WO2013002480A1 - 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법 - Google Patents

초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2013002480A1
WO2013002480A1 PCT/KR2012/002802 KR2012002802W WO2013002480A1 WO 2013002480 A1 WO2013002480 A1 WO 2013002480A1 KR 2012002802 W KR2012002802 W KR 2012002802W WO 2013002480 A1 WO2013002480 A1 WO 2013002480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
interpolation
vector
vector interpolation
data
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/002802
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이경보
엄민영
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
Priority to US14/129,801 priority Critical patent/US9307953B2/en
Publication of WO2013002480A1 publication Critical patent/WO2013002480A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/483—Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating 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
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52034—Data rate converters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/488—Diagnostic techniques involving Doppler signals

Abstract

초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치는, 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하는 프로브; 프로브에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호를 형성하는 빔포머(beam former); 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성하는 디모듈레이터(demodulator); 및 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 보간 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법
본 발명의 실시예는 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 B-모드 및 C-모드에서 I-Q 복소수 신호를 복소신호 영역에서 실시간 보간을 함으로써, 시각적으로 보다 자연스러운 초음파 영상을 제공할 수 있는 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 초음파 시스템은 다수의 변환소자를 포함하는 프로브(probe)를 대상체의 표면에 접촉시킨 상태에서 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(이하, 반사신호라고 한다)를 수신하고, 프로브를 통해 수신된 반사신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 형성하며, 형성된 초음파 영상을 디스플레이를 통해 표시한다. 초음파 영상은 주로, 조직 사이의 음향 임피던스(impedance) 차이에 의존하는 반사 계수를 이용하는 B-모드(Brightness-mode)로써 표현된다. 초음파 영상은 B-모드 이외에도 컬러 플로우 영상 모드인 C-모드, 도플러 효과(Doppler Effect)를 이용하여 혈류의 흐름이나 대상체의 움직임을 표시하는 영상 모드로서 B-모드 및 C-모드 영상을 동시에 제공하는 BC-모드 등이 있다.
한편, 검진, 생체검사, 수술 등의 시술을 위해서는 환자의 병변이나 조직을 보다 정밀하게 보아야 하기 때문에 초음파 시스템은 다초점의 초음파 영상의 획득이 필요할 수 있다. 그런데, 다초점 초음파 영상의 획득 시 초음파 시스템이 제공하는 초음파 영상의 프레임률이 현저하게 떨어질 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 선 밀도(line density)를 내려 프레임률을 올리는 방법을 사용하기도 한다. 예를 들면, 128 엘리먼트(element probe)를 사용하는 경우, 정상적으로는 128 Tx를 하여야 하지만 프레임률을 올리기 위하여 64 Tx를 수행하는 방법을 이용하기도 한다. 그런데, 이와 같은 방법은 프레임률은 약 두 배로 증가시킬 수 있지만, 해상도는 오히려 떨어지게 되는 문제점이 있다.
또한, C-모드에서는 데이터에 방향성에 대한 정보가 포함되는데, 이와 같이 방향성이 포함된 데이터에 대하여 선형 보간을 사용하게 되면 방향성에 대한 보간 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, B-모드 및 C-모드에서 I-Q 복소수 신호를 복소신호 영역에서 실시간 보간을 함으로써, 시각적으로 보다 자연스러운 초음파 영상을 제공할 수 있으며, C-모드에서 방향성에 대한 보간 에러가 발생하는 것을 방지할 수 있는 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치는, 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하는 프로브; 프로브에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호를 형성하는 빔포머(beam former); 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성하는 디모듈레이터(demodulator); 및 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 보간 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 초음파 영상의 벡터 보간 장치는, 보간 처리부에 의해 벡터 보간이 수행된 복소수 신호를 이용하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 포락선 검파부; 및 포락선 검파부에 의해 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행하는 로그압축 수행부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 보간 처리부는, 오일러 공식에 기초하여 서로 다른 복소수 신호의 곱에 의해 벡터 보간을 수행할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치는, 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 속도 및 변화를 측정하는 자기상관기(Autocorrelator); 혈류의 속도 및 변화에 따른 벡터의 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 보간 처리부; 및 보간 처리부에 의해 벡터 보간된 신호에 대한 속도 및 변화를 계산하는 속도/변화 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 보간 처리부는, 위상 θ를 -π < θ < π의 범위에서 회전주기에 따라 결정할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법은, 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하는 단계; 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호를 형성하는 단계; 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성하는 단계; 및 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 초음파 영상의 벡터 보간 방법은, 벡터 보간이 수행된 복소수 신호를 이용하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 단계; 및 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법은, 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 속도 및 변화를 측정하는 단계; 혈류의 속도 및 변화에 따른 벡터의 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 단계; 및 벡터 보간된 신호에 대한 속도 및 변화를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 벡터 보간 수행단계는, 위상 θ를 -π < θ < π의 범위에서 회전주기에 따라 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 그 방법은 I-Q 복소수 신호를 복소신호 영역에서 실시간 보간과 혈류의 변화에 따른 벡터의 위상에 기초하여 실시간 보간을 함으로써, 시각적으로 보다 자연스러운 초음파 영상을 제공할 수 있으며, C-모드에서 보간 에러가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 복소수 신호 사이의 1:2 벡터 보간의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 복소수 신호 사이의 1:M 벡터 보간의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 C-모드의 영상에 대해 선형 보간을 적용한 경우의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법을 나타낸 흐름도이다.
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.
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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 벡터 보간 장치는, B-모드 영상에 대한 벡터 보간을 수행한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치(100)는 프로브(110), 빔포머(120), 디모듈레이터(130), 보간 처리부(140), 포락선 검파부(150) 및 로그압축 수행부(160)를 포함할 수 있다.
프로브(110)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환한다. 일반적으로 프로브(110)는 복수 개의 트랜스듀서 엘리먼트(transducer element)가 결합되어 형성된다. 트랜스듀서에 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 트랜스듀서의 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.
빔포머(120)는 프로브(110)에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호(RF 신호)를 형성한다. 즉, 빔포머(120)는 프로브(110)의 각 트랜스듀서 엘리먼트에서 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 대상체로부터 각 트랜스듀서 엘리먼트에 도달하는 시간을 고려하여 각 디지털 신호에 적절한 지연을 가한 후 합산하여 수신 집속 신호를 형성한다.
디모듈레이터(demodulator)(130)는 빔포머(120)에 의해 형성된 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성한다. 즉, 디모듈레이터(130)는 빔포머(120)에 의해 형성된 수신 집속 신호를 고대역 통과필터를 통과시킨 후, 코사인 함수 및 사인 함수를 곱한 후 저대역 통과필터를 통과시켜 기저대역으로 복조된 I 데이터 및 Q 데이터를 형성한다.
보간 처리부(140)는 디모듈레이터(130)에 의해 형성된 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M 가중된 벡터 보간을 수행한다. 여기서, M은 자연수를 나타낸다. 1:M 가중된 벡터 보간의 방법에 대해서는 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
포락선 검파부(150)는 보간 처리부(140)에 의해 벡터 보간이 수행된 신호를 이용하여 복조(demodulation)된 신호에 대한 포락선 검파(envelope detection)를 수행한다.
로그압축 수행부(160)는 포락선 검파부(110)에 의해 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행한다. 로그 압축을 수행하여 변환기의 기하학적 특성과 애플리케이션에 맞게 스캔 변환(scan conversion) 후 영상을 획득할 수 있다. 로그 압축을 하는 이유는, 복조를 거친 후 나오는 I-Q 복소수 신호의 크기(magnitude)의 확률적 특성이 레일리 분포(Rayleigh distribution)를 가지기 때문에 동적 범위가 매우 넓다. 따라서 인간 시각이 인지할 수 있는 동적 범위 구간으로 신호를 변환하여 이미지를 구성하게 된다.
도 2는 복소수 신호 사이의 1:2 벡터 보간의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 서로 다른 복소수 신호 z1 및 z2에 대하여, 보간 처리부(140)가 디모듈레이터(130)에 의해 형성된 각각의 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 1:2 가중된 벡터 보간을 수행하는 경우를 나타낸다. 이때, 보간 처리부(140)는 오일러 공식에 기초하여 서로 다른 복소수 신호의 곱에 따라 벡터 보간을 수행할 수 있다.
서로 다른 복소수 신호 z1 및 z2를 각각 z1=r1ejθ1 및 z2=r2ejθ2라고 하면, 보간 처리부(140)는 수학식 1과 같이 1:2 가중된 벡터 보간을 수행하여 보간된 복소수 신호 z3을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000001
여기서, r은 복소수 신호의 크기를 나타내며, θ는 복소수 신호의 위상을 나타낸다.
마찬가지로, 서로 다른 복소수 신호 z1 및 z2에 대하여, 보간 처리부(140)는 수학식 2와 같이 1:M 가중된 벡터 보간을 수행할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000002
이때, 복소수 신호 z1 및 z2에 대한 각각의 보간 벡터 I1(z1,z2), I2(z1,z2),..., IM-1(z1,z2)는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000003
도 3에는 1:M 가중된 벡터 보간의 일 예를 나타낸 도면으로서, 1:4 가중된 벡터 보간한 경우를 나타내었다.
이와 같이 벡터 보간된 복소수 신호에 대하여, 포락선 검파부(150)는 포락선 검파를 수행하며, 로그압축 수행부(160)는 포락선 검파된 신호에 대해 로그 압축을 수행한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시에에 따른 벡터 보간 장치는 C-모드에 대한 벡터 보간을 수행한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 장치(400)는 자기 상관기(410), 보간 처리부(420) 및 속도/분포 계산부(430)를 포함할 수 있다.
자기 상관기(autocorrelator)(410)는 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기를 추정할 수 있다. 자기상관 기반의 도플러 평균 속도 추정 기법은 당업자에게 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
보간 처리부(420)는 자기 상관기(410)에 의해 추정된 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기에 따른 벡터 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(여기서, M은 자연수를 나타낸다) 가중된 벡터 보간을 수행한다. 혈류 속도 정보는 변환기로 다가오는 방향과 멀어지는 방향의 두 방향성을 갖는 벡터 정보이기 때문에 선형 보간법을 사용하게 되면 도 5에 도시한 바와 같이 두 색의 경계 부분으로 벡터 보간이 산출되는 경우가 발생할 수 있기 때문에, C 모드에는 다른 변형된 보간 방법이 적용되어야 한다.
이를 위하여, 보간 처리부(420)는 위상 θ를 -π < θ < π의 범위로 하고, 회전주기를 반영하여 위상을 결정할 수 있다
예를 들어, 서로 다른 복소수 신호를 z1 α 및 z2 β라고 하면, 벡터 보간된 신호 I(z1, z2)는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000004
이때, α+β=1이다.
*이때, ej(αθ1+βθ2)의 사인함수는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있으므로,
[수학식 5]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000005
벡터 보간된 값의 위상 θ3는 수학식 6과 같이 된다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2012002802-appb-I000006
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 프로브(110)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환한다(S610).
빔포머(120)는 프로브(110)에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호(RF 신호)를 형성한다(S620). 즉, 빔포머(120)는 프로브(110)의 각 트랜스듀서 엘리먼트에서 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 대상체로부터 각 트랜스듀서 엘리먼트에 도달하는 시간을 고려하여 각 디지털 신호에 적절한 지연을 가한 후 합산하여 수신 집속 신호를 형성한다.
디모듈레이터(demodulator)(130)는 빔포머(120)에 의해 형성된 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성한다(S630). 즉, 디모듈레이터(130)는 빔포머(120)에 의해 형성된 수신 집속 신호를 고대역 통과필터를 통과시킨 후, 코사인 함수 및 사인 함수를 곱한 후 저대역 통과필터를 통과시켜 기저대역으로 복조된 I 데이터 및 Q 데이터를 형성한다.
보간 처리부(140)는 디모듈레이터(130)에 의해 형성된 I 데이터 및 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(여기서, M은 자연수를 나타낸다) 가중된 벡터 보간을 수행한다(S640).
포락선 검파부(150)는 보간 처리부(140)에 의해 벡터 보간이 수행된 복소수 신호를 이용하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행한다(S650).
로그압축 수행부(160)는 포락선 검파부(110)에 의해 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행한다(S660). 로그 압축을 수행하여 변환기의 기하학적 특성과 애플리케이션에 맞게 스캔 변환(scan conversion) 후 영상을 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상의 벡터 보간 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 자기 상관기(autocorrelator)(410)는 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기를 추정할 수 있다(S710).
보간 처리부(420)는 자기 상관기(410)에 의해 추정된 평균 속도 및 신호의 크기를 벡터의 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(여기서, M은 자연수를 나타낸다) 가중된 벡터 보간을 수행한다(S720).
속도/분포 계산부(430)는 벡터 보간된 신호에 대하여 혈류 속도 및 분포를 계산한다(S730).
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 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.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2011년 06월 28일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2011-0063069 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.

Claims (10)

  1. 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하는 프로브;
    상기 프로브에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호를 형성하는 빔포머(beam former);
    상기 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성하는 디모듈레이터(demodulator); 및
    상기 I 데이터 및 상기 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 보간 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보간 처리부에 의해 벡터 보간이 수행된 복소수 신호를 이용하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 포락선 검파부; 및
    상기 포락선 검파부에 의해 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행하는 로그압축 수행부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보간 처리부는 오일러 공식에 기초하여 상기 서로 다른 복소수 신호의 곱에 의해 상기 벡터 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 장치.
  4. 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기를 측정하는 자기상관기(Autocorrelator);
    상기 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기에 따른 벡터의 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 보간 처리부; 및
    상기 보간 처리부에 의해 벡터 보간된 속도 및 신호의 크기를 혈류의 속도 및 분포로 계산하는 속도/분포 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보간 처리부는 상기 위상 θ를 -π < θ < π의 범위에서 회전주기에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 장치.
  6. 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 집속 신호를 형성하는 단계;
    상기 수신 집속 신호를 기저대역으로 복조하여 동일위상 성분(In-phase component)으로 이루어지는 I 데이터 및 직교위상 성분(Quadrature-phase component)으로 이루어지는 Q 데이터를 형성하는 단계; 및
    상기 I 데이터 및 상기 Q 데이터에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 벡터 보간이 수행된 복소수 신호를 이용하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 단계; 및
    상기 포락선 검파된 신호에 대해 로그압축(log compression)을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 벡터 보간 수행단계는,
    오일러 공식에 기초하여 상기 서로 다른 복소수 신호의 곱에 의해 상기 벡터 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 방법.
  9. 자기상관 방법에 기초하여 혈류의 평균 속도 및 신호의 크기를 측정하는 단계;
    상기 혈류의 속도 및 변화에 따른 벡터의 위상에 기초하여 서로 다른 복소수 신호 사이의 1:M(M은 자연수) 가중된 벡터 보간을 수행하는 단계; 및
    상기 벡터 보간된 신호에 대한 속도 및 분포를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 벡터 보간 수행단계는,
    상기 위상 θ를 -π < θ < π의 범위에서 회전주기에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상의 벡터 보간 방법.
PCT/KR2012/002802 2011-06-28 2012-04-13 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법 WO2013002480A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/129,801 US9307953B2 (en) 2011-06-28 2012-04-13 Vector interpolation device and method for an ultrasonic wave image

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110063069A KR101266811B1 (ko) 2011-06-28 2011-06-28 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법
KR10-2011-0063069 2011-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013002480A1 true WO2013002480A1 (ko) 2013-01-03

Family

ID=47424343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/002802 WO2013002480A1 (ko) 2011-06-28 2012-04-13 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9307953B2 (ko)
KR (1) KR101266811B1 (ko)
WO (1) WO2013002480A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017154008A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 Bar-Ilan University Method and system of automatic analysis of doppler echocardiography images

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9913624B2 (en) * 2013-02-28 2018-03-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for rapid acquisition of elasticity data in three dimensions
KR101499563B1 (ko) * 2013-09-04 2015-03-09 서강대학교산학협력단 초음파 영상의 3차원(３ｄ) 영상 표시 방법
US11099263B2 (en) * 2016-01-11 2021-08-24 Bk Medical Aps Automatic time gain compensation (TGC) in ultrasound imaging
US11109909B1 (en) 2017-06-26 2021-09-07 Andreas Hadjicostis Image guided intravascular therapy catheter utilizing a thin ablation electrode
KR102141027B1 (ko) 2018-09-28 2020-08-04 서강대학교산학협력단 디지털 스캔 컨버터 및 이의 동작 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002263105A (ja) * 2001-03-09 2002-09-17 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
KR100742467B1 (ko) * 1999-11-26 2007-07-25 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 촬상 시스템, 촬상 방법 및 혈액 움직임 촬상 시스템
JP2007222253A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Hitachi Ltd 血流画像表示装置
JP2007244533A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Yamaguchi Univ 歪分布計測システムと弾性率分布計測システム及びそれらの方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6077226A (en) * 1999-03-30 2000-06-20 General Electric Company Method and apparatus for positioning region of interest in image
KR101123008B1 (ko) 2010-11-16 2012-03-16 알피니언메디칼시스템 주식회사 컬러 플로우 영상 촬상 방법과 그를 위한 초음파 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100742467B1 (ko) * 1999-11-26 2007-07-25 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 촬상 시스템, 촬상 방법 및 혈액 움직임 촬상 시스템
JP2002263105A (ja) * 2001-03-09 2002-09-17 Hitachi Medical Corp 超音波診断装置
JP2007222253A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Hitachi Ltd 血流画像表示装置
JP2007244533A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Yamaguchi Univ 歪分布計測システムと弾性率分布計測システム及びそれらの方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017154008A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 Bar-Ilan University Method and system of automatic analysis of doppler echocardiography images

Also Published As

Publication number Publication date
KR101266811B1 (ko) 2013-05-27
KR20130002065A (ko) 2013-01-07
US9307953B2 (en) 2016-04-12
US20140128737A1 (en) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013002480A1 (ko) 초음파 영상의 벡터 보간 장치 및 방법
WO2018199346A1 (ko) 평면파 합성을 이용한 초음파 벡터 도플러 영상의 생성 장치 및 방법
US6638226B2 (en) Ultrasound imaging system
CN100577111C (zh) 利用超声多普勒信息显示血流图像的方法及装置
JP4528529B2 (ja) 超音波診断装置及び超音波画像データ処理方法
WO2014181902A1 (ko) 초음파 최적화 방법과 그를 위한 초음파 의료 장치
KR100969536B1 (ko) 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
KR101406806B1 (ko) 초음파 영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법
KR101386099B1 (ko) 벡터 모션 모드 영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법
EP2464291A2 (en) Methods and apparatus for ultrasound imaging
JPH0548692B2 (ko)
JP5399719B2 (ja) ドップラーモード映像を形成する超音波システム及び方法
WO2006088094A1 (ja) 超音波ドプラ血流計
WO1989000402A1 (en) Pulse doppler mti apparatus
JPH04218143A (ja) 超音波血流イメージング装置
JP3578680B2 (ja) 超音波診断装置
KR101517751B1 (ko) 초음파 시스템 및 신호 필터링 방법
WO2015076439A1 (ko) 도플러 장치 및 도플러 모드 데이터 획득방법
WO2017171210A1 (ko) 새로운 평면파 합성을 이용한 초음파 도플러 영상 장치 및 그 제어 방법
WO2013122275A1 (ko) 가중치 보간 방법 및 이를 이용한 초음파 진단장치
WO2013105681A1 (ko) 방향성의 왜곡없이 실시간 보간이 가능한 주사 변환기, 초음파 진단장치 및 방법
WO2023113069A1 (ko) 전단파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치
JPH06245932A (ja) 超音波ドプラ診断装置
WO2016153098A1 (ko) 신호의 예측 퀄리티 개선 방법 및 장치
JP3847907B2 (ja) 超音波ドプラ診断装置

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: 12804166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14129801

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12804166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1