WO2012141520A2 - Apparatus for diagnosing ultrasound image for minimizing image artifact having tooth shape, and method for diagnosing same - Google Patents

Apparatus for diagnosing ultrasound image for minimizing image artifact having tooth shape, and method for diagnosing same Download PDF

Info

Publication number
WO2012141520A2
WO2012141520A2 PCT/KR2012/002801 KR2012002801W WO2012141520A2 WO 2012141520 A2 WO2012141520 A2 WO 2012141520A2 KR 2012002801 W KR2012002801 W KR 2012002801W WO 2012141520 A2 WO2012141520 A2 WO 2012141520A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scan line
pulse
bias voltages
transducer elements
different bias
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/002801
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Other versions
WO2012141520A9 (en
WO2012141520A3 (en
Inventor
이대현
조성택
노세범
Original Assignee
알피니언메디칼시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알피니언메디칼시스템 주식회사 filed Critical 알피니언메디칼시스템 주식회사
Publication of WO2012141520A2 publication Critical patent/WO2012141520A2/en
Publication of WO2012141520A3 publication Critical patent/WO2012141520A3/en
Publication of WO2012141520A9 publication Critical patent/WO2012141520A9/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52077Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging with means for elimination of unwanted signals, e.g. noise or interference
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof. More particularly, the present invention relates to an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof, which can minimize tooth-shaped image artifacts appearing in an ultrasound image due to spike voltage generated during a switching operation with respect to a bias voltage of the HVMUX. .
  • the imaging device is a flower of a medical diagnostic device because it can be seen without cutting the inside of the human body.
  • the imaging device includes an X-ray diagnosis device, a magnetic resonance imaging (MRI) diagnosis device, and an ultrasound diagnosis device. Is used, and each has its advantages and disadvantages.
  • the ultrasonic imaging apparatus has the advantage of being able to make a real-time diagnosis and having a very low price at the expense of resolution. Accordingly, the ultrasound imaging apparatus has become an essential diagnostic device in almost all medical fields such as internal medicine, gynecology, pediatrics, urology, ophthalmology, radiology, and the demand is rapidly increasing.
  • the frequency of ultrasound which is mainly used in the ultrasound imaging apparatus, is from several MHz to several tens of MHz.
  • the ultrasound image is basically composed of the reflected wave generated at the interface consisting of different media.
  • the velocity V of the ultrasonic waves propagating in the human body can be expressed by Equation 1 when the density of the medium is ⁇ and the volume fraction is B.
  • the ultrasonic velocity in the human body varies depending on the medium, and accordingly, compensation for the variation of the velocity in the human body has been studied.
  • Equation 2 An important one of the physical properties of ultrasound is the nature of the attenuation as it propagates in the medium.
  • the intensity I of the ultrasonic wave according to the propagation distance z is expressed by Equation 2.
  • is the attenuation coefficient.
  • the attenuation coefficient has a large relationship with the frequency, and the attenuation coefficient in the frequency band used in the ultrasound imaging apparatus increases almost linearly with the frequency.
  • Reflection is related to the characteristic impedance Z of the medium.
  • the characteristic impedance Z of the medium is expressed as the product of the density ⁇ of the material and the velocity V of the ultrasonic wave as shown in Equation 3.
  • Equation 4 When incident from the material of the characteristic impedance Z 1 to the material of Z 2 , the reflectivity R is expressed by Equation 4 below.
  • the transducer 110 converts a pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 120 into an ultrasonic signal and transmits the pulse to the object, and converts the ultrasonic signal reflected back from the boundary of different media into an electrical signal. Transfer to the signal processor 130.
  • the signal processor 130 may perform TGC (Time Gain Compensation) amplification, Rx Beamforming, Echo Processing, Spectral Doppler Processor (CDP) / CDP (Regarding the signal received from the transducer 110).
  • TGC Time Gain Compensation
  • CDP Spectral Doppler Processor
  • CDP Code Division Multiple Access to Physical channels
  • DCP color doppler processor
  • DSC digital scan converter
  • probe probe
  • the quality of the image varies depending on the number of transducer elements, and also the number of transducer elements Proportional to the circuits for the transmission and reception of ultrasonic waves also increases.
  • the electrical signal is split into: 2 or 1: 3 using a high voltage multiplexer (HVMUX) on a TI interface board of the ultrasound imaging apparatus. do.
  • HVMUX high voltage multiplexer
  • a high bias voltage that is, the first power source V PP and the second power source V NN is applied to the HVMUX , and the first power source V PP or the second power source is applied.
  • a first switching operation 210 for selecting (V NN ) and a second switching operation 220 for determining whether to select a channel are performed.
  • the spike voltage according to the charge injection of the internal circuit is generated during the first switching operation, which acts like another pulse instead of the Tx pulse, thereby causing an image artifact in the ultrasound image.
  • the spike voltage according to the charge injection of the internal circuit is generated during the first switching operation, which acts like another pulse instead of the Tx pulse, thereby causing an image artifact in the ultrasound image.
  • An embodiment of the present invention was devised to solve the above-described problem, and it is possible to minimize the tooth-shaped image artifacts appearing in the ultrasound image due to the spike voltage generated during the switching operation of the bias voltage of the HVMUX.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof.
  • An example of an ultrasound imaging apparatus for achieving the above object is a pulse generator for generating a pulse of an electrical signal; A probe including a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of an electrical signal into an ultrasonic signal through at least one transducer element and transmitting the pulse to an object; A mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied; And a control unit configured to move the scan line corresponding to the line density of the transducer element, and to perform switching for different bias voltages at every pulse repitition frequency (PRF) when the scan line is moved.
  • PRF pulse repitition frequency
  • the controller may further form a dummy scan line corresponding to the original scan line.
  • the controller may perform switching for different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
  • an ultrasound imaging apparatus for achieving the above object is a pulse generator for generating a pulse of an electrical signal;
  • a probe comprising a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of an electrical signal into an ultrasonic signal through at least one transducer element and delivering the ultrasonic signal to an object;
  • a mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied;
  • a control unit which forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element, and performs switching for different bias voltages for each of the formed PRFs.
  • Ultrasonic imaging method for achieving the above object, generating a pulse of an electrical signal; Forming a PRF corresponding to the linear density for the transducer element, and performing switching of mux different bias voltages for each formed PRF; Sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements; And converting a pulse of the electrical signal into an ultrasonic signal through the selected transducer element and delivering the pulse to the object.
  • the above-described ultrasound imaging method may further include moving the scan line in response to the formed PRF.
  • the ultrasound image diagnosis method may further include forming a dummy scan line corresponding to the scan line.
  • the aforementioned ultrasound image diagnosis method may additionally perform switching for different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
  • the spike voltage generated during the switching operation with respect to the bias voltage of the HVMUX may minimize the tooth-shaped image artifacts appearing in the ultrasound image.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the basic principle of an ultrasound imaging apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of spike voltage generated in HVMUX.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a pulse generated by the pulse generator of FIG. 3.
  • 5 is a diagram illustrating an example of image artifacts due to spike voltages generated by muxes.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an operation mechanism of the linear density mode.
  • FIG. 7 illustrates an example of mux control for the probe of FIG. 6.
  • FIG 8 illustrates an example of an ultrasound image from which image artifacts are removed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an ultrasound imaging method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the ultrasound imaging apparatus 300 may include a pulse generator 310, a probe 320, a mux 330, and a controller 340.
  • the pulse generator 310 generates a pulse of an electrical signal.
  • the pulse generating unit 310 in order to increase the axial sharpness of the pulse (Axial Resolution), as shown in Figure 4 to shorten the width of the pulse Tp and to increase the S / N (Signal / Noise) ratio size of the pulse Increase V enough to excite the transducer.
  • the probe 320 is a device for generating and measuring ultrasonic waves and includes a plurality of transducer elements.
  • the probe 320 converts the pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310 through the at least one transducer element into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave to the object.
  • the returned ultrasonic signal is converted into an electrical signal and transmitted to a signal processor (not shown).
  • the signal processing unit amplifies TGC (Time Gain Compensation), Rx Beamforming, Echo Processing, SDP (Spectral Doppler Processor) / CDP (Color Doppler Processor), and DSC (Digital Scan). Signal processing such as a converter) and display of an image through a display are applied.
  • the probe 320 may be a linear probe, a sector probe, a convex probe, a trapezoidal probe, or the like according to an assembly form of a plurality of transducer elements.
  • the ultrasonic signal When the ultrasonic signal is emitted to the object by the transducer element, reflection occurs at the interface when acoustic interfaces with different acoustic impedances exist in the propagation medium, and some light is transmitted, and when multiple interfaces exist, the echo is sequentially reflected. Come back. At this time, the returned echo puts stress on the piezoelectric element of the transducer element, and generates an electric field proportional to the echo intensity to convert it into an electrical signal.
  • the mux 330 selects at least one of the plurality of transducer elements of the probe 320 to form a channel. At this time, different bias voltages are applied to the mux 330, and the mux 330 performs a switching operation on the different voltages to be applied, thereby generating a pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310. It can be delivered to the probe 320 through the selected channel.
  • the control unit 340 moves the scan line corresponding to the line density of the transducer element of the probe 320, and different bias voltages of the mux 330 at every pulse repitition frequency (PRF) during movement of the scan line.
  • PRF pulse repitition frequency
  • the charge injection spike voltage generated when switching to the different bias voltages of the mux 330 is a major cause of image artifacts, and especially in the line density mode
  • the effect of the image artifacts is prominent since Tx / Rx is performed two to four times per producer element. That is, assuming that the probe 320 uses 128 transducer elements and operates in the linear density mode 2 as shown in FIG. 5, the probe 320 may have the same effect as using the 256 transducer elements. . In this case, the probe 320 virtually divides one transducer element into four quadrants to make a delay curve when the first # 1 Tx / Rx and the second # 2 Tx / Rx are different, and thus the Tx / Rx. This allows you to adjust the resolution.
  • the control unit 340 of the ultrasound imaging apparatus 300 performs an operation for minimizing the tooth-shaped artifacts appearing in the ultrasound image by the switching operation of the HVMUX.
  • the controller 340 forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element of the probe 320, and performs switching on different bias voltages of the mux 330 for each formed PRF.
  • the controller 340 may transmit a pulse signal EMIF_INT for executing the movement of the scan line in response to the linear density of the transducer element of the probe 320.
  • a PRF signal having the same period as that of the pulse signal EMIF_INT may be formed and transmitted.
  • the pulse of the PRF signal precedes the pulse of the EMIF_INT signal.
  • the controller 340 for such an operation may be implemented by a field programmable gate array (FPGA).
  • FPGAs are semiconductor devices that include programmable logic elements and programmable internals. Programmable logic elements can be programmed by duplicating basic logic gate functions such as AND, OR, XOR, NOT, more complex decoders, or combinations of computational functions. Most FPGAs include programmable logic elements (also called logical blocks) that contain memory elements that are either simple flip-flops or more complete memory blocks. Programmable internal hierarchies allow the logic blocks in the FPGA to be interconnected as required by the system designer. These logic blocks and internal lines can be programmed by the consumer / designer after the manufacturing process to perform any logic function required. For this reason, it is called "on-site programmable gate array.” FPGAs are generally slower than ASIC replacements, cannot be applied to complex designs, and consume more power. However, the development time is short, the error can be corrected on-site, and the initial development cost is low.
  • the controller 340 when the moved scan line is an original scan line, the controller 340 further forms a dummy scan line corresponding to the original scan line.
  • the dummy scan line is not an actual scan line executed by the probe 320, but a virtual scan line for forcibly executing switching to the different bias voltages of the mux 330. That is, the controller 340 transmits a switching command to the mux 330 on the assumption that there is a dummy scan line in advance of the original scan line (in the drawing, the switching command corresponding to the original scan line is represented by IDEX, and the dummy scan line is shown in FIG. The switching command corresponding to DUMMY).
  • the scan according to the linear density is performed by the dummy scan line formed by the controller 340. It is determined that there is a line, and thus switching between different bias voltages corresponding to Tx and Rx is possible for each PRF.
  • one dummy scan line is formed in front of the original scan line in the drawing, the number of dummy scan lines formed may vary depending on the linear density mode. For example, when the linear density mode is 3, two dummy scan lines may be formed in front of the original scan line to perform switching for different bias voltages of the mux 330 at every PRF.
  • the dummy scan line is formed in front of the original scan line in the drawing, in some cases, the dummy scan line may be formed behind the original scan line, or may be formed together with the front and back of the original scan line.
  • tooth-shaped image artifacts can be eliminated as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an ultrasound imaging method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the pulse generator 310 generates a pulse of an electrical signal (S910).
  • the pulse generating unit 310 in order to increase the axial sharpness of the pulse (Axial Resolution), as shown in Figure 4 to shorten the width of the pulse Tp and to increase the S / N (Signal / Noise) ratio size of the pulse Increase V enough to excite the transducer.
  • the controller 340 forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element of the probe 320, and performs switching of different bias voltages of the mux 330 for each formed PRF (S920).
  • the controller 340 may transmit a pulse signal EMIF_INT for executing the movement of the scan line in response to the linear density of the transducer element of the probe 320 (S930).
  • a dummy scan line may be further formed (S940). In this case, the number of dummy scan lines may be adjusted differently according to the linear density mode.
  • the mux 330 selects at least one of the plurality of transducer elements of the probe 320 to form a channel (S950). The selection of such transducer elements is made sequentially, thereby scanning the plurality of transducer elements of the probe 320.
  • the probe 320 converts the pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310 through the at least one transducer element into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave to the object.
  • the probe 320 reflects back from the boundary of different media of the object and returns back to the object.
  • the ultrasonic signal is converted into an electrical signal and transmitted to the signal processor. Since the function and operation of the probe 320 are well known techniques, detailed description thereof will be omitted.

Abstract

Disclosed are an apparatus for diagnosing an ultrasound image for minimizing image artifacts having a tooth shape, resulting from a switching movement by a HVMUX, in an ultrasound image, and a method for diagnosing same. The apparatus for diagnosing the ultrasound image, according to one embodiment of the present invention, comprises: a pulse generator unit for generating a pulse in an electric signal; a plurality of transducer elements; a probe for converting the pulse in the electric signal into an ultrasound wave signal and transferring same to an object body through at least one transducer element; a multiplexer (MUX) for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements, based on different bias voltages which are applied; and a control unit for moving a scan line in accordance with a line density of the transducer elements, and for switching between the different bias voltages every pulse repetition frequency (PRF) when the scan line moves.

Description

이빨 모양의 이미지 아티팩트를 최소화할 수 있는 초음파 영상 진단장치 및 그 진단방법Ultrasonic Imaging Device and Minimization Method for Minimizing Tooth-shaped Image Artifact
본 발명의 실시예는 초음파 영상 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, HVMUX의 바이어스 전압에 대한 스위칭 동작시에 발생하는 스파이크 전압으로 인해 초음파 영상에 나타나는 이빨 모양의 이미지 아티팩트(Image Artifact)를 최소화할 수 있는 초음파 영상 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof. More particularly, the present invention relates to an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof, which can minimize tooth-shaped image artifacts appearing in an ultrasound image due to spike voltage generated during a switching operation with respect to a bias voltage of the HVMUX. .
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiments of the present invention and do not constitute a prior art.
최근 들어 급속히 발전하고 있는 전자공학 및 신호처리, 특히 디지털 신호처리 기술은 영상진단기기 분야에도 커다란 영향을 끼치고 있다. 영상진단기기는 인체의 내부를 절단하지 않고 볼 수 있다는 점에서 의료용 진단기기의 꽃이라고 할 수 있다.이러한 영상진단기기에는 X-ray 진단기, MRI(Magnetic Resonance Imaging: 자기공명 영상) 진단기, 초음파 진단기 등이 사용되고 있으며, 각각 그 장단점들이 있다. 그 중, 초음파 영상 진단장치는 해상도가 떨어지는 대신 실시간 진단이 가능하며 가격이 매우 저렴한 장점을 가지고 있다. 이에 따라 초음파 영상 진단장치는 내과, 산부인과, 소아과, 비뇨기과, 안과, 방사선과 등의 거의 모든 의학분야에서 필수적인 진단장치가 되어 그 수요가 급격히 증가하고 있다.Recently, the rapid development of electronics and signal processing, especially digital signal processing technology has a significant impact on the field of image diagnostic equipment. The imaging device is a flower of a medical diagnostic device because it can be seen without cutting the inside of the human body.The imaging device includes an X-ray diagnosis device, a magnetic resonance imaging (MRI) diagnosis device, and an ultrasound diagnosis device. Is used, and each has its advantages and disadvantages. Among them, the ultrasonic imaging apparatus has the advantage of being able to make a real-time diagnosis and having a very low price at the expense of resolution. Accordingly, the ultrasound imaging apparatus has become an essential diagnostic device in almost all medical fields such as internal medicine, gynecology, pediatrics, urology, ophthalmology, radiology, and the demand is rapidly increasing.
초음파 영상 진단장치에서 주로 사용되는 초음파의 주파수는 수 MHz에서 수십 MHz이다. 초음파는 인체를 통과하면서 매질에 따라 속도가 변하며, 또한 감쇄되는 양도 변한다. 한편, 초음파 영상은 기본적으로 서로 다른 매질로 이루어진 경계면에서 생기는 반사파를 이용하여 구성한다.The frequency of ultrasound, which is mainly used in the ultrasound imaging apparatus, is from several MHz to several tens of MHz. As ultrasound passes through the human body, the speed changes with the medium, and the amount of attenuation also changes. On the other hand, the ultrasound image is basically composed of the reflected wave generated at the interface consisting of different media.
인체 내를 진행하는 초음파의 속도 V는 그 매질의 밀도를 ρ, 용적률을 B라고 하면 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.The velocity V of the ultrasonic waves propagating in the human body can be expressed by Equation 1 when the density of the medium is ρ and the volume fraction is B.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2012002801-appb-I000001
Figure PCTKR2012002801-appb-I000001
인체 내에서의 초음파 속도는 매질에 따라 다르며, 이에 따라 인체 내부에서의 속도의 변화에 따른 보상이 연구되고 있다.The ultrasonic velocity in the human body varies depending on the medium, and accordingly, compensation for the variation of the velocity in the human body has been studied.
초음파의 물리적 성질 중의 중요한 하나는 초음파가 매질 내에서 전파될 때의 감쇄의 성질이다. 전파거리 z에 따른 초음파의 강도(intensity) I는 수학식 2와 같이 표현된다.An important one of the physical properties of ultrasound is the nature of the attenuation as it propagates in the medium. The intensity I of the ultrasonic wave according to the propagation distance z is expressed by Equation 2.
[수학식 2][Equation 2]
I=IOexp(-2αz)I = I O exp (-2αz)
여기서 α는 감쇄계수(attenuation coefficient)이다. 감쇄계수는 주파수와 큰 관계를 가지고 있으며, 초음파 영상 진단장치에서 사용되는 주파수 대역에서의 감쇄계수는 주파수에 따라 거의 직선적으로 증가한다.Where α is the attenuation coefficient. The attenuation coefficient has a large relationship with the frequency, and the attenuation coefficient in the frequency band used in the ultrasound imaging apparatus increases almost linearly with the frequency.
초음파 영상 진단장치에 있어서 다른 중요한 성질 중의 하나는 반사이다. 반사는 매질의 특성 임피던스(impedance) Z에 관계한다. 매질의 특성 임피던스 Z는 수학식 3과 같이 물질의 밀도 ρ와 초음파의 속도 V의 곱으로 표시된다.One of the other important properties of ultrasound imaging is reflection. Reflection is related to the characteristic impedance Z of the medium. The characteristic impedance Z of the medium is expressed as the product of the density ρ of the material and the velocity V of the ultrasonic wave as shown in Equation 3.
[수학식 3][Equation 3]
Z=pVZ = pV
특성 임피던스 Z1의 물질에서 Z2의 물질로 입사될 때, 반사계수(reflectivity) R은 수학식 4와 같이 표시된다.When incident from the material of the characteristic impedance Z 1 to the material of Z 2 , the reflectivity R is expressed by Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
Figure PCTKR2012002801-appb-I000002
Figure PCTKR2012002801-appb-I000002
도 1은 초음파 영상 진단장치의 기본원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 트랜스듀서(110)는 펄스 발생부(120)에 의해 발생된 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하고, 서로 다른 매질의 경계에서 반사되어 다시 되돌아오는 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부(130)로 전달한다. 이때, 신호 처리부(130)는 트랜스듀서(110)로부터 수신되는 신호에 대하여 TGC(Time Gain Compensation) 증폭, Rx 빔포밍(Beamforming), 에코 프로세싱(Echo Processing), SDP(Spectral Doppler Processor)/CDP(Color Doppler Processor), DSC(Digital Scan Converter) 등의 적절한 신호처리를 수행한 후, 디스플레이(140)를 통해 영상으로 표시한다.1 is a diagram illustrating the basic principle of an ultrasound imaging apparatus. The transducer 110 converts a pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 120 into an ultrasonic signal and transmits the pulse to the object, and converts the ultrasonic signal reflected back from the boundary of different media into an electrical signal. Transfer to the signal processor 130. In this case, the signal processor 130 may perform TGC (Time Gain Compensation) amplification, Rx Beamforming, Echo Processing, Spectral Doppler Processor (CDP) / CDP (Regarding the signal received from the transducer 110). After appropriate signal processing such as a color doppler processor (DCP), a digital scan converter (DSC), and the like, the image is displayed on the display 140.
한편, 복수의 트랜스듀서의 엘리먼트(element)가 결합되어 프로브(Probe: 탐촉자)를 형성하는데, 이러한 프로브는 트랜스듀서 엘리먼트의 개수에 따라서 영상의 질(quality)이 달라지며, 또한 트랜스듀서 엘리먼트의 개수에 비례하여 초음파 송수신을 위한 회로들도 증가한다.On the other hand, elements of a plurality of transducers are combined to form a probe (probe: probe), the quality of the image varies depending on the number of transducer elements, and also the number of transducer elements Proportional to the circuits for the transmission and reception of ultrasonic waves also increases.
일반적으로 초음파 송수신 회로를 최소화하고 엘리먼트의 수를 확장하기 위하여, 초음파 영상 진단장치의 TI 보드(Transducer Interface Board)에서 HVMUX(High Voltage Multiplexer)를 이용하여 전기적 신호를 :2 또는 1:3 등으로 분기한다.In general, in order to minimize the ultrasonic transmission and reception circuit and to expand the number of elements, the electrical signal is split into: 2 or 1: 3 using a high voltage multiplexer (HVMUX) on a TI interface board of the ultrasound imaging apparatus. do.
이때, HVMUX에는 도 2에 도시한 바와 같이, 높은 바이어스(bias) 전압 즉, 제1 전원(VPP) 및 제2 전원(VNN)이 인가되며, 제1 전원(VPP) 또는 제2 전원(VNN)을 선택하는 제1 스위칭 동작(210) 및 채널의 선택 여부를 결정하는 제2 스위칭 동작(220)이 이루어진다.In this case, as shown in FIG. 2, a high bias voltage, that is, the first power source V PP and the second power source V NN is applied to the HVMUX , and the first power source V PP or the second power source is applied. A first switching operation 210 for selecting (V NN ) and a second switching operation 220 for determining whether to select a channel are performed.
그런데, 제1 스위칭 동작시에 내부 회로의 차지 인젝션(Charge Injection)에 따른 스파이크 전압이 발생하며, 이것은 초음파 송신신호(Tx Pulse)가 아닌 또 다른 펄스처럼 작용하여 초음파 영상에 이미지 아티팩트(Image Artifact)를 발생시키는 문제점이 있다. However, the spike voltage according to the charge injection of the internal circuit is generated during the first switching operation, which acts like another pulse instead of the Tx pulse, thereby causing an image artifact in the ultrasound image. There is a problem that generates.
본 발명의 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, HVMUX의 바이어스 전압에 대한 스위칭 동작시에 발생하는 스파이크 전압으로 인해 초음파 영상에 나타나는 이빨 모양의 이미지 아티팩트(Image Artifact)를 최소화할 수 있는 초음파 영상 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention was devised to solve the above-described problem, and it is possible to minimize the tooth-shaped image artifacts appearing in the ultrasound image due to the spike voltage generated during the switching operation of the bias voltage of the HVMUX. An object of the present invention is to provide an ultrasound imaging apparatus and a diagnostic method thereof.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치의 일 예는, 전기적 신호의 펄스를 발생하는 펄스 발생부; 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(Transducer Element)를 포함하며, 적어도 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 프로브; 인가되는 서로 다른 바이어스(bias) 전압에 기초하여 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 먹스(MUX); 및 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도(Line density)에 대응하여 스캔 라인을 이동하며, 스캔 라인의 이동시 매 PRF(Pulse Repitition Frequency)마다 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An example of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a pulse generator for generating a pulse of an electrical signal; A probe including a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of an electrical signal into an ultrasonic signal through at least one transducer element and transmitting the pulse to an object; A mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied; And a control unit configured to move the scan line corresponding to the line density of the transducer element, and to perform switching for different bias voltages at every pulse repitition frequency (PRF) when the scan line is moved. .
여기서, 제어부는, 오리지널 스캔 라인(Original scan line)에 대응하여 더미 스캔 라인(Dummy scan line)을 추가로 형성할 수 있다.Here, the controller may further form a dummy scan line corresponding to the original scan line.
또한, 제어부는, 더미 스캔 라인에 대응하여 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시킬 수 있다.In addition, the controller may perform switching for different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치의 다른 예는, 전기적 신호의 펄스를 발생하는 펄스 발생부; 복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하며, 적어도 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 프로브; 인가되는 서로 다른 바이어스 전압에 기초하여 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 먹스; 및 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 PRF마다 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Another example of an ultrasound imaging apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a pulse generator for generating a pulse of an electrical signal; A probe comprising a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of an electrical signal into an ultrasonic signal through at least one transducer element and delivering the ultrasonic signal to an object; A mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied; And a control unit which forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element, and performs switching for different bias voltages for each of the formed PRFs.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단방법은, 전기적 신호의 펄스를 발생하는 단계; 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 PRF마다 먹스의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 단계; 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 단계; 및 선택된 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Ultrasonic imaging method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, generating a pulse of an electrical signal; Forming a PRF corresponding to the linear density for the transducer element, and performing switching of mux different bias voltages for each formed PRF; Sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements; And converting a pulse of the electrical signal into an ultrasonic signal through the selected transducer element and delivering the pulse to the object.
전술한 초음파 영상 진단방법은, 형성된 PRF에 대응하여 스캔 라인을 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.The above-described ultrasound imaging method may further include moving the scan line in response to the formed PRF.
또한, 전술한 초음파 영상 진단방법은, 스캔 라인에 대응하여 더미 스캔 라인을 추가로 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The ultrasound image diagnosis method may further include forming a dummy scan line corresponding to the scan line.
이때, 전술한 초음파 영상 진단방법은, 더미 스캔 라인에 대응하여 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 추가로 실행할 수 있다.In this case, the aforementioned ultrasound image diagnosis method may additionally perform switching for different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
본 발명의 실시예에 따르면, HVMUX의 바이어스 전압에 대한 스위칭 동작시에 발생하는 스파이크 전압으로 인해 초음파 영상에 나타나는 이빨 모양의 이미지 아티팩트(Image Artifact)를 최소화할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, the spike voltage generated during the switching operation with respect to the bias voltage of the HVMUX may minimize the tooth-shaped image artifacts appearing in the ultrasound image.
도 1은 초음파 영상 진단장치의 기본원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating the basic principle of an ultrasound imaging apparatus.
도 2는 HVMUX에서 발생되는 스파이크 전압의 예를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of spike voltage generated in HVMUX.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 펄스 발생부에 의해 발생되는 펄스의 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a pulse generated by the pulse generator of FIG. 3.
도 5는 먹스에 의해 발생되는 스파이크 전압에 의한 이미지 아티팩트의 예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of image artifacts due to spike voltages generated by muxes.
도 6은 선밀도 모드의 동작 메커니즘을 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an operation mechanism of the linear density mode.
도 7은 도 6의 프로브에 대한 먹스 제어의 예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 illustrates an example of mux control for the probe of FIG. 6.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 이미지 아티팩트가 제거된 초음파 영상의 예를 나타낸 도면이다.8 illustrates an example of an ultrasound image from which image artifacts are removed according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating an ultrasound imaging method according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a diagram schematically illustrating an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치(300)는 펄스 발생부(310), 프로브(320), 먹스(330) 및 제어부(340)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the ultrasound imaging apparatus 300 according to the exemplary embodiment of the present invention may include a pulse generator 310, a probe 320, a mux 330, and a controller 340.
펄스 발생부(310)는 전기적 신호의 펄스를 발생한다. 이때, 펄스 발생부(310)는 펄스의 축상 선명도(Axial Resolution)를 증가시키기 위해 도 4에 도시한 바와 같이 펄스의 폭 Tp를 짧게 하고 S/N(Signal/Noise) 비를 높이기 위하여 펄스의 크기 V를 충분히 키워 트랜스듀서(transducer)를 여기시킨다.The pulse generator 310 generates a pulse of an electrical signal. At this time, the pulse generating unit 310 in order to increase the axial sharpness of the pulse (Axial Resolution), as shown in Figure 4 to shorten the width of the pulse Tp and to increase the S / N (Signal / Noise) ratio size of the pulse Increase V enough to excite the transducer.
프로브(320)는 초음파의 발생과 측정을 하는 장치로서 복수의 트랜스듀서 엘리먼트(Transducer Element)를 포함한다. 이때, 프로브(320)는 적어도 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 펄스 발생부(310)에 의해 발생된 전기적 신호의 펄스를 초음파로 변환하여 대상체에 전달하며, 대상체의 서로 다른 매질의 경계에서 반사되어 다시 되돌아오는 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부(도시하지 않음)로 전달한다. 본 발명의 실시예에서도 신호 처리부에 의한 TGC(Time Gain Compensation) 증폭, Rx 빔포밍(Beamforming), 에코 프로세싱(Echo Processing), SDP(Spectral Doppler Processor)/CDP(Color Doppler Processor), DSC(Digital Scan Converter) 등의 신호처리 및 디스플레이를 통한 영상의 표시 등이 적용되나, 신호 처리부 및 디스플레이는 본 발명의 요지를 벗어나므로 이하에서는 그 상세한 설명을 생략한다. 프로브(320)의 종류로는 복수의 트랜드듀서 엘리먼트의 어셈블리(assembly) 형태에 따라 선형 프로브(Linear Probe), 섹터 프로브(Sector Probe), 컨벡스 프로브(Convex Probe), 사다리꼴 프로브 등이 있다.The probe 320 is a device for generating and measuring ultrasonic waves and includes a plurality of transducer elements. In this case, the probe 320 converts the pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310 through the at least one transducer element into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave to the object. The returned ultrasonic signal is converted into an electrical signal and transmitted to a signal processor (not shown). In the embodiment of the present invention, the signal processing unit amplifies TGC (Time Gain Compensation), Rx Beamforming, Echo Processing, SDP (Spectral Doppler Processor) / CDP (Color Doppler Processor), and DSC (Digital Scan). Signal processing such as a converter) and display of an image through a display are applied. However, since the signal processing unit and the display deviate from the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The probe 320 may be a linear probe, a sector probe, a convex probe, a trapezoidal probe, or the like according to an assembly form of a plurality of transducer elements.
트랜스듀서 엘리먼트에 의해 초음파 신호가 대상체로 발사되면, 전파 매질 중에 음향 임피던스가 서로 다른 경계면이 존재할 경우 그 경계면에서 반사현상이 일어나며, 일부는 투과하고, 여러 경계면이 존재할 경우에는 에코는 순차적으로 반사되어 되돌아오게 된다. 이때, 되돌아온 에코는 트랜스듀서 엘리먼트의 압전자기에 스트레스를 가하게 되고, 이 에코 강도에 비례한 전계를 발생시켜 전기신호로 변환한다. 이렇게 대상체로 발사된 하나의 초음파 펄스는 대상체 내의 여러 깊이(경계면)에서의 각 점으로부터 펄스 에코를 발생시키며, 이를 펄스 왕복 전파거리를 고려하여, 거리 x에 있는 조직으로부터의 에코는 시간축상 t=2x/c(c=1530m/s: 평균음속)인 위치에 나타난다. 따라서 이 송신펄스에 대한 지연시간으로부터 역으로 반사위치를 결정할 수 있다. When the ultrasonic signal is emitted to the object by the transducer element, reflection occurs at the interface when acoustic interfaces with different acoustic impedances exist in the propagation medium, and some light is transmitted, and when multiple interfaces exist, the echo is sequentially reflected. Come back. At this time, the returned echo puts stress on the piezoelectric element of the transducer element, and generates an electric field proportional to the echo intensity to convert it into an electrical signal. This ultrasonic pulse emitted to the object generates a pulse echo from each point at various depths (boundary planes) within the object, taking into account the pulse round-trip propagation distance, the echo from the tissue at distance x is equal to the time axis t = It appears at a position of 2x / c (c = 1530m / s: average sound speed). Therefore, the reflection position can be determined inversely from the delay time for this transmission pulse.
먹스(330)는 프로브(320)의 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 선택하여 채널을 형성한다. 이때, 먹스(330)에는 서로 다른 바이어스(bias) 전압들이 인가되는데, 먹스(330)는 인가되는 서로 다른 전압들에 대한 스위칭 동작을 하여 펄스 발생부(310)에 의해 발생된 전기적 신호의 펄스가 선택된 채널을 통해 프로브(320)에 전달될 수 있도록 한다.The mux 330 selects at least one of the plurality of transducer elements of the probe 320 to form a channel. At this time, different bias voltages are applied to the mux 330, and the mux 330 performs a switching operation on the different voltages to be applied, thereby generating a pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310. It can be delivered to the probe 320 through the selected channel.
제어부(340)는 프로브(320)의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도(Line density)에 대응하여 스캔 라인을 이동하며, 스캔 라인의 이동시 매 PRF(Pulse Repitition Frequency)마다 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시킨다.The control unit 340 moves the scan line corresponding to the line density of the transducer element of the probe 320, and different bias voltages of the mux 330 at every pulse repitition frequency (PRF) during movement of the scan line. Enable switching on
일반적으로 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압들에 대한 스위칭시에 발생하는 차지 인젝션 스파이크 전압(Charge injection spike voltage)이 이미지 아티팩트를 유발하는 주요한 원인이 되며, 특히 선밀도 모드(Line density mode)에서는 트랜스듀서 엘리먼트 당 Tx/Rx를 2 내지 4번 실시하기 때문에 이미지 아티팩트에 의한 영향이 두드러지게 나타난다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이 프로브(320)가 128 트랜스듀서 엘리먼트를 사용하며 선밀도 모드 2로 동작하는 것으로 가정하면, 프로브(320)는 256 트랜스듀서 엘리먼트를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 이때, 프로브(320)는 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 가상으로 4등분하여 첫 번째의 #1 Tx/Rx와 두 번째의 #2 Tx/Rx를 할 때 딜레이 커브(delay curve)를 다르게 하여 Tx/Rx함으로써 레졸루션(resolution)을 조절할 수 있다. 이 경우, 스캔 라인 이동시 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에서 첫 번째의 #1 Tx/Rx에서만 HVMUX의 스위칭이 발생하기 때문에 하나의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 스캔 라인 #1 및 #2의 이미지 아티팩트가 두드러지게 차이가 나게 된다. 마찬가지로, 선밀도 모드가 0 내지 5인 경우에도 이와 같은 동작 메커니즘에 의해 이미지 아티팩트가 두드러지게 차이가 나게 된다. 이와 같이, 선밀도 모드에서는 PRF마다 스캔라인 이동 후 사용하는 HVMUX의 특성상 단지 첫 번째 Tx/Rx에서만 HVMUX의 스위칭이 발생하며, HVMUX의 스위칭에 따른 차지 인젝션 스파이크 전압이 발생되고, 2 내지 4번째 Tx/Rx에서는 HVMUX가 스위칭을 하지 않기 때문에 초음파 영상에는 도 6에 나타난 바와 같이, 이빨 모양의 이미지 아티팩트가 나타나게 된다. In general, the charge injection spike voltage generated when switching to the different bias voltages of the mux 330 is a major cause of image artifacts, and especially in the line density mode The effect of the image artifacts is prominent since Tx / Rx is performed two to four times per producer element. That is, assuming that the probe 320 uses 128 transducer elements and operates in the linear density mode 2 as shown in FIG. 5, the probe 320 may have the same effect as using the 256 transducer elements. . In this case, the probe 320 virtually divides one transducer element into four quadrants to make a delay curve when the first # 1 Tx / Rx and the second # 2 Tx / Rx are different, and thus the Tx / Rx. This allows you to adjust the resolution. In this case, since the switching of HVMUX occurs only on the first # 1 Tx / Rx of each transducer element during scan line movement, the image artifacts of scan lines # 1 and # 2 for one transducer element are significantly different. I will. Similarly, even when the linear density mode is 0 to 5, the image artifacts are markedly different by this operation mechanism. As described above, in the linear density mode, switching of HVMUX occurs only in the first Tx / Rx due to the characteristics of HVMUX used after the scan line movement for each PRF, charge injection spike voltage occurs according to switching of HVMUX, and 2-4 th Tx / Since the HVMUX does not switch at Rx, the ultrasonic image shows a tooth-shaped image artifact as shown in FIG. 6.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단장치(300)의 제어부(340)는 HVMUX의 스위칭 동작에 의해 초음파 영상에 나타나는 이빨 모양의 아티팩트를 최소화하기 위한 동작을 수행한다. The control unit 340 of the ultrasound imaging apparatus 300 according to an embodiment of the present invention performs an operation for minimizing the tooth-shaped artifacts appearing in the ultrasound image by the switching operation of the HVMUX.
이를 위해 제어부(340)는 프로브(320)의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 PRF마다 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시킨다. 이때, 제어부(340)는 도 7에 도시한 바와 같이, 프로브(320)의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 스캔 라인의 이동을 실행하기 위한 펄스 신호(EMIF_INT)를 전송할 수 있으며, 스캔 라인의 이동시 펄스 신호 EMIF_INT의 주기와 동일한 주기를 갖는 PRF 신호를 형성하여 전송할 수 있다. 이때, PRF 신호의 펄스는 EMIF_INT 신호의 펄스보다 앞서는 것이 바람직하다. 이러한 동작을 위한 제어부(340)는 FPGA(Field Programmable Gate Array: 현장 프로그래머블 게이트 어레이)에 의해 구현이 가능하다. FPGA는 프로그래머블 논리 요소와 프로그래밍가능 내부선이 포함된 반도체 소자이다. 프로그래머블 논리 요소는 AND, OR, XOR, NOT, 더 복잡한 디코더나 계산기능의 조합 기능 같은 기본적인 논리 게이트의 기능을 복제하여 프로그래밍할 수 있다. 대부분의 FPGA는 프로그래밍이 가능한 논리 요소(논리 블록이라고도 한다)에 간단한 플립플롭(Flip-Flop)이나 더 완벽한 메모리 블록으로 된 메모리 요소를 포함하고 있다. 프로그램이 가능한 내부선 계층구조는 FPGA의 논리블록을 시스템 설계자가 요구하는 대로 내부연결을 할 수 있다. 이 논리블록과 내부선은 제조공정 이후에 소비자/설계자가 프로그램할 수 있으므로 요구되는 어떠한 논리기능도 수행할 수 있다. 이와 같은 이유로 "현장 프로그래머블 게이트 어레이"라고 한다. FPGA는 일반적으로 주문형 반도체(ASIC) 대용품보다 느리고, 복잡한 설계에 적용할 수 없으며, 소비전력이 크다. 그러나 개발시간이 짧고, 오류를 현장에서 재수정할 수 있고, 초기 개발비가 저렴하다는 장점이 있다. To this end, the controller 340 forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element of the probe 320, and performs switching on different bias voltages of the mux 330 for each formed PRF. In this case, as illustrated in FIG. 7, the controller 340 may transmit a pulse signal EMIF_INT for executing the movement of the scan line in response to the linear density of the transducer element of the probe 320. When moving, a PRF signal having the same period as that of the pulse signal EMIF_INT may be formed and transmitted. At this time, it is preferable that the pulse of the PRF signal precedes the pulse of the EMIF_INT signal. The controller 340 for such an operation may be implemented by a field programmable gate array (FPGA). FPGAs are semiconductor devices that include programmable logic elements and programmable internals. Programmable logic elements can be programmed by duplicating basic logic gate functions such as AND, OR, XOR, NOT, more complex decoders, or combinations of computational functions. Most FPGAs include programmable logic elements (also called logical blocks) that contain memory elements that are either simple flip-flops or more complete memory blocks. Programmable internal hierarchies allow the logic blocks in the FPGA to be interconnected as required by the system designer. These logic blocks and internal lines can be programmed by the consumer / designer after the manufacturing process to perform any logic function required. For this reason, it is called "on-site programmable gate array." FPGAs are generally slower than ASIC replacements, cannot be applied to complex designs, and consume more power. However, the development time is short, the error can be corrected on-site, and the initial development cost is low.
한편, 이동되는 스캔 라인을 오리지널 스캔 라인(Original scan line)이라고 하면, 제어부(340)는 오리지널 스캔 라인에 대응하여 더미 스캔 라인(Dummy scan line)을 추가로 형성한다. 여기서, 더미 스캔 라인은 프로브(320)에 의해 실행되는 실질적인 스캔 라인이 아니라, 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 강제적으로 실행시키기 위한 가상의 스캔 라인이다. 즉, 제어부(340)는 오리지널 스캔 라인에 앞서 더미 스캔 라인이 있는 것으로 가정하여 먹스(330)에 스위칭 명령을 전송한다(도면에는 오리지널 스캔 라인에 대응하는 스위칭 명령을 IDEX로 표현하였으며, 더미 스캔 라인에 대응하는 스위칭 명령을 DUMMY로 표현하였다). 이때, 먹스(330)는 각각의 트랜스듀서 엘리먼트에 대하여 첫 번째의 스캔시에만 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 하도록 설계되어 있다고 하더라도, 제어부(340)에 의해 형성된 더미 스캔 라인에 의해 선밀도에 따른 스캔 라인이 있는 것으로 판단하며, 그에 따라 PRF마다 Tx 및 Rx에 대응하여 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 할 수 있게 된다. 여기서, 도면에는 오리지널 스캔 라인의 앞에 하나의 더미 스캔 라인이 형성된 것으로 도시하였지만, 형성되는 더미 스캔 라인의 수는 선밀도 모드에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들어, 선밀도 모드가 3인 경우, 매 PRF마다 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키기 위하여 오리지널 스캔 라인 앞에 두 개의 더미 스캔 라인을 형성할 수도 있다. 또한, 도면에는 더미 스캔 라인이 오리지널 스캔 라인의 앞에 형성되는 것으로 도시하였으나, 경우에 따라서는 오리지널 스캔 라인의 뒤에 형성되거나, 오리지널 스캔 라인의 앞과 뒤에 함께 형성될 수도 있다.Meanwhile, when the moved scan line is an original scan line, the controller 340 further forms a dummy scan line corresponding to the original scan line. Here, the dummy scan line is not an actual scan line executed by the probe 320, but a virtual scan line for forcibly executing switching to the different bias voltages of the mux 330. That is, the controller 340 transmits a switching command to the mux 330 on the assumption that there is a dummy scan line in advance of the original scan line (in the drawing, the switching command corresponding to the original scan line is represented by IDEX, and the dummy scan line is shown in FIG. The switching command corresponding to DUMMY). In this case, even though the mux 330 is designed to switch to different bias voltages only at the first scan of each transducer element, the scan according to the linear density is performed by the dummy scan line formed by the controller 340. It is determined that there is a line, and thus switching between different bias voltages corresponding to Tx and Rx is possible for each PRF. Although one dummy scan line is formed in front of the original scan line in the drawing, the number of dummy scan lines formed may vary depending on the linear density mode. For example, when the linear density mode is 3, two dummy scan lines may be formed in front of the original scan line to perform switching for different bias voltages of the mux 330 at every PRF. In addition, although the dummy scan line is formed in front of the original scan line in the drawing, in some cases, the dummy scan line may be formed behind the original scan line, or may be formed together with the front and back of the original scan line.
이와 같이, 매 PRF마다 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭이 실행되도록 제어함으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이 이빨 모양의 이미지 아티팩트는 제거될 수 있다.As such, by controlling switching of the different bias voltages of the mux 330 at every PRF, tooth-shaped image artifacts can be eliminated as shown in FIG.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 진단방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating an ultrasound imaging method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3 및 도 9를 참조하면, 펄스 발생부(310)는 전기적 신호의 펄스를 발생한다(S910). 이때, 펄스 발생부(310)는 펄스의 축상 선명도(Axial Resolution)를 증가시키기 위해 도 4에 도시한 바와 같이 펄스의 폭 Tp를 짧게 하고 S/N(Signal/Noise) 비를 높이기 위하여 펄스의 크기 V를 충분히 키워 트랜스듀서(transducer)를 여기시킨다.3 and 9, the pulse generator 310 generates a pulse of an electrical signal (S910). At this time, the pulse generating unit 310 in order to increase the axial sharpness of the pulse (Axial Resolution), as shown in Figure 4 to shorten the width of the pulse Tp and to increase the S / N (Signal / Noise) ratio size of the pulse Increase V enough to excite the transducer.
*제어부(340)는 프로브(320)의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 PRF마다 먹스(330)의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시킨다(S920). 이때, 제어부(340)는 도 7에 도시한 바와 같이, 프로브(320)의 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 스캔 라인의 이동을 실행하기 위한 펄스 신호(EMIF_INT)를 전송할 수 있으며(S930), 스캔 라인의 이동에 대응하여 더미 스캔 라인을 추가로 형성할 수 있다(S940). 이 경우, 더미 스캔 라인의 수는 선밀도 모드에 따라 다르게 조절될 수 있다.The controller 340 forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element of the probe 320, and performs switching of different bias voltages of the mux 330 for each formed PRF (S920). In this case, as shown in FIG. 7, the controller 340 may transmit a pulse signal EMIF_INT for executing the movement of the scan line in response to the linear density of the transducer element of the probe 320 (S930). In response to the movement of the scan line, a dummy scan line may be further formed (S940). In this case, the number of dummy scan lines may be adjusted differently according to the linear density mode.
먹스(330)는 프로브(320)의 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 선택하여 채널을 형성한다(S950). 이와 같은 트랜스듀서 엘리먼트의 선택은 순차적으로 이루어지며, 그에 따라 프로브(320)의 복수의 트랜스듀서 엘리먼트의 스캔이 진행된다.The mux 330 selects at least one of the plurality of transducer elements of the probe 320 to form a channel (S950). The selection of such transducer elements is made sequentially, thereby scanning the plurality of transducer elements of the probe 320.
프로브(320)는 적어도 하나의 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 펄스 발생부(310)에 의해 발생된 전기적 신호의 펄스를 초음파로 변환하여 대상체에 전달하며, 대상체의 서로 다른 매질의 경계에서 반사되어 다시 되돌아오는 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하여 신호 처리부로 전달한다. 프로브(320)의 기능 및 동작은 주지된 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The probe 320 converts the pulse of the electrical signal generated by the pulse generator 310 through the at least one transducer element into an ultrasonic wave and transmits the ultrasonic wave to the object. The probe 320 reflects back from the boundary of different media of the object and returns back to the object. The ultrasonic signal is converted into an electrical signal and transmitted to the signal processor. Since the function and operation of the probe 320 are well known techniques, detailed description thereof will be omitted.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2011년 04월 15일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2011-0035235 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.This patent application claims priority pursuant to Article 119 (a) (35 USC § 119 (a)) of the US Patent Act No. 10-2011-0035235, filed April 15, 2011, with the Republic of Korea. All content is incorporated by reference in this patent application. In addition, if this patent application claims priority to a country other than the United States for the same reason, all its contents are incorporated into this patent application by reference.

Claims (8)

  1. 초음파 영상 진단장치에 있어서,In the ultrasound imaging apparatus,
    전기적 신호의 펄스를 발생하는 펄스 발생부;A pulse generator for generating a pulse of an electrical signal;
    복수의 트랜스듀서 엘리먼트(Transducer Element)를 포함하며, 적어도 하나의 상기 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 상기 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 프로브;A probe comprising a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of the electrical signal into an ultrasonic signal through at least one of the transducer elements and transmitting the ultrasound signal to an object;
    인가되는 서로 다른 바이어스(bias) 전압에 기초하여 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 먹스(MUX); 및A mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied; And
    상기 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도(Line density)에 대응하여 스캔 라인을 이동하며, 상기 스캔 라인의 이동시 매 PRF(Pulse Repitition Frequency)마다 상기 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 제어부A control unit configured to move a scan line corresponding to a line density of the transducer element, and to perform switching on the different bias voltages at every pulse repitition frequency (PRF) during movement of the scan line
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.Ultrasonic imaging apparatus comprising a.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제어부는,The control unit,
    오리지널 스캔 라인(Original scan line)에 대응하여 더미 스캔 라인(Dummy scan line)을 추가로 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.Ultrasonic imaging apparatus, characterized in that to form a dummy scan line (Dummy scan line) in addition to the original scan line (Original scan line).
  3. 제 2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 더미 스캔 라인에 대응하여 상기 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.And performing switching to the different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
  4. 초음파 영상 진단장치에 있어서,In the ultrasound imaging apparatus,
    전기적 신호의 펄스를 발생하는 펄스 발생부;A pulse generator for generating a pulse of an electrical signal;
    복수의 트랜스듀서 엘리먼트를 포함하며, 적어도 하나의 상기 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 상기 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 프로브;A probe including a plurality of transducer elements, the probe converting a pulse of the electrical signal into an ultrasonic signal through at least one of the transducer elements and delivering the ultrasonic signal to an object;
    인가되는 서로 다른 바이어스 전압에 기초하여 상기 복수의 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 먹스; 및A mux for sequentially selecting at least one of the plurality of transducer elements based on different bias voltages applied; And
    상기 트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 상기 PRF마다 상기 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 제어부A control unit which forms a PRF corresponding to the linear density of the transducer element, and performs switching of the different bias voltages for each of the formed PRFs
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.Ultrasonic imaging apparatus comprising a.
  5. 초음파 영상 진단방법에 있어서,In the ultrasound imaging method,
    전기적 신호의 펄스를 발생하는 단계;Generating a pulse of an electrical signal;
    트랜스듀서 엘리먼트에 대한 선밀도에 대응하여 PRF를 형성하며, 형성된 상기 PRF마다 먹스의 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 실행시키는 단계;Forming a PRF corresponding to the linear density for the transducer element, and performing switching of mux different bias voltages for each of the formed PRFs;
    복수의 상기 트랜스듀서 엘리먼트 중 적어도 하나를 순차적으로 선택하는 단계; 및Sequentially selecting at least one of a plurality of said transducer elements; And
    선택된 상기 트랜스듀서 엘리먼트를 통해 상기 전기적 신호의 펄스를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전달하는 단계Converting a pulse of the electrical signal into an ultrasonic signal through the selected transducer element and delivering the ultrasonic signal to an object
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단방법.Ultrasound imaging method characterized in that it comprises a.
  6. 제 5항에 있어서,The method of claim 5,
    형성된 상기 PRF에 대응하여 스캔 라인을 이동하는 단계Moving a scan line in response to the formed PRF
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단방법.Ultrasound imaging method characterized in that it further comprises.
  7. 제 6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 스캔 라인에 대응하여 더미 스캔 라인을 추가로 형성하는 단계Further forming a dummy scan line corresponding to the scan line
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단방법.Ultrasound imaging method characterized in that it further comprises.
  8. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 더미 스캔 라인에 대응하여 상기 서로 다른 바이어스 전압에 대한 스위칭을 추가로 실행하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단방법.And performing switching to the different bias voltages corresponding to the dummy scan line.
PCT/KR2012/002801 2011-04-15 2012-04-13 Apparatus for diagnosing ultrasound image for minimizing image artifact having tooth shape, and method for diagnosing same WO2012141520A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0035235 2011-04-15
KR1020110035235A KR101246274B1 (en) 2011-04-15 2011-04-15 Ultrasound Image Diagnostic Apparatus and Method for Minimizing Image Artifact of Teeth Shape

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2012141520A2 true WO2012141520A2 (en) 2012-10-18
WO2012141520A3 WO2012141520A3 (en) 2013-01-10
WO2012141520A9 WO2012141520A9 (en) 2013-03-14

Family

ID=47009853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/002801 WO2012141520A2 (en) 2011-04-15 2012-04-13 Apparatus for diagnosing ultrasound image for minimizing image artifact having tooth shape, and method for diagnosing same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101246274B1 (en)
WO (1) WO2012141520A2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07327991A (en) * 1994-06-06 1995-12-19 Hewlett Packard Co <Hp> Ultrasonic wave imaging device
US6126598A (en) * 1998-10-01 2000-10-03 Atl Ultrasound, Inc. Ultrasonic diagnostic imaging system with adaptive spatial compounding
KR20030015576A (en) * 2001-08-16 2003-02-25 주식회사 이지메딕스 Ultrasonic diagnostic imaging system
KR20090069802A (en) * 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 메디슨 Ultrasound system and method for forming spectral doppler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07327991A (en) * 1994-06-06 1995-12-19 Hewlett Packard Co <Hp> Ultrasonic wave imaging device
US6126598A (en) * 1998-10-01 2000-10-03 Atl Ultrasound, Inc. Ultrasonic diagnostic imaging system with adaptive spatial compounding
KR20030015576A (en) * 2001-08-16 2003-02-25 주식회사 이지메딕스 Ultrasonic diagnostic imaging system
KR20090069802A (en) * 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 메디슨 Ultrasound system and method for forming spectral doppler

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120117466A (en) 2012-10-24
WO2012141520A9 (en) 2013-03-14
WO2012141520A3 (en) 2013-01-10
KR101246274B1 (en) 2013-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105283913B (en) Delta related method thereof on ASIC for ultrasonic beam forming
US6752763B2 (en) Orthogonally reconfigurable integrated matrix acoustical array
CA2513447A1 (en) Ultrasonic transducer drive
JPH06209941A (en) Ultrasonic diagnosing device
JPS61191345A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
US20070238991A1 (en) Ultrasound method and apparatus for characterizing and identifying biological tissues
US6066097A (en) Two dimensional ultrasonic scanning system and method
WO2017069451A1 (en) Ultrasound imaging apparatus and controlling method for the same
WO2003000137A1 (en) Orthogonally reconfigurable integrated matrix acoustical array
US10687782B2 (en) Ultrasound imaging system with a transmit pulse sequence generator circuit
WO2012141520A2 (en) Apparatus for diagnosing ultrasound image for minimizing image artifact having tooth shape, and method for diagnosing same
WO1987000638A1 (en) Ultrasonic reflex transmission imaging method and apparatus with external reflector
WO2016006790A1 (en) Portable ultrasonic diagnostic device and power efficiency improvement method therein
KR100413779B1 (en) Ultrasonic diagnostic imaging system
CN103142253B (en) Ultrasonic imaging system and wave beam superposition method thereof
WO2013100245A1 (en) Cover-type tester, channel correcting method and ultrasonic device using same
US11096673B2 (en) Ultrasound imaging system with a transmit pulse sequence generator circuit
WO2014208802A1 (en) Ultrasonic probe having a plurality of arrays connected in parallel structure and ultrasonic image diagnosing apparatus including same
WO2012141519A2 (en) Apparatus for diagnosing ultrasound image and method for diagnosing same
Raj et al. Electronic hardware design for ultrasound Transient Elastography
JPH04285546A (en) Ultrasonic diagnostic device
US11399799B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound probe
KR20100068824A (en) Ultrasound diagnostic device and method capable of increasing frame rate with divded tranaducer group
WO2014208803A1 (en) Ultrasonic probe enabling multiple selections through various focusings and ultrasonic image diagnostic apparatus having same
JP7271285B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment and ultrasound probe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12770532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12770532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2