KR102069949B1 - Method for reconstructing high quality ultrasound image and ultrasound imaging device thereof - Google Patents
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Abstract
초음파 영상 장치가 초음파 영상을 복원하는 방법 및 그 초음파 영상 장치가 개시된다. 본 초음파 영상 복원 방법은, 대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하는 단계, 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 채널 별 송수신 지연시간을 획득하는 단계, 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하는 단계, 위상값을 기초로 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 제2 좌표계 상의 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하는 단계, 및 신호값을 기초로 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 단계를 포함한다. A method of reconstructing an ultrasound image by an ultrasound imaging apparatus and an ultrasound imaging apparatus thereof are disclosed. The ultrasound image reconstruction method includes: acquiring a three-dimensional ultrasonic echo signal on a first coordinate system from a subject for each channel, acquiring transmission / reception delay time for each channel based on physical position information on a second coordinate system of a target cross section; Obtaining a phase value corresponding to the transmission / reception delay time, phase-rotating the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the phase value, obtaining a signal value corresponding to each physical position information on the second coordinate system, and Restoring an ultrasound image of the target cross-section as a basis.
Description
본 발명은 3차원 초음파 영상 복원 방법 및 그 초음파 영상 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 타겟하는 단면의 해상도를 기초로 화소 별로 집속된 3차원 초음파 에코신호에 기반하여 고화질의 초음파 영상을 복원하는 방법 및 그 초음파 영상 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a 3D ultrasound image restoration method and an ultrasonic imaging apparatus, and more particularly, to a method of restoring a high quality ultrasound image based on a 3D ultrasound echo signal focused for each pixel based on a resolution of a target cross section. And the ultrasonic imaging apparatus.
초음파 영상 시스템(ultrasound imaging system)은 비침습적으로 생체 내 조직모양을 실시간으로 관찰할 수 있는 의료영상기술의 하나로서, 생체의 특정부위에 초음파를 주사하면서 조사하여 음향임피던스가 다른 조직의 경계면에서 반사하는 초음파를 수신, 영상화 하는 기술이다. 초음파영상 방식 중 보통 사용하는 B 모드는 반사초음파(echo)의 세기를 휘도변조 (brightness modulation)하여 휘점으로 하고 이 휘점을 순차로 이동시킴으로서 이동방향에 수직한 면의 단층영상을 얻는 영상법이다. 초음파 영상 시스템은 X선 상 시스템, X선 CT스캐너, MRI, 핵의학 진단장치 등의 다른 영상 시스템과 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, X선 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점을 갖고 있어, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다. Ultrasound imaging system is a medical imaging technique that can non-invasively observe the shape of tissue in real time. The ultrasonic impedance is irradiated while scanning ultrasound on a specific part of the body, and the acoustic impedance is reflected from the boundary of other tissues. It is a technology to receive and image ultrasound. The B mode, which is commonly used among ultrasound imaging methods, is an imaging method that obtains a tomographic image of a plane perpendicular to the moving direction by sequentially changing the intensity of reflected ultrasonic waves to brightness points and moving the points sequentially. Compared with other imaging systems such as X-ray systems, X-ray CT scanners, MRIs, and nuclear medical diagnostics, ultrasound imaging systems are compact, inexpensive, real-time displayable, and safe with no exposure to X-rays. It has advantages and is widely used for cardiac, abdominal, urinary and gynecological diagnosis.
최근 초음파영상기술은 생체 내의 입체적 정보를 3D로 표시하는 것이 가능하다. 이런 공간적 정보량의 증가에 대해 필요한 정보를 간편하게 표시할 수 있는 여러 가지 방법이 개발되고 있다. 3차원 정보를 표시하는 방법으로는 복셀 데이터(voxel data), 다중평면재구성(MPR: Multi Planar Reformatting), TUI(Tomographic Ultrasound Imaging), VCI(Volume Contrast Imaging), MIP(Maximum Intensity Projection), 표면 렌더링, 볼륨 렌더링 등이 있다. Recently, ultrasound imaging technology is capable of displaying 3D information in a living body in 3D. Various methods have been developed to easily display the necessary information for this increase in the amount of spatial information. Three-dimensional information can be displayed using voxel data, multi-planar reformatting (MPR), Tomographic Ultrasound Imaging (TUI), Volume Contrast Imaging (VCI), Maximum Intensity Projection (MIP), and surface rendering. , Volume rendering, etc.
특히, 다중평면재구성(MPR: Multi Planar Reformatting)은 삼차원 의료 데이터에서 사용자가 지정한 단면의 영상을 생성하는 볼륨 가시화 기법으로 초음파 영상 시스템에 필수적으로 이용되고 있다. In particular, Multi Planar Reformatting (MPR) is a volume visualization technique for generating an image of a user-specified cross section from three-dimensional medical data, which is essentially used in an ultrasound imaging system.
이러한, MPR 은 복수 개의 떨어져 이격된 평면들을 표현하는 초음파 데이터를 필요로하며, 데이터의 수십 개 또는 수백 개의 이미지들 또는 프레임들로 구성되는 커다란 데이터 세트들이 취득한다. 각각의 이미지 또는 프레임(frame)은 샘플들의 그리드로 구성된다. 이때, 샘플들은 취득 포맷(예컨대, 극좌표 또는 원통 좌표 포맷)으로 샘플링된 후, 시각화되기 위해 데카르트 좌표(즉, 직교좌표)로 변환된다. 이를 위한 변환 기술에는 Direct 주사선 변환, Separable 주사선 변환 등이 있다. 하지만, 이러한 주사선 변환 과정을 사용하면 보간(interpolation) 과정을 통해 미획득된 화소값을 산출하기 때문에 송신 주사선으로부터 비교적 멀리 떨어져있는 화소점에 대한 화소값에 대해서는 영상이 흐려지는 블러링 아티팩트(blurring artifact)가 발생된다. This MPR requires ultrasound data representing a plurality of spaced apart planes, and large data sets consisting of dozens or hundreds of images or frames of data are acquired. Each image or frame consists of a grid of samples. The samples are then sampled in an acquisition format (eg, polar or cylindrical coordinate format) and then converted to Cartesian coordinates (ie, rectangular coordinates) for visualization. Conversion techniques for this include direct scan line conversion and separable scan line conversion. However, using this scanning line conversion process, an unacquired pixel value is calculated through an interpolation process, and thus blurring artifacts in which an image is blurred with respect to pixel values for pixel points relatively far from a transmission scanning line. Is generated.
따라서, 종래의 기술은 초음파 영상에서 블러링 아티팩트를 최소화하기 위한 화소단위 빔포밍(beam-forming) 기법에 대한 연구가 지속되어 왔다. 그러나, 종래의 기술은 2차원 초음파 영상에 적용되는데에 그치고 있으며, MPR 과 같이 3차원 초음파 영상을 제공하는 기법에 적용되지 못하고 있다. 또한, 종래의 기법을 3차원 영상에 적용하는 것은 과도한 연산량을 요구하게 되어 실용화하기 어렵다는 문제점이 있다.Therefore, the conventional technique has been continued for the pixel-by-pixel beamforming technique for minimizing blurring artifacts in the ultrasound image. However, the conventional technology is only applied to two-dimensional ultrasound image, and has not been applied to a technique for providing a three-dimensional ultrasound image such as MPR. In addition, the application of the conventional technique to a three-dimensional image has a problem that it requires a large amount of computation and is difficult to use.
대한민국 공개특허 KR 10-2014-0070009 호 (발명의 명칭: 광음향 및 초음파 영상의 화소단위 영상 구성 방법 및 그 장치)Republic of Korea Patent Publication No. KR 10-2014-0070009 (Name of the invention: Method for configuring a pixel unit image of the photoacoustic and ultrasonic image and its device
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 초음파 영상을 복원함에 있어서 영상의 질을 저하시키는 블러링 아티팩트(blurring artifact)를 제거하고, 영상의 선명도와 대조도를 향상시킬 수 있는 영상화 방법을 제시하는데에 있다. 또한, 고화질의 3차원 초음파 영상을 복원하는데에 있어서, 연산량을 최소화하는데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to remove blurring artifacts (blurring artifacts) that reduce the quality of the image in reconstructing the three-dimensional ultrasound image, and improve the sharpness and contrast of the image It is to present an imaging method that can be done. In addition, in reconstructing a high quality three-dimensional ultrasound image, the purpose is to minimize the amount of computation.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem as described above, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 초음파 영상 장치의 초음파 영상 복원 방법은, 대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하는 단계; 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 상기 채널 별 송수신 지연시간을 획득하는 단계; 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하는 단계; 위상값을 기초로 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 제2 좌표계 상의 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하는 단계; 및 신호값을 기초로 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 단계를 포함한다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, the ultrasonic image restoration method of the ultrasonic imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, the step of acquiring a three-dimensional ultrasonic echo signal on a first coordinate system from the object for each channel; Acquiring a transmission / reception delay time for each channel based on physical location information on a second coordinate system of a target cross section; Obtaining a phase value corresponding to a transmission / reception delay time; Phase-rotating the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the phase value to obtain a signal value corresponding to each physical position information on the second coordinate system; And restoring an ultrasound image of the target cross-section based on the signal value.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 초음파 영상 장치는, 초음파 영상을 복원하는 프로그램을 저장하는 저장부(memory); 및 상기 프로그램을 실행하는 제어부(processor)를 포함한다. 이때, 상기 제어부는 상기 프로그램이 실행됨에 따라, 대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하고, 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 채널 별 송수신 지연시간을 획득하며, 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하고, 위상값을 기초로 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 제2 좌표계 상의 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하고, 신호값을 기초로 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원한다. In addition, the ultrasound imaging apparatus according to the second aspect of the present invention, the storage unit (memory) for storing a program for restoring the ultrasound image; And a processor for executing the program. In this case, as the program is executed, the controller acquires a three-dimensional ultrasonic echo signal on a first coordinate system from a subject for each channel, and transmits and receives a transmission / reception delay time for each channel based on physical location information on a second coordinate system of a target cross section. Acquire a phase value corresponding to the transmission and reception delay time, phase-rotate the 3D ultrasonic echo signal based on the phase value, obtain a signal value corresponding to each physical position information on the second coordinate system, and obtain a signal value. The ultrasound image of the target cross section is restored as a basis.
또한, 본 발명의 제3 측면에 따른 초음파 영상 장치는 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 수신하는 복수의 채널을 포함하는 프로브; 각 채널로부터 수신된 3차원 초음파 에코신호와 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 상기 채널 별 송수신 지연시간을 획득하고, 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하며, 위상값을 기초로 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하는 RX 빔 형성부; 및 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 기초로 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함한다. Also, an ultrasound imaging apparatus according to a third aspect of the present invention may include a probe including a plurality of channels for receiving a 3D ultrasound echo signal on a first coordinate system; Based on the three-dimensional ultrasonic echo signal received from each channel and the physical position information on the second coordinate system of the target cross section, the transmission and reception delay time for each channel is obtained, a phase value corresponding to the transmission and reception delay time is obtained, and a phase value is obtained. RX beam forming unit for phase-rotating the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the, to obtain a signal value corresponding to each physical position information; And an image processor configured to reconstruct an ultrasound image of a target cross section based on a signal value corresponding to each physical location information.
또한, 본 발명의 제 4 측면은, 상기 제 1 측면의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공한다. A fourth aspect of the present invention also provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the method of the first aspect.
이상과 같은 다양한 실시 예들에 따르면, 초음파 영상을 복원하는데에 있어서 디지털 스캔 변환 과정을 생략함으로써, 디지털 스캔 변환 과정에서 발생하는 왜곡 및 블러링 아티팩트의 발생을 제거할 수 있다. 따라서, 고화질의 초음파 영상을 복원할 수 있다.According to various embodiments as described above, by omitting the digital scan conversion process in reconstructing the ultrasound image, it is possible to eliminate the occurrence of distortion and blurring artifacts generated during the digital scan conversion process. Therefore, a high quality ultrasound image can be restored.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 수학식 1에 따른 송수신 지연시간의 산출 과정을 도시한 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RX 빔 형성부의 구성을 상세하게 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 RX 빔 형성부의 각 구성이 3차원 초음파 에코신호로부터 각 화소점에 대응되는 신호값을 생성하는 과정을 상세하게 도시한 일례이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치가 초음파 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치를 인체 모사 팬텀에 적용하여 획득된 3차원 초음파 에코신호로부터 코로날 뷰(coronal view)를 복원한 결과를 도시한다.
도 7은 도 6의 점선으로 표시된 박스를 확대한 부분에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 영상 복원한 결과와 종래의 기법으로 초음파 영상 복원 결과를 비교한 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates an example of calculating a transmission / reception delay time according to Equation (1).
3 is a view showing in detail the configuration of the RX beam forming unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example illustrating in detail a process in which each configuration of the RX beam forming unit of FIG. 3 generates a signal value corresponding to each pixel point from a three-dimensional ultrasonic echo signal.
5 is a flowchart illustrating a method of reconstructing an ultrasound image by the ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment.
FIG. 6 illustrates a result of reconstructing a coronal view from a 3D ultrasound echo signal obtained by applying the ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention to a human body phantom.
FIG. 7 is a view comparing the result of image restoration by a method according to an embodiment of the present invention with respect to an enlarged portion of the box indicated by a dotted line of FIG.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
또한, 도면을 참고하여 설명하면서, 같은 명칭으로 나타낸 구성일지라도 도면에 따라 도면 번호가 달라질 수 있고, 도면 번호는 설명의 편의를 위해 기재된 것에 불과하고 해당 도면 번호에 의해 각 구성의 개념, 특징, 기능 또는 효과가 제한 해석되는 것은 아니다. In addition, while describing with reference to the drawings, even if the configuration shown by the same name may be different according to the drawing number, the drawing number is just described for convenience of description and the concept, features, functions of each configuration by the corresponding reference number Or the effect is not limited to interpretation.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, without excluding other components, unless specifically stated otherwise, one or more other features It is to be understood that the present disclosure does not exclude the possibility of adding or presenting numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
명세서 전체에서 대상체(object)는 초음파 영상 장치의 측정 대상이 되는 것으로, 사람이나 동물 또는 그 일부를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 대상체는 심장, 뇌 또는 혈관과 같은 각종 장기나 다양한 종류의 팬텀(phantom)을 포함할 수 있다.In the entire specification, an object may be a measurement object of an ultrasound imaging apparatus, and may include a person, an animal, or a part thereof. In addition, the subject may include various organs such as the heart, brain or blood vessels, or various kinds of phantoms.
또한, 명세서 전체에서 사용자는 의료전문가로서 의사, 간호사, 임상병리사, 의료영상 전문가 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, in the entire specification, the user may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging expert, or the like as a medical expert, but is not limited thereto.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치(10)의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 영상 장치(10)는 프로브(probe)(11), 빔 형성부(Beam Former)(12), 영상 처리부(13) 및 디스플레이부(14)를 포함한다. As illustrated in FIG. 1, the
아울러, 초음파 영상 장치(10)는 사용자의 입력정보를 수신하도록 동작하는 사용자 입력부(15)를 더 포함할 수 있다. 입력정보는 관심영역(region of interest, ROI)에 설정하는 입력정보, 동작 모드를 설정하는 입력정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 사용자 입력부(15)는 키 패드, 마우스, 터치 패널, 트랙볼, 조그 휠, 조그 스위치 등 다양한 입력 수단을 포함할 수 있다. 그러나, 상기한 구성요소들이 초음파 영상 장치(10)의 필수적인 구성요소는 아니며, 초음파 영상 장치(10)는 상기한 구성요소들보다 더 많거나 더 적은 구성요소들로 구현될 수 있다. 이하, 각 구성요소들에 대해 설명한다. In addition, the
프로브(11)는 다수의 1D/2D/3D 트랜스듀서(미도시)를 포함한다. 여기서, 트랜스듀서는 진동하면서 압력 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 압전형 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT), 정전 용량의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 정전 용량형 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기장의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 자기형 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학적 특성의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 프로브(11)는 고속 빔 인터리빙(Fast Beam Interleaving)을 할 수 있는 한 어떠한 기하학적 구조의 프로브도 이용될 수 있다. The
프로브(11)는 트랜스듀서 내에 있는 또는 그 부품으로서 형성되는 소자(예를 들어, 압전 결정체 등)의 어레이(즉, 채널)를 구동하여 몸체 또는 소정의 체적 내로 초음파 신호를 방사하는 송신기를 포함한다. 초음파 신호는, 예를 들어 대상체 내의 혈류 또는 조직과 같은 고밀도 인터페이스 및/또는 구조체로부터 후방 산란되어 소자(예를 들어, 압전 결정체)로 반환되는 초음파 에코를 생성한다. 초음파 에코는 수신기에 수신되고 RX 빔 형성부(12b)에 제공된다. 즉, 프로브(11)는 각 트랜스듀서에 입력되는 펄스들의 입력 시간을 적절하게 지연시킴으로써 집속된 초음파 빔을 송신 스캔라인을 따라 대상체로 송신한다. 한편, 대상체로부터 반사된 3차원 초음파 에코 신호들은 각 트랜스듀서에 서로 다른 수신 시간을 가지면서 입력되고, 각 트랜스듀서는 입력된 3차원 초음파 에코 신호들을 증폭하여 RX 빔 형성부(12b)로 출력한다. 한편, 프로브(11)는 초음파 영상 장치(10)와 일체형으로 구현되거나, 또는 초음파 영상 장치(10)와 유무선으로 연결되는 분리형으로 구현될 수 있다.The
빔 형성부(12)는 프로브(11)의 각 트랜스듀서에 의해 송신되는 초음파 신호를 대상체에 집속시키는 송신(TX) 빔 형성부(12a)와, 대상체에서 반사되어 각 트랜스듀서로 수신되는 3차원 초음파 에코신호에 시간 지연을 가하여 초음파 에코신호를 집속시키는 수신(RX) 빔 형성부(12b)를 포함한다.The
일반적으로, RX 빔 집속 과정은 3차원 초음파 에코신호가 샘플링되는 극좌표계(또는 원통 좌표계) 상에서 이뤄지며, 추후 영상 복원 과정에서 영상의 해상도에 따라 3차원의 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)로 변환된다. 즉, 미획득된 초음파 에코신호에 대한 보간 과정이 신호처리 이후의 영상 복원 과정에서 이뤄짐으로써, 관련 신호들에 대한 손실을 증가시키거나 왜곡을 발생시킬 수 있으며, 이는 영상의 화질을 저하시킬 수 있다는 문제점을 야기한다. In general, the RX beam focusing process is performed on a polar coordinate system (or cylindrical coordinate system) in which a 3D ultrasonic echo signal is sampled, and is later converted into a 3D Cartesian coordinate system according to the resolution of the image during image restoration. That is, the interpolation process for the unacquired ultrasonic echo signal is performed in the image reconstruction process after signal processing, thereby increasing the loss of the related signals or generating distortion, which may degrade the image quality. Cause problems.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 RX 빔 형성부(12b)는 3차원 초음파 영상 내의 타겟하는 단면의 해상도를 기초로 화소 별로 초음파 에코신호를 집속시킨다. 이때, RX 빔 형성부(12b)는 타겟하는 단면의 3차원 데카르트 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 각 위치에 대응되는 시간 지연된 신호를 획득함으로써, 화소 기준의 신호 집속 과정을 수행할 수 있다. 여기서, 타겟하는 단면은 엑시얼 뷰(axial view), 코로날 뷰(coronal view) 및 세지털 뷰(sagittal view)를 포함할 수 있으며, 타겟하는 단면의 물리적 위치 정보는 초음파 영상의 해상도를 기초로 결정된 3차원 데카르트 좌표계에서의 각 화소점의 위치를 나타낼 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치(10)는 추후의 영상 복원 과정에서의 디지털 스캔 변환(digital scan converting) 과정을 생략하고, 각 화소점에 대응되는 화소값을 이용하여 초음파 영상을 복원할 수 있다. Therefore, the RX
보다 구체적으로, RX 빔 형성부(12b)는 타겟하는 단면의 각 물리적 위치(즉, 화소점)를 기초로 채널 별 송수신 지연시간을 획득할 수 있다. 구체적으로, RX 빔 형성부(12b)는 3차원 데카르트 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 극좌표계에서의 초음파 신호의 송신 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 송신 지연시간을 산출하고, 3차원 데카르트 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 극좌표계에서의 초음파 에코신호에 대한 채널 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 수신 지연시간을 산출할 수 있다. 예시적으로, RX 빔 형성부(12b)는 하기의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 송신 지연시간 및 수신 지연시간을 각각 산출할 수 있다. More specifically, the RX
위 식들에서, , 는 각각 송, 수신 지연시간을 나타낸다. 또한, c는 초음파의 속도, x k , y k , z k 는 극좌표계에서의 k번째 송신 좌표를 나타내며, x n , y n , z n 는 극좌표계에서의 수신 신호에 대한 n번째 채널 좌표를 나타내고, x p , y p , z p 는 3차원 데카르트 좌표계에서의 타겟 단면의 화소들에 대한 좌표를 나타낸다. 한편, 도 2는 수학식 1에 따른 송수신 지연시간의 산출 과정을 도시한 예이다. In the above equations, , Indicates the transmission and reception delay time, respectively. In addition, c is the velocity of the ultrasound, x k , y k , z k represents the k- th transmission coordinates in the polar coordinate system, x n , y n , z n represents the n- th channel coordinates for the received signal in the polar coordinate system And x p , y p , z p represent coordinates for the pixels of the target cross section in the three-dimensional Cartesian coordinate system. 2 illustrates an example of calculating a transmission / reception delay time according to Equation (1).
이후, RX 빔 형성부(12b)는 산출된 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득할 수 있다. 예시적으로, RX 빔 형성부(12b)는 다음의 수학식 3을 이용하여 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득할 수 있다. Thereafter, the
위 식에서, f c 는 초음파의 송신 주파수를 나타내며, 는 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 나타낸다. In the above formula, f c represents the transmission frequency of the ultrasonic waves, Denotes a phase value corresponding to the transmission / reception delay time.
이후, RX 빔 형성부(12b)는 산출된 위상값을 기초로 채널 별로 수신된 초음파 에코신호에 위상회전을 수행한다. 구체적으로, RX 빔 형성부(12b)는 각 채널에서 획득된 초음파 에코신호로부터 I신호(In-Phase)와 Q 신호(Quadrature)를 추출할 수 있다. 그리고 RX 빔 형성부(12b)는 위상값을 기초로 I 신호와 Q 신호 각각에 위상회전을 수행할 수 있다. 예시적으로, RX 빔 형성부(12b)는 다음의 수학식 4를 이용하여, 상기 위상값으로 수신된 초음파 에코신호를 위상회전할 수 있다. Thereafter, the RX
위 식에서, I는 수신 신호의 동상성분(In-phase), Q는 직각위상성분 (Quadrature-phase)을 나타내고, I’, Q’는 각각 위상회전된 동상신호값 및 직각위상 신호값을 나타낸다. In the above formula, I represents an in-phase component of the received signal, Q represents a quadrature-phase, and I 'and Q' represent a phase-rotated in-phase signal value and a quadrature-phase signal value, respectively.
이후, RX 빔 형성부(12b)는 각 신호값들의 합을 기초로 스캔라인 데이터를 산출한다. 이때, RX 빔 형성부(12b)는 다음의 수학식 5를 이용하여 스캔라인 데이터(V)를 획득할 수 있다. Thereafter, the
이후, RX 빔 형성부(12b)는 복수의 스캔라인 데이터를 기초로, 각 화소점에 대응되는 신호값을 획득할 수 있다. 구체적으로, 각 화소점에 대응하는 신호값은, 화소점에 인접한 적어도 하나의 프레임으로부터 선택된 복수의 스캔라인 데이터의 합성일 수 있으며, 이때 스캔라인 데이터는 화소점과의 거리를 기초로 설정된 가중치값을 포함할 수 있다. 예시적으로, RX 빔 형성부(12b)는 화소점에 대해 이웃하는 두 개 이상의 프레임과, 각 프레임 상에서 이웃하는 두 개 이상의 스캔라인 데이터로부터 합성될 수 있다. 예시적으로, RX 빔 형성부(12b)는 다음의 수학식 6에서와 같이, 4개의 스캔라인의 데이터(V1, V2, V3, V4)를 합성함으로써, 각 화소점에 대응하는 신호값(Va)을 획득할 수 있다. Thereafter, the
위 식에서, w1, w2, w3 및 w4는 각 스캔라인과 화소점 간의 거리를 기초로 기 설정된 가중치(weight)를 나타낸다. In the above formula, w1, w2, w3, and w4 represent preset weights based on the distance between each scanline and the pixel point.
상기한 합성 과정을 통해, 개시된 실시예는 데이터 부족으로 인해 발생되는 구획화(blocky artifact)를 최소화할 수 있다. 나아가, RX 빔 형성부(12b)는 각 화소점에 대응하는 신호값을 직접 획득함으로써, 추후의 디지털 스캔 컨버터 과정을 생략할 수 있다. Through the above synthesis process, the disclosed embodiments can minimize blocky artifacts caused by lack of data. Furthermore, the RX
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RX 빔 형성부(12b)의 구성을 상세하게 도시한 도면이다. 3 is a view showing in detail the configuration of the RX
도 3을 참조하면, RX 빔 형성부(12b)는 채널 별로 수신된 초음파 에코 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부(301), 변환된 신호로부터 I 신호와 Q 신호를 복조하기 위한 복조부(302), 베이스밴드 신호를 추출하기 위한 필터부(303), I 신호와 Q 신호를 위상회전시키는 위상회전부(304), 위상회전된 I 신호와 Q 신호를 기초로 화소 별 신호값을 추출하는 산출부(305)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the RX
아날로그-디지털 변환부(301)는 채널 별로 수신된 초음파 에코 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 복수의 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC)를 포함할 수 있다. 복조부(302)는 변환된 신호로부터 I 신호와 Q 신호를 추출하기 위한 복수의 믹서(mixer)를 포함할 수 있다. The analog-
필터부(303)는 채널 별 I 신호와 Q 신호로부터 베이스밴드 신호를 추출하기 위한 복수의 저역통과필터(low pass filter, LPF)를 포함할 수 있다. 또한, 위상회전부(304)는 I 신호, Q 신호를 입력받는다. 이때, 위상회전부(304)는 각 화소점에 대응되는 송수신 지연신호로부터 산출된 위상값을 입력받아, 상기 I 신호 및 Q 신호 각각을 해당 위상값으로 위상회전한다.The
산출부(305)는 위상회전부(304)로부터의 출력값들의 합으로부터 스캔라인 데이터를 획득하며, 복수의 스캔라인 데이터를 합성하여 각 화소점에 대응되는 신호값을 산출할 수 있다. The
도 4는 도 3의 RX 빔 형성부(12b)의 각 구성이 3차원 초음파 에코신호로부터 각 화소점에 대응되는 신호값을 생성하는 과정을 상세하게 도시한 일례이다. FIG. 4 is an example illustrating in detail a process of generating a signal value corresponding to each pixel point from each of the configurations of the RX
한편, RX 빔 형성부(12b)는 송수신 지연시간, 위상값 및 신호값을 산출하기 위한 적어도 하나의 인스트럭션을 저장하고 실행하기 위한 메모리 및 프로세서를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the
다시 도 2를 참조하면, 영상 처리부(13)는 RX 빔 형성부(12b)에서 출력되는 화소 별 신호값에 기초하여 다중평면 영상(또는 3차원 볼륨 영상)을 복원하여 디스플레이부(14)에 표시한다. 이때, 영상 처리부가 영상을 복원하는 방법에 대해서는, 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이므로, 자세한 설명은 생략한다. Referring back to FIG. 2, the
영상 처리부(13)는 적어도 하나의 프로세서(예를 들어, CPU(central processing unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), DSP(digital signal processor) 등)를 포함할 수 있다. The
추가적으로, 영상 처리부(13)는 3차원 초음파 데이터에 대응되는 볼륨 내에 위치하는 임의 단면에 대한 영상화를 수행할 수 있다. 여기서, 임의 단면은 기 설정된 위치의 엑시얼 뷰, 코로날 뷰 및 세지털 뷰 이외에, 3차원 초음파 에코신호에 대응되는 볼륨 내에 임의의 위치에 대응하는 단면일 수 있다. 이때, 영상 처리부(13)는 RX 빔 형성부(12b)가 임의 단면에 대한 집속 과정을 수행할 수 있도록, 임의 단면에 대한 물리적 위치 정보를 RX 빔 형성부(12b)로 제공할 수 있다. 임의 단면에 대한 물리적 위치 정보는 기준 단면의 제2 좌표계 상의 좌표를 기초로 타겟하는 임의 단면의 이동 방향 및 회전값으로부터 산출될 수 있다. 이때, 기준 단면은, 초기 단면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the
예시적으로, 영상 처리부(13)는 다음의 수학식 7을 이용하여 임의 단면의 물리적 위치 정보를 산출할 수 있다. For example, the
위 식에서, [X' Y' Z']T는 변환된 좌표를 나타내며, [x y z]T는 이동을 위한 파라미터이고, 는 스케일링 파라미터이며, 는 x, y, z 축에 대한 회전값이며, [X Y Z]T는 기준 단면의 각 화소에 대`한 좌표를 나타낸다. In the above formula, [X 'Y' Z '] T represents transformed coordinates, [xyz] T is a parameter for movement, Is the scaling parameter, Is a rotation value about the x, y, z axis, and [XYZ] T represents the coordinates for each pixel of the reference cross section.
한편, 위 설명에서는 RX 빔 형성부(12b)가 송수신 지연시간과 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 산출하는 것으로 설명하였으나, 이는 영상 처리부(13)에서 수행될 수 있다. 이 경우, 영상 처리부(13)에서 산출된 위상값이 RX 빔 형성부(12b)로 제공될 수 있다. 예시적으로, 영상 처리부(13)는 대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하고, 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보(즉, 화소점)를 기초로 채널 별 송수신 지연시간을 획득하며, 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하여, 해당 위상값을 RX 빔 형성부(12b)의 위상회전부(304)로 제공할 수 있다. Meanwhile, in the above description, the RX
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치(10)가 초음파 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5에 도시된 방법은, 앞서 설명된 도 1 내지 도 4 에서 설명된 실시예들과 관련된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하여도, 도 1 내지 도 4에서 앞서 설명된 내용들은, 도 5 의 방법에 적용될 수 있다.5 is a flowchart illustrating a method of reconstructing an ultrasound image by the
먼저, 초음파 영상 장치(10)는 대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득한다(S500). 여기서, 제1 좌표계는 극좌표계 또는 원통좌표계일 수 있다. First, the
이후, 초음파 영상 장치(10)는 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 채널 별 송수신 지연시간을 획득한다(S510). 여기서, 제2 좌표계는 3차원 데카르트 좌표계(Cartesian coordinate system)일 수 있다. 또한, 타겟하는 단면은 엑시얼 뷰, 코로날 뷰 및 세지털 뷰를 포함할 수 있으며, 타겟하는 단면의 물리적 위치 정보는, 초음파 영상의 해상도를 기초로 결정된 제2 좌표계에서의 각 화소점의 위치일 수 있다. Thereafter, the
예시적으로, 초음파 영상 장치(10)는 제2 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 제1 좌표계에서의 초음파 신호의 송신 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 송신 지연시간을 산출할 수 있다. 또한, 초음파 영상 장치(10)는 제2 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 제1 좌표계에서의 초음파 에코신호에 대한 채널 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 수신 지연시간을 산출할 수 있다. For example, the
이후, 초음파 영상 장치(10)는 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득한다(S520). 예시적으로, 초음파 영상 장치(10)는 송수신 지연시간와 초음파의 송신 주파수를 이용하여 위상값을 획득할 수 있다. Thereafter, the
이후, 초음파 영상 장치(10)는 위상값을 기초로 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여(S530), 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득한다(S540). 예시적으로, 초음파 영상 장치(10)는 3차원 초음파 에코신호로부터 I 신호와 Q 신호를 추출하고, 위상값을 기초로 I 신호와 Q 신호 각각을 위상회전할 수 있다. 이어서 초음파 영상 장치(10)는 각 위상회전된 결과값들을 기초로 스캔라인 데이터를 산출하며, 복수의 스캔라인 데이터의 합을 기초로 각 화소점에 대응되는 신호값을 획득할 수 있다. 이때, 복수의 스캔라인 데이터는, 각 화소점에 인접한 적어도 하나의 프레임으로부터 선택되며, 각 화소점과의 거리를 기초로 설정된 가중치값을 포함할 수 있다. Thereafter, the
이후, 초음파 영상 장치(10)는 획득된 신호값을 기초로 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원한다(S540).Thereafter, the
한편, 타겟하는 단면은, 기 설정된 위치의 엑시얼 뷰, 코로날 뷰 및 세지털 뷰 이외에, 3차원 초음파 에코신호에 대응되는 볼륨 내에 위치하는 임의 단면일 수도 있다. 이 경우, 초음파 영상 장치(10)는 기준 단면의 제2 좌표계 상의 좌표를 기초로 타겟하는 임의 단면의 이동 방향 및 회전값을 이용하여 임의 단면의 물리적 위치 정보를 획득할 수 있다. The target cross section may be any cross section located in a volume corresponding to the 3D ultrasound echo signal, in addition to the axial view, the coronal view, and the digital view of the preset position. In this case, the
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치(10)를 인체 모사 팬텀에 적용하여 획득된 3차원 초음파 에코신호로부터 코로날 뷰(coronal view)를 복원한 결과를 도시한다. FIG. 6 illustrates a result of reconstructing a coronal view from a 3D ultrasound echo signal obtained by applying the
도 7은 도 6의 점선으로 표시된 박스를 확대한 부분에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 영상 복원한 결과와 종래의 기법으로 초음파 영상 복원 결과를 비교한 도면이다. 도 7의 (a)는 종래의 가분선 주사 변환(separable scan conversion) 기법에 따른 초음파 영상 복원 결과를 도시하며, (b)는 종래의 직접 주사 변환(direct scan conversion) 기법에 따른 초음파 영상 복원 결과를 도시한다. 도 7의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 따른 초음파 영상 복원 결과를 도시한다. FIG. 7 is a view comparing the result of image restoration by the method according to the exemplary embodiment of the present invention with respect to the enlarged portion of the box indicated by the dotted line of FIG. (A) of FIG. 7 shows an ultrasound image reconstruction result according to a conventional split scan conversion technique, and (b) shows an ultrasound image reconstruction result according to a conventional direct scan conversion technique. Shows. 7 (c) shows the ultrasound image reconstruction result according to the method according to an embodiment of the present invention.
도 7의 (a) 내지 (c)를 참조하면, (c)의 영상이 보다 선명한 스페클 패턴(Speckle pattern)이 나타나는 것을 육안으로 확인할 수 있으며, 인체 모사 팬텀 내부의 구조의 경계(edge)가 보다 뚜렷하게 나타나는 것을 육안으로 확인할 수 있다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 의해, 블러링 아티팩트(blurring artifact)에 따른 스펙클 패턴의 흐려짐을 효과적으로 제거했음을 의미한다. Referring to (a) to (c) of FIG. 7, it is possible to visually confirm that a sharper speckle pattern appears in the image of (c), and the edge of the structure inside the human body phantom is It can be seen visually that it is more pronounced. This means that by the method according to an embodiment of the present invention, blurring of speckle patterns caused by blurring artifacts is effectively removed.
한편, 상술한 다양한 실시예들에 따른 초음파 영상 장치의 초음파 영상 복원 방법은 소프트웨어(즉, 프로그램)로 생성되어 초음파 영상 장치에 탑재될 수 있으며, 초음파 영상 장치에 구비된 제어부(processor)에 의해 실행될 수 있다. 구체적으로, 도1의 초음파 영상 장치(10)는 저장부(memory, 미도시)를 더 포함하여, 초음파 영상 장치(10) 내에서 수행되는 각종 알고리즘이나 소프트웨어를 저장하며, 각 알고리즘이나 소프트웨어의 중간 산출값(예를 들어, 화소점 위치값, 송수신 지연시간, 위상값 등) 및 결과값(초음파 복원 영상 등)을 저장할 수 있다. 여기서, 저장부(미도시)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 상기한 제어부는, 실시예에 따라 도 1의 영상 처리부(13) 및/또는 RX 빔 형성부(12b)를 포함할 수 있으며, "프로세서", "영상 처리부" 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다. Meanwhile, the ultrasound image restoration method of the ultrasound imaging apparatus according to the above-described embodiments may be generated by software (that is, a program) and mounted on the ultrasound imaging apparatus, and may be executed by a controller included in the ultrasound imaging apparatus. Can be. In detail, the
한편, 본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. Meanwhile, an embodiment of the present invention may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module executed by the computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. In addition, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but are described, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the scope of the call of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 초음파 영상 장치
11: 프로브
12: 빔 형성부
12a: TX 빔 형성부 12b: RX 빔 형성부
13: 영상 처리부
14: 디스플레이부
15: 사용자 입력부
301: 아날로그-디지털 변환부
302: 복조부 303: 필터부
304: 위상회전부 305: 산출부10: ultrasonic imaging device
11: probe
12: beam forming unit
12a: TX
13: Image Processing Unit
14: display unit
15: user input unit
301: analog-to-digital converter
302: demodulation unit 303: filter unit
304: phase rotation unit 305: calculation unit
Claims (15)
대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하는 단계;
타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 상기 채널 별 송수신 지연시간을 획득하는 단계;
상기 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하는 단계;
상기 위상값을 기초로 상기 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 상기 제2 좌표계 상의 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하는 단계; 및
상기 신호값을 기초로 상기 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 단계를 포함하는 초음파 영상 복원 방법. In the ultrasonic image restoration method of the ultrasonic imaging apparatus,
Acquiring a three-dimensional ultrasound echo signal on a first coordinate system for each channel from the object;
Acquiring a transmission / reception delay time for each channel based on physical location information on a second coordinate system of a target cross section;
Obtaining a phase value corresponding to the transmission / reception delay time;
Phase-rotating the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the phase value to obtain a signal value corresponding to each physical position information on the second coordinate system; And
And restoring an ultrasound image of the target cross-section based on the signal value.
상기 타겟하는 단면의 물리적 위치 정보는, 상기 초음파 영상의 해상도를 기초로 결정된 상기 제2 좌표계에서의 각 화소점의 위치인 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 1,
The physical position information of the target cross section is the position of each pixel point in the second coordinate system determined based on the resolution of the ultrasonic image.
상기 송수신 지연시간을 산출하는 단계는,
상기 제2 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 상기 제1 좌표계에서의 초음파 신호의 송신 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 송신 지연시간을 산출하는 단계; 및
상기 제2 좌표계에서의 상기 각 화소점의 좌표, 상기 제1 좌표계에서의 초음파 에코신호에 대한 채널 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 수신 지연시간을 산출하는 단계를 포함하는 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 2,
Computing the transmission and reception delay time,
Calculating a transmission delay time based on the coordinates of each pixel point in the second coordinate system, the transmission coordinates of the ultrasonic signal in the first coordinate system, and the speed of the ultrasonic waves; And
And calculating a reception delay time based on the coordinates of the pixel points in the second coordinate system, the channel coordinates for the ultrasonic echo signal in the first coordinate system, and the speed of the ultrasonic waves. .
상기 신호값을 획득하는 단계는
상기 3차원 초음파 에코신호로부터 I 신호(In-Phase)와 Q 신호(Quadrature)를 추출하는 단계;
상기 위상값을 기초로, 상기 I 신호와 상기 Q 신호 각각을 위상회전하는 단계;
상기 각 위상회전된 결과값들을 기초로 스캔라인 데이터를 산출하는 단계; 및
복수의 스캔라인 데이터의 합을 기초로, 상기 각 화소점에 대응되는 신호값을 획득하는 단계를 포함하는 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 2,
Acquiring the signal value
Extracting an I signal (In-Phase) and a Q signal (Quadrature) from the 3D ultrasonic echo signal;
Phase-rotating each of the I signal and the Q signal based on the phase value;
Calculating scan line data based on the phase rotated result values; And
And obtaining a signal value corresponding to each pixel point based on a sum of a plurality of scan line data.
상기 복수의 스캔라인 데이터는,
상기 각 화소점에 인접한 적어도 하나의 프레임으로부터 선택되며, 상기 각 화소점과의 거리를 기초로 설정된 가중치값을 포함하는 것인 초음파 영상 복원 방법.The method of claim 4, wherein
The plurality of scan line data,
And at least one frame adjacent to each pixel point, the weight value being set based on a distance from each pixel point.
상기 타겟하는 단면은,
상기 3차원 초음파 에코신호에 대응되는 볼륨 내에 위치하는 임의 단면인 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 1,
The target cross section,
And an arbitrary cross section located in a volume corresponding to the three-dimensional ultrasonic echo signal.
상기 타겟하는 단면의 물리적 위치 정보는,
기준 단면의 상기 제2 좌표계 상의 좌표를 기초로 상기 타겟하는 단면의 이동 방향 및 회전값을 이용하여 산출되는 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 6,
Physical position information of the target cross section,
The ultrasound image restoration method is calculated using the direction and the rotation value of the target cross section based on the coordinates on the second coordinate system of the reference cross section.
상기 제1 좌표계는 극좌표계이며, 상기 제2 좌표계는 3차원 데카르트 좌표계인 것인 초음파 영상 복원 방법. The method of claim 1,
And the first coordinate system is a polar coordinate system and the second coordinate system is a three-dimensional Cartesian coordinate system.
상기 프로그램을 실행하는 제어부(processor)를 포함하되,
상기 제어부는 상기 프로그램이 실행됨에 따라,
대상체로부터 제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 채널 별로 획득하고, 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 상기 채널 별 송수신 지연시간을 획득하며, 상기 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하고,
상기 위상값을 기초로 상기 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 상기 제2 좌표계 상의 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하고,
상기 신호값을 기초로 상기 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 초음파 영상 장치. A storage unit for storing a program for restoring the ultrasound image; And
Includes a processor (processor) for executing the program,
The control unit, as the program is executed,
Acquiring a three-dimensional ultrasound echo signal on a first coordinate system for each channel from an object, acquiring a transmission / reception delay time for each channel based on physical location information on a second coordinate system of a target cross section, and a phase corresponding to the transmission / reception delay time Get the value,
Phase-rotating the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the phase value to obtain a signal value corresponding to each physical position information on the second coordinate system,
An ultrasound imaging apparatus for restoring an ultrasound image of the target cross section based on the signal value.
상기 타겟하는 단면의 물리적 위치 정보는, 상기 초음파 영상의 해상도를 기초로 결정된 상기 제2 좌표계에서의 각 화소점의 위치인 것인 초음파 영상 장치. The method of claim 9,
The physical location information of the target cross section is the location of each pixel point in the second coordinate system determined based on the resolution of the ultrasound image.
상기 제어부는
상기 제2 좌표계에서의 각 화소점의 좌표, 상기 제1 좌표계에서의 초음파 신호의 송신 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 송신 지연시간을 산출하고,
상기 제2 좌표계에서의 상기 각 화소점의 좌표, 상기 제1 좌표계에서의 초음파 에코신호에 대한 채널 좌표 및 초음파의 속도를 기초로, 수신 지연시간을 산출하는 것인 초음파 영상 장치. The method of claim 10,
The control unit
A transmission delay time is calculated based on the coordinates of each pixel point in the second coordinate system, the transmission coordinates of the ultrasonic signal in the first coordinate system, and the velocity of the ultrasonic waves,
And a reception delay time is calculated based on the coordinates of the pixel points in the second coordinate system, the channel coordinates for the ultrasonic echo signal in the first coordinate system, and the speed of the ultrasonic waves.
상기 제어부는
상기 3차원 초음파 에코신호로부터 I 신호(In-Phase)와 Q 신호(Quadrature)를 추출하고, 상기 위상값을 기초로 상기 I 신호와 상기 Q 신호 각각을 위상회전하며,
상기 각 위상회전된 결과값들을 기초로 스캔라인 데이터를 산출하고, 복수의 스캔라인 데이터의 합을 기초로, 상기 각 화소점에 대응되는 신호값을 획득하는 것인 초음파 영상 장치. The method of claim 10,
The control unit
Extracting an I signal (In-Phase) and a Q signal (Quadrature) from the 3D ultrasonic echo signal, and phase-rotating each of the I signal and the Q signal based on the phase value,
The method may further include calculating scan line data based on the phase rotated result values and obtaining signal values corresponding to the pixel points based on a sum of a plurality of scan line data.
상기 타겟하는 단면은,
상기 3차원 초음파 에코신호에 대응되는 볼륨 내에 위치하는 임의 단면이며,
상기 제어부는,
기준 단면의 상기 제2 좌표계 상의 좌표를 기초로 상기 타겟하는 단면의 이동 방향 및 회전값을 이용하여 상기 임의 단면의 물리적 위치 정보를 산출하는 것인 초음파 영상 장치. The method of claim 9,
The target cross section,
It is an arbitrary cross section located within the volume corresponding to the three-dimensional ultrasonic echo signal,
The control unit,
The physical imaging information of the arbitrary cross-section is calculated by using a moving direction and a rotation value of the target cross-section based on the coordinates on the second coordinate system of the reference cross-section.
제1 좌표계 상의 3차원 초음파 에코신호를 수신하는 복수의 채널을 포함하는 프로브(probe);
각 채널로부터 수신된 상기 3차원 초음파 에코신호와 타겟하는 단면의 제2 좌표계 상의 물리적 위치 정보를 기초로, 상기 채널 별 송수신 지연시간을 획득하고, 상기 송수신 지연시간에 대응되는 위상값을 획득하며, 상기 위상값을 기초로 상기 3차원 초음파 에코신호를 위상회전하여, 상기 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 획득하는 RX 빔 형성부; 및
상기 각 물리적 위치 정보에 대응되는 신호값을 기초로 상기 타겟하는 단면의 초음파 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함하는 것인 초음파 영상 장치. In the ultrasonic imaging apparatus,
A probe including a plurality of channels for receiving a three-dimensional ultrasonic echo signal on a first coordinate system;
Obtaining transmission and reception delay time for each channel, and obtaining a phase value corresponding to the transmission and reception delay time, based on the 3D ultrasound echo signal received from each channel and the physical position information on the second coordinate system of the target cross section, An RX beam forming unit configured to phase rotate the three-dimensional ultrasonic echo signal based on the phase value to obtain signal values corresponding to the physical position information; And
And an image processor configured to reconstruct an ultrasound image of the target cross section based on a signal value corresponding to the physical location information.
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