KR20090078624A - Ultrasound diagnostic device with a single transducer element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파 진단 장치에 관한 것으로, 특히 단일 변환소자를 이용한 초형 초음파 진단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly, to an ultrasonic diagnostic apparatus using a single conversion element.
초음파 진단 장치는 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어서 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료 분야에 널리 이용되고 있다. 초음파 진단 장치은 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이 고해상도의 인체 내부 조직의 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있으므로 의료분야에 매우 중요하게 사용되고 있다. 근래의 고 특성 초음파 진단 장치은 대상체의 내부 형상(예를 들어, 환자의 내장 기관들)의 2차원 또는 3차원 진단 영상뿐만 아니라 심장 또는 혈관 내에 흐르는 혈류에 대한 도플러 스펙트럼 영상을 제공하고 있다.Ultrasonic diagnostic devices have non-invasive and non-destructive characteristics and are widely used in the medical field for obtaining information inside an object. Ultrasonic diagnostic devices are very important in the medical field because they can provide a high-resolution image of the internal tissue of the human body to a doctor in real time without the need for surgical surgery to directly incision. Recently, high-performance ultrasound diagnostic devices provide Doppler spectral images of blood flow in the heart or blood vessels, as well as two-dimensional or three-dimensional diagnostic images of the internal shape of the object (eg, internal organs of a patient).
초음파 진단 장치는 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위해서 일반적으로 압전(piezoelectric) 물질로 형성되는 변환 소자를 사용한다. 초음파 진단 장치는 변환 소자를 전기적으로 자극하여 인체에 전해지는 초음파 신호를 생성하여 인체에 송신한다. 인체에 송신된 초음파 신호는 불연속적인 인체 조직의 경계에서 반사되 고, 인체 조직의 경계로부터 변환 소자에 전달되는 초음파 에코 신호는 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 신호를 증폭 및 신호 처리하여 조직에 대한 초음파 영상 데이터를 생성한다.Ultrasonic diagnostic devices generally use a conversion element formed of a piezoelectric material for transmitting and receiving ultrasonic signals. The ultrasonic diagnostic apparatus electrically stimulates the conversion element to generate an ultrasonic signal transmitted to the human body and transmit the ultrasonic signal to the human body. The ultrasonic signal transmitted to the human body is reflected at the boundary of the discontinuous human tissue, and the ultrasonic echo signal transmitted from the boundary of the human tissue to the conversion element is converted into an electrical signal. The converted electrical signal is amplified and signal processed to generate ultrasonic image data about the tissue.
일반적으로, 초음파 진단 장치는 송신 펄스 신호에 응답하여 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 프로브, 프로브에서 출력된 신호에 기초하여 초음파 영상 신호를 형성하는 본체 및 초음파 영상 신호에 근거하여 대상체의 초음파 영상을 디스플레이하는 디스플레이 장치로 구성된다. 본체는 송신 펄스 신호를 생성하는 펄서, 프로브의 출력신호를 수신하는 수신단, 수신신호를 증폭하기 위한 증폭기, 증폭된 신호를 아날로그-디지털 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 디지털 신호를 처리하여 초음파 영상 신호를 형성하는 디지털 신호 프로세서 및 스캔 컨버터 등을 포함한다.In general, an ultrasound diagnostic apparatus transmits an ultrasound signal to an object in response to a transmission pulse signal, receives a ultrasound echo signal reflected from the object, and converts the ultrasound signal into an electrical signal, and generates an ultrasound image signal based on a signal output from the probe. And a display device configured to display an ultrasound image of the object based on the main body and the ultrasound image signal. The main body includes a pulser for generating a transmission pulse signal, a receiver for receiving an output signal of a probe, an amplifier for amplifying the received signal, an analog-to-digital converter for analog-to-digital conversion of the amplified signal, and a digital signal for processing an ultrasonic image signal. Digital signal processor, scan converter, and so on.
종래에는 프로브와 본체가 케이블로 연결되어 프로브로부터 출력된 신호를 케이블을 통하여 본체에서 수신하기 때문에 본체의 구성요소와 프로브의 케이블 연결에 따른 임피던스(impedance) 차이로 신호가 반사되어 신호의 손실 및 왜곡이 발생할 수 있다. Conventionally, since the probe and the main body are connected by cables, and the signal output from the probe is received by the main body through the cable, the signal is reflected by an impedance difference according to the components of the main body and the cable connection of the probe, resulting in loss and distortion of the signal. This can happen.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 단일 변환소자를 이용하여 채널 회로의 구성을 줄이고, 펄서 및 증폭기 등을 프로브에 내장함으로써 구성 요소간의 임피던스 차이를 줄여 신호의 손실 및 왜곡을 줄일 수 있는 초음파 진단 장치를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the configuration of the channel circuit using a single conversion element, by embedding a pulser and amplifier in the probe to reduce the impedance difference between components to reduce the loss of signal and distortion Provide a diagnostic device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 진단 장치는, 송신 펄스 신호를 생성하는 펄서, 상기 송실 펄스 신호에 응답하여 초음파 신호를 송신하고 초음파 에코 신호에 응답하여 전기적 신호를 출력하는 단일 변환소자로 구성된 변환기 및 상기 전기적 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기를 포함하는 프로브; 및 상기 프로브에서 출력된 신호를 처리하여 초음파 데이터를 형성하기 위한 신호 프로세서와 상기 초음파 데이터를 처리하여 초음파 영상 신호를 형성하기 위한 영상 프로세서를 포함하는 본체를 포함한다.In order to achieve the above object, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a pulser for generating a transmission pulse signal, a single conversion element for transmitting an ultrasonic signal in response to the transmission room pulse signal and outputting an electrical signal in response to the ultrasonic echo signal. A probe comprising a configured transducer and an amplifier for amplifying and outputting the electrical signal; And a main body including a signal processor for processing the signal output from the probe to form ultrasound data and an image processor for processing the ultrasound data to form an ultrasound image signal.
본 발명에 따라 변환기에 단일 변환소자(element)를 사용함으로써 채널을 구성하는 회로를 작게 할 수 있어 프로브에 펄서, 증폭기 등의 송수신부를 프로브에 용이하게 내장할 수 있으며, 초소형 초음파 진단 장치를 구현할 수 있다. 또한, 단일 변환소자를 이용함으로써 고주파, 예를 들어 20MHz 이상의 프로브를 구현할 수 있다.According to the present invention, by using a single conversion element in the converter, the circuit constituting the channel can be made small, so that a transceiver such as a pulser and an amplifier can be easily embedded in the probe, and a microscopic ultrasonic diagnostic apparatus can be implemented. have. In addition, by using a single conversion element, it is possible to implement a high frequency probe, for example, 20MHz or more.
아울러, 프로브에 펄서 및 증폭기 등을 내장함으로써 구성요소 간의 임피던스 차이로 인한 신호의 손실 및 왜곡을 줄일 수 있으며, 휴대용 무선 장비로 구현이 가능하여 초음파 진단 장치 사용의 편의성을 더욱 높일 수 있다.In addition, by embedding a pulser and an amplifier in the probe, it is possible to reduce the loss and distortion of the signal due to the impedance difference between components, and can be implemented as a portable wireless device to further increase the convenience of using an ultrasound diagnostic device.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 진단 장치(100)는 프로브(110), 케이블(120) 및 본체(130)를 포함한다. 프로브(110)는 송신 펄스 신호에 응답하여 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 수신된 초음파 에코신호를 전기적 신호로 증폭하여 출력한다. 케이블(120)은 프로브(110)와 본체(130) 간의 유선 통신을 담당한다. 본체(130)는 케이블(120)을 통하여 수신한 프로브(110)의 출력신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 영상 처리를 통하여 초음파 영상 신호의 형성한 후, 대상체의 초음파 영상을 디스플레이한다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasound
본 발명의 실시예에 따른 프로브(110)는 변환기(111), 변환기 구동부(112), 모터(113), 모터 구동 증폭기(114), 펄서(115), 증폭기(116) 및 하우징(117)을 포함한다. 본 발명에 실시예에 따른 변환기(111)는 단일 변환소자(single element)를 포함한다. 변환기(111)는 송신 펄스 신호에 응답하여 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사된 초음파 에코신호를 전기적 신호로 출력한다. 변환기 구동부(112)는 모터(113)의 구동에 따라서 변환기(111)를 하우징(housing, 117) 내의 일정범위 내에서 좌우로 구동시킨다. 모터 구동 증폭기(114)는 모터 제어신호에 응답하여 모터(113)의 구동을 제어한다.
펄서(115)는 변환기(111)에 인가되는 송신 펄스 신호를 생성한다. 증폭기(116)는 변환기(111)에서 출력된 신호를 증폭하여 출력한다. 본 발명의 실시예에 따라 증폭기(116)로 TGC(time gain compensation) 증폭기 등이 이용될 수 있다. 증폭기(116)에서 출력된 신호는 케이블(120)을 통하여 본체(130)로 전송된다.The
본체(130)는 아날로그-디지털 변환기(131), 디지털 신호 프로세서(132), 디지털 영상 처리부(133), 디스플레이부(134) 및 모터 제어부(135)를 포함한다. 아날로그-디지털 변환기(131)는 케이블을 통하여 수신한 프로브(110)의 출력신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 본 발명의 일실시예에서는 아날로그-디지털 변환기(131)가 본체(130)에 포함되는 구성을 보였지만, 본 발명의 다른 실시에에서는 아날로그-디지털 변환기를 프로브(110)에 포함되도록 구현할 수 있다. 디지털 신호 프로세서(132)는 아날로그-디지털 변환기(131)에서 출력된 디지털 신호를 신호 처리하여 초음파 데이터를 형성한다.The
디지털 영상 처리부(133)는 초음파 데이터를 스캔 변환 및 렌더링 등의 영상 처리를 통하여 초음파 영상 신호를 형성하고, 디스플레이부(134)는 영상 신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 디스플레이한다. The
모터 제어부(135)는 모터의 구동을 제어하기 위한 모터 제어신호를 생성한다. 모터 제어신호는 케이블(120)을 통하여 모터 구동 증폭기(114)로 송신된다.The
본 발명에 따른 본체(130)는 외부에서 전원의 인가 없이 본 발명에 따른 초음파 진단 장치가 동작할 수 있도록 배터리(136) 및 배터리(137) 전원을 아날로그-디지털 변환기 등의 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(138)를 더 포함할 수 있다. 이렇게, 배터리(136)를 초음파 진단 장치에 장착함으로써 휴대용 초음파 진단 장치로 이용할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단 장치(200)는 도 1의 초음파 진단 장치(100)와 다르게 프로브와 본체를 무선으로 통신하는 구성을 보여준다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단 장치(200)에서 아날로그-디지털 변환기가 프로브(210)에 실장된 구성을 보여준다. 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(200)에서 도 1의 초음파 진단 장치(100)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 동일한 동작을 함으로 자세한 설명은 생략한다.2 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the ultrasonic
본 발명에 따른 초음파 진단 장치(200)의 프로브(210)는 증폭기(116)에서 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(211) 및 본체(220)와 무선으로 통신하기 위한 제 1 무선 통신부(212)를 포함한다. 제 1 무선 통신부(212)는 디지털-아날로그 변환기(211)에서 출력된 디지털 신호를 무선 통신이 가능한 신호로 가공하여 무선 송신할 수 있다. 프로브(210)에는 각 구성요소에 전원을 공급하기 위한 배터리(213)를 장착함으로써 외부로부터 전원 공급 없이 프로브(210)를 동작시킬 수 있다. The
본체(220)에는 프로브(210)로부터 무선 송신된 신호를 수신하고, 프로브(220)로 모터 제어신호 등을 무선으로 송신하기 위한 제 2 무선 통신부(221)를 포함한다. 제 2 무선 통신부(221)는 프로브(220)로부터 수신된 신호를 신호처리부 에서 처리할 수 있는 신호로 가공하여 출력할 수 있다. 이렇게 출력된 신호는 신호 처리와 영상 처리를 통하여 디스플레이부에 디스플레이된다. 또한, 제 2 무선 통신부(221)는 본 발명에 따른 프로브(210)의 동작을 제어할 제어신호를 무선 통신이 가능한 신호로 가공하여 송신할 수 있다.The
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부한 청구 범위의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.While the present invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
110, 210: 프로브110, 210: probe
111: 변환소자111: conversion element
117: 하우징117: housing
120: 케이블120: cable
130, 220: 본체130, 220: main body
Claims (7)
Priority Applications (1)
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KR1020080004545A KR20090078624A (en) | 2008-01-15 | 2008-01-15 | Ultrasound diagnostic device with a single transducer element |
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