KR102324390B1 - Portable Hybrid Ultrasonic Diagnostic Apparatus - Google Patents

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KR102324390B1
KR102324390B1 KR1020190105411A KR20190105411A KR102324390B1 KR 102324390 B1 KR102324390 B1 KR 102324390B1 KR 1020190105411 A KR1020190105411 A KR 1020190105411A KR 20190105411 A KR20190105411 A KR 20190105411A KR 102324390 B1 KR102324390 B1 KR 102324390B1
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Abstract

본 발명에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치는 초음파 프로브; 초음파 영상 생성부; 및 전력 공급부를 포함하고, 상기 초음파 프로브는, 상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 리니어(linear) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 리니어 초음파 에코신호를 수신하는 제1 압전소자 어레이; 상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 컨벡스(convex) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하는 제2 압전소자 어레이; 상기 초음파 영상 생성부로부터 전달된 동작 제어신호에 대응하여 상기 제1 압전소자 어레이 및 상기 제2 압전소자 어레이 중 어느 하나의 동작을 스위칭하는 어레이 스위치부; 및 상기 제1 압전소자 어레이 또는 상기 제2 압전소자 어레이를 구성하는 압전소자들 중 선택된 압전소자들로 상기 고전압 펄스를 출력하도록 스위칭 동작을 수행하는 멀티 플렉서를 포함하고, 상기 동작 제어신호는 상기 초음파 영상 데이터 중 상기 제1 압전소자 어레이에 대응하는 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 제2 압전소자 어레이에 대응하는 컨벡스 스캐닝 데이터 중 어느 하나의 데이터 생성을 위한 동작모드 선택신호를 포함하는 것을 특징으로 한다.A portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus according to the present invention includes an ultrasound probe; ultrasound image generator; and a power supply unit, wherein the ultrasound probe transmits a linear ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject in response to the high voltage pulse and receives a linear ultrasound echo signal reflected from the subject. piezoelectric element array; a second piezoelectric element array for transmitting a convex ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject in response to the high voltage pulse and receiving a convex ultrasound echo signal reflected from the subject; an array switch unit configured to switch an operation of any one of the first piezoelectric element array and the second piezoelectric element array in response to an operation control signal transmitted from the ultrasound image generating unit; and a multiplexer configured to perform a switching operation to output the high voltage pulse to selected piezoelectric elements among piezoelectric elements constituting the first piezoelectric element array or the second piezoelectric element array, wherein the operation control signal is and an operation mode selection signal for generating either linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array or convex scanning data corresponding to the second piezoelectric element array among the ultrasound image data.

Description

휴대용 하이브리드 초음파 진단장치{Portable Hybrid Ultrasonic Diagnostic Apparatus}Portable Hybrid Ultrasonic Diagnostic Apparatus

본 발명은 휴대용 초음파 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 리니어 타입 또는 컨벡스 타입으로 전환하여 사용할 수 있는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable ultrasound diagnosis apparatus, and more particularly, to a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus that can be used by switching to a linear type or a convex type.

초음파 진단장치는 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료분야에 널리 이용되고 있다. 초음파 진단장치는 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 대상체 내부 조직의 고해상도의 영상을 의사에게 제공할 수 있으므로 의료분야에 매우 중요하게 이용되고 있다.The ultrasound diagnosis apparatus has non-invasive and non-destructive characteristics, and is widely used in the medical field to obtain information inside an object. The ultrasound diagnosis apparatus is very importantly used in the medical field because it can provide a doctor with a high-resolution image of the internal tissue of the object without the need for a surgical operation for directly incising and observing the object.

초음파 진단장치는 피검체의 체표로부터 체내의 목적 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호로부터 정보를 추출하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻을 수 있는 장치이다.The ultrasound diagnosis apparatus is a device capable of irradiating an ultrasound signal from a body surface of a subject toward a target site in the body and extracting information from the reflected ultrasound signal to obtain an image of a soft tissue tomography or blood flow without invasiveness.

초음파 진단장치는 X-레이 검사장치, CT 스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI 스캐너(Magnetic Resonance ImageScanner), 핵의학 검사장치 등과 같은 다른 영상 진단장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시가능하고, X-레이 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점이 있기 때문에, 심장, 복부 내장, 비뇨기 및 생식기의 진단을 위해 널리 이용되고 있다.Compared with other imaging devices such as X-ray scanners, CT scanners (Computerized Tomography Scanner), MRI scanners (Magnetic Resonance ImageScanner), and nuclear medicine testing devices, ultrasound diagnostic devices are compact, inexpensive, and can be displayed in real time. Since there is no exposure to , X-rays, etc., it has the advantage of high safety, so it is widely used for diagnosis of the heart, abdominal organs, urinary and genital organs.

그런데, 종래의 초음파 진단장치는 리니어 스캐닝 데이터를 획득하기 위한 구조와 컨벡스 스캐닝 데이터를 획득하기 위한 구조가 상이하고, 이를 처리하는 방식이 상이하여 리니어 스캐닝 데이터를 획득하기 위한 초음파 진단장치와 컨벡스 스캐닝 데이터를 획득하기 위한 초음파 진단장치를 별도로 구비해야 하는 문제점이 있었다. However, a conventional ultrasound diagnosis apparatus has a different structure for obtaining linear scanning data and a structure for obtaining convex scanning data, and a method of processing it is different from an ultrasound diagnosis apparatus for obtaining linear scanning data and convex scanning data. There was a problem in that an ultrasound diagnosis apparatus for acquiring .

공개특허공보 KR 10-2012-0090470호(2012.08.17)Patent Publication No. KR 10-2012-0090470 (2012.08.17)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초음파 영상 데이터 중에서 리니어 스캐닝 데이터 또는 컨벡스 초음파 스캐닝 데이터를 획득하기 위해, 리니어 모드 또는 컨벡스 모드로 모드 전환이 이루어질 수 있도록 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치에 관한 것이다.An object of the present invention is to provide a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus that enables mode conversion to a linear mode or a convex mode in order to acquire linear scanning data or convex ultrasound scanning data from ultrasound image data.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치는 초음파 신호를 피검체로 송신한 후에 상기 피검체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 초음파 프로브; 상기 초음파 신호의 생성을 위해 고전압 펄스를 생성하여 상기 초음파 프로브로 출력하고, 상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 에코 신호에 대응하는 초음파 영상 데이터를 생성하고, 상기 생성된 초음파 영상 데이터를 디스플레이 장치로 전송하는 초음파 영상 생성부; 및 전력을 충전 및 방전하는 배터리를 포함하고, 상기 배터리에 충전된 전력을 이용하여 상기 초음파 영상 생성부의 구동을 위한 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고, 상기 초음파 프로브는, 상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 리니어(linear) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 리니어 초음파 에코신호를 수신하는 제1 압전소자 어레이; 상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 컨벡스(convex) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하는 제2 압전소자 어레이; 상기 초음파 영상 생성부로부터 전달된 동작 제어신호에 대응하여 상기 제1 압전소자 어레이 및 상기 제2 압전소자 어레이 중 어느 하나의 동작을 스위칭하는 어레이 스위치부; 및 상기 제1 압전소자 어레이 또는 상기 제2 압전소자 어레이를 구성하는 압전소자들 중 선택된 압전소자들로 상기 고전압 펄스를 출력하도록 스위칭 동작을 수행하는 멀티 플렉서를 포함하고, 상기 동작 제어신호는 상기 초음파 영상 데이터 중 상기 제1 압전소자 어레이에 대응하는 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 제2 압전소자 어레이에 대응하는 컨벡스 스캐닝 데이터 중 어느 하나의 데이터 생성을 위한 동작모드 선택신호를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus comprising: an ultrasound probe configured to transmit an ultrasound signal to a subject and then receive an ultrasound echo signal reflected from the subject; To generate the ultrasound signal, a high voltage pulse is generated and output to the ultrasound probe, ultrasound image data corresponding to the ultrasound echo signal received by the ultrasound probe is generated, and the generated ultrasound image data is transmitted to a display device an ultrasound image generator; and a battery for charging and discharging electric power, and a power supply unit for supplying electric power for driving the ultrasonic image generator using the electric power charged in the battery, wherein the ultrasonic probe responds to the high voltage pulse a first piezoelectric element array which transmits a linear ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject and receives a linear ultrasound echo signal reflected from the subject; a second piezoelectric element array for transmitting a convex ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject in response to the high voltage pulse and receiving a convex ultrasound echo signal reflected from the subject; an array switch unit configured to switch an operation of any one of the first piezoelectric element array and the second piezoelectric element array in response to an operation control signal transmitted from the ultrasound image generating unit; and a multiplexer configured to perform a switching operation to output the high voltage pulse to selected piezoelectric elements among piezoelectric elements constituting the first piezoelectric element array or the second piezoelectric element array, wherein the operation control signal is and an operation mode selection signal for generating either linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array or convex scanning data corresponding to the second piezoelectric element array among the ultrasound image data.

상기 제1 압전소자 어레이와 상기 제2 압전소자 어레이는, 각각 전면 방향을 향해 있으며, 서로 선형 형태로 병렬 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.The first piezoelectric element array and the second piezoelectric element array each face a front direction and are arranged in parallel with each other in a linear form.

상기 초음파 영상 생성부는, 상기 동작모드 선택신호에 따라, 상기 리니어 초음파 신호 및 상기 컨벡스 초음파 신호 중 어느 하나의 전기적 고전압 펄스를 생성하는 펄스생성모듈; 상기 리니어 초음파 에코신호 및 상기 컨벡스 초음파 에코신호 중 어느 하나의 신호 크기를 증폭하여 디지털신호로 변환시키는 신호처리모듈;The ultrasound image generating unit may include: a pulse generating module configured to generate an electrical high voltage pulse of any one of the linear ultrasound signal and the convex ultrasound signal according to the operation mode selection signal; a signal processing module for amplifying the amplitude of any one of the linear ultrasonic echo signal and the convex ultrasonic echo signal and converting it into a digital signal;

상기 펄스생성모듈에서 생성된 상기 고전압 펄스를 상기 초음파 프로브에 전송하거나, 상기 초음파 프로브로부터 상기 리니어 초음파 에코신호 또는 상기 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하여 상기 신호처리모듈로 전달하는 송수신 모듈; 상기 펄스생성모듈로 하여금 상기 초음파 프로브에 대응하는 상기 고전압 펄스를 생성하게 하고, 상기 신호처리모듈에서 변환된 디지털 신호에 따라 상기 제1 압전소자 어레이에 대응하는 상기 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 제2 압전소자 어레이에 대응하는 상기 컨벡스 스캐닝 데이터를 생성하는 빔포밍 모듈; 상기 빔포밍 모듈을 제어하여 상기 초음파 프로브에 대응하는 빔포밍을 수행하게 하고, 상기 빔포밍 모듈로부터 수신된 상기 초음파 영상 데이터를 상기 디스플레이 장치로 전송하도록 제어하는 프로세싱 모듈; 및 상기 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 컨벡스 스캐닝 데이터의 전송을 위해, 상기 디스플레이 장치와 통신망을 통해 연결되어 있는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.a transceiver module for transmitting the high voltage pulse generated by the pulse generating module to the ultrasonic probe, or for receiving the linear ultrasonic echo signal or the convex ultrasonic echo signal from the ultrasonic probe and transmitting it to the signal processing module; cause the pulse generating module to generate the high voltage pulse corresponding to the ultrasonic probe, and the linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array or the second piezoelectric element according to the digital signal converted by the signal processing module a beamforming module that generates the convex scanning data corresponding to the array; a processing module controlling the beamforming module to perform beamforming corresponding to the ultrasound probe and transmitting the ultrasound image data received from the beamforming module to the display device; and a communication module connected to the display device through a communication network to transmit the linear scanning data or the convex scanning data.

상기 빔포밍 모듈은, 상기 리니어 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 초음파속도의 딜레이값 또는 스티어링(steering)에 따른 보정값을 산출하여 리니어 빔포밍에 대응하는 고전압 펄스를 생성하도록 처리하는 것을 특징으로 한다.The beamforming module is configured to generate a high voltage pulse corresponding to linear beamforming by calculating a delay value of an ultrasonic velocity or a correction value according to steering according to the operation mode selection signal for generating the linear scanning data. characterized by processing.

상기 빔포밍 모듈은, 상기 컨벡스 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 상기 초음파 프로브와 상기 피사체와 거리에 따른 가상 컨벡스 빔포밍을 위한 고전압 펄스를 생성하도록 처리하는 것을 특징으로 한다.The beamforming module may generate a high voltage pulse for virtual convex beamforming according to a distance between the ultrasound probe and the subject according to the operation mode selection signal for generating the convex scanning data.

상기 프로세싱 모듈은, 리니어 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 상기 빔포밍 모듈에서 생성된 상기 리니어 스캐닝 데이터에 대응하는 초음파 영상 데이터를 생성하고, 컨벡스 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 상기 빔포밍 모듈에서 생성된 상기 컨벡스 스캐닝 데이터에 대응하는 초음파 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.The processing module generates ultrasound image data corresponding to the linear scanning data generated by the beamforming module using a linear scanning conversion algorithm, and uses a convex scanning conversion algorithm to perform the convex scanning generated by the beamforming module and generating ultrasound image data corresponding to the data.

상기 프로세싱 모듈은, 상기 디스플레이 장치에서 생성되어 상기 통신 모듈을 통해 전송된 리니어 동작모드명령 또는 컨벡스 동작모드명령에 따라 상기 동작모드 선택신호를 생성하여 상기 빔포밍 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.The processing module may control the beamforming module by generating the operation mode selection signal according to a linear operation mode command or a convex operation mode command generated by the display device and transmitted through the communication module.

본 발명에 따르면, 초음파 영상 데이터 중에서 리니어 스캐닝 데이터 또는 컨벡스 초음파 스캐닝 데이터를 획득하기 위해, 리니어 모드 또는 컨벡스 모드로 모드 전환이 이루어질 수 있도록 함으로써, 리니어 스캐닝 데이터 또는 컨벡스 스캐닝 데이터를 획득하기 위해 2가지 타입의 초음파 프로브를 구비하지 않고서도, 하나의 초음파 프로브를 통해 리니어 초음파 영상 데이터 또는 컨벡스 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 따라서, 상황에 따라 하나의 초음파 진단장치를 이용해 리니어 초음파 영상 데이터 또는 컨벡스 초음파 영상 데이터를 용이하게 얻을 수 있으며, 비용면에서도 서로 다른 기능을 하는 복수의 디바이스들을 구비하지 않아도 되는 절감 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, in order to obtain linear scanning data or convex ultrasound scanning data from among ultrasound image data, by enabling mode conversion to a linear mode or a convex mode, there are two types of obtaining linear scanning data or convex scanning data. Linear ultrasound image data or convex ultrasound image data may be acquired through one ultrasound probe without using an ultrasound probe. Accordingly, it is possible to easily obtain linear ultrasound image data or convex ultrasound image data by using one ultrasound diagnosis apparatus depending on the situation, and in terms of cost, it is possible to obtain a cost saving effect of not having a plurality of devices having different functions. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치의 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 초음파 프로브를 설명하기 위한 일 실시예의 구조도이다.
도 4는 도 1에 도시된 초음파 영상 생성부를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 5는 리니어(linear) 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 6은 컨벡스 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 7은 Phased-Array 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 8은 Curve-Phased-Array 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 9는 Virtual Convex 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 10은 초음파 프로브(100)의 중심점과 엘리먼트 간의 각도를 나타내는 참조도이다.
도 11은 Scanline에 따른 총 거리의 도식도이다.
도 12는 초음파의 Near field와 Far field를 설명하기 위한 참조도이다.
도 13은 Rx 빔포밍 플로우 다이어그램을 예시하는 참조도이다.
도 14는 Rx 빔포밍 계산방법을 예시하는 참조도이다.
도 15는 Rx 빔포밍 합산 타이밍 다이어그램을 예시하는 참조도이다.
도 16은 Rx 빔포밍 합산 데이터 플로우 다이어그램을 예시하는 참조도이다.
도 17는 PA 구조의 특성에 따른 빔포밍 계산을 예시하는 참조도이다.
도 18은 PA 구조의 특성에 따른 신호처리 구현 플로우를 예시하는 참조도이다.
도 19는 리니어 빔포닝 딜레이를 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 20은 Phased 모드의 Tx 빔포밍 시뮬레이션을 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 21은 Virtual 컨벡스 모드의 Tx 빔포밍 시뮬레이션을 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 22는 리니어 타입의 Rx 빔포밍 시뮬레이션을 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 23은 Phased 타입의 Rx 빔포밍 시뮬레이션을 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 24는 Virtual 컨벡스 타입의 Rx 시뮬레이션을 설명하기 위한 참조 그래프이다.
도 25는 리니어 타입의 Scan Conversion output map을 설명하기 위한 참조도이다.
도 26은 Memory map을 만드는 Matlab code를 예시하는 도면이다.
도 27은 시뮬레이션용 테스트 패턴을 나타내는 참조도이다.
도 28은 Pixel Interpolation을 설명하기 위한 참조도이다.
도 29는 리니어 타입 Scan Conversion Image를 나타내는 참조도이다.
도 30은 Virtual 컨벡스 타입의 Scan Conversion map을 설명하는 참조도이다.
도 31은 Memory map을 만드는 Matlab code를 예시하는 참조도이다.
도 32는 시뮬레이션용 테스트 패턴을 나타내는 참조도이다.
도 33은 Pixel Interpolation을 설명하기 위한 참조도이다.
도 34는 Virtual Convex Type Scan Conversion Image를 예시하는 참조도이다.
도 35는 Sector type의 Scan Conversion output map을 설명하기 위한 참조도이다.
도 36은 메모리 맵을 만드는 Matlab code를 예시하는 참조도이다.
도 37은 시뮬레이션용 테스트 패턴을 설명하기 위한 참조도이다.
도 38은 Pixel Interpolation을 예시하는 참조도이다.
도 39는 Sector Type Scan Conversion Image를 예시하는 참조도이다.
1 is a block diagram of a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment for explaining the ultrasound probe shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a structural diagram of an embodiment for explaining the ultrasound probe shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a block diagram illustrating an ultrasound image generator illustrated in FIG. 1 according to an exemplary embodiment.
5 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a linear mode.
6 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a convex mode.
7 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a phased-array mode.
8 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a Curve-Phased-Array mode.
9 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a virtual convex mode.
10 is a reference diagram illustrating an angle between a center point of the ultrasound probe 100 and an element.
11 is a schematic diagram of the total distance along the Scanline.
12 is a reference diagram for explaining a near field and a far field of ultrasound.
13 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming flow diagram.
14 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming calculation method.
15 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming summation timing diagram.
16 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming summation data flow diagram.
17 is a reference diagram illustrating a beamforming calculation according to characteristics of a PA structure.
18 is a reference diagram illustrating a signal processing implementation flow according to characteristics of a PA structure.
19 is a reference graph for explaining a linear beamforming delay.
20 is a reference graph for explaining a Tx beamforming simulation in a phased mode.
21 is a reference graph for explaining a Tx beamforming simulation in a virtual convex mode.
22 is a reference graph for explaining a linear type Rx beamforming simulation.
23 is a reference graph for explaining a phased-type Rx beamforming simulation.
24 is a reference graph for explaining an Rx simulation of a virtual convex type.
25 is a reference diagram for explaining a linear type Scan Conversion output map.
26 is a diagram illustrating Matlab code for creating a memory map.
27 is a reference diagram showing a test pattern for simulation.
28 is a reference diagram for explaining Pixel Interpolation.
29 is a reference diagram illustrating a linear type Scan Conversion Image.
30 is a reference diagram for explaining a scan conversion map of a virtual convex type.
31 is a reference diagram illustrating Matlab code for creating a memory map.
32 is a reference diagram illustrating a test pattern for simulation.
33 is a reference diagram for explaining Pixel Interpolation.
34 is a reference diagram illustrating a Virtual Convex Type Scan Conversion Image.
35 is a reference diagram for explaining a Sector type Scan Conversion output map.
36 is a reference diagram illustrating Matlab code for creating a memory map.
37 is a reference diagram for explaining a test pattern for simulation.
38 is a reference diagram illustrating Pixel Interpolation.
39 is a reference diagram illustrating a Sector Type Scan Conversion Image.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공하는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following embodiments can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited. It is not limited to the following examples. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups thereof. , does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, members, elements and/or groups. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of those listed items.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면, 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically illustrating embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape may be expected, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the region shown herein, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치(10)의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치(10)는 초음파 프로브(100), 초음파 영상 생성부(200) 및 전력 공급부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes an ultrasound probe 100 , an ultrasound image generation unit 200 , and a power supply unit 300 .

초음파 프로브(100)는 초음파 신호를 피검체로 송신한 후에 상기 피검체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신한다. 초음파 프로브(100)에 대한 구체적인 내용은 후술한다. The ultrasound probe 100 transmits an ultrasound signal to the subject, and then receives an ultrasound echo signal reflected from the subject. Specific details of the ultrasound probe 100 will be described later.

초음파 영상 생성부(200)는 초음파 신호의 생성을 위해 고전압 펄스를 생성하여 초음파 프로브로 출력하고, 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 에코 신호에 대응하는 초음파 영상 데이터를 생성하고, 상기 생성된 초음파 영상 데이터를 디스플레이 장치로 전송한다. 초음파 영상 생성부(200)에 대한 구체적인 내용은 후술한다. The ultrasound image generator 200 generates a high voltage pulse to generate an ultrasound signal and outputs it to an ultrasound probe, generates ultrasound image data corresponding to the ultrasound echo signal received from the ultrasound probe, and generates the ultrasound image data. to the display device. Specific details of the ultrasound image generator 200 will be described later.

전력 공급부(300)는 초음파 영상 생성부(200) 및/또는 초음파 프로브(100)의 구동을 위한 전력을 공급한다. 이를 위해, 전력 공급부(300)는 전력을 충전 및 방전하는 배터리를 포함하며, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 초음파 영상 생성부(200) 및/또는 초음파 프로브(100)의 동작 전력을 제공한다. The power supply unit 300 supplies power for driving the ultrasound image generation unit 200 and/or the ultrasound probe 100 . To this end, the power supply unit 300 includes a battery for charging and discharging power, and provides operating power of the ultrasound image generator 200 and/or the ultrasound probe 100 using the power charged in the battery.

도 2는 도 1에 도시된 초음파 프로브(100)를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다. 또한, 도 3은 도 1에 도시된 초음파 프로브(100)를 설명하기 위한 일 실시예의 구조도이다.FIG. 2 is a block diagram of an embodiment for explaining the ultrasound probe 100 shown in FIG. 1 . Also, FIG. 3 is a structural diagram of an embodiment for explaining the ultrasound probe 100 shown in FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 초음파 프로브(100)는 제1 압전소자 어레이(110), 제2 압전소자 어레이(120), 어레이 스위치부(130), 및 멀티 플렉서(140)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the ultrasound probe 100 includes a first piezoelectric element array 110 , a second piezoelectric element array 120 , an array switch unit 130 , and a multiplexer 140 .

제1 압전소자 어레이(110)는 초음파 신호 중에서 리니어(linear) 초음파 신호를 피검체로 송신하고, 피검체로부터 반사된 리니어 초음파 에코신호를 수신한다.The first piezoelectric element array 110 transmits a linear ultrasound signal among ultrasound signals to the subject, and receives a linear ultrasound echo signal reflected from the subject.

제1 압전소자 어레이(110)는 압전 물질(piezoelectric material)로 형성된 압전소자들로 구성된다. 압전 물질은 진동하여 음파의 펄스를 발생시켜 인체 내로 송신을 하기도 하고 반사된 에코를 수신하여 전기적 신호로 바꾸는 두 가지 역할을 한다. 최근 압전 물질은 전기음향 변환 효율이 가장 좋은 압전 세라믹 lead zirconatetitante(PZT)이 주로 이용되고 있다. 제1 압전소자 어레이(110)는 일반적으로 64, 128, 192개 등 많은 개수의 압전소자가 배열형태로 배치되도록 구성된다. 이때, 압전소자를 구동하는 전기적 펄스의 범위는 +100V~-100V 까지의 고전압을 사용한다.The first piezoelectric element array 110 includes piezoelectric elements formed of a piezoelectric material. The piezoelectric material vibrates to generate a pulse of sound waves, which is transmitted into the human body, and receives the reflected echo and converts it into an electrical signal. Recently, piezoelectric ceramic lead zirconatetitante (PZT), which has the best electroacoustic conversion efficiency, is mainly used as a piezoelectric material. The first piezoelectric element array 110 is generally configured such that a large number of piezoelectric elements such as 64, 128, or 192 are arranged in an array form. At this time, the range of the electric pulse driving the piezoelectric element uses a high voltage of +100V to -100V.

제2 압전소자 어레이(120)는 초음파 신호 중에서 컨벡스(convex) 초음파 신호를 피검체로 송신하고, 피검체로부터 반사된 컨벡스 초음파 에코신호를 수신한다. The second piezoelectric element array 120 transmits a convex ultrasound signal among ultrasound signals to the subject, and receives a convex ultrasound echo signal reflected from the subject.

제2 압전소자 어레이(120)도 압전 물질로 형성된 압전소자들로 구성된다. 제2 압전소자 어레이(120)도 64, 128, 192개 등 많은 개수의 압전소자가 배열형태로 배치되도록 구성된다. 이때, 제2 압전소자 어레이(120)도 압전소자를 구동하는 전기적 펄스의 범위는 +100V~-100V 까지의 고전압을 사용할 수 있다.The second piezoelectric element array 120 also includes piezoelectric elements formed of a piezoelectric material. The second piezoelectric element array 120 is also configured such that a large number of piezoelectric elements such as 64, 128, 192 are arranged in an array form. In this case, the second piezoelectric element array 120 may also use a high voltage of +100V to -100V in the range of the electric pulse for driving the piezoelectric element.

제1 압전소자 어레이(110)와 제2 압전소자 어레이(120)는 각각 전면 방향을 향해 있으며, 서로 선형 형태로 병렬 배열되어 있다.The first piezoelectric element array 110 and the second piezoelectric element array 120 each face a front direction, and are arranged in parallel with each other in a linear form.

도 3을 참조하면, 제1 압전소자 어레이(110)와 제2 압전소자 어레이(120)는 다수의 압전소자들이 전방을 향해 선형형태로 병렬 배열되어 있음을 확인할 수 있다. 특히, 제2 압전소자 어레이(120)의 구조는 컨벡스 초음파 신호를 피검체로 송신하고, 피검체로부터 반사된 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하기 위한 구조로서 일반적인 볼록하게 돌출된 형태가 아닌 선형 형태의 구조를 갖는다. 이는, 제1 압전소자 어레이(110)와 외부 형상의 동일성을 유지하기 위함이다. 제2 압전소자 어레이(120)의 어레이 구조가 라인 형태이고, 이러한 구조하에서 컨벡스 초음파 신호 또는 컨벡스 초음파 에코신호를 입출력하기 위해서는 후술하는 바와 같이, 빔포밍 모듈(250)에서 라인 형태의 구조에 적합한 빔포밍 처리 과정이 요구된다. 이에 대한 내용을 후술한다. Referring to FIG. 3 , it can be seen that in the first piezoelectric element array 110 and the second piezoelectric element array 120 , a plurality of piezoelectric elements are arranged in parallel in a linear form toward the front. In particular, the structure of the second piezoelectric element array 120 is a structure for transmitting a convex ultrasound signal to a subject and receiving a convex ultrasound echo signal reflected from the subject. have This is to maintain the same external shape as the first piezoelectric element array 110 . The array structure of the second piezoelectric element array 120 is a line type, and in order to input and output a convex ultrasound signal or a convex ultrasound echo signal under this structure, a beam suitable for a line type structure in the beamforming module 250 as will be described later. A forming process is required. This will be described later.

어레이 스위치부(130)는 초음파 영상 생성부(200)로부터 전달된 동작 제어신호에 대응하여 제1 압전소자 어레이(110) 및 제2 압전소자 어레이(120) 중 어느 하나의 동작을 스위칭한다. The array switch unit 130 switches the operation of any one of the first piezoelectric element array 110 and the second piezoelectric element array 120 in response to the operation control signal transmitted from the ultrasound image generating unit 200 .

이러한, 동작 제어신호는 초음파 영상 데이터 중 제1 압전소자 어레이(110)에 대응하는 리니어 스캐닝 데이터 또는 제2 압전소자 어레이(120)에 대응하는 컨벡스 스캐닝 데이터 중 어느 하나의 데이터 생성을 위한 동작모드 선택신호를 포함한다. 동작모드 선택신호는 초음파 영상 생성부(200)에서 생성되어 전송되는 동작 제어신호이다.The operation control signal selects an operation mode for generating either linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array 110 or convex scanning data corresponding to the second piezoelectric element array 120 among the ultrasound image data. contains signals. The operation mode selection signal is an operation control signal generated and transmitted by the ultrasound image generator 200 .

멀티플렉서(140)는 제1 압전소자 어레이(110) 또는 제2 압전소자 어레이(120)를 구성하는 압전소자들 중 선택된 압전소자들로 고전압 펄스를 출력하도록 스위칭 동작을 수행한다. The multiplexer 140 performs a switching operation to output a high voltage pulse to selected piezoelectric elements among the piezoelectric elements constituting the first piezoelectric element array 110 or the second piezoelectric element array 120 .

멀티플렉서(140)는 신호 핀의 개수를 줄여주는 역할을 수행하는 것으로, 제1 압전소자 어레이(110) 및 제2 압전소자 어레이(120)를 구성하는 압전소자들과 송수신모듈(210) 사이의 신호 라인의 개수를 정합한다. 즉, 초음파 신호 송신 및 초음파 에코신호 수신시에 제1 압전소자 어레이(110) 또는 제2 압전소자 어레이(120)에 있는 모든 압전 소자들을 동시에 사용하지 않고 초음파 에코 데이터를 수집하려는 위치에 있는 일부 압전 소자만을 사용할 수 있도록, 해당 압전 소자들을 전기적으로 선택하여 송수신모듈(210)에 연결한다. 예를 들어, 제1 압전소자 어레이(110) 또는 제2 압전소자 어레이(120)의 압전소자들의 개수는 각각 64, 128, 192개 등일 수 있으며, 멀티플렉서(140)의 동작에 의해 신호라인의 개수를 선택적으로 조정할 수 있다.The multiplexer 140 serves to reduce the number of signal pins, and a signal between the piezoelectric elements constituting the first piezoelectric element array 110 and the second piezoelectric element array 120 and the transmission/reception module 210 . Match the number of lines. That is, when transmitting an ultrasonic signal and receiving an ultrasonic echo signal, all piezoelectric elements in the first piezoelectric element array 110 or the second piezoelectric element array 120 are not used at the same time, but some piezoelectric elements located at a position to collect ultrasonic echo data In order to use only the elements, the corresponding piezoelectric elements are electrically selected and connected to the transmission/reception module 210 . For example, the number of piezoelectric elements of the first piezoelectric element array 110 or the second piezoelectric element array 120 may be 64, 128, 192, etc., respectively, and the number of signal lines by the operation of the multiplexer 140 can be optionally adjusted.

도 4는 도 1에 도시된 초음파 영상 생성부(200)를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram of an embodiment for explaining the ultrasound image generator 200 shown in FIG. 1 .

도 4를 참조하면, 초음파 영상 생성부(200)는 송수신 모듈(210), 펄스 생성모듈(220), 신호처리모듈(230), 빔포밍모듈(240), 프로세싱모듈(250), 통신모듈(260)을 포함한다.Referring to FIG. 4 , the ultrasound image generating unit 200 includes a transceiver module 210 , a pulse generating module 220 , a signal processing module 230 , a beamforming module 240 , a processing module 250 , and a communication module ( 260).

송수신 모듈(210)은 펄스 생성모듈(220)에서 생성된 고전압 펄스를 초음파 프로브(100)에 전송하거나, 초음파 프로브(100)에서 전송된 아날로그 신호를 신호처리모듈(230)로 전송한다. The transmission/reception module 210 transmits the high voltage pulse generated by the pulse generating module 220 to the ultrasound probe 100 or an analog signal transmitted from the ultrasound probe 100 to the signal processing module 230 .

특히, 송수신 모듈(210)은 리니어 초음파신호 또는 컨벡스 초음파신호의 출력을 위한 고전압 펄스를 초음파 프로브(100)에 전송하거나, 초음파 프로브(100)로부터 리니어 초음파 에코신호 또는 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하여 신호처리모듈(230)로 전달한다. In particular, the transceiver module 210 transmits a high voltage pulse for outputting a linear ultrasound signal or a convex ultrasound signal to the ultrasound probe 100 , or receives a linear ultrasound echo signal or a convex ultrasound echo signal from the ultrasound probe 100 . It is transferred to the processing module 230 .

펄스생성모듈(220)은 초음파를 발생시키기 위해 제1 압전소자 어레이(110) 또는 제2 압전소자 어레이(120)에 인가하는 전기적 펄스를 생성한다. 특히, 펄스생성모듈(220)은 동작모드 선택신호에 따라, 리니어 초음파 신호 및 컨벡스 초음파 신호 중 어느 하나의 전기적 고전압 펄스를 생성한다.The pulse generating module 220 generates an electric pulse applied to the first piezoelectric element array 110 or the second piezoelectric element array 120 to generate ultrasonic waves. In particular, the pulse generating module 220 generates an electric high voltage pulse of any one of a linear ultrasonic signal and a convex ultrasonic signal according to the operation mode selection signal.

신호처리모듈(230)은 피검사체에서 돌아오는 초음파 에코신호의 크기가 매우 작기 때문에 이를 증폭하여 디지털신호로 변환시킨다. 특히, 신호처리모듈(230)은 리니어 초음파 에코신호 및 컨벡스 초음파 에코신호 중 어느 하나의 신호 크기를 증폭하여 디지털신호로 변환시킨다.The signal processing module 230 amplifies and converts the ultrasonic echo signal returned from the subject to a digital signal because the size is very small. In particular, the signal processing module 230 amplifies the signal size of any one of the linear ultrasonic echo signal and the convex ultrasonic echo signal and converts it into a digital signal.

빔포밍모듈(240)은 펄스생성모듈(220)로 하여금 초음파 프로브(100)에 대응하는 고전압 펄스를 생성하도록 하고, 신호처리모듈(230)에서 변환된 디지털 신호에 따라 제1 압전소자 어레이(110)에 대응하는 리니어 스캐닝 데이터 또는 제2 압전소자 어레이(120)에 대응하는 컨벡스 스캐닝 데이터를 생성한다.The beam forming module 240 causes the pulse generating module 220 to generate a high voltage pulse corresponding to the ultrasonic probe 100 , and according to the digital signal converted by the signal processing module 230 , the first piezoelectric element array 110 . ) or convex scanning data corresponding to the second piezoelectric element array 120 are generated.

초음파 프로브(100)에 적합한 파라미터를 이용하여 펄스생성모듈(220)로 하여금 적합한 고전압 펄스를 생성하게 하는 것을 TX 빔포밍이라 하는데, 이것은 초음파를 송신할 때 특정 거리에 있는 초점에 초음파의 에너지를 집속시키기 위해 압전소자의 위치에 따라 전기적 펄스에 시간을 지연시키는 것을 의미한다. 또한, 신호처리모듈(230)에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 초음파 프로브(100)에 정합되도록 데이터 변환을 수행하여 프로세싱모듈(250)로 전달하는 역할을 하는 것을 RX 빔포밍이라 하는데 이것은 초음파 에코신호를 수신할 때 압전소자의 위치 및 수신 시간에 따라 각 압전소자에서 나오는 전기적 신호를 시간 지연시키고 시간 지연된 신호를 합산하여 초음파 데이터를 생성한다. Making the pulse generating module 220 generate a suitable high voltage pulse using parameters suitable for the ultrasound probe 100 is called TX beamforming, which focuses the energy of the ultrasound at a focal point at a specific distance when transmitting the ultrasound. It means to delay the time of the electric pulse according to the position of the piezoelectric element in order to In addition, receiving the digital signal converted by the signal processing module 230, performing data conversion so as to be matched with the ultrasonic probe 100, and transferring the data to the processing module 250 is called RX beamforming, which is an ultrasonic echo signal When receiving , the electric signal from each piezoelectric element is delayed according to the position and reception time of the piezoelectric element, and the time-delayed signals are summed to generate ultrasonic data.

빔포밍모듈(240)은 리니어 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 초음파속도의 딜레이값 또는 스티어링(steering)에 따른 보정값을 산출하여 리니어 빔포밍에 대응하는 고전압 펄스를 생성하도록 처리한다. 또한, 빔포밍 모듈(240)은, 컨벡스 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 상기 초음파 프로브와 상기 피사체와 거리에 따른 가상 컨벡스 빔포밍을 위한 고전압 펄스를 생성하도록 처리한다.The beamforming module 240 calculates a delay value of an ultrasonic velocity or a correction value according to steering according to the operation mode selection signal for generating linear scanning data to generate a high voltage pulse corresponding to linear beamforming. handle In addition, the beamforming module 240 processes to generate a high voltage pulse for virtual convex beamforming according to a distance between the ultrasound probe and the subject according to the operation mode selection signal for generating convex scanning data.

빔포밍 모듈(240)은 Tx 빔포밍으로서 다음과 같은 동작을 수행한다. The beamforming module 240 performs the following operations as Tx beamforming.

압전소자들은 구조적으로 고정되어 있어 구조적 포커싱 이외에, 빔포밍 모듈(240)은 Tx 빔포밍으로서 포커싱 신호 처리를 위한 다음과 같은 계산 과정을 수행한다. Since the piezoelectric elements are structurally fixed, in addition to structural focusing, the beamforming module 240 performs the following calculation process for processing the focusing signal as Tx beamforming.

도 5는 리니어(linear) 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다.5 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a linear mode.

1) 리니어(linear) 모드에서 빔포밍 계산 과정은 다음과 같다. 1) The beamforming calculation process in the linear mode is as follows.

제1 단계: 센터에서 엘리먼트(압전소자) 거리로 x축값 구한다.Step 1: Obtain the x-axis value from the center to the element (piezoelectric element) distance.

제2 단계: 깊이(depth)로 z축 거리 구한다.Step 2: Find the z-axis distance by depth.

제3 단계: 피타고라스 정리를 이용하여 빗변 길이를 구한다.Step 3: Find the hypotenuse length using the Pythagorean theorem.

제4 단계: 주파수와 초음파 속도로 딜레이(delay)값을 구한다. Step 4: Find a delay value based on frequency and ultrasonic speed.

2) 리니어 모드에서 스티어링(steering) 과정은 다음과 같다.2) The steering process in the linear mode is as follows.

제1 단계: 센터에서 15[도] steer된 지점의 x좌표를 구한다.Step 1: Find the x-coordinate of the point steered by 15[degrees] from the center.

x1=depth*tan15[도]x1=depth*tan15 [degrees]

제2 단계: 압전소자 위치만큼 보상해준다.Step 2: Compensate as much as the position of the piezoelectric element.

x= x1 + x2x= x1 + x2

제3 단계: 피타고라스 정리를 이용하여 빗변 길이를 구한다.Step 3: Find the hypotenuse length using the Pythagorean theorem.

제4 단계: 주파수와 초음파 속도로 딜레이(delay)값을 구한다. Step 4: Find a delay value based on frequency and ultrasonic speed.

delay = (빗변*Fs)/초음파 속도delay = (hypotenuse*Fs)/sonic velocity

도 6은 컨벡스 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다. 컨벡스 모드에서 빔포밍 계산 과정은 다음과 같다.6 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a convex mode. The beamforming calculation process in the convex mode is as follows.

제1 단계: 삼각함수를 이용하여 r_x를 구한다.Step 1: Find r_x using a trigonometric function.

r=50, x: 삼각함수 공식, r_x=r*cos(theta*pi/180)-rr=50, x: trigonometric formula, r_x=r*cos(theta*pi/180)-r

제2 단계: focal point와 엘리먼트의 삼각형의 빗변을 구한다.Step 2: Find the hypotenuse of the focal point and the triangle of the element.

빗변=피타고라스 정리hypotenuse = Pythagorean theorem

x= (depth +r_x), y=r*sin(theta*pi/180)x= (depth +r_x), y=r*sin(theta*pi/180)

도 7은 Phased-Array 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다. Phased-Array 모드에서 빔포밍 계산 과정은 다음과 같다.7 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a phased-array mode. The beamforming calculation process in the phased-array mode is as follows.

제1 단계: line에 맞는 theta를 이용하여 x1을 구한다.Step 1: Find x1 using theta that fits the line.

x1=depth*sin(theta*pi/180)x1=depth*sin(theta*pi/180)

x3=x1 + x2x3=x1 + x2

제2 단계: z를 구한다.Step 2: Find z.

z=depth*cos(theta*pi/180)z=depth*cos(theta*pi/180)

제3 단계: 빗변의 길이를 구한다.Step 3: Find the length of the hypotenuse.

r_n=피타고라스 정리r_n=Pythagorean theorem

제4 단계: 주파수와 초음파 속도로 delay값을 구한다.Step 4: Find the delay value with frequency and ultrasonic speed.

delay=(빗변*Fs)/초음파속도delay=(hypotenuse*Fs)/ultrasonic velocity

도 8은 Curve-Phased-Array 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다. Curve-Phased Array 모드에서 계산 과정을 다음과 같다.8 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a Curve-Phased-Array mode. The calculation process in Curve-Phased Array mode is as follows.

제1 단계: line에 맞는 theta를 이용하여 x1을 구한다.Step 1: Find x1 using theta that fits the line.

x1=depth*sin(theta*pi/180)x1=depth*sin(theta*pi/180)

x3=x1 + x2 - x4x3=x1 + x2 - x4

제2 단계: z를 구한다.Step 2: Find z.

z=(depth*cos(theta*pi/180)) - z2z=(depth*cos(theta*pi/180)) - z2

제3 단계: 빗변의 길이를 구한다.Step 3: Find the length of the hypotenuse.

r_n=피타고라스 정리r_n=Pythagorean theorem

제4 단계: 주파수와 초음파 속도로 delay값을 구한다.Step 4: Find the delay value with frequency and ultrasonic speed.

delay=(빗변*Fs)/초음파속도delay=(hypotenuse*Fs)/ultrasonic velocity

도 9는 Virtual Convex 모드에서 빔포밍 계산 과정을 설명하기 위한 참조도이다. 도 10은 초음파 프로브(100)의 중심점과 엘리먼트 간의 각도를 나타내는 참조도이고, 도 11은 Scanline에 따른 총 거리의 도식도이다.9 is a reference diagram for explaining a beamforming calculation process in a virtual convex mode. FIG. 10 is a reference diagram illustrating an angle between a center point of the ultrasound probe 100 and an element, and FIG. 11 is a schematic diagram of a total distance along a scanline.

Virtual Convex 모드에서 계산 과정을 다음과 같다.The calculation process in Virtual Convex mode is as follows.

제1 단계: 기준점 에서 부터 elements 의 거리를 구한다.Step 1: Find the distance of the elements from the reference point.

알고 있는 정보 : 정의한 angle 값, element pitch 값Known Information: Defined angle value, element pitch value

예) pitch = 0.3 angle = 15°N_sl= 128ex) pitch = 0.3 angle = 15°N_sl= 128

제2 단계: sc0 번의 중심 엘리먼트 pitch 정보로 높이를 구한다.Second step: The height is obtained from the pitch information of the center element of sc0.

예) Element_mm = ((-N_sl*0.5+0.5)*pitch + (0:1:N_sl-1)*pitch)Ex) Element_mm = ((-N_sl*0.5+0.5)*pitch + (0:1:N_sl-1)*pitch)

제3 단계: 삼각형의 밑변을 구한다.Step 3: Find the base of the triangle.

tan(angle) = b/a = b / element_lenth tan(angle) = b/a = b / element_lenth

tan(

Figure 112019088251468-pat00001
)는 밑변 / 높이의 비율이다.tan(
Figure 112019088251468-pat00001
) is the ratio of base/height.

높이는 pitch 정보로 알고있으니 높이를 tan(

Figure 112019088251468-pat00002
)로 나누면 밑변을 알 수 있다.I know the height as pitch information, so I set the height to tan(
Figure 112019088251468-pat00002
) to find the base.

제4 단계: 밑변과 높이를 이용하여 빗변을 구한다.Step 4: Find the hypotenuse using the base and the height.

빗변 = SQRT(밑변^2 + 높이^2)Hypotenuse = SQRT(base^2 + height^2)

Element_radius_sc (index_sc, 1) = sqrt (Element_mm(index_sc, 1)^2 + Center_Radius^2)Element_radius_sc (index_sc, 1) = sqrt (Element_mm(index_sc, 1)^2 + Center_Radius^2)

제5 단계: 초음파 프로브의 중심과 스캔라인별 angle의 위치가 달라 엘리먼트의 스캔라인별 angle을 다시 구해야 한다.Step 5: Since the center of the ultrasound probe and the angle of each scan line are different, the angle of each scan line of the element needs to be calculated again.

Element_angle_sc(index_sc,1) = acosd(Center_Radius/Element_radius_sc) Element_angle_sc(index_sc,1) = acosd(Center_Radius/Element_radius_sc)

제6 단계: 스캔라인의 총 거리를 구한다.Step 6: Find the total distance of the scan line.

focal_depth + element_radius_sc = sc_total_rfocal_depth + element_radius_sc = sc_total_r

제7 단계: 엘리먼트의 위치에 따른 각도를 이용하여 Focus_x_sc를 구한다.Step 7: Find Focus_x_sc by using the angle according to the position of the element.

Focus_x_sc = sc_total_r * sind (Element_angle_sc)Focus_x_sc = sc_total_r * sind (Element_angle_sc)

제8 단계: 초음파 프로브로부터 focal point 까지의 x 값을 구한다.Step 8: Find the x value from the ultrasonic probe to the focal point.

current_x = Focus_x_sc - current_element_xcurrent_x = Focus_x_sc - current_element_x

제9 단계: focal depth를 이용하여 밑변을 구한다.Step 9: Find the base using the focal depth.

focus_z = focal_depth * cosd (Element_angle_sc)focus_z = focal_depth * cosd (Element_angle_sc)

제10 단계: 밑변과 높이를 이용하여 빗변을 구한다.Step 10: Find the hypotenuse using the base and the height.

current_delay = SQRT( current_x^2 +focus_z^2)current_delay = SQRT( current_x^2 +focus_z^2)

제11 단계: 초음파속도와 주파수로 나눈다.Step 11: Divide the ultrasonic speed and frequency.

my_delay = current_delay *Fs / SoundSpeedmy_delay = current_delay *Fs / SoundSpeed

도 12는 초음파의 Near field와 Far field를 설명하기 위한 참조도이다.12 is a reference diagram for explaining a near field and a far field of ultrasound.

NFL(Near Field Length)에 따른 주파수별 영역은, 초음파가 일정거리까지 직경으로 진행하다 발산되기 전까지의 영역을 Near Field Length로 정의를 한다. 각 주파수별 Near field length는 주파수가 높아질수록 더 길어지며 모드에 따라 달라진다.The region for each frequency according to the NFL (Near Field Length) is defined as the Near Field Length as the region until the ultrasonic wave travels in diameter up to a certain distance until it is emitted. Near field length for each frequency becomes longer as the frequency increases, and it varies depending on the mode.

초음파 신호의 감쇠계수 및 감쇠율을 다음과 같이 설명한다.The attenuation coefficient and attenuation rate of the ultrasonic signal will be described as follows.

표 1은 감쇠계수를 나타내는 표이다.Table 1 is a table showing the damping coefficient.

상대적강도(dB)Relative intensity (dB) 반사된 빔에서 남아있는 강도Intensity remaining in the reflected beam %% 잃은 강도lost robber 00 1/11/1 100100 00 -1-One 1/1.261/1.26 7979 2121 -2-2 1/1.61/1.6 6363 3737 -3-3 1/21/2 5050 5050 -6-6 1/41/4 2525 7575 -10-10 1/101/10 1010 9090 -20-20 1/1001/100 1One 9999 -30-30 1/10001/1000 0.10.1 99.999.9 -40-40 1/100001/10000 0.010.01 99.9999.99

표 2는 생체조직에 대한 감쇠계수를 나타내는 표이다.Table 2 is a table showing the attenuation coefficient for living tissue.

매질medium 1MHz 에서 감쇠계수(dB/cm)Attenuation factor (dB/cm) at 1 MHz 물(water)water 0.00020.0002 혈액blood)blood) 0.20.2 연부조직(soft tissue)soft tissue 0.50.5 지방(fat)fat 0.60.6 간(river)liver 0.70.7 성인 뇌(brain)adult brain 0.80.8 콩팥(kidney)kidney 1.01.0 근육(muscle)muscle 1.51.5 뼈(bone)bone 1010 허파(lung)lung 4141

연부조직 (soft tissue) 주파수별 감쇠율Attenuation rate for each soft tissue frequency

2MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 2 = 30 cm2MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 2 = 30 cm

3.5MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 3.5 = 17 cm3.5MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 3.5 = 17 cm

4MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 4 = 15cm4MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 4 = 15cm

5MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 5 = 12cm5MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 5 = 12cm

6MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 6 = 10cm6MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 6 = 10cm

7.5MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 7.5 = 8cm7.5MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 7.5 = 8cm

9 MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 9 = 6.6cm9 MHz: 30dB / soft tissue attenuation coefficient 0.5 * frequency 9 = 6.6cm

10 MHz : 30dB / 연부조직 감쇠계수 0.5 * 주파수 10 = 6cm10 MHz : 30dB / Soft tissue attenuation coefficient 0.5 * Frequency 10 = 6cm

빔포밍 모듈(240)은 Near field length와 주파수의 감쇠에 따른 Beamforming의 한계를 예상할 수 있으므로 이를 반영한 Tx Beamforming 설계를 수행한다.Since the beamforming module 240 can estimate the limitation of beamforming according to attenuation of the near field length and frequency, it performs Tx beamforming design reflecting this.

빔포밍 모듈(240)은 Rx 빔포밍으로서 다음과 같은 동작을 수행한다. The beamforming module 240 performs the following operations as Rx beamforming.

도 13은 Rx 빔포밍 플로우 다이어그램을 예시하는 참조도이다. 13 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming flow diagram.

초음파는 초점에서 가까운 거리에 있는 소자들에서 발사된 초음파 보다 늦게 도달되게 되며 반사파를 수신함에 있어서도 동일한 시간적인 차이가 발생하게 된다. Tx는 focal point를 정하고 한순간 firing하지만 Rx는 sample마다 입력되는 신호를 focal point로 보고 계산한다.The ultrasonic wave arrives later than the ultrasonic wave emitted from elements that are close to the focal point, and the same time difference occurs in receiving the reflected wave. Tx sets the focal point and fires for a moment, but Rx is calculated by looking at the input signal for each sample as the focal point.

Rx 신호는 focal point 의 위치에 따라 시간적인 차이를 두어 transducer 에 입력으로 전달 받는다. 입력된 신호는 Low Noise Amplifier(LNA) 를 통하여 노이즈를 제거한 후 Variable Gain Amplifier(VGA)를 통하여 적절한 gain 을 주어 신호의 크기를 조절한다.The Rx signal is transmitted as an input to the transducer with a time difference depending on the focal point position. After removing noise from the input signal through the Low Noise Amplifier (LNA), an appropriate gain is given through the Variable Gain Amplifier (VGA) to adjust the signal level.

나이키스트 주파수보다 높은 주파수를 감쇠시켜 앨리어싱 요소들이 수집되는 것을 막아주기 때문에 Anti Aliasing Filter(AAF)를 거친다. 이전까지 아날로그였던 신호를 Analog Digital Converter(ADC)를 거쳐 디지털 신호로 변환한다. FIFO를 통하여 딜레이에 맞는 신호를 출력하여 합하는 흐름을 보여준다.By attenuating frequencies higher than the Nyquist frequency, it passes through the Anti Aliasing Filter (AAF) to prevent aliasing elements from being collected. The previously analog signal is converted into a digital signal through the Analog Digital Converter (ADC). It shows the flow of outputting signals suitable for delay through FIFO and summing them.

Target으로부터 transducer에 입력의 순서를 보여준다. 가까운 Array부터 입력이 전달되며 입력된 순서로 저장되어야 한다. 멀리서 늦게 들어온 신호를 기다리기 위한 저장이며, 딜레이의 계산은 가장 먼저 입력된 신호로부터 Array 거리에 따른 차이를 초음파속도로 나누어 샘플링 주파수에 맞추어 계산된다. It shows the order of input from the target to the transducer. Inputs are passed from the nearest Array, and they must be stored in the order in which they were entered. It is stored to wait for a signal coming in late from a distance, and the delay calculation is calculated according to the sampling frequency by dividing the difference according to the array distance from the first input signal to the ultrasonic speed.

도 14는 Rx 빔포밍 계산방법을 예시하는 참조도이고, 도 15는 Rx 빔포밍 합산 타이밍 다이어그램을 예시하는 참조도이고, 도 16은 Rx 빔포밍 합산 데이터 플로우 다이어그램을 예시하는 참조도이다. 14 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming calculation method, FIG. 15 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming summation timing diagram, and FIG. 16 is a reference diagram illustrating an Rx beamforming summation data flow diagram.

연속된 입력데이터를 받으며 계산된 delay 별로 저장된 메모리 또는 레지스터에서 해당 데이터를 이용하여 합해서 한 라인 데이터를 만들어 내는 과정을 간략화한 것이다. 또한 sampling rate에 따라 axial 해상도가 올라가며 sampling rate 사이를 interpolation 하여 sample rate의 한계를 보완할 수 있다. This is a simplified process of receiving continuous input data and creating one line data by summing the data in the memory or register stored for each calculated delay. Also, the axial resolution increases according to the sampling rate, and the sample rate limit can be compensated for by interpolation between the sampling rates.

Phased Array 모드의 Rx 빔포밍을 설명하면 다음과 같다.Rx beamforming in the phased array mode will be described as follows.

도 17는 PA 구조의 특성에 따른 빔포밍 계산을 예시하는 참조도이고, 도 18은 PA 구조의 특성에 따른 신호처리 구현 플로우를 예시하는 참조도이다. 17 is a reference diagram illustrating a beamforming calculation according to characteristics of a PA structure, and FIG. 18 is a reference diagram illustrating a signal processing implementation flow according to characteristics of a PA structure.

sin(theta)과 cos(theta)값은 메모리로 가지고 있으며 Tx 동작시 설정 depth에 따라 고정 값을 계산한다. 엘리먼트들의 picth 정보는 파라미터로 정의하고, SQRT 에서 가장 많은 딜레이 지연이 있음을 확인 할 수 있다.The sin(theta) and cos(theta) values are stored in memory, and fixed values are calculated according to the set depth during Tx operation. The picth information of the elements is defined as a parameter, and it can be confirmed that there is the largest delay in SQRT.

전술한 빔포밍 알고리즘에 대한 Matlab 시뮬레이션 검증은 다음과 같다. Matlab simulation verification for the aforementioned beamforming algorithm is as follows.

1) Tx 빔포밍 시뮬레이션 검증1) Tx beamforming simulation verification

Tx Frequency 180MHz, focal point 10 ~ 100mm, Sound Speed 1540m/s, 128 Scanline, 128 element, 24 channel, 0.3mm element pitch를 기준으로 시뮬레이션을 진행한다. Simulation is conducted based on Tx Frequency 180MHz, focal point 10 ~ 100mm, Sound Speed 1540m/s, 128 Scanline, 128 element, 24 channel, 0.3mm element pitch.

도 19는 리니어 빔포닝 딜레이를 설명하기 위한 참조 그래프이고, 도 20은 Phased 모드의 Tx 빔포밍 시뮬레이션(좌 10mm, 우 100mm)을 설명하기 위한 참조 그래프이고, 도 21은 Virtual 컨벡스 모드의 Tx 빔포밍 시뮬레이션(좌 10mm, 우 100mm)을 설명하기 위한 참조 그래프이다.19 is a reference graph for explaining the linear beamforming delay, FIG. 20 is a reference graph for explaining the Tx beamforming simulation (10 mm left, 100 mm right) in the phased mode, and FIG. 21 is Tx beamforming in the virtual convex mode It is a reference graph for explaining the simulation (left 10mm, right 100mm).

2) Rx 빔포밍 시뮬레이션 검증2) Rx beamforming simulation verification

Rx Frequency 45MHz, Sound Speed 1540m/s, 128 Scanline, 128 element, 24 channel, 0.3mm element pitch를 기준으로 시뮬레이션을 진행한다.Simulation is performed based on Rx Frequency 45MHz, Sound Speed 1540m/s, 128 Scanline, 128 element, 24 channel, 0.3mm element pitch.

도 22는 리니어 타입의 Rx 빔포밍 시뮬레이션(왼쪽부터 10, 50, 100mm)을 설명하기 위한 참조 그래프이고, 도 23은 Phased 타입의 Rx 빔포밍 시뮬레이션(왼쪽부터 10, 50, 100mm)을 설명하기 위한 참조 그래프이고, 도 24는 Virtual 컨벡스 타입의 Rx 시뮬레이션(왼쪽부터 10, 50, 100mm)을 설명하기 위한 참조 그래프이다. 22 is a reference graph for explaining a linear type Rx beamforming simulation (10, 50, 100 mm from the left), and FIG. 23 is a reference graph for explaining a phased type Rx beamforming simulation (10, 50, 100 mm from the left) It is a reference graph, and FIG. 24 is a reference graph for explaining the virtual convex type Rx simulation (10, 50, and 100 mm from the left).

프로세싱 모듈(250)은 빔포밍 모듈(240)을 제어하여 초음파 프로브(100)에 대응하는 빔포밍을 수행하게 하고, 빔포밍 모듈(240)로부터 수신된 초음파 영상 데이터를 디스플레이 장치(미도시)로 전송하도록 제어한다.The processing module 250 controls the beamforming module 240 to perform beamforming corresponding to the ultrasound probe 100 , and transmits ultrasound image data received from the beamforming module 240 to a display device (not shown). control to transmit.

프로세싱 모듈(250)은 초음파 스캔 데이터를 통신모듈(260)를 통해 디스플레이 장치(미도시)에 전송하거나 전체 시스템을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 통신에 사용되는 전송선로의 대역폭을 줄이기 위해 필요시 스캔 데이터의 압축을 실행하기도 한다.The processing module 250 transmits the ultrasound scan data to a display device (not shown) through the communication module 260 or performs a function of controlling the entire system. In addition, in order to reduce the bandwidth of a transmission line used for communication, scan data is compressed when necessary.

이때, 프로세싱 모듈(250)은 리니어 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 빔포밍 모듈(240)에서 생성된 리니어 스캐닝 데이터에 대응하는 리니어 초음파 영상 데이터를 생성하고, 컨벡스 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 빔포밍 모듈(240)에서 생성된 컨벡스 스캐닝 데이터에 대응하는 컨벡스 초음파 영상 데이터를 생성한다. 프로세싱 모듈(250)은 디스플레이 장치에서 생성되어 상기 통신 모듈을 통해 전송된 리니어 동작모드명령 또는 컨벡스 동작모드명령에 따라 상기 동작모드 선택신호를 생성하여 상기 빔포밍 모듈을 제어한다.In this case, the processing module 250 generates linear ultrasound image data corresponding to the linear scanning data generated by the beamforming module 240 using a linear scanning conversion algorithm, and uses a convex scanning conversion algorithm to generate the beamforming module 240 ) to generate convex ultrasound image data corresponding to the convex scanning data generated in FIG. The processing module 250 controls the beamforming module by generating the operation mode selection signal according to a linear operation mode command or a convex operation mode command generated by the display device and transmitted through the communication module.

프로세싱 모듈(250)은 리니어 스캐닝 알고리즘을 수행하며, Scan conversion은 실제 송수신하는 빔포밍 알고리즘을 따라 수행한다. 특히 Rx 빔포밍 결과를 통해 나오는 것이 실제 메모리 맵(memory map)에 적재되므로, 내삽(interpolation)을 할 때 원본 데이터를 참조함으로 원본 데이터의 스캔 라인(scan line)의 위치와 샘플 위치를 적절하게 찾아낸다.The processing module 250 performs a linear scanning algorithm, and scan conversion is performed according to an actual transmitting/receiving beamforming algorithm. In particular, since what comes out of the Rx beamforming result is loaded into the actual memory map, when interpolation is performed, the scan line and sample location of the original data are properly found by referring to the original data. pay

도 25는 리니어 타입의 Scan Conversion output map을 설명하기 위한 참조도이고, 도 26은 Memory map을 만드는 Matlab code를 예시하는 도면이고, 도 27은 시뮬레이션용 테스트 패턴을 나타내는 참조도이다. 25 is a reference diagram for explaining a linear type Scan Conversion output map, FIG. 26 is a diagram illustrating Matlab code for making a memory map, and FIG. 27 is a reference diagram illustrating a test pattern for simulation.

리니어 타입은 엘리먼트가 존재하는 곳에서 scan line data가 생성되므로 엘리먼트 사이즈 만큼 영상이 재구성된다. 컴퓨터 모사를 통해 DSC 결과를 예측해 볼 때 영상 데이터의 조건은 다음과 같다.In the linear type, scan line data is generated where the element exists, so the image is reconstructed as much as the element size. When predicting DSC results through computer simulation, the conditions of image data are as follows.

Scan line : 128, Sample Data 1024Scan line: 128, Sample Data 1024

총 3가지 type의 test pattern을 memory에 mapping 한다. A total of three types of test patterns are mapped to memory.

Case I : Axial 방향Case I : Axial direction

Case II : Lateral 방향Case II: Lateral direction

Case III : Axail + Lateral 방향의 dataCase III : Axail + Lateral direction data

Data 값은 Black (0), White value (255)의 밝기 값이 반복된 memory mapThe data value is a memory map in which the brightness values of Black (0) and White value (255) are repeated.

모사에 사용된 초음파 프로브 타입은 128 element를 갖는 리니어 프로브로 실험할 수 있다.The ultrasonic probe type used in the simulation can be tested with a linear probe having 128 elements.

초음파 프로브 조건 : element 128, pitch 0.3Ultrasonic probe conditions: element 128, pitch 0.3

공통 조건 : Scan data를 얻는 View Depth는 60mm이며, Scan conversion output image는 512 by 512 pixel을 가진다.Common condition: View Depth to obtain scan data is 60mm, and scan conversion output image has 512 by 512 pixels.

리니어 타입을 위한 Scan conversion 알고리즘은 다음과 같다.The scan conversion algorithm for the linear type is as follows.

모니터상의 화면 픽셀 거리 계산 ( x축 : dx , y축 : dy )Calculate screen pixel distance on the monitor ( x-axis: dx , y-axis: dy )

Current Pixel Distance = View Depth / Display Pixel number Current Pixel Distance = View Depth / Display Pixel number

한 픽셀 당 거리는 512 by 512에서 현재 스캔 중인 View Depth 기준 display pixel 수인 512로 나눈 값으로 계산한다. ( x축과 y축의 픽셀 거리는 같고, 실제 거리로 계산된다.)The distance per pixel is calculated by dividing 512 by 512, which is the number of display pixels based on the currently scanned View Depth. (The pixel distance on the x-axis and y-axis is the same, and is calculated as the actual distance.)

디스플레이 할 현재 픽셀의 위치(거리 좌표)에 대한 실제 메모리 상의 scan line 위치와 샘플 위치를 계산한다.Compute the scan line position and sample position in real memory relative to the current pixel position (distance coordinates) to be displayed.

Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe Aperture Size / Scan line number )Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe Aperture Size / Scan line number )

Memory 상의 scan line 위치는 현재 pixel의 거리를 프로브 사이즈를 총 scan line 수로 나눈 값으로 나누어 계산한다.The scan line position in the memory is calculated by dividing the current pixel distance by the probe size divided by the total number of scan lines.

Original Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distanceOriginal Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distance

Memory 상의 sample 위치는 현재 pixel의 거리를 memory 상의 sample간 거리로 나누어 계산한다.The sample location in the memory is calculated by dividing the distance of the current pixel by the distance between samples in the memory.

Display 할 현재 pixel에 값 채워 넣는 방법 (bilinear interpolation method)How to fill the current pixel to display with values (bilinear interpolation method)

도 28은 Pixel Interpolation을 설명하기 위한 참조도이고, 도 29는 리니어 타입 Scan Conversion Image를 나타내는 참조도이다.28 is a reference diagram for explaining Pixel Interpolation, and FIG. 29 is a reference diagram illustrating a linear type Scan Conversion Image.

변수들에 대해서 최종 interpolation point를 계산하는 것을 축약하면 아래와 같다.The summary of calculating the final interpolation point for the variables is as follows.

P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11

P : interpolation point, dx : 왼쪽 scanline 사이의 거리, dy : 위쪽 sample 사이의 거리, P00 : left top에 있는 memory 값, P10 : right top에 있는 memory 값, P01 : left bottom에 있는 memory 값, P11 : right bottom에 있는 memory 값P : interpolation point, dx : Distance between left scanlines, dy : Distance between upper samples, P00 : Memory value at left top, P10 : Memory value at right top, P01 : Memory value at left bottom, P11 : memory value in the right bottom

memory map에서 실제 송수신 구조에 따라 Linear type의 Scan conversion output image가 표현됨을 알 수 있다.It can be seen that the linear type scan conversion output image is expressed according to the actual transmission/reception structure in the memory map.

Virtual 컨벡스 스캔 알고리즘 및 시뮬레이션을 설명하면 다음과 같다.The virtual convex scan algorithm and simulation will be described as follows.

도 30은 Virtual 컨벡스 타입의 Scan Conversion map을 설명하는 참조도이고, 도 31은 Memory map을 만드는 Matlab code를 예시하는 참조도이고, 도 32는 시뮬레이션용 테스트 패턴을 나타내는 참조도이다. 30 is a reference diagram illustrating a virtual convex type scan conversion map, FIG. 31 is a reference diagram illustrating Matlab code for making a memory map, and FIG. 32 is a reference diagram illustrating a test pattern for simulation.

Scan conversion은 실제 송수신하는 빔포밍 알고리즘을 그대로 따르게 된다. 특히 Rx 빔포밍 결과를 통해 나오는 것이 실제 메모리 맵에 적재되므로, 내삽(interpolation)을 할 때 원본 데이터를 참조함으로 원본 데이터의 scan line의 위치와 샘플 위치를 잘 찾아 내야 한다.Scan conversion follows the actual transmission/reception beamforming algorithm as it is. In particular, since the output from the Rx beamforming result is loaded into the actual memory map, it is necessary to find the scan line position and sample position of the original data by referring to the original data during interpolation.

Virtual 컨벡스 타입은 컨벡스 타입처럼 가상의 위치에서 송수신하도록 scan line data가 생성되므로, FOV angle 만큼 영상이 재구성된다. 컴퓨터 모사를 통해 DSC 결과를 예측해 수 있다.In the virtual convex type, since scan line data is generated to transmit and receive at a virtual location like the convex type, the image is reconstructed by the FOV angle. It is possible to predict the DSC results through computer simulation.

영상 데이터의 조건은 다음과 같다.The condition of image data is as follows.

Scan line : 128, Sample Data 1024Scan line: 128, Sample Data 1024

총 3가지 type의 test pattern을 memory에 mapping 한다.A total of three types of test patterns are mapped to memory.

Case I : Axial 방향Case I : Axial direction

Case II : Lateral 방향Case II: Lateral direction

Case III : Axail + Lateral 방향의 dataCase III : Axail + Lateral direction data

Data 값은 Black (0), White value (255)의 밝기 값이 반복된 memory mapThe data value is a memory map in which the brightness values of Black (0) and White value (255) are repeated.

모사에 사용된 프로브 타입은 128 element를 갖는 리니어 초음파 프로브로 실험한다. 리니어 초음파 프로브 조건 : element 128, pitch 0.3, 최대 Steer Angle 15 degree, FOV 30 degreeThe probe type used for the simulation is a linear ultrasonic probe with 128 elements. Linear ultrasonic probe conditions: element 128, pitch 0.3, maximum Steer Angle 15 degree, FOV 30 degree

Virtual 컨벡스 타입을 위한 Scan conversion 알고리즘은 다음과 같다.The scan conversion algorithm for the virtual convex type is as follows.

도 33은 Pixel Interpolation을 설명하기 위한 참조도이고, 도 34는 Virtual Convex Type Scan Conversion Image를 예시하는 참조도이다.33 is a reference diagram for explaining Pixel Interpolation, and FIG. 34 is a reference diagram illustrating a Virtual Convex Type Scan Conversion Image.

모니터상의 화면 픽셀 거리 계산 ( x축 : dx , y축 : dy )Calculate screen pixel distance on the monitor ( x-axis: dx , y-axis: dy )

Current Pixel Distance = View Depth / Display Pixel numberCurrent Pixel Distance = View Depth / Display Pixel number

한 픽셀 당 거리는 512 by 512에서 현재 스캔 중인 View Depth 기준 display pixel 수인 512로 나눈 값으로 계산한다( x축과 y축의 픽셀 거리는 같고, 실제 거리로 계산됨).The distance per pixel is calculated by dividing 512 by 512 by 512, which is the number of display pixels based on the currently scanned View Depth (the pixel distance on the x-axis and y-axis is the same, calculated as the actual distance).

Display 할 현재 pixel의 위치에 대한 실제memory의 scan line 위치와 sample 위치 계산한다.Calculate the actual memory scan line position and sample position for the current pixel position to be displayed.

Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe FOV angle / Scan line number ) Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe FOV angle / Scan line number )

Memory상의 scan line 위치는 현재 pixel의 거리를 프로브 사이즈를 총 scan line 수로 나눈 값으로 나누어 계산한다.The scan line position in the memory is calculated by dividing the current pixel distance by the probe size divided by the total number of scan lines.

Original Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distanceOriginal Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distance

메모리 상의 샘플 위치는 현재 픽셀의 거리를 메모리 상의 샘플 간 거리로 나누어 계산한다.The sample location in memory is calculated by dividing the distance of the current pixel by the distance between samples in memory.

디스플레이 할 현재 픽셀에 값을 채워 넣는 방법 (bilinear interpolation method)How to pad values into the current pixel to be displayed (bilinear interpolation method)

변수들에 대해서 최종 interpolation point를 계산하는 것을 축약하면 아래와 같다.The summary of calculating the final interpolation point for the variables is as follows.

P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11

메모리 맵에서 실제 송수신 구조에 따라 Virtual 컨벡스 타입의 Scan conversion output image가 표현됨을 알 수 있다.It can be seen that the virtual convex type scan conversion output image is expressed according to the actual transmission/reception structure in the memory map.

Sector Scan 알고리즘 및 시뮬레이션을 설명하면 다음과 같다.The Sector Scan algorithm and simulation will be described as follows.

도 35는 Sector type의 Scan Conversion output map을 설명하기 위한 참조도이다. 도 36은 메모리 맵을 만드는 Matlab code를 예시하는 참조도이고, 도 37은 시뮬레이션용 테스트 패턴을 설명하기 위한 참조도이다. 35 is a reference diagram for explaining a Sector type Scan Conversion output map. FIG. 36 is a reference diagram illustrating Matlab code for creating a memory map, and FIG. 37 is a reference diagram for explaining a test pattern for simulation.

Scan conversion은 실제 송수신하는 빔포밍 알고리즘을 그대로 따르게 된다. 특히 Rx 빔포밍 결과를 통해 나오는 것이 실제 메모리 맵에 적재되므로, 내삽(interpolation)을 할 때 원본 데이터를 참조함으로 원본 데이터의 scan line의 위치와 샘플 위치를 잘 찾아내야 한다.Scan conversion follows the actual transmission/reception beamforming algorithm as it is. In particular, since the output from the Rx beamforming result is loaded into the actual memory map, it is necessary to find the scan line position and sample position of the original data by referring to the original data during interpolation.

Sector type은 element의 center에서 초음파 빔을 steer하여 scan line data가 생성되므로 Min, Max Steer Angle만큼 영상이 재구성 됨. 컴퓨터 모사를 통해 DSC 결과를 예측해 볼 때 영상 데이터의 조건은 다음과 같다.In the sector type, scan line data is generated by steering the ultrasound beam at the center of the element, so the image is reconstructed as much as Min and Max Steer Angle. When predicting DSC results through computer simulation, the conditions of image data are as follows.

Scan line : 128, Sample Data 1024Scan line: 128, Sample Data 1024

총 3가지 type의 test pattern을 memory에 mappingA total of 3 types of test patterns are mapped to memory

Case I : Axial 방향Case I : Axial direction

Case II : Lateral 방향Case II: Lateral direction

Case III : Axail + Lateral 방향의 dataCase III : Axail + Lateral direction data

Data 값은 Black (0), White value (255)의 밝기 값이 반복된 memory mapThe data value is a memory map in which the brightness values of Black (0) and White value (255) are repeated.

모사에 사용된 probe type은 128 element를 갖는 Linear probe로 실험한다. Probe 조건 : element 64, pitch 0.24, FOV(Field of View) 60 degreeThe probe type used for simulation is a linear probe with 128 elements. Probe condition: element 64, pitch 0.24, FOV (Field of View) 60 degree

Sector Type을 위한 Scan conversion 알고리즘은 다음과 같다.The scan conversion algorithm for sector type is as follows.

도 38은 Pixel Interpolation을 예시하는 참조도이고, 도 39는 Sector Type Scan Conversion Image를 예시하는 참조도이다.38 is a reference diagram illustrating Pixel Interpolation, and FIG. 39 is a reference diagram illustrating Sector Type Scan Conversion Image.

모니터상의 화면 픽셀 거리 계산 ( x축 : dx , y축 : dy )Calculate screen pixel distance on the monitor ( x-axis: dx , y-axis: dy )

Current Pixel Distance = View Depth / Display Pixel numberCurrent Pixel Distance = View Depth / Display Pixel number

한 픽셀 당 거리는 512 by 512에서 현재 스캔 중인 View Depth 기준 display pixel 수인 512로 나눈 값으로 계산한다.The distance per pixel is calculated by dividing 512 by 512, which is the number of display pixels based on the currently scanned View Depth.

Display 할 현재 pixel의 위치에 대한 실제 memory의 scan line 위치와 sample 위치 계산한다.Calculate the scan line location and sample location of the actual memory for the current pixel location to be displayed.

Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe FOV angle / Scan line number )Original Scan line position = Current Display X distance / ( Probe FOV angle / Scan line number )

Memory상의 scan line 위치는 현재 pixel의 거리를 프로브 사이즈를 총 scan line 수로 나눈 값으로 나누어 계산한다.The scan line position in the memory is calculated by dividing the current pixel distance by the probe size divided by the total number of scan lines.

Original Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distanceOriginal Depth position = Current Display Y distance / Memory Sample distance

메모리 상의 샘플 위치는 현재 픽셀의 거리를 메모리 상의 샘플 간 거리로 나누어 계산한다.The sample location in memory is calculated by dividing the distance of the current pixel by the distance between samples in memory.

디스플레이 할 현재 픽셀에 값 채워 넣는 방법(bilinear interpolation method)How to fill the current pixel for display with values (bilinear interpolation method)

변수들에 대해서 최종 interpolation point를 계산하는 것을 축약하면 아래와 같다.The summary of calculating the final interpolation point for the variables is as follows.

P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11P = ( 1 - dx) * ( 1 - dy ) * P00 + (1 - dy ) * dx * P10 + dy * ( 1-dx) * P01 + dx * dy * P11

P : interpolation point, dx : 왼쪽 scanline 사이의 거리, dy : 위쪽 sample 사이의 거리, P00 : left top에 있는 memory 값, P10 : right top에 있는 memory 값, P01 : left bottom에 있는 memory 값, P11 : right bottom에 있는 memory 값P : interpolation point, dx : Distance between left scanlines, dy : Distance between upper samples, P00 : Memory value at left top, P10 : Memory value at right top, P01 : Memory value at left bottom, P11 : memory value in the right bottom

메모리 맵에서 실제 송수신 구조에 따라 Sector type의 Scan conversion output image가 표현됨을 알 수 있다.It can be seen that the sector type scan conversion output image is expressed according to the actual transmission/reception structure in the memory map.

통신모듈(260)은 초음파 영상 데이터의 생성 및 전송을 위해, 디스플레이 장치와 데이터를 송수신한다. 통신모듈(260)은 외부 전자 기기와 데이터를 송수신하는 통신 모듈로서, 통신모듈(260)은 유무선 통신 방식을 사용할 수 있는데 유선 통신 방식으로는 USB 케이블 등의 유선 케이블을 이용할 수 있으며, 무선 통신 방식으로는 블루투스(Bluetooth), 무선 USB(Wireless USB), Wireless LAN, 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee) 또는 적외선 통신인 IrDA(Infrared Data Association) 중 하나의 방식을 이용한 모듈일 수 있다. The communication module 260 transmits/receives data to and from the display device to generate and transmit ultrasound image data. The communication module 260 is a communication module that transmits and receives data to and from an external electronic device. The communication module 260 may use a wired/wireless communication method. As the wired communication method, a wired cable such as a USB cable may be used, and a wireless communication method may be used. For example, it may be a module using one of Bluetooth, Wireless USB, Wireless LAN, WiFi, Zigbee, or Infrared Data Association (IrDA), which is infrared communication.

통신모듈(260)은 프로세싱모듈(250)의 제어에 따라 생성된 초음파 영상을 디스플레이 장치로 전송할 수 있다. 이때, 디스플레이 장치는 PC, 스마트폰, 태블릿형 기기, 패드형 기기, PDA 등 일 수 있다. The communication module 260 may transmit the ultrasound image generated under the control of the processing module 250 to the display device. In this case, the display device may be a PC, a smartphone, a tablet-type device, a pad-type device, a PDA, or the like.

이러한 디스플레이장치는 데이터 통신을 수행하는 데이터통신부, 사용자로부터 메뉴신호를 입력받는 메뉴입력부, 초음파 영상 및 메뉴를 표시하는 화면표시부, 및 프로세싱모듈(250)과 제어신호를 주고받는 제어부를 구비할 수 있다. Such a display device may include a data communication unit for performing data communication, a menu input unit for receiving a menu signal from a user, a screen display unit for displaying an ultrasound image and a menu, and a control unit for exchanging control signals with the processing module 250 . .

이때, 디스플레이장치의 데이터통신부는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터를 수신하여 제어부에 전달하고, 제어부는 스캔데이터를 이용하여 초음파 영상을 만드는 스캔 컨버젼(scan coversion) 과정을 수행하고 이후 화질을 향상시키기 위해 필요한 포스트 프로세싱(post processing)을 수행하며, 제어부는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치에서 보내온 스캔데이터가 압축되어 있는 경우 압축을 해제하는 과정도 수행한다. 또한, 화면표시부는 제어부가 만든 초음파 영상을 화면에 표시하여 사용자가 볼 수 있도록 하고, 메뉴입력부는 사용자의 입력을 받아 제어부에 전달하고 제어부는 이를 직접 처리하거나 데이터통신부를 이용하여 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치에 전달한다.At this time, the data communication unit of the display device receives the scan data sent from the portable hybrid ultrasound diagnosis device and transmits it to the control unit, and the control unit performs a scan conversion process that creates an ultrasound image using the scan data, and then improves the image quality. Post-processing necessary for this purpose is performed, and the control unit also performs a process of decompressing scan data sent from the portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus when compressed. In addition, the screen display unit displays the ultrasound image created by the control unit on the screen so that the user can see it, and the menu input unit receives the user's input and transmits it to the control unit, and the control unit directly processes it or uses a data communication unit to perform a portable hybrid ultrasound diagnosis device forward to

또한, 본 발명에 따른 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치는 자체적으로 디스플레이부를 포함할 수도 있다. 즉, 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치는 통신 모듈을 통하여 생성된 초음파 영상을 타 전자 장치에 전송하여 디스플레이할 수도 있으며, 자체적으로 구비하고 있는 디스플레이부에 직접 표시하도록 구성될 수도 있다.In addition, the portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus according to the present invention may include a display unit itself. That is, the portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus may transmit and display the ultrasound image generated through the communication module to another electronic device, or may be configured to directly display the ultrasound image generated through the communication module.

이상 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였다. 하지만, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 기술된 것이고 본 발명의 내용을 이에 한정하거나 제한하기 위하여 기술된 것은 아니다, 그러므로, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예를 실시하는 것이 가능할 것이다, 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다. Embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, this is only described for the purpose of explaining the present invention and is not described to limit or limit the content of the present invention. It will be possible to practice one other embodiment, therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical matters of the appended claims.

Claims (7)

초음파 신호를 피검체로 송신한 후에 상기 피검체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 초음파 프로브;
상기 초음파 신호의 생성을 위해 고전압 펄스를 생성하여 상기 초음파 프로브로 출력하고, 상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 에코 신호에 대응하는 초음파 영상 데이터를 생성하고, 상기 생성된 초음파 영상 데이터를 디스플레이 장치로 전송하는 초음파 영상 생성부; 및
전력을 충전 및 방전하는 배터리를 포함하고, 상기 배터리에 충전된 전력을 이용하여 상기 초음파 영상 생성부의 구동을 위한 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
상기 초음파 프로브는,
상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 리니어(linear) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 리니어 초음파 에코신호를 수신하는 제1 압전소자 어레이;
상기 고전압 펄스에 대응하여 상기 초음파 신호 중에서 컨벡스(convex) 초음파 신호를 상기 피검체로 송신하고, 상기 피검체로부터 반사된 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하는 제2 압전소자 어레이;
상기 초음파 영상 생성부로부터 전달된 동작 제어신호에 대응하여 상기 제1 압전소자 어레이 및 상기 제2 압전소자 어레이 중 어느 하나의 동작을 스위칭하는 어레이 스위치부; 및
상기 제1 압전소자 어레이 또는 상기 제2 압전소자 어레이를 구성하는 압전소자들 중 선택된 압전소자들로 상기 고전압 펄스를 출력하도록 스위칭 동작을 수행하는 멀티 플렉서를 포함하고,
상기 동작 제어신호는 상기 초음파 영상 데이터 중 상기 제1 압전소자 어레이에 대응하는 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 제2 압전소자 어레이에 대응하는 컨벡스 스캐닝 데이터 중 어느 하나의 데이터 생성을 위한 동작모드 선택신호를 포함하고,
상기 제1 압전소자 어레이와 상기 제2 압전소자 어레이는,
각각 전면 방향을 향해 있으며, 서로 선형 형태로 병렬 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
an ultrasound probe that receives an ultrasound echo signal reflected from the subject after transmitting the ultrasound signal to the subject;
To generate the ultrasound signal, a high voltage pulse is generated and output to the ultrasound probe, ultrasound image data corresponding to the ultrasound echo signal received by the ultrasound probe is generated, and the generated ultrasound image data is transmitted to a display device an ultrasound image generator; and
including a battery for charging and discharging power, and a power supply for supplying power for driving the ultrasound image generator using the power charged in the battery,
The ultrasonic probe is
a first piezoelectric element array for transmitting a linear ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject in response to the high voltage pulse and receiving a linear ultrasound echo signal reflected from the subject;
a second piezoelectric element array for transmitting a convex ultrasound signal from among the ultrasound signals to the subject in response to the high voltage pulse and receiving a convex ultrasound echo signal reflected from the subject;
an array switch unit for switching an operation of any one of the first piezoelectric element array and the second piezoelectric element array in response to an operation control signal transmitted from the ultrasound image generating unit; and
and a multiplexer configured to perform a switching operation to output the high voltage pulse to selected piezoelectric elements among piezoelectric elements constituting the first piezoelectric element array or the second piezoelectric element array,
The operation control signal includes an operation mode selection signal for generating any one of linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array and convex scanning data corresponding to the second piezoelectric element array among the ultrasound image data, ,
The first piezoelectric element array and the second piezoelectric element array,
A portable hybrid ultrasound diagnostic device, characterized in that each faces the front direction and is arranged in parallel with each other in a linear form.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 초음파 영상 생성부는,
상기 동작모드 선택신호에 따라, 상기 리니어 초음파 신호 및 상기 컨벡스 초음파 신호 중 어느 하나의 전기적 고전압 펄스를 생성하는 펄스생성모듈;
상기 리니어 초음파 에코신호 및 상기 컨벡스 초음파 에코신호 중 어느 하나의 신호 크기를 증폭하여 디지털신호로 변환시키는 신호처리모듈;
상기 펄스생성모듈에서 생성된 상기 고전압 펄스를 상기 초음파 프로브에 전송하거나, 상기 초음파 프로브로부터 상기 리니어 초음파 에코신호 또는 상기 컨벡스 초음파 에코신호를 수신하여 상기 신호처리모듈로 전달하는 송수신 모듈;
상기 펄스생성모듈로 하여금 상기 초음파 프로브에 대응하는 상기 고전압 펄스를 생성하게 하고, 상기 신호처리모듈에서 변환된 디지털 신호에 따라 상기 제1 압전소자 어레이에 대응하는 상기 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 제2 압전소자 어레이에 대응하는 상기 컨벡스 스캐닝 데이터를 생성하는 빔포밍 모듈;
상기 빔포밍 모듈을 제어하여 상기 초음파 프로브에 대응하는 빔포밍을 수행하게 하고, 상기 빔포밍 모듈로부터 수신된 상기 초음파 영상 데이터를 상기 디스플레이 장치로 전송하도록 제어하는 프로세싱 모듈; 및
상기 리니어 스캐닝 데이터 또는 상기 컨벡스 스캐닝 데이터의 전송을 위해, 상기 디스플레이 장치와 통신망을 통해 연결되어 있는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
The method according to claim 1,
The ultrasound image generator,
a pulse generating module for generating an electrical high voltage pulse of any one of the linear ultrasound signal and the convex ultrasound signal according to the operation mode selection signal;
a signal processing module for amplifying the amplitude of any one of the linear ultrasonic echo signal and the convex ultrasonic echo signal and converting it into a digital signal;
a transceiver module for transmitting the high voltage pulse generated by the pulse generating module to the ultrasonic probe, or for receiving the linear ultrasonic echo signal or the convex ultrasonic echo signal from the ultrasonic probe and transmitting it to the signal processing module;
cause the pulse generating module to generate the high voltage pulse corresponding to the ultrasonic probe, and the linear scanning data corresponding to the first piezoelectric element array or the second piezoelectric element according to the digital signal converted by the signal processing module a beamforming module that generates the convex scanning data corresponding to the array;
a processing module controlling the beamforming module to perform beamforming corresponding to the ultrasound probe and transmitting the ultrasound image data received from the beamforming module to the display device; and
and a communication module connected to the display device through a communication network to transmit the linear scanning data or the convex scanning data.
청구항 3에 있어서,
상기 빔포밍 모듈은,
상기 리니어 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 초음파속도의 딜레이값 또는 스티어링(steering)에 따른 보정값을 산출하여 리니어 빔포밍에 대응하는 고전압 펄스를 생성하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
4. The method according to claim 3,
The beamforming module,
According to the operation mode selection signal for generating the linear scanning data, a delay value of the ultrasonic speed or a correction value according to steering is calculated to generate a high voltage pulse corresponding to linear beamforming, characterized in that Portable hybrid ultrasound diagnostic device.
청구항 3에 있어서,
상기 빔포밍 모듈은,
상기 컨벡스 스캐닝 데이터의 생성을 위한 상기 동작모드 선택신호에 따라, 상기 초음파 프로브와 상기 피검체와 거리에 따른 가상 컨벡스 빔포밍을 위한 고전압 펄스를 생성하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
4. The method according to claim 3,
The beamforming module,
and processing to generate a high voltage pulse for virtual convex beamforming according to a distance between the ultrasound probe and the subject according to the operation mode selection signal for generating the convex scanning data.
청구항 3에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은,
리니어 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 상기 빔포밍 모듈에서 생성된 상기 리니어 스캐닝 데이터에 대응하는 리니어 초음파 영상 데이터를 생성하고,
컨벡스 스캐닝 컨버전 알고리즘을 이용해, 상기 빔포밍 모듈에서 생성된 상기 컨벡스 스캐닝 데이터에 대응하는 컨벡스 초음파 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
4. The method according to claim 3,
The processing module,
using a linear scanning conversion algorithm to generate linear ultrasound image data corresponding to the linear scanning data generated by the beamforming module;
The portable hybrid ultrasound diagnosis apparatus of claim 1, wherein the convex ultrasound image data corresponding to the convex scanning data generated by the beamforming module is generated by using a convex scanning conversion algorithm.
청구항 6에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은,
상기 디스플레이 장치에서 생성되어 상기 통신 모듈을 통해 전송된 리니어 동작모드명령 또는 컨벡스 동작모드명령에 따라 상기 동작모드 선택신호를 생성하여 상기 빔포밍 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 하이브리드 초음파 진단장치.
7. The method of claim 6,
The processing module,
and generating the operation mode selection signal according to a linear operation mode command or a convex operation mode command generated by the display device and transmitted through the communication module to control the beamforming module.
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