-pat00004
Figure 112012020109346-pat00004

을 이용하여 이 문제를 해결한다. To solve this problem.

후처리 단계는 2D 형태로 정리된 데이터에 비선형 후처리 커브(nonlinear postprocessing curve)를 적용하여 낮은 전압이나 높은 전압의 신호를 강조한다. 이렇게 얻어진 최종적인 B 모드 영상에 목적에 따라 컬러 매핑(color mapping)을 할 수도 있다. The post-processing step applies a nonlinear postprocessing curve to the data organized in 2D form to emphasize low voltage or high voltage signals. The final B mode image thus obtained may be color-mapped according to the purpose.

D/A변환 단계는 후처리 단계의 출력을 D/A변환을 통해 디스플레이로 전달한다. The D / A conversion step transfers the output of the post-processing step to the display through D / A conversion.

메인 전원부(700)는 HIFU 시스템에 전원을 제공하기위한 수단으로, 그린 모드 제어기(Greem-Mode Controller)를 구비한 AC/DC 전원부(AC/DC Supply), 시스템 전원부(System Power), 공급전압 감시부(Supply-Voltage Supervisor)를 포함한다.The main power unit 700 is a means for supplying power to the HIFU system and includes an AC / DC power supply unit including a green mode controller, a system power unit, (Supply-Voltage Supervisor).

저장부(540)는 연산처리부(520)에 출력된 데이터를 초음파 OS/UI 부(100)를 통해 수신하여 저장한다.The storage unit 540 receives the data output to the operation processing unit 520 through the ultrasonic OS / UI unit 100 and stores the received data.

하드 드라이브(550)는 HIFU 시스템에서 사용되는 구동프로그램 등을 저장하고 있다.The hard drive 550 stores a drive program and the like used in the HIFU system.

디스플레이부(560)는 연산처리부(520)의 출력을 초음파 OS/UI 부(100)를 통해 수신하여 디스플레이 한다.The display unit 560 receives and displays the output of the arithmetic processing unit 520 through the ultrasonic OS / UI unit 100.

다음은 연산처리부(520)의 제어에 대해 설명한다.Next, the control of the arithmetic processing unit 520 will be described.

연산처리부(520)의 제어는 크게 영상 제어, HIFU 제어로 대별되며, 그 중, 영상 제어는 다음과 같이 구성되어 있다. The control of the arithmetic processing unit 520 is largely divided into image control and HIFU control. Among them, the image control is configured as follows.

본 발명에서 영상 트랜스듀서, 영상 전송모드부, 수신모드부, 수신빔형성기, 빔형성기 제어부를 영상 시스템부라 하며, HIFU 트랜스듀서, HIFU 전송모드부, 전송빔형성기, 빔형성기 제어부를 HIFU 시스템부라 한다.In the present invention, the image transducer, the image transmission mode unit, the reception mode unit, the reception beamformer, and the beamformer control unit are referred to as an image system unit, and a HIFU transducer, a HIFU transmission mode unit, a transmission beamformer, .

영상 트랜스듀서 설정단계로, 연산처리부(520)는 영상 트랜스듀서를 인식하고 이에 따라, 영상 시스템부의 중심주파수를 설정한다.In the image transducer setting step, the operation processing unit 520 recognizes the image transducer and sets the center frequency of the image system unit accordingly.

일반적으로, 목적에 따라 다른 중심주파수를 갖는 영상 트랜스듀서를 사용할 수 있는데, 이를 인식하고 시스템의 중심주파수를 설정해 준다.Generally, an image transducer having a different center frequency may be used depending on the purpose, which recognizes this and sets the center frequency of the system.

모드 설정단계로, B-모드, 색 흐름(color flow), M-모드, 도플러(Doppler), 혹은 이들의 결합으로 이루어진 동작모드의 설정에 따라 이에 필요한 프로그램을 읽어들인다.In the mode setting step, necessary programs are loaded according to the setting of the operation mode including B-mode, color flow, M-mode, Doppler, or a combination thereof.

영상 시스템부는 여러가지의 동작모드를 제공하는데, 대표적으로 B 모드(B-mode), 색 흐름(color flow), M 모드(M-mode), 도풀러(Doppler), 혹은 이들의 결합으로 이루어진 동작모드를 제공한다. The image system unit provides various operation modes, and typically includes an operation mode including a B mode, a color flow, an M mode, a Doppler, or a combination thereof. Lt; / RTI >

스캔 깊이 조절단계로, 스캔의 깊이를 조절하여, 디스플레이되는 영상의 관측시야(field of view)를 고정한다. In the scan depth adjustment step, the depth of the scan is adjusted to fix the field of view of the displayed image.

초점거리 설정단계로, 초점을 설정하며, 전송되는 빔의 초점거리를 설정하여(Focus or transmit focal length selection), 전송되는 빔의 초점거리(focal length) 및 위치를 관심영역으로 옮긴다. In the focal distance setting step, the focus is set, and the focal length and position of the transmitted beam are shifted to the region of interest by setting the focus distance of the transmitted beam (focus or transmit focal length selection).

TGC 제어단계로, 시간이득 보상 설정 데이터를 초음파 OS/UI 부(100)의 컨트롤 패널로부터 수신하고, 이에 따라 시간별로 도착하는 신호에 대한 이득을 다르게 한다.In the TGC control step, the time gain compensation setting data is received from the control panel of the ultrasonic OS / UI unit 100, thereby varying the gain for signals arriving in time.

일반적으로 음파는 조직 내를 이동하면서 조직에 흡수 혹은 회절되어 신호가 손실되는데, 이를 보상해주기 위한 수단이 시간이득 보상부(TGC)(480)이고, 이를 컨트롤 패널에서 조절하여 시간별로 도착하는 신호에 대한 이득을 다르게 하여 신호레벨을 향상시킬 수가 있다. In general, a sound wave is absorbed or diffracted into a tissue while moving in a tissue, and a signal is lost. A time gain compensation unit (TGC) 480 compensates for the loss of the signal. So that the signal level can be improved.

전송레벨을 조절하여, 영상전송모드부의 동작 전압을 조정한다. 이와 관련된 몇 가지 요인(factor)들은 초음파 시스템의 음향 출력레벨(acoustic output level)을 결정하는 중요한 요인이 된다. 즉, 음향 출력(acoustic output)은 음향측정(acoustic measurement)을 통해 측정되는데, 이는 최종 W/cm2 형태로 측정이 된다. 본 발명의 초음파 트랜스듀서는 30W/cm2 수준의 음향 출력(acoustic output)이 발생 가능하며, 이러한 음향 출력(acoustic output)은 트랜스듀서에 인가하는 펄스 신호에 따라 결정된다. Adjusts the transfer level to adjust the operating voltage of the image transfer mode part. Several factors related to this are important factors in determining the acoustic output level of an ultrasound system. In other words, the acoustic output is measured through an acoustic measurement, which is measured in the final W / cm 2 form. The ultrasonic transducer of the present invention can generate an acoustic output of about 30 W / cm 2 , and the acoustic output is determined according to a pulse signal applied to the transducer.

다음은 HIFU 제어에 대해서, 초음파 OS/UI 부(100)의 GUI를 통해 입력된 파라미터에 따라 HIFU 초점(HIFU focus)를 생성하고자 하는 위치를 시뮬레이션하며, 시뮬레이션에 의해 계산된 각 소자별 파라미터들은 데이터로 저장이 되고, 이 시뮬레이션을 기반으로 생성된 음파 파라미터들을 FPGA로 전송된다. 이를 통해 동작 시간 및 HIFU 트랜스듀서의 구동과 정지를 제어할 수 있다. Next, for the HIFU control, the position where the HIFU focus is to be generated is simulated according to the parameter input through the GUI of the ultrasonic OS / UI unit 100, and the parameters for each device calculated by the simulation are data And the sound parameters generated based on the simulation are transmitted to the FPGA. This allows control of the operating time and the driving and stopping of the HIFU transducer.

도 2는 HIFU 트랜스듀서와 영상 트랜스듀서가 결합된 핸드헬드형 트랜스듀서에 대한 설명도이며, 도 3은 도 1의 초음파 트랜스듀서의 일예이다.2 is an explanatory view of a handheld transducer combined with a HIFU transducer and an image transducer, and Fig. 3 is an example of the ultrasonic transducer of Fig.

본 발명에서는 2D 선형배열 트랜스듀서를 사용하는데, 이는 중앙에 영상 트랜스듀서가 위치하고 주변부에 HIFU 트랜스듀서가 선형적으로 배열되어, 기존에 영상 트랜스듀서와 치료용 트랜스듀서를 별도로 사용하거나, 기계적으로 두 개의 트랜스듀서를 회전시켜가며 사용했던 단점을 보완한다. In the present invention, a 2D linear array transducer is used, in which a video transducer is positioned at the center and a HIFU transducer is linearly arranged at the periphery, and a video transducer and a therapeutic transducer are separately used, It compensates for the disadvantages of rotating the transducers.

본 발명에서 초음파 트랜스듀서(150)는 도 9a 및 도 9b와 같은 외관을 갖으며, 중심주파수 5MHz으로, HIFU 트랜스듀서(190)의 소자는 130개이고, 영상 트랜스듀서(170)의 소자는 128개로 이루어질 수 있으며, 각 소자 크기는 6mm X 1mm 일 수 있다. In the present invention, the ultrasonic transducer 150 has the appearance as shown in FIGS. 9A and 9B, the center frequency is 5 MHz, the elements of the HIFU transducer 190 are 130, the elements of the image transducer 170 are 128 , And each device size may be 6 mm x 1 mm.

도 2에서는 중심에 영상용으로 사용될 영상 트랜스듀서(170)의 소자 128개가 배열되어 있고, 그 주변으로 HIFU용으로 사용될 HIFU 트랜스듀서(190)의 소자 130개가 배열된 형태로 제작될 수 있다. In FIG. 2, 128 elements of the image transducer 170 to be used for an image at the center are arranged, and 130 elements of the HIFU transducer 190 to be used for the HIFU are arranged in the vicinity.

본 발명에서 초음파 트랜스듀서(150)들은 도 9a와 같이 플라스틱 재질의 케이스에 하우징되며, 도 9b와 같이, 케이스 내부에서 각각의 영상 트랜스듀서(170) 및 HIFU 트랜스듀서(190)의 소자와 케이블로 연결이 되어 플라스틱 케이스 후면으로 하나의 케이블로 묶여서 장비와 연결된다. 도 9b와 같이, 트랜스듀서 케이블을 중심으로 열전대(Thermocouple)에 연결된 케이블이 두 개 배치되어 있고, 열전대(Thermocouple)는 트랜스듀서에 과도한 전력(power)사용으로 인해 트랜스듀서가 과열되어 파괴되는 것을 방지하기 위하여 트랜스듀서 표면의 온도변화를 감지하기 위해서 삽입되었다. The ultrasonic transducers 150 are housed in a plastic case as shown in FIG. 9A, and the elements of the image transducer 170 and the HIFU transducer 190 and the cable It is connected and connected to the equipment by a single cable tied to the back of the plastic case. As shown in FIG. 9B, two cables connected to a thermocouple are arranged around a transducer cable. A thermocouple prevents an excessive heat from being transmitted to the transducer due to overheating of the transducer. To detect the temperature change of the surface of the transducer.

본 발명에서는 단일 소자 트랜스듀서가 아닌 선형배열 트랜스듀서를 사용하여 초점을 전기적으로 제어할 수 있으며 다중초점 및 반초점을 활용하여 시술시간을 줄이고 주변 장기의 손상을 최소화 할 수 있도록 기여할 수 있는 장점도 있다.In the present invention, the focus can be electronically controlled by using a linear array transducer instead of a single-element transducer, and an advantage of being able to reduce the procedure time and minimize the damage of the surrounding organs by utilizing the multi-focus and half- have.

본 발명의 트랜스듀서에서 생성된 스캔라인과 초점의 위치는 빔포밍을 통한 시간지연을 통해 이루어진다. The position of the scan line and the focus generated in the transducer of the present invention is achieved through time delay through beamforming.

본 발명의 트랜스듀서는 실시간 해부학적 영상을 제공함과 동시에 기존의 HIFU 트랜스듀서와 비교하여 크기와 무게면에서 상당히 줄어드는 효과를 가져와서 시술자가 직접 손에 들고 직관적으로 움직여 영상을 따라가며 HIFU 수술을 수행할 수 있는 효과를 가져온다. The transducer of the present invention provides a real-time anatomical image and significantly reduces the size and weight of the HIFU transducer compared to the conventional HIFU transducer, so that the operator can directly perform the HIFU operation Effect.

도 4는 도 1의 영상 트랜스듀서로 입력되는 빔신호이고, 도 5는 도 1의 HIFU 트랜스듀서로 입력되는 구동신호이다.FIG. 4 is a beam signal input to the image transducer of FIG. 1, and FIG. 5 is a driving signal input to the HIFU transducer of FIG.

본 발명에서 기본적으로 영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서로 전달되는 전기신호는 구형파 형태로 같다. 사용되는 펄스의 길이는 사용목적에 따라 다르다.In the present invention, the electric signals transmitted to the image transducer and the HIFU transducer are basically the same in the form of a square wave. The length of the pulse used depends on the purpose of use.

도 4에서와 같이, 마이크로 초(micro second)의 길이를 갖는 짧은 구형파의 경우 영상 트랜스듀서에서 사용하고, 짧은 시간동안 조직 내로 음파를 전달하고 다음 펄스가 생성되기 전까지 에코신호를 수신하는 역할을 한다. As shown in FIG. 4, a short rectangular wave having a microsecond length is used in an image transducer, and transmits a sound wave into a tissue for a short time and receives an echo signal until a next pulse is generated .

반면, HIFU 트랜스듀서의 경우 조직내로 음파 에너지 전달을 통한 국부조직 온도 상승을 목적으로 하기 때문에, 도 5에서와 같이, 특정 듀티(duty)를 갖는 연속적인 펄스가 사용이 된다. On the other hand, in the case of a HIFU transducer, a continuous pulse having a specific duty is used, as shown in FIG. 5, because it aims at raising the local tissue temperature through transmission of sound wave energy into the tissue.

따라서 각 트랜스듀서의 용도에 따라 중심주파수 및 전력이 다르기 때문에 증폭단이 각기 다른 특성을 가진 소자로 설계되어 있다. 사용되는 소자들은 각 트랜스듀서의 중심주파수 및 사용할 파라미터에 따른 소비전력 등을 기준으로 선택된다. Therefore, since the center frequency and the power are different depending on the application of each transducer, the amplifier stage is designed as a device having different characteristics. The devices used are selected based on the center frequency of each transducer and the power consumption according to the parameters to be used.

또한 전달하고자 하는 대부분의 에너지는 중심주파수를 중심으로 일정 대여폭(bandwidth) 부근에 집중된다. 따라서 대역 통과 필터(band pass filter)를 사용하여 중심주파수 대비 60% 주파수 영역을 필터링 해주는 필터가 존재한다. 또한 각 증폭단 뒤에는 전기적 에너지의 효과적인 전달을 위해서 임피던스 매칭이 추가되며, 도 6에서와 같이, HIFU 전송 모드부(200)에서도 임피던스 매칭이 추가된다.Also, most of the energy to be transmitted is concentrated around a certain bandwidth around the center frequency. Therefore, there is a filter that filters 60% of the center frequency using a band pass filter. Impedance matching is added to each amplification stage for efficient transmission of electrical energy. Impedance matching is also added to the HIFU transmission mode unit 200 as shown in FIG.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 시간지연을 이용한 빔형성의 설명도 및 빔형성기 제어부 회로의 일예를 나타낸다.7 is an explanatory diagram of beam forming using time delay and an example of a beam former control circuit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 초음파 트랜스듀서(150)는 위상 배열 형태로 이루어져 있어, 이를 이용하여 초음파 트랜스듀서(150)의 기계적인 움직임 없이 B모드 스캔 및 HIFU 초점 형성을 하기 위해서는 빔형성기(beamformer)를 통한 빔포밍이 필요하다. 영상 트랜스듀서(170)의 각 소자들에 적용될 시간지연은 빔 스티어링 공식을 통해서 구할 수 있으며 특정 방향으로 평면파를 발생시킨다. 그 결과로 도 7와 같이 각 소자별로 시간지연을 적용하였을 때 마치 트랜스듀서의 방향을 조절한 것 같은 효과를 가지고 온다. 이는 송신과 수신에 모두 적용되어 B모드 스캔라인을 형성하는 기술이 된다. HIFU 트랜스듀서(190)의 경우 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 통해 특정위치에 초점을 형성할 수 있게 된다. 이 두 방법에서 사용되는 펄스 타이밍은 계산을 통해서 구할 수 있으며 빔형성기를 통해 각 소자들에게 전기적 신호로 전달된다. The ultrasonic transducer 150 according to the present invention has a phased array structure. In order to perform the B mode scan and the HIFU focus without mechanical movement of the ultrasonic transducer 150, a beamforming through a beamformer Is required. The time delay to be applied to each element of the image transducer 170 can be obtained through a beam steering formula and generates a plane wave in a specific direction. As a result, when the time delay is applied to each element as shown in FIG. 7, the effect of controlling the direction of the transducer is obtained. This applies to both transmission and reception, thereby forming a B mode scan line. In the case of the HIFU transducer 190, a focus can be formed at a specific position through a beam focusing method. The pulse timing used in these two methods can be obtained through calculation, and is transmitted as an electrical signal to each device through the beam former.

도 11는 초음파 트랜스듀서의 음장 시뮬레이션의 일예이며, 도 12은 도 11의 시뮬레이션을 통해 계산된 각 소자별 진폭값을 나타낸다.Fig. 11 shows an example of the sound field simulation of the ultrasonic transducer, and Fig. 12 shows amplitude values of the respective elements calculated through the simulation of Fig.

본 발명의 트랜스듀서를 이용하여 필드 시뮬레이션(field simulation)을 해보면 각 40, 52, 64 mm 깊이에서 도 11과 같은 음장 결과를 얻을 수 있다. HIFU 시스템 구동을 위해서는 시뮬레이션을 통해 각 소자별로 파라미터를 계산하여서 전송하여야 한다. Field simulation using the transducer of the present invention can obtain the sound field results as shown in FIG. 11 at depths of 40, 52, and 64 mm, respectively. In order to operate the HIFU system, parameters should be calculated and transmitted for each device through simulation.

도 12과 같이 시뮬레이션을 통해 각 소자별로 전송될 진폭(amplitude) 값이 계산되고, 이는 FPGA로 전송되어 각 트랜스듀서 소자들을 구동하게 된다. As shown in FIG. 12, an amplitude value to be transmitted for each element is calculated through a simulation, and it is transmitted to the FPGA to drive each transducer element.

도 3과 같이 실제 트랜스듀서가 제작되었으며, 총 활성영역(total active area)는 82.9mm X 20mm이고, 생성음압은 30 W/cm2 수준이다. As shown in FIG. 3, an actual transducer was manufactured. The total active area was 82.9 mm X 20 mm and the generated sound pressure was 30 W / cm 2 .

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited by what has been described above and illustrated in the drawings, and those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

100: 초음파OS/UI부 150:초음파 트랜스듀서
200: HIFU 전송 모드부 300:영상 전송 모드부
400: 수신 모드부 500:후단 제어부
600:전단 제어부
100: Ultrasound OS / UI part 150: Ultrasonic transducer
200: HIFU transmission mode unit 300: Image transmission mode unit
400: Receive mode unit 500:
600:

Claims (17)

영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하되,
HIFU 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드의 외곽부분에 위치되며,
영상 트랜스듀서는 상기 초음파 트랜스듀서의 보드에서 상기 HIFU 트랜스듀서가 위치된 부분을 제외한 내측부분에 위치되는 HIFU 시스템에 있어서,
전송 빔형성기에서 생성된 초음파 빔신호를 수신하여, 아날로그 신호로 변환하고 잡음을 제거하고 증폭하여, 영상 트랜스듀서로 전송하는 영상 전송 모드부를 더 포함하며,
영상 트랜스듀서는 영상 전송 모드부에서 생성된 펄스에 따른 시간동안 조직 내로 음파를 전달하고 다음 펄스가 생성되기 전까지 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하여 수신 모드부로 전송하는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
An ultrasonic transducer in which a video transducer and a HIFU transducer are integrated,
The HIFU transducer is located on the outside of the board of the ultrasonic transducer,
Wherein the image transducer is located in an inner portion of the board of the ultrasonic transducer excluding the portion where the HIFU transducer is located,
And an image transmission mode unit for receiving the ultrasound beam signal generated by the transmission beamformer, converting the ultrasound beam signal into an analog signal, removing noise, amplifying the amplified signal, and transmitting the amplified signal to an image transducer,
Wherein the image transducer transmits an ultrasonic response signal (echo signal) to the reception mode unit until a next pulse is generated, and transmits the ultrasonic response signal (echo signal) to the reception mode unit for a time corresponding to the pulse generated in the image transmission mode unit.
영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 합쳐져 선형적으로 배열되어, 2D 선형배열을 이루고 있는 초음파 트랜스듀서;
상기 영상 트랜스듀서의 각 소자들에 적용될 시간지연을 빔 스티어링(beamsteering) 공식을 통해서 구하여 초음파 빔신호를 생성하며,
상기 HIFU 트랜스듀서를 위해, 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 이용하여 특정위치에 상기 HIFU 트랜스듀서의 초점을 형성하도록 HIFU 빔제어신호를 생성하는 빔형성기 제어부;
를 포함하는 HIFU 시스템에 있어서,
전송 빔형성기에서 생성된 초음파 빔신호를 수신하여, 아날로그 신호로 변환하고 잡음을 제거하고 증폭하여, 영상 트랜스듀서로 전송하는 영상 전송 모드부를 더 포함하며,
영상 트랜스듀서는 영상 전송 모드부에서 생성된 펄스에 따른 시간동안 조직 내로 음파를 전달하고 다음 펄스가 생성되기 전까지 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하여 수신 모드부로 전송하는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
An ultrasound transducer in which a video transducer and a HIFU transducer are combined and arranged linearly to form a 2D linear array;
A time delay to be applied to each element of the image transducer is obtained through a beamsteering formula to generate an ultrasonic beam signal,
A beamformer controller for generating a HIFU beam control signal for forming a focus of the HIFU transducer at a specific position using a beam focusing method for the HIFU transducer;
The HIFU system comprising:
And an image transmission mode unit for receiving the ultrasound beam signal generated by the transmission beamformer, converting the ultrasound beam signal into an analog signal, removing noise, amplifying the amplified signal, and transmitting the amplified signal to an image transducer,
Wherein the image transducer transmits an ultrasonic response signal (echo signal) to the reception mode unit until a next pulse is generated, and transmits the ultrasonic response signal (echo signal) to the reception mode unit for a time corresponding to the pulse generated in the image transmission mode unit.
영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템에 있어서,
HIFU 트랜스듀서는 초음파 트랜스듀서의 보드의 외곽부분에 위치되며,
영상 트랜스듀서는 상기 초음파 트랜스듀서의 보드에서 상기 HIFU 트랜스듀서가 위치된 부분을 제외한 내측부분에 위치되는 초음파 트랜스듀서;
상기 HIFU 트랜스듀서로 전송하기 위한, 연속적인 펄스를 갖는 HIFU 구동신호를 생성하는 HIFU 전송 모드부;
상기 영상 트랜스듀서로 전송하기 위한, 단속적 펄스를 갖는 초음파 빔신호를 아날로그 신호로 변환하고 잡음을 제거하고 증폭하는 영상 전송 모드부;
체내에서 발생된 초음파 응답신호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 수신 모드부;
영상 트랜스듀서의 각 소자들에 적용될 시간지연을 빔 스티어링(beamsteering) 공식을 통해서 구하여 초음파 빔신호를 생성하며, HIFU 트랜스듀서를 위해 빔포커싱(beamfocusing) 공식을 이용하여 특정위치에 상기 HIFU 트랜스듀서의 초점을 형성하도록 HIFU 빔제어신호를 생성하여 HIFU 전송 모드부로 전송하는 빔형성기 제어부;
빔형성기 제어부의 전송빔 제어신호에 따라 초음파 빔신호를 생성하여, 영상 전송 모드부로 전송하는 전송 빔형성기;
빔 형성 제어부의 수신빔 제어신호에 따라 수신 모드부에서 수신된 초음파 응답신호로 부터 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 생성하는 수신 빔형성기;
를 더 포함는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
In a HIFU system having an ultrasonic transducer in which a video transducer and a HIFU transducer are integrated,
The HIFU transducer is located on the outside of the board of the ultrasonic transducer,
An ultrasonic transducer positioned at an inner portion of the board of the ultrasonic transducer excluding a portion where the HIFU transducer is located;
A HIFU transmission mode unit for generating a HIFU driving signal having a continuous pulse for transmission to the HIFU transducer;
An image transmission mode unit for converting an ultrasonic beam signal having intermittent pulses into an analog signal and removing noise and amplifying the analog signal for transmission to the image transducer;
A receiving mode unit for receiving and amplifying an ultrasonic response signal generated in the body, removing noise, and converting the ultrasonic response signal into a digital signal;
A time delay to be applied to each element of the image transducer is obtained through a beamsteering formula to generate an ultrasonic beam signal, and a beam focusing method for a HIFU transducer is used to determine the time delay to be applied to each element of the HIFU transducer A beamformer controller for generating a HIFU beam control signal to form a focus and transmitting the HIFU beam control signal to the HIFU transmission mode unit;
A transmission beam former for generating an ultrasonic beam signal according to a transmission beam control signal of the beam former control unit and transmitting the generated ultrasonic beam signal to an image transmission mode unit;
A reception beam former for generating an image signal calculated by beam forming from an ultrasonic response signal received in a reception mode unit according to a reception beam control signal of a beamforming control unit;
The HIFU system further comprising:
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
체내에서 발생된 초음파 응답신호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 수신 모드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a reception mode unit for receiving and amplifying the ultrasonic response signal generated in the body, removing noise, and converting the ultrasonic response signal into a digital signal.
제1항 또는 제2항에 있어서,
빔형성기 제어부로부터 수신된 HIFU 빔제어신호에 따른 듀티(duty)를 갖는 연속적인 펄스를 갖는 전기신호를 생성하여, HIFU 트랜스듀서로 전송하는 HIFU 전송 모드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a HIFU transmission mode unit for generating an electric signal having a continuous pulse having a duty according to the HIFU beam control signal received from the beam former control unit and transmitting the generated electric signal to the HIFU transducer.
삭제delete 제3항에 있어서,
수신 빔형성기에서 수신된 빔포밍에 의해 계산된 영상신호를 B 모드 영상으로 재구성하며, 디스플레이하기 위해서 2D 어레이 형태로 변환시켜주는 주사 변환(scan conversion)을 행하는 연산처리부;
를 더 포함는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
The method of claim 3,
An arithmetic processing unit for reconstructing the image signal calculated by the beamforming received by the reception beamformer into a B mode image and performing scan conversion for converting the image signal into a 2D array form for display;
The HIFU system further comprising:
제8항에 있어서
연산처리부에서 수신된 B모드 영상으로 매핑(mapping)된 영상을 디스플레이부로 출력하며, 시술자가 HIFU 발생과 관련한 파라미터 입력 및 제어 키 입력에 대한 인터페이스를 제공하는 초음파 OS/UI 부;
를 더 포함는 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
The method of claim 8, wherein
An ultrasound OS / UI unit for outputting an image mapped to the B mode image received by the operation processing unit to the display unit and providing an interface for a parameter input and a control key input related to HIFU generation by a practitioner;
The HIFU system further comprising:
삭제delete 제6항에 있어서,
HIFU 전송 모드부는, 초고전류 고속 MOSFET 드라이버(Ultra-high current high-speed MOSFET driver), 양극 고전압 MOSFET 증폭기(Bipolar high voltage MOSFET amplifier)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
The method according to claim 6,
The HIFU transmission mode part comprises an ultra-high current high-speed MOSFET driver and a bipolar high voltage MOSFET amplifier.
제1항 또는 제2항에 있어서,
영상 전송 모드부는 DA변환기, 저역통과필터(LPF), 고전압 선형 증폭기(high voltage linear amplifier)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the image transmission mode unit comprises a DA converter, a low pass filter (LPF), and a high voltage linear amplifier.
제12항에 있어서,
상기 저역통과필터(LPF)는 1-15MHz의 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the low pass filter (LPF) is a low pass filter of 1-15 MHz.
제5항에 있어서, 수신 모드부는,
수신모드 시에만 영상 트랜스듀서와 전기적으로 연결되어 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하는 송수신 전환기(T/R switcher)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
6. The apparatus of claim 5,
And a transmission / reception switcher (T / R switcher) electrically connected to the image transducer only in the reception mode to receive an ultrasonic response signal (echo signal).
제14항에 있어서,
수신 모드부는 전치 증폭기, 저역통과필터, A/D 변환기를 더 포함하며,
송수신 전환기를 통해 수신된 초음파 응답신호를 증폭하는 전치 증폭기는,
수신 전환기(T/R switcher)로 부터 수신된 초음파 응답신호(에코신호)를 수신하여, 최소의 잡음 레벨로 증폭하는 저잡음 증폭기;
빔형성기 제어부로부터 수신된 시간이득 보상 제어신호에 의해 시간이득 보상신호를 생성하는 시간이득 보상부;
시간이득 보상부로부터 수신된 시간이득 보상신호에 따라 저잡음 증폭기로부터 수신된 초음파 응답신호를 시간에 따라 이득을 보상하는 전압 조정 감쇄기;
전압 조정 감쇄기의 출력신호로부터 이득을 조절하여 출력하는 프로그램어블 이득 증폭기;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
15. The method of claim 14,
The receiving mode unit further includes a preamplifier, a low-pass filter, and an A / D converter,
The preamplifier, which amplifies the ultrasonic response signal received through the transceiver,
A low noise amplifier for receiving an ultrasonic response signal (echo signal) received from a T / R switcher and amplifying the ultrasonic response signal to a minimum noise level;
A time gain compensator for generating a time gain compensation signal by a time gain compensation control signal received from a beam former control unit;
A voltage adjustment attenuator for compensating the gain according to time with respect to the ultrasonic response signal received from the low noise amplifier according to the time gain compensation signal received from the time gain compensator;
A programmable gain amplifier for adjusting the gain from the output signal of the voltage adjustment attenuator and outputting the adjusted gain;
And the HIFU system.
제15항에 있어서
저역통과필터는 1-15MHz의 저역통과필터인 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템.
The method of claim 15, wherein
Wherein the low pass filter is a low pass filter of 1-15 MHz.
영상 트랜스듀서와 HIFU 트랜스듀서가 일체화된 초음파 트랜스듀서를 구비하는 HIFU 시스템의 구동에 있어서
연산처리부는 영상 트랜스듀서를 인식하고 이에 따라, 영상 시스템부의 중심주파수를 설정하는 영상 트랜스듀서 설정단계;
B-모드, 색 흐름(color flow), M-모드, 도플러(Doppler), 혹은 이들의 결합으로 이루어진 동작모드의 설정신호에 따라 프로그램을 읽어들이는 모드 설정단계;
스캔의 깊이를 조절하여, 디스플레이되는 영상의 관측시야(field of view)를 고정하는 스캔 깊이 조절단계;
초점이 설정되며, 전송되는 빔의 초점거리를 설정하여(Focus or transmit focal length selection), 전송되는 빔의 초점거리(focal length) 및 위치를 관심영역으로 옮기는 초점거리 설정단계;
시간이득 보상 설정 데이터를 초음파 OS/UI 부의 컨트롤 패널로부터 수신하고, 시간별로 도착하는 신호에 대한 이득을 다르게 적용하는 TGC 제어단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 HIFU 시스템의 구동방법.
In driving a HIFU system having an ultrasonic transducer in which a video transducer and a HIFU transducer are integrated
The arithmetic processing unit includes a video transducer setting step of recognizing the video transducer and setting the center frequency of the video system unit accordingly;
A mode setting step of reading a program according to a setting signal of an operation mode made up of a B-mode, a color flow, an M-mode, a Doppler, or a combination thereof;
Adjusting a scan depth to fix a field of view of a displayed image;
A focal length setting step of setting a focal length of the transmitted beam by setting a focal length of the transmitted beam (focus or transmit focal length selection), and shifting the focal length and position of the transmitted beam to a region of interest;
A TGC control step of receiving the time gain compensation setting data from the control panel of the ultrasonic OS / UI unit and applying a gain to signals arriving in time differently;
And outputting the HIFU signal to the HIFU system.
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RU211368U1 (en) * 2021-11-08 2022-06-01 Общество с ограниченной ответственностью "Медуза" DEVICE FOR ACOUSTIC CONTACT OF THE HIFU EMITTER WITH THE OBJECT OF ABLATION

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