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KR101433032B1 - Method and apparatus of producing functional flow images using plain wave - Google Patents

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KR101433032B1
KR101433032B1 KR1020120038498A KR20120038498A KR101433032B1 KR 101433032 B1 KR101433032 B1 KR 101433032B1 KR 1020120038498 A KR1020120038498 A KR 1020120038498A KR 20120038498 A KR20120038498 A KR 20120038498A KR 101433032 B1 KR101433032 B1 KR 101433032B1
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Abstract

본 발명은 평면파를 이용한 기능성 혈류 영상 생성 장치에 관한 것으로서 평면파를 대상체로 송신하고, 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서; 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부; 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부; 동상 성분 및 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부; 혈류 속도를 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 및 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 혈류 정보 분석의 정확도를 높이기 위해 많은 샘플 수를 확보하고, 혈류 특성 지표를 이용하여 적은 시간을 소요하면서도 2차원 단면상에서 칼라 영상을 보여줄 수 있다.The present invention relates to an apparatus for generating a functional blood flow image using a plane wave, the apparatus comprising: a transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object; A reception beam focusing unit for beam focusing the ultrasound signal by applying a reception time delay; An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam-focused signal; A velocity calculation unit for calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional cross-section from the in-phase component and the ideal component; A mapping unit for mapping the blood flow velocity to an image point; And a display unit for displaying a blood flow velocity mapped to an image point. In order to improve the accuracy of blood flow information analysis, a large number of samples are secured and blood flow characteristics index You can show color images.

Description

평면파를 이용한 기능성 혈류 영상 생성 방법 및 장치{Method and apparatus of producing functional flow images using plain wave}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for generating a functional blood flow image using a plane wave,

본 발명은 기능성 혈류 영상 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈류 정보 분석의 정확도를 높이기 위해 많은 샘플 수를 확보하고, 혈류 특성 지표를 이용하여 2차원 단면상에서 칼라 영상을 보여주는 평면파를 이용한 기능성 혈류 영상 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a functional blood flow image generating apparatus, and more particularly, to a functional blood flow image generating apparatus capable of obtaining a large number of samples in order to improve the accuracy of blood flow information analysis and to provide functional blood flow images using a plane wave showing a color image on a two- And more particularly, to a method and apparatus for generating an image.

초음파 의료영상 시스템(ultrasound medical imaging system)은 인체 내에 초음파 신호를 송수신한 후, 반사된 신호에 포함된 정보를 이용함으로써, 비침습적으로 인체 내부의 구조 및 특성을 영상화하는 장비이다. 초음파 의료영상장치는 다양한 형태의 임상정보를 제공하고 있는데, 이 중에서 인체 내의 혈류정보를 실시간으로 조사하기 위하여 사용되는 도플러 영상기법은 그 중요성이 날로 증대되고 있다. An ultrasound medical imaging system is a device that transmits and receives ultrasound signals in the human body and then uses the information contained in the reflected signals to image the structure and characteristics of the human body noninvasively. Ultrasound medical imaging devices provide various types of clinical information. Of these, Doppler imaging techniques used for real-time blood flow information in the human body are becoming increasingly important.

인체 내부의 혈류의 속도 및 변화, 1차원 또는 2차원적인 혈류의 분포, 혈관과 심장 내부의 단면 및 입체적인 형태에 대한 정량적인 정보는 심장 및 순환기 계통의 질병을 진단함에 있어서 매우 중요하다. 따라서, 다양한 방식으로 혈류에 대한 정보를 추출하는 기법들이 활발히 연구되고 있다.Quantitative information on velocity and changes in blood flow within the human body, distribution of one- or two-dimensional blood flow, cross-sectional and cubic morphology of blood vessels and the heart are very important in diagnosing cardiovascular diseases. Therefore, techniques for extracting information on blood flow in various ways have been actively studied.

그러나, 대부분의 방법이 인체 내부의 특정 위치에서의 혈류정보를 분리하여 관찰할 수 없다는 문제점을 지니고 있다. 초음파 도플러 시스템은 최근 급속한 기술적인 진보를 이루어, 이러한 문제를 해결하고 혈류의 시간에 따른 동적인 정보를 제공할 수 있기 때문에 순환기 계통의 질병 진단에 필수적인 기기로서 널리 사용되고 있다.However, most of the methods have a problem that blood flow information at a specific position inside the human body can not be separately observed. The ultrasonic Doppler system has been widely used as an indispensable device for diagnosing diseases of the circulatory system because it has made rapid technological progress in recent years and can solve such problems and provide dynamic information according to the time of blood flow.

지난 수십 년간 기존 초음파 진단기기는 B-mode, Color flow, Doppler mode 기반으로 인체 내의 해부학적 구조를 보여주는 역할에 한정되어 있어, 질병을 진단하기 위해서는 해부학적 정보를 바탕으로 기능 검사를 수행해야 했다. 한편, 최근에는 기능성 혈류 영상(functional flow image) 기술이 많이 연구되고 있다. 기능성 혈류 영상이란 해부학적인 신호를 영상화하는 것뿐만 아니라, 혈류 신호의 특성을 분석한 뒤 정량화하여 지표로 나타내어 영상화하는 것을 의미한다. 기능성 혈류 영상은 인체 내에서 어떠한 현상이 발생하는지에 대한 기능적인 측면을 영상화하는 점에서 기존의 해부학적 영상과는 다르다.Over the past decades, existing ultrasonic diagnostic devices have been limited to the role of anatomical structures in the human body based on B-mode, color flow, and Doppler mode, and function tests have to be performed based on anatomical information to diagnose diseases. Recently, many functional flow image techniques have been studied. Functional blood flow imaging is not only imaging anatomical signals, but also analyzing the characteristics of blood flow signals, quantifying them, and displaying them as indicators. Functional blood flow imaging differs from conventional anatomical imaging in that it imaged functional aspects of what is happening in the body.

생체 신호의 특성을 제대로 분석하기 위해서는 생체 신호에 대한 정확한 정보가 제공되어야 한다. 제공되는 생체 신호는 도플러 주파수로부터 계산된 혈류 정보이다. 도플러 주파수를 구하기 위해서는 앙상블 개수만큼의 송·수신과정이 필요하기 때문에, 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트(Frame rate)가 제한되게 된다. In order to properly analyze the characteristics of a bio-signal, accurate information about the bio-signal must be provided. The provided bio-signal is blood flow information calculated from the Doppler frequency. In order to obtain the Doppler frequency, it is necessary to transmit and receive as many times as the number of ensembles, so that the frame rate of the color Doppler image is limited.

이때, 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트는 혈류정보의 샘플링 주파수가 된다. 혈류 정보 분석의 높은 정확성을 위해서는 충분한 혈류정보가 있어야 한다. 즉, 샘플링 레이트(Sampling rate)가 높아야 한다. 이러한 제한을 극복하기 위해서 많은 연구가 이루어지고 있으며, 인터리브(Interleave)와 같은 기법을 통하여 상용화된 장비에서는 실시간으로 평균 10~20Hz의 칼라 도플러 영상을 제공하고 있다. 하지만 초당 10~20개 내외의 샘플로 한 심장 주기 내의 혈류 속도의 특성을 분석하기에는 한계점이 있다. 그렇기 때문에 현재 상용화된 장비에서는 스펙트럴 도플러 모드에서만 혈류의 특성을 분석하는 기능을 제공하고 있다. 하지만 스펙트럴 도플러 모드는 1차원 상의 하나의 레인지 게이트(Range Gate)에서만 분석이 가능하다. 따라서, 사용 범위가 제한되며 임상에서 2차원 단면상에서의 정보를 얻기 위해서는 많은 시간을 소요하게 된다. At this time, the frame rate of the color Doppler image is the sampling frequency of the blood flow information. There must be sufficient blood flow information for high accuracy of blood flow information analysis. That is, the sampling rate must be high. In order to overcome these limitations, many studies have been made, and in commercialized devices through interleave techniques, color Doppler images of 10 ~ 20Hz in average are provided in real time. However, there are limitations in analyzing the characteristics of blood flow velocity in a cardiac cycle with samples of about 10 to 20 per second. Therefore, currently commercialized equipment provides a function to analyze blood flow characteristics only in spectral Doppler mode. However, the spectral Doppler mode can be analyzed only in one range gate on one dimension. Thus, the range of use is limited and it takes a lot of time to obtain information on a two-dimensional cross-section in clinical practice.

따라서, 혈류 정보 분석의 정확도를 높이기 위해 많은 샘플 수를 확보하고, 혈류 특성을 혈류 특성 지표(flow Indices)를 이용하여 적은 시간을 소요하면서도 2차원 단면상에서 칼라 영상으로 보여주는 영상 기법이 필요한 실정이다.Therefore, in order to improve the accuracy of the blood flow information analysis, it is necessary to acquire a large number of samples and to display the blood flow characteristics on a two-dimensional sectional image in a colorimetric manner while taking a small amount of time using flow indices.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 혈류 정보 분석의 정확도를 높이기 위해 많은 샘플 수를 확보하고, 혈류 특성 지표를 이용하여 적은 시간을 소요하면서도 2차원 단면상에서 칼라 영상을 보여줄 수 있는 기능성 혈류 영상 생성 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the first problem to be solved by the present invention is to obtain a large number of samples in order to improve the accuracy of the blood flow information analysis, to obtain a functional blood flow which can display color images on a two- And an image generating device.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 심전도 신호 없이 영상화된 신호만으로 심장 주기를 추정하고, 뿐만 아니라, 2차원 영상으로 제공이 되기 때문에 전체적인 경향을 한눈에 파악하여 질병 진단의 소요 시간 단축과 많은 샘플수로 진단의 정확도를 향상시켜 줄 수 있는 기능성 혈류 영상 생성 방법을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to estimate the cardiac cycle using only the signals imaged without the electrocardiogram signal and to provide the two-dimensional images, so that the whole tendency can be grasped at a glance, And to provide a functional blood flow image generating method capable of improving the accuracy of water channel diagnosis.

또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the above-described method.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부; 상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부; 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부; 상기 혈류 속도를 상기 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 및 상기 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 장치를 제공한다.In order to achieve the first object, the present invention provides a transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object; A reception beam focusing unit for beam-focusing the ultrasonic signal by applying a reception time delay; An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam converged signal; A velocity calculation unit for calculating a velocity of blood flow at an image point on a two-dimensional section from the in-phase component and the abnormal component; A mapping unit for mapping the blood flow velocity to the image point; And a display unit for displaying a blood flow velocity mapped to the image point.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 혈류 지표 생성부를 더 포함하고, 상기 맵핑부는 상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하고, 상기 디스플레이부는 상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus further includes a blood flow index generator for generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point, wherein the mapping unit maps the blood flow index to the image point, It is possible to display the blood flow index mapped to the point.

또한, 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 파워 스펙트럼의 분산을 계산하는 분산 계산부를 더 포함하고, 상기 맵핑부는 상기 분산을 상기 영상점에 맵핑하고, 상기 디스플레이부는 상기 영상점에 맵핑된 분산을 디스플레이할 수 있다.Further, the image processing apparatus may further include a variance calculation section for calculating a variance of the power spectrum from the in-phase component and the abnormal component, the mapping section maps the variance to the image point, and the display section displays the variance mapped to the image point .

또한, 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 생성되는 파워 스펙트럼의 평균 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부를 더 포함하고, 상기 속도 계산부는 상기 추정된 평균 주파수로부터 상기 혈류 속도를 계산할 수 있다. 이때, 상기 도플러 주파수 추정부는 상기 파워스펙트럼의 평균 주파수를 시간축에서 연산할 수 있는 자기상관방식 또는 상호상관방식으로 추정하는 것이 바람직하다.The apparatus may further include a Doppler frequency estimator for estimating an average frequency of the power spectrum generated from the in-phase component and the abnormal component, and the velocity calculator may calculate the blood flow velocity from the estimated average frequency. The Doppler frequency estimator may estimate the average frequency of the power spectrum using an autocorrelation method or a cross-correlation method that can calculate the average frequency of the power spectrum on a time axis.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위한 다른 예로서, 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부; 상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부; 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부; 상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 혈류 지표 생성부; 상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 장치를 제공한다.Another aspect of the present invention is a transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object. A reception beam focusing unit for beam-focusing the ultrasonic signal by applying a reception time delay; An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam converged signal; A velocity calculation unit for calculating a velocity of blood flow at an image point on a two-dimensional section from the in-phase component and the abnormal component; A blood flow index generator for generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point; A mapping unit for mapping the blood flow index to the image point; And a display unit for displaying a blood flow index mapped to the image point.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 혈류 지표 생성부는, 상기 영상점에 대응하여 저장된 혈류 속도로부터 포락선을 검출하는 포락선 검출부; 상기 포락선을 문턱값 필터를 통과시켜 상기 포락선의 적어도 2개의 최대값을 찾아 하나의 심장주기 신호를 검출하는 심장주기 검출부; 상기 검출된 심장주기 신호로부터 최대값, 최소값, 또는 평균값을 검출하는 최대/최소값 검출부; 및 상기 최대값, 최소값, 또는 평균값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 혈류 지표를 생성하는 지표 생성부를 포함하고, 상기 지표 생성부는 생성된 혈류지표를 상기 매핑부로 전달할 수 있다. 이때, 상기 혈류 지표는 저항지표와 맥박지표가 대표적이며, 그 외의 다양한 혈류 지표를 사용할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the blood-flow indicator generating unit includes an envelope detector that detects an envelope from a blood flow velocity stored corresponding to the image point; A heart cycle detector for detecting at least two maximum values of the envelope by passing the envelope through a threshold filter to detect one cardiac cycle signal; A maximum / minimum value detector for detecting a maximum value, a minimum value, or an average value from the detected cardiac cycle signal; And an indicator generating unit for generating a blood flow indicator using at least one of the maximum value, the minimum value, and the average value, and the indicator generator may transmit the generated blood indicator to the mapping unit. At this time, the blood flow index is representative of a resistance index and a pulse index, and various other blood flow indexes can be used.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 단계; 상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 단계; 상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 단계; 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 단계; 상기 혈류 속도를 상기 영상점에 맵핑하는 단계; 및 상기 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 단계를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting ultrasonic waves, comprising the steps of: transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object; A beam focusing step of applying the ultrasonic signal with a reception time delay; Generating an in-phase component and an ideal component from the beam focused signal; Calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional cross-section from the in-phase component and the abnormal component; Mapping the blood flow velocity to the image point; And displaying a blood flow velocity mapped to the image point.

본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위한 다른 예로서, 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 단계; 상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 단계; 상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 단계; 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 단계; 상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 단계; 상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하는 단계; 및 상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 단계를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a receiving unit that receives a reflected ultrasound signal from a target object; A beam focusing step of applying the ultrasonic signal with a reception time delay; Generating an in-phase component and an ideal component from the beam focused signal; Calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional cross-section from the in-phase component and the abnormal component; Generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point; Mapping the blood flow index to the image point; And displaying a blood flow index mapped to the image point.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 기능성 혈류 영상 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the above-described method for generating a functional blood flow image.

본 발명에 따르면, 혈류 정보 분석의 정확도를 높이기 위해 충분한 샘플 수를 확보하고, 혈류 특성 지표를 이용하여 적은 시간을 소요하면서도 2차원 단면상에서 칼라 영상을 보여줄 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 심전도 신호 없이 영상화된 신호만으로 심장 주기를 추정하고, 뿐만 아니라, 2차원 영상으로 제공이 되기 때문에 전체적인 경향을 한눈에 파악하여 질병 진단의 소요 시간 단축과 많은 샘플수로 진단의 정확도를 향상시켜 줄 수 있다.According to the present invention, a sufficient number of samples can be secured to improve the accuracy of blood flow information analysis, and a color image can be displayed on a two-dimensional cross section while taking a short time using the blood flow characteristic index. Further, according to the present invention, since the heart cycle is estimated by only the signal imaged without the electrocardiogram signal and is also provided as the two-dimensional image, the whole tendency can be grasped at a glance, Can be improved.

도 1은 기능성 혈류 지표 영상을 획득하는 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치의 구성도이다.
도 3은 일반적인 송신 빔집속 방법과 본 발명에 따른 평면파 송신 방법을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 혈류 지표 생성 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 속도 및 분산 계산 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 지표 생성 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 지표 생성 방법의 각 단계에서의 신호를 도시한 것이다.
도 8은 2 차원 칼라 플로우 영상의 구성을 도시한 것이다.
도 9는 2차원 칼라 플로우 영상의 혈류 속도 맵핑 방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치의 송·수신 과정을 보여주는 도면이다.
1 is a view showing a concept of acquiring a functional blood flow index image.
FIG. 2 is a block diagram of a functional blood flow image generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 shows a general transmission beam focusing method and a plane wave transmission method according to the present invention.
4 is a flowchart of a functional blood flow index generation method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a blood flow velocity and variance calculation method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a blood flow index generation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows signals in respective steps of the blood flow index generation method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a configuration of a two-dimensional color flow image.
FIG. 9 shows a method of mapping a blood flow velocity of a two-dimensional color flow image.
FIG. 10 is a diagram illustrating a transmitting and receiving process of the functional blood flow image generating apparatus according to the present invention.

본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents of the present invention, for the sake of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea is first given.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치는 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서; 상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부; 상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부; 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부; 상기 혈류 속도를 상기 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 및 상기 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for generating a functional blood flow image, including: a transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object; A reception beam focusing unit for beam-focusing the ultrasonic signal by applying a reception time delay; An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam converged signal; A velocity calculation unit for calculating a velocity of blood flow at an image point on a two-dimensional section from the in-phase component and the abnormal component; A mapping unit for mapping the blood flow velocity to the image point; And a display unit for displaying a blood flow velocity mapped to the image point.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: It is to be noted that components are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings, and components of different drawings can be cited when necessary in describing the drawings. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises " or "comprising" when used herein should be interpreted as excluding the presence or addition of one or more other elements, steps, operations, or elements in addition to the stated element, step, I never do that.

이하, 본 발명에서 언급하는 기능성 혈류 영상은 기능성 혈류 지표 영상과 칼라 도플러 영상을 포함하기로 한다.Hereinafter, the functional blood flow image referred to in the present invention includes functional blood flow indicator images and color Doppler images.

기능성 혈류 지표 영상은 여러 프레임의 칼라 도플러 영상으로부터 각 영상점의 혈류의 특성을 분석함으로써 생성되는 영상이다. 이때 심장 주기를 기준으로 하나의 혈류 특성 지표가 계산된다. Functional blood flow index images are generated by analyzing the blood flow characteristics of each image point from color Doppler images of various frames. At this time, one blood flow characteristic index is calculated based on the cardiac cycle.

도 1은 기능성 혈류 지표 영상을 획득하는 개념을 도시한 도면이다.1 is a view showing a concept of acquiring a functional blood flow index image.

도 1을 참조하면, 기능성 혈류 지표 영상을 획득하기 위해서는 첫 번째로, 현재 얻은 칼라 도플러 영상에서 에일리어싱(Aliasing)없이 정상적으로 심장 주기 신호를 표현할 수 있는지를 확인해야 한다. 이를 검증하기 위해서 나이퀴스트 샘플링 이론(Nyquist Sampling Theorm)을 이용한다. 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트는 혈류 속도 신호의 샘플링 주파수(Sampling Frequency)를 이용하며, 초당 심장 박동 수는 신호의 주요 주파수(Dominant Frequency)라고 가정할 수 있다.Referring to FIG. 1, first, in order to acquire a functional blood flow indicator image, it is necessary to confirm whether or not a current cardiac cycle signal can be normally expressed without aliasing in a currently obtained color Doppler image. To verify this, we use Nyquist Sampling Theorm. The frame rate of the color Doppler image is based on the sampling frequency of the blood flow velocity signal, and the heartbeat per second can be assumed to be the dominant frequency of the signal.

칼라 도플러 영상에서는 도플러 효과를 이용하기 위하여 여러 번의 송·수신을 거치게 된다. 이로 인하여 칼라 도플러 영상에서의 프레임 레이트가 제한되게 되는데 이는 샘플링 주파수가 제한되는 것을 의미한다. 샘플링 주파수가 제한되면 복원 가능한 신호의 주파수도 제한되기 때문에, 에일리어싱 발생 여부를 검토해야 한다. 만약 에일리어싱이 발생한다면, 칼라 도플러 영상에서 제공되는 혈류 정보만으로는 혈류의 특성 분석이 불가능하며, 심전도와 같이 외부 신호들을 이용하여 에일리어싱이 없는 신호로 복원한 뒤에 혈류 속도 분석이 이루어져야 한다.In the color Doppler image, several times of transmission and reception are performed in order to use the Doppler effect. This limits the frame rate in the color Doppler image, which means that the sampling frequency is limited. If the sampling frequency is limited, the frequency of the recoverable signal is also limited, so you should consider whether aliasing occurs. If aliasing occurs, it is not possible to analyze blood flow characteristics using only blood flow information provided by color Doppler imaging, and blood flow velocity analysis should be performed after reconstructing signals without aliasing using external signals such as electrocardiogram.

사람의 최대 심장 박동 수는 갓 태어난 신생아는 분당 210~220회이며, 이 후 사람이 나이가 들수록 심장 박동수가 줄어든다. 최고로 빠르게 심장이 박동할 경우에는 분당 대략 220회로 3.67Hz의 주파수를 가진다. 신호의 대역폭을 BW(BandWidth)라고 하고, 에일리어싱 여부를 확인하기 위해 나이퀴스트 샘플링 이론에 적용시키면 7.34(+BW)Hz 이상의 샘플링 주파수를 가져야 에일리어싱이 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 만약, 에일리어싱이 발생한 경우에는 시야 범위(View depth)를 제한을 두고, 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트를 올려서 에일리어싱을 없앨 수 있다.The maximum heart rate of a person is 210-220 times per minute for newborn babies, and the heart rate decreases with age. The fastest heartbeat has a frequency of about 3.67Hz per minute for approximately 220 pulses per minute. If the bandwidth of the signal is called BW (Bandwidth) and it is applied to the Nyquist sampling theory to check whether aliasing is performed, it can be confirmed that aliasing does not occur when the sampling frequency is higher than 7.34 (+ BW) Hz. If aliasing occurs, the aliasing can be eliminated by raising the frame rate of the color Doppler image while limiting the view depth (View depth).

일반적인 성인 남성의 경우 심장 박동은 60~150회 정도이므로 최대 2.5Hz주파수를 갖는다. 일반적인 칼라 도플러에서의 프레임 레이트가 10Hz~20Hz이기 때문에 주요 주파수의 4배 이상의 값을 가지게 되므로 에일리어싱이 발생하지 않는다고 가정할 수 있다. 따라서 현재의 칼라 도플러 영상에서는 혈류 스펙트럼에서 에일리어싱이 발생하지 않고, 혈류의 흐름을 정상적으로 모델링하여 혈류 특성의 추출이 가능하다고 할 수 있다. 따라서, 현재 상용화된 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트로는 에일리어싱은 발생하지 않는다고 볼 수 있다.For a typical adult male, the heart rate is about 60 to 150, so it has a maximum frequency of 2.5 Hz. Since the frame rate in general color Doppler is 10 Hz to 20 Hz, it can be assumed that aliasing does not occur since the frame rate is 4 times or more the main frequency. Therefore, aliasing does not occur in the current color Doppler image, and blood flow characteristics can be extracted by modeling the blood flow normally. Therefore, aliasing does not occur at the frame rate of the currently commercialized color Doppler image.

하지만, 이는 혈류에 이상이 없을 경우를 예로 든 것이며, 혈관장애 등을 가지게 될 경우, 국소적으로는 혈류 신호가 더 넓은 주파수 대역을 가지게 되는 경우도 발생을 할 수 있다. 따라서, 더욱 정확한 기능성 혈류 지표 정보를 취득하기 위해서는, 기존 상용화된 장비의 컬러 도플러 영상보다 높은 프레임 레이트(기능성 혈류 지표 영상의 샘플링 주파수)를 가지는 것이 바람직하다.
However, this is an example in which there is no abnormality in the blood flow. In the case of having a vascular disorder, the blood flow signal locally may have a wider frequency band. Therefore, in order to acquire more accurate functional blood flow index information, it is desirable to have a higher frame rate (sampling frequency of functional blood flow indicator image) than the color Doppler image of existing commercialized equipment.

이하에서 설명할 본 발명의 일 실시 예에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치는 특히 평면파(Plain wave)를 이용하여 일정한 데이터 취득 속도로 하나의 심장 주기 내의 충분한 혈류 속도 정보를 확보하여 정확한 도플러 지표를 얻을 수 있다. 또한, 한번 송·수신하여 한 프레임을 만들어내는 방법을 사용함으로써, 도플러 영상의 프레임 레이트를 높일 수 있다. 이를 통하여, 보다 많은 수의 샘플 수를 확보하여 정확한 혈관 내의 기능성 혈류지표를 계산할 수 있다.The functional blood flow image generating apparatus according to an embodiment of the present invention, which will be described below, obtains an accurate Doppler index by securing sufficient blood flow velocity information in one cardiac cycle at a constant data acquisition rate using a plane wave have. Further, by using a method of transmitting and receiving once to generate one frame, the frame rate of the Doppler image can be increased. Through this, it is possible to calculate a functional blood flow index in an accurate blood vessel by securing a larger number of samples.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치의 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram of a functional blood flow image generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치는 펄서(210), 트랜스듀서(220), 수신 빔집속부(230), DC 제거 필터부(240), 직각 복조부(250), 도플러부(260), 혈류 지표 생성부(270), 맵핑부(280) 및 디스플레이부(290)로 구성된다.2, the functional blood flow image generating apparatus according to the present embodiment includes a pulsar 210, a transducer 220, a receiving beam focusing unit 230, a DC removing filter unit 240, a right angle demodulating unit 250, A Doppler unit 260, a blood flow index generating unit 270, a mapping unit 280, and a display unit 290.

펄서(Pulser, 210)는 평면파(Plain wave)를 생성하여 트랜스듀서(220)로 전달한다. The pulser 210 generates and transmits a plane wave to the transducer 220.

우선 일반적인 평면파를 예를 들어 설명하면, 한 번의 송수신을 통하여 하나의 프레임을 생성할 수 있다. 그러나 기존의 집속 영상 기법과 비교하면 영상의 SNR이나 해상도가 떨어진다. 그러나, 평면파 송수신 장치를 간단하게 구현할 수 있으며, 높은 프레임 레이트를 제공하기 때문에 낮은 깊이를 요구하는 경동맥 등에서 사용할 수 있다.First, a general plane wave will be described as an example, and one frame can be generated through one transmission and reception. However, the SNR and the resolution of the image are lower than those of the conventional focus image technique. However, the plane wave transceiver can be implemented simply and can be used in a carotid artery requiring a low depth because it provides a high frame rate.

한편, 평면파를 이용하면 송신 집속이 이루어지지 않기 때문에 SNR이 기존의 집속 영상 기법에 비하여 낮게 된다. 따라서, 깊은 깊이를 영상화하기 위하여 코드화 여기 기법을 이용할 수 있다.On the other hand, SNR is lower than that of the conventional focusing image technique because transmission focusing is not performed using a plane wave. Thus, coded excitation techniques can be used to image deep depths.

코드화 여기 기법을 이용하면 송신 첨두 전압을 증가시키지 않고서도 송신 에너지를 15~20dB 정도 향상시켜 SNR이 높아지게 된다.The coded excitation technique improves the SNR by increasing the transmission energy by 15 ~ 20dB without increasing the transmit peak voltage.

코드화 여기 기법에 사용하는 코드는 쳐프(Chirp), 골레이(Golay), 바커(Barker) 등이며, SNR을 향상시키기 위해서는 긴 길이의 코드를 사용해야 한다. 바커 코드의 경우 가장 긴 길이는 13bits의 길이를 갖는다. Chirp, Golay, Barker, etc. are used in the coding excitation technique. In order to improve the SNR, it is necessary to use a long code. For the Barker code, the longest length has a length of 13 bits.

코드화 여기 기법을 이용할 경우에, 수신단에 길게 코드화된 신호를 디코딩하는 필터가 필요하다. 이 필터를 디코딩 필터 또는 컴프레스 필터라고 하는데, Matched 필터나 Mismatched 필터 형태로 구성할 수 있다. 디코딩 필터는 DC 제거 필터부와 직각 복조부 사이에 위치하는 것이 바람직하다.When using the coded excitation technique, a filter is required to decode the long coded signal at the receiving end. This filter is called a decode filter or a compress filter, and can be configured as a matched filter or a mismatched filter. The decoding filter is preferably located between the DC rejection filter portion and the orthogonal demodulation portion.

또한, 컴파운딩(compounding) 기법을 평면파 송신시에 이용할 수 있다. 컴파운딩 기법은 송신시 여러 각도로 평면파를 송수신한 뒤, 이를 합성하여 하나의 영상을 만들어 내는 것이다. 컴파운딩 기법은 여러 차례 평면파를 송수신하여 영상화를 하여야 하기 때문에 합성한 횟수만큼 프레임레이트는 떨어진다. 반면에 합성횟수가 늘어날수록 영상의 품질과 신뢰도는 높아지므로 트레이드오프가 필요하다. 컴파운딩 기법을 이용하더라도 기존의 집속 영상 기법에 비해서는 수배 내지 수십 배의 프레임레이트가 확보되므로 충분한 프레임레이트를 확보할 수 있다.Also, a compounding technique can be used for plane wave transmission. The compounding technique is to transmit and receive plane waves at various angles during transmission and synthesize them to produce a single image. Because the compounding technique requires transmission and reception of plane waves several times, the frame rate drops by the number of times it is synthesized. On the other hand, as the number of composites increases, the quality and reliability of the image increases, so a trade-off is required. Even when the compounding technique is used, a frame rate of several times to several tens of times is secured as compared with the conventional focusing image technique, and thus a sufficient frame rate can be secured.

트랜스듀서(220)는 펄서(210)로부터 수신한 평면파를 대상체로 송신하고, 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신한다.The transducer 220 transmits the plane wave received from the pulser 210 to the object and receives the ultrasonic signal reflected from the object.

수신 빔 집속부(230)는 대상체에서 반사되어 수신된 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속을 한다. 즉, 펄서(210)에서 발생된 전기신호가 트랜스듀서(Transducer)를 통해 초음파 신호로 바뀌어 대상체 내로 송·수신 되게 되고, 수신된 신호는 수신 빔 집속부(220)를 통하여 적절한 수신 시간 지연을 적용하여 빔을 집속하게 된다.The reception beam focusing unit 230 focuses the ultrasound signals reflected by the object and applying the reception time delay to the beams. That is, the electric signal generated by the pulsar 210 is converted into an ultrasonic signal through a transducer and is transmitted and received into the object. The received signal is applied to the reception beam focusing unit 220 through an appropriate reception time delay Thereby focusing the beam.

DC 제거 필터부(240)는 ADC(analog to digital converter)에 의해 발생하는 DC 성분을 제거한다.The DC elimination filter unit 240 removes a DC component generated by an analog to digital converter (ADC).

직각 복조부(250)는 기저 대역의 동상 성분(Inphase) 및 이상 성분(Quadrature)을 생성한다. 생성된 동상 성분과 이상 성분을 이용하여 수신 신호의 포락선 검출 및 도플러 성분을 검출할 수 있다.The orthogonal demodulator 250 generates an inphase component and a quadrature component of the baseband. The envelope detection and the Doppler component of the received signal can be detected using the generated in-phase component and the ideal component.

도플러부(260)는 기저대역의 동상 및 이상 성분 신호를 이용하여 혈류 속도와 분산을 계산한다.The Doppler unit 260 calculates the blood flow velocity and the dispersion using the baseband in-phase and the abnormal component signals.

도플러부(260)는 제한된 주기의 버스트(burst) 펄스파를 사용하여 검사하고자 하는 이차원 단면상의 모든 영상점에서 혈류 정보를 획득한다. 이후, 맵핑부(280)는 획득한 혈류 정보를 칼라로 맵핑하고, 디스플레이부(290)가 맵핑된 칼라를 표시하여 실시간으로 화면에 표시할 수 있다. 이때, 혈류의 속도 정보는 초음파와 혈류 내의 움직이는 적혈구간의 도플러 현상을 이용하여 얻을 수 있게 된다.The Doppler unit 260 acquires blood flow information at every image point on a two-dimensional cross-section to be examined using a burst pulse pulse of a limited cycle. Then, the mapping unit 280 maps the obtained blood flow information into a color, and displays the color mapped by the display unit 290 and displays it on the screen in real time. At this time, the velocity information of the blood flow can be obtained by using the Doppler phenomenon between the ultrasonic waves and the moving red blood cells in the bloodstream.

도플러부(260)는 클러터 필터링부(261), 도플러 주파수 추정부(262), 속도 계산부(263) 및 분산 계산부(264)로 구성된다.The Doppler unit 260 includes a clutter filtering unit 261, a Doppler frequency estimating unit 262, a velocity calculating unit 263, and a dispersion calculating unit 264.

클러터 필터링부(Clutter Filtering, 261)는 클러터 필터를 이용하여 측정하고자 하는 혈류(적혈구)로부터 반사되어 오는 신호가 아닌, 혈관벽이나 인체조직으로부터 반사되어 오는 신호(Clutter)를 제거한다. 클러터 신호는 주파수 스펙트럼 상 매우 낮은 대역에서 존재하는 신호이다. 이때, 무한 임펄스 응답 필터(IIR Filter)를 이용하여 클러터 필터를 설계할 수 있다. 클러터 필터(Clutter Filter)는 클러터 성분을 제거하여 혈류의 도플러 주파수 추정의 오차를 줄이기 위해서 필요하다.The clutter filtering unit 261 removes a clutter that is reflected from a blood vessel wall or a body tissue, rather than a signal reflected from a blood stream (red blood cells) to be measured using a clutter filter. The clutter signal is a signal that exists in a very low band in the frequency spectrum. At this time, a clutter filter can be designed using an infinite impulse response filter (IIR filter). The clutter filter is needed to remove the clutter components and reduce the error of Doppler frequency estimation of the blood flow.

도플러 주파수 추정부(262)는 앙상블 단위의 수신된 초음파 신호의 평균 주파수를 시간축에서 연산할 수 있는 자기상관방식 또는 상호상관방식으로 평균주파수를 추정한다.The Doppler frequency estimator 262 estimates an average frequency by an autocorrelation method or a cross-correlation method capable of calculating an average frequency of received ultrasonic signals on an ensemble basis in a time axis.

도플러 주파수 추정부(262)가 평균 주파수를 추정하는 방법을 자기상관방식을 예로 들어 상세히 살펴보면 다음과 같다.A method of estimating the average frequency by the Doppler frequency estimator 262 will be described in detail with reference to an autocorrelation method as follows.

도플러 주파수 추정부(262)의 입력이 z(k)=i(k)+jq(k)이라고 하면, 도플러 신호의 평균 주파수를 구하는 것은 z(k)의 파워 스펙트럼의 평균주파수를 구하는 것과 같다.Assuming that the input of the Doppler frequency estimator 262 is z (k) = i (k) + jq (k), obtaining the average frequency of the Doppler signal is equivalent to obtaining the average frequency of the power spectrum of z (k).

파워 스펙트럼의 평균 주파수를 시간축에서 연산할 수 있는 자기상관방식으로 평균주파수를 추정하는 과정은 다음과 같다.The process of estimating the average frequency using the autocorrelation method that can calculate the average frequency of the power spectrum on the time axis is as follows.

가상적으로 z(k)에 해당하는 연속 시간함수를 z(t)=i(t)+jq(t)라고 하기로 한다. z(t)의 파워 스펙트럼을 S(f)로 표시하면, 구하고자 하는 평균주파수는 다음과 같다.Let us suppose that the continuous time function corresponding to z (k) is z (t) = i (t) + jq (t). If the power spectrum of z (t) is denoted by S (f), the mean frequency to be obtained is as follows.

Figure 112012029469614-pat00001
Figure 112012029469614-pat00001

S(f)는 z(t)의 자기상관 함수 R(τ)의 푸리에(Fourier) 변환으로 이 함수들 사이의 관계는 다음과 같다S (f) is the Fourier transform of the autocorrelation function R (τ) of z (t), and the relationship between these functions is

Figure 112012029469614-pat00002
Figure 112012029469614-pat00002

Figure 112012029469614-pat00003
Figure 112012029469614-pat00003

Figure 112012029469614-pat00004
Figure 112012029469614-pat00004

Figure 112012029469614-pat00005
Figure 112012029469614-pat00005

수학식 2로부터 다음의 관계들을 유도할 수 있다.From Equation (2), the following relationships can be derived.

Figure 112012029469614-pat00006
Figure 112012029469614-pat00006

Figure 112012029469614-pat00007
Figure 112012029469614-pat00007

따라서, 수학식 1은 수학식 6과 수학식 7로부터 다음과 같이 표현될 수 있다.Therefore, Equation (1) can be expressed as Equation (6) and Equation (7) as follows.

Figure 112012029469614-pat00008
Figure 112012029469614-pat00008

이제 R(τ)를 다음과 같이 표현하면,Now, if R (τ) is expressed as follows,

Figure 112012029469614-pat00009
Figure 112012029469614-pat00009

수학식 5로부터 다음의 관계가 성립한다.The following relation holds from the equation (5).

Figure 112012029469614-pat00010
Figure 112012029469614-pat00010

즉, A(τ)와 Φ(τ)는 다음과 같은 대칭성을 갖는다.In other words, A (τ) and Φ (τ) have the following symmetry.

Figure 112012029469614-pat00011
Figure 112012029469614-pat00011

이제, 수학식 9와 수학식 11을 이용하여 수학식 8을 다시 쓰면 다음과 같다.Now, using Equation (9) and Equation (11), Equation (8) can be rewritten as follows.

Figure 112012029469614-pat00012
Figure 112012029469614-pat00012

도플러 주파수 추정부(262)는 z(k)를 입력으로 사용하고, R(τ)도 τ=nT(T는 1/PRF)에서 정의되는 자기상관 함수(sequence)이므로 수학식 12를 계산할 수 없으며, 대신 그 근사값을 다음과 같이 이용한다.The Doppler frequency estimator 262 can not calculate Equation 12 because z (k) is used as an input and R (?) Is also an autocorrelation function defined by? = NT (T is 1 / PRF) , Instead use the approximate value as follows.

Figure 112012029469614-pat00013
Figure 112012029469614-pat00013

이제 R(T)는 다음과 같이 정의되므로,Now, since R (T) is defined as follows,

Figure 112012029469614-pat00014
Figure 112012029469614-pat00014

수학식 14는 다음과 같이 고쳐쓸 수 있다.Equation (14) can be rewritten as

Figure 112012029469614-pat00015
Figure 112012029469614-pat00015

수학식 15를 참조하면, 동상 및 이상 입력신호인 i(k) 신호 및 q(k) 신호의 1개 샘플의 시간 지연을 갖는 자기 상관 값을 구한 뒤, 계산된 자기 상관 값의 위상을 구하여 실제 주파수에 매칭하기 위해

Figure 112012029469614-pat00016
를 구하는 식을 나타내고 있다.Referring to Equation (15), an autocorrelation value having a time delay of one sample of the i (k) signal and the q (k) signal, which are the in-phase and the abnormal input signals, is obtained, To match the frequency
Figure 112012029469614-pat00016
Is obtained.

수학식 15에서 tan-1()은 위상 값이므로 -π~+π의 값을 가진다. 따라서 추정된 주파수

Figure 112012029469614-pat00017
는 다음과 같은 영역을 가짐을 알 수 있다.In Equation 15, tan -1 () is a phase value, and thus has a value of -π to + π. Therefore,
Figure 112012029469614-pat00017
Can be found to have the following areas.

Figure 112012029469614-pat00018
Figure 112012029469614-pat00018

수학식 16에서부터 측정 가능한 도플러 주파수의 영역은 -PRF/2<fd<PRF/2임을 알 수 있다.
Area of measurable Doppler frequency from the equation (16) it can be seen that -PRF / 2 <f d <PRF / 2.

속도 계산부(263)는 추정된 도플러 주파수로부터 혈류의 속도를 추정한다.The velocity calculator 263 estimates the velocity of blood flow from the estimated Doppler frequency.

혈관 내 혈액이 흐르는 방향에 대하여 어떤 각도(θ)로 초음파가 입사되고 혈구의 이동속도를 V[m/sec]라 하며 입사주파수 f0, 반사주파수 fr 그리고 초음파의 속도를 C[m/sec]라 하면 도플러 편향(Doppler shift) fD는 다음과 같이 근사값으로 주어진다.The ultrasonic wave is incident at an angle θ with respect to the direction of blood flow in the blood vessel, the moving velocity of the blood cell is V [m / sec], and the incident frequency f 0 and the reflection frequency f r And the speed of the ultrasonic wave is C [m / sec], the Doppler shift f D is approximated as follows.

Figure 112012029469614-pat00019
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음의 입사가 θ가 90o 가 되면 cos90o는 0 이 되므로 이 경우에는 도플러 편향 주파수는 측정되지 않는다. 여기서, 혈구의 이동속도를 V[m/sec]는 대게 0.2cm/sec ~ 2m/sec 의 범위를 갖는다. 초음파 도플러 시스템에서는 수신된 신호로부터 도플러 편이 주파수 fD를 추정함으로써, 혈류의 속도를 측정할 수 있다.When the negative incidence of θ o cos90 is the 90 o in this case is not measured is the Doppler frequency bias so zero. Here, the moving velocity of the blood cells is V [m / sec], which generally ranges from 0.2 cm / sec to 2 m / sec. In the ultrasonic Doppler system, the velocity of the blood flow can be measured by estimating the Doppler shift frequency f D from the received signal.

한편, 추정된 도플러 주파수 fd가 PRF/2+ㅿ일 경우에, 수학식 15에 의하여 추정되는 평균 주파수는 -PRF/2+ㅿ가 될 것이다. 즉, 정(forward) 방향의 혈류의 속도가 PRF (Pulse Repetition Frequency)의 1/2 이상의 도플러 주파수에 해당할 경우, 이 혈류는 역(reverse) 방향으로 흐르고 있다고 추정될 것이다. 이 현상을 속도 에일리어싱(velocity aliasing)이라고 부른다. 이러한 현상이 발생하는 이유는, 나이퀴스트 샘플링 이론(Nyquist sampling theorem)으로 설명된다.
On the other hand, when the estimated Doppler frequency f d is PRF / 2 + ㅿ, the average frequency estimated by the equation (15) will be -PRF / 2 +.. That is, if the velocity of the blood flow in the forward direction corresponds to a Doppler frequency equal to or greater than 1/2 of the PRF (Pulse Repetition Frequency), this blood flow will be estimated to flow in the reverse direction. This phenomenon is called velocity aliasing. The reason for this phenomenon is explained by the Nyquist sampling theorem.

분산 계산부(264)는 혈류의 난류화 정도를 추정하기 위하여 파워 스펙트럼의 분산을 계산한다.The variance calculation unit 264 calculates the variance of the power spectrum to estimate the degree of turbulence of the blood flow.

이 혈류의 난류화 정도는 파워 스펙트럼의 분산에 비례하는 값이다. 파워 스펙트럼의 분산 σ2은 다음과 같이 주어진다.The degree of turbulence in this blood stream is proportional to the variance of the power spectrum. The variance σ 2 of the power spectrum is given by

Figure 112012029469614-pat00020
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A(τ)를 2차항까지 파워 시리즈(power series) 전개한 다음의 근사식을 이용하고 수학식 12를 얻는 과정과 유사한 방법으로 분산은 수학식 19와 같이 근사화할 수 있다.The variance can be approximated as shown in Equation 19 by a similar method to that of Equation (12) using A (τ) to the quadratic power series expansion followed by the approximation equation.

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이상에서 살펴본 자기 상관 방식을 이용한 속도 계산 및 분산 계산 방법의 다른 실시 예를 설명하기로 한다.Another embodiment of the velocity calculation and dispersion calculation method using the autocorrelation method described above will be described.

충분히 클러터가 제거된 동상 및 이상 입력신호인 i(k)신호 및 q(k)신호의 1개 샘플만큼의 시간 지연을 갖는 자기 상관(1-lag auto correlation)의 차 연산 및 합 연산을 통하여 수학식 15의 분모(denominator), 분자(numerator) 값을 얻을 수 있게 된다. (1-lag auto correlation) with a time delay of one sample of the i (k) signal and the q (k) signal, The denominator and numerator values of Equation 15 can be obtained.

그리고, 동상 및 이상 입력 신호의 시간지연을 가지지 않는 자기 상관 값의 연산(0-lag auto correlation)을 통해서 신호의 파워를 구할 수 있다. 이는 혈류의 파워를 화면의 밝기로 표현하는 파워 도플러의 출력 및 수학식 19의 연산에 필요한 값으로써, 분산 계산부(264)가 분산값을 구하는데 쓰이게 된다. 이 분자, 분모 및 파워 값을 이하에서 각각 N, D, P로 표현하기로 한다.Then, the power of the signal can be obtained through an operation (0-lag auto correlation) of an autocorrelation value having no time delay of the inphase signal and the abnormal input signal. This is the power Doppler output that expresses the power of the blood flow by the brightness of the screen and the value required for the calculation of Equation 19, and the variance calculation unit 264 is used to obtain the variance value. The numerator, denominator, and power value are expressed as N, D, and P, respectively.

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도플러 주파수 추정부(262)를 통하여 구해진 N, D, P 값들은 혈류의 속도 및 분산 값을 구하기 위해 속도 계산부(263)에서 수학식 23의 연산을, 분산 계산부(264)에서 수학식 24의 연산을 하게 된다.The N, D, and P values obtained through the Doppler frequency estimator 262 are used to calculate the velocity and variance value of the blood flow in the velocity calculator 263 and the equation 24 in the variance calculator 264, .

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혈류 지표 생성부(270)는 혈류의 속도를 이용하여 혈류 지표를 생성한다. 심장 주기의 검출을 위해서 속도 계산부(263)에서 추정된 혈류의 속도를 이용한다. 혈류의 속도(Velocity)값은 심장의 움직임인 이완-수축을 표현하기에 적합하기 때문이다.The blood-flow index generator 270 generates a blood-flow index using the velocity of the blood flow. And uses the velocity of the blood flow estimated by the velocity calculator 263 for detecting the cardiac cycle. The velocity value of the blood flow is suitable for expressing the relaxation-contraction of the movement of the heart.

혈류 지표 생성부(270)는 데이터 버퍼부(271), 포락선 검출부(272), 저역통과필터(273), 심장 주기 검출부(274), 최대/최소값 검출부(275) 및 지표 계산부(276)로 구성된다.The blood flow index generation unit 270 includes a data buffer unit 271, an envelope detection unit 272, a low pass filter 273, a cardiac cycle detection unit 274, a maximum / minimum value detection unit 275, and an index calculation unit 276 .

데이터 버퍼부(271)는 도플러부(260)에서 각 지점에서 구해진 혈류의 속도를 데이터 버퍼를 통해 저장을 한다.The data buffer unit 271 stores the velocity of the blood flow obtained at each point in the Doppler unit 260 through the data buffer.

포락선 검출부(272)는 저장해 놓은 혈류의 속도로부터 포락선 검파(Envelop detection)를 이용하여 수신 신호의 포락선을 검출한다.The envelope detector 272 detects the envelope of the received signal using envelope detection from the stored velocity of the blood stream.

저역통과필터(273)는 검출된 포락선 신호를 저역 통과 필터에 통과시켜 고주파 노이즈 신호를 제거한다.The low-pass filter 273 passes the detected envelope signal to the low-pass filter to remove the high-frequency noise signal.

심장 주기 검출부(274)는 문턱 값 필터(Threshold Filter)를 이용하여 저역 통과 필터를 통과한 심장 주기 신호의 최대값을 찾아 여러 심장 사이클 중 하나의 심장주기 신호(Cardiac cycle)을 찾는다.The cardiac cycle detector 274 finds the maximum value of the cardiac cycle signal that has passed through the low-pass filter using a threshold filter, and finds a cardiac cycle of one of several cardiac cycles.

최대/최소값 검출부(275)는 하나의 심장 사이클 안에서 최대값, 최소값, 평균값을 검출한다.The maximum / minimum value detector 275 detects a maximum value, a minimum value, and an average value in one cardiac cycle.

지표 계산부(276)는 기능성 혈류 지표인 저항지표와 맥박지표 및 사용자가 지정한 임의의 혈류 지표를 계산한다. 대표적인 기능성 혈류 지표인 맥박 지표(Pulsatility Index, PI)와 저항 지표(Resistive)를 구하기 위해서는 하나의 심장 주기 내에서의 평균속도, 최대값, 최소값이 필요하다. 한편, 혈류의 특성 지표를 계산하기 위하여, 여러 샘플의 심장 주기의 신호를 합성하여 혈류 특성 지표를 계산할 수 있다.The index calculator 276 calculates a resistance index, a pulse index, and an arbitrary blood flow index designated by the user, which are functional blood flow indexes. The average velocity, maximum value, and minimum value within a cardiac cycle are required to obtain a pulsatility index (PI) and a resistance index (representative index of functional blood flow). On the other hand, in order to calculate the characteristic index of the blood flow, the blood flow characteristic index can be calculated by synthesizing the signals of the cardiac cycles of several samples.

맥박 지표(PI)는 혈류 속도 파형의 박동성을 정량화하여 나타낸 것으로, 혈류 속도 파형의 전체 진동 에너지를 평균 속도 에너지값으로 나눈 것을 의미한다. 맥박지수(PI)는 다음과 같이 정의된다.Pulse index (PI) is a quantitative representation of the pulsatility of the blood flow velocity waveform, which means that the total vibration energy of the blood flow velocity waveform is divided by the mean velocity energy value. The pulse index (PI) is defined as:

Figure 112012029469614-pat00027
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M은 심장주기 내에서의 평균 속도를 말하고, an은 n번째 하모닉 성분의 크기를 의미한다. 하지만, 계산상의 어려움이 있기 때문에 다음과 같이 간단하게 다시 정의한다.M is the mean velocity in the cardiac cycle, and a n is the magnitude of the nth harmonic component. However, due to the computational difficulties, we simply redefine it as follows.

Figure 112012029469614-pat00028
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S는 혈류 속도 파형의 최대속도, D는 최소값을 의미하며, M은 하나의 심장 주기 내에서의 평균 속도를 의미한다. 상기 수학식들은 정확하게 같은 값을 가지지는 않지만 서로 상관관계를 가지고 있다. S is the maximum velocity of the blood flow velocity waveform, D is the minimum value, and M is the mean velocity within one cardiac cycle. The above equations do not have exactly the same value, but have correlation with each other.

저항 지표는 경동맥 상의 혈액 순환의 저항성 지표로 사용되며, 다음과 같이 정의된다.The resistance index is used as an index of resistance to blood circulation on the carotid artery and is defined as follows.

Figure 112012029469614-pat00029
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S는 혈류 속도 파형의 최대속도, Dend는 심장 이완기(확장기)의 마지막 값의 높이를 의미한다. 이 경우 RI값은 0~1의 값을 가지게 된다. 또한 검시자에 따라 Dend를 맥박지표에서와 마찬가지로 파형의 최소값으로 정의하는 경우도 있다. 이 경우에는 혈류에서 역류하는 흐림이 있을 경우 Dend가 음의 값을 가지게 되므로 1보다 큰 값을 가지게 된다. 이 밖에도 S/D와 D/S 비율, 고정 유속 비율(Constant Flow Ratio)등 다양한 혈류 특성 지표가 있다. 이러한, 혈류 특성 지표는 질병의 진단에 많이 활용되고 있다. 예를 들면 혈관 협착증(Stenosis)이 있을 경우에 혈류 속도의 증가와 함께 맥박지표가 증가하게 되며, 두개골 내 압력(IntraCranial Pressure, ICP)이 증가하는 경우는 혈류의 속도는 감소하고, 맥박지표는 증가하게 된다. 그 외에도 임상에서 질병 진단의 기준으로 혈류 특성 지표가 다양하게 사용되고 있다.
S is the maximum velocity of the blood flow velocity waveform, and D end is the height of the final value of the cardiac diastole (diastole). In this case, the RI value has a value of 0 to 1. Depending on the examiner, D end may be defined as the minimum value of the waveform as in the pulse index. In this case, when there is cloudy backflow in the bloodstream, D end has a negative value, and therefore, it has a value greater than 1. In addition, there are various blood flow characteristics such as S / D ratio, D / S ratio, and constant flow ratio. These indexes of blood flow characteristics are widely used for diagnosis of diseases. For example, in the presence of stenosis, the pulse rate increases with the increase of the blood flow velocity, and when the intracranial pressure (ICP) increases, the velocity of the blood flow decreases and the pulse index increases . In addition, blood flow characteristics index is widely used as a standard of disease diagnosis in clinical practice.

맵핑부(280)는 각 영상점에서 구해진 혈류의 속도와 분산값 및 혈류 지표를 선택적으로 각 영상점에 맵핑할 수 있다. 이때, 혈류의 속도가 정방향이면, 위상의 부호가 +값을 갖고, 혈류의 속도가 역방향이면 -값을 갖는다. 따라서, 혈류 속도의 칼라 맵핑시에 위상의 부호가 양이면 빨간색으로 결정하고, 음이면 파란색으로 결정한다. 위상의 크기를 각 해당색의 크기에 맵핑하는데 각각의 색은 6∼8 비트로 되어 있으므로 간단히 비트 이동을 통해서 구할 수 있다. 혈류의 위상은 앙상블 신호의 위상을 구함으로써, 산출될 수 있으며, 산출된 앙상블 신호로부터 속도를 추정하고, 추정된 속도로부터 혈류 지표를 계산할 수도 있다. 분산값은 녹색으로 맵핑하는데 같은 식의 비트 이동으로 간단히 구현 가능하다.
The mapping unit 280 can selectively map velocity, variance, and blood flow index of blood flow obtained at each image point to each image point. At this time, if the velocity of the blood flow is positive, the sign of the phase has a positive value, and if the velocity of the blood flow is a negative direction, it has a negative value. Therefore, when color mapping of blood flow velocity is positive, it is determined to be red if the sign of the phase is positive, and blue if it is negative. The size of the phase is mapped to the size of each corresponding color. Since each color is 6 to 8 bits, it can be obtained simply by bit shifting. The phase of the blood flow can be calculated by obtaining the phase of the ensemble signal, the velocity can be estimated from the calculated ensemble signal, and the blood flow index can be calculated from the estimated velocity. The variance value can be simply implemented by bit shifting the same expression for mapping to green.

디스플레이부(290)는 각 영상점에 대해 계산된 기능성 혈류 지표인 맥박 지표와 저항지표 값을 칼라로 맵핑한 결과 및 각 영상점에서 구해진 도플러 속도(또는 위상)와 분산값을 칼라로 맵핑한 결과를 디스플레이한다.The display unit 290 maps the pulse index and resistance index values, which are functional blood flow indexes calculated for each image point, to a color, and maps the color Doppler velocity (or phase) and variance value obtained at each image point to color Lt; / RTI &gt;

본 발명에서는 7~8 kHz 정도를 갖는 평면파 B-모드 영상을 이용하여, 샘플을 건너뛰면서 앙상블을 만들어 칼라 도플러 영상에서 프레임 레이트(Frame rate)가 2~3 kHz를 갖도록 하였다. 한편, 이차원 칼라 플로우 시스템에서는 프레임을 구성하는 모든 영상점에서의 혈류 정보를 구해야 하므로 한 영상점(Pixel) 대하여 8~16 개로 제한된 수의 데이터만을 이용해야 하는데, 이 데이터의 개수를 앙상블(ensemble) 길이라고 부른다.
In the present invention, a plane wave B-mode image having about 7 to 8 kHz is used to make an ensemble while skipping samples so that a frame rate is 2 to 3 kHz in a color Doppler image. On the other hand, in the two-dimensional color flow system, since blood flow information at all image points constituting a frame must be obtained, only a limited number of data should be used for 8 to 16 pixels for an image point. In an ensemble, It is called length.

도 3은 일반적인 송신 빔집속 방법과 본 발명에 따른 평면파 송신 방법을 도시한 것이다.3 shows a general transmission beam focusing method and a plane wave transmission method according to the present invention.

도 3(a)에 도시된 일반적인 송신 빔집속 방법에 따르면, 이차원 칼라 도플러 시스템이 도플러 주파수를 구하기 위해서는 많은 횟수의 송·수신에 많은 시간이 소요되어 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트가 제한되게 된다. 따라서, 한 프레임을 얻기 위해서 소요되는 시간은 L(주사선 수)*N(앙상블의 길이)번의 송·수신 시간에 해당한다. 따라서, 혈류 정보 분석의 높은 정확성을 위해서는 높은 샘플링 레이트, 즉 칼라 도플러 영상의 프레임 레이트가 높아야 한다.According to the general transmission beam focusing method shown in FIG. 3 (a), a two-dimensional color Doppler system takes a long time to transmit and receive a large number of times in order to obtain a Doppler frequency, thereby limiting a frame rate of a color Doppler image. Therefore, the time required to obtain one frame corresponds to the transmission / reception time of L (number of scanning lines) * N (ensemble length). Therefore, a high sampling rate, i.e., a frame rate of a color Doppler image, must be high for high accuracy of blood flow information analysis.

상용화된 장비에서는 실시간으로 10~20Hz의 칼라 도플러 영상을 제공하고 있다. 하지만 초당 10~20개 내외의 샘플로는 한 심장 주기내의 혈류 속도의 특성을 분석하기에는 부족하다. 기존의 2차원 기능성 혈류 영상 기법은 적은 샘플 개수로부터 보다 정확한 심장 주기를 복원하기가 어렵기 때문에, 여러 심장 주기의 혈류 정보를 취득한 후 이를 합성하는 방법으로 정량적인 정보를 제공하였다.Commercialized equipment provides color Doppler images of 10 to 20 Hz in real time. However, it is not enough to analyze the characteristics of the blood flow velocity within a cardiac cycle with a sample of about 10 to 20 per second. Since the conventional 2D functional blood flow imaging technique is difficult to restore a more accurate cardiac cycle from a small number of samples, quantitative information is provided as a method of acquiring blood flow information of various cardiac cycles and synthesizing them.

하지만, 이는 데이터 취득 시간이 불균일하고, 움직임에 의해 그 정확성이 제한된다. 도 2(a)에서 보듯이 일반적인 송수신 빔 집속을 할 경우 한 번의 송·수신을 통하여 하나의 주사선(N)을 얻기 때문에 한 프레임을 얻기 위해서는 송·수신을 N번 반복해야 한다. However, this results in non-uniform data acquisition time, and its accuracy is limited by motion. As shown in FIG. 2 (a), when a general transmission / reception beam focusing is performed, since one scanning line (N) is obtained through one transmission and reception, it is necessary to repeat transmission and reception N times in order to obtain one frame.

하지만, 도 3(b)에 도시된 평면파(Plane Wave)를 이용하면, 한번의 송·수신 과정을 통하여 한 프레임을 얻는다. 도 3(a)와 비교하였을 때, N배만큼의 프레임 레이트가 향상된다. 즉, 평면파를 이용하여 칼라 도플러 영상의 높은 프레임 레이트 즉, 샘플링 레이트를 높여 하나의 심장 주기 내의 충분한 혈류 속도 정보를 확보하여 정확한 도플러 지표를 얻을 수 있다. 하지만 단순한 평면파를 이용할 경우, 신호대잡음비가 떨어지기 때문에 추정된 결과의 신뢰도가 떨어질 수 있다. 이를 보완하기 위해서 바커코드(Barker Code)와 같은 코드 여기 기법(Code Excitation)이나 영상 합성 기법(Compounding) 등과 같은 기술을 보완하여 사용하는 것이 바람직하다.
However, by using the plane wave shown in FIG. 3 (b), one frame is obtained through one transmission and reception process. Compared with FIG. 3 (a), the frame rate by N times is improved. That is, by using a plane wave, a high frame rate of a color Doppler image, that is, a sampling rate, can be increased to secure sufficient blood flow velocity information in one cardiac cycle to obtain an accurate Doppler index. However, when using a simple plane wave, the reliability of the estimated result may be lowered because the signal-to-noise ratio is lowered. In order to compensate for this, it is desirable to supplement techniques such as code excitation and image synthesis techniques such as Barker code.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기능성 혈류 지표 생성 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a functional blood flow index generation method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 기능성 혈류 지표 생성 방법은 도 2에 도시된 혈류 지표 생성부(270)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 2에 도시된 혈류 지표 생성부(270)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시 예에 따른 기능성 혈류 지표 생성 방법에도 적용된다.Referring to FIG. 4, the method for generating a functional blood flow index according to the present embodiment includes steps that are processed in a time-series manner by the blood flow index generation unit 270 shown in FIG. Therefore, the contents described above with respect to the blood-flow-index generating unit 270 shown in FIG. 2 are applied to the functional blood-flow-index generating method according to this embodiment, even if omitted below.

400 단계에서 펄서(210)는 평면파(Plain wave)를 생성하고, 트랜스듀서(220)는 생성된 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신한다.In step 400, the pulsar 210 generates a plane wave, the transducer 220 transmits the generated plane wave to the object, and receives the ultrasound signal reflected from the object.

410 단계에서 수신 빔 집속부(230)는 대상체에서 반사되어 수신된 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속을 한다.In step 410, the receiving beam focusing unit 230 focuses the beam reflected by the object by applying a reception time delay to the beam.

420 단계에서 DC 제거 필터부(240)는 ADC에 의해 발생하는 DC 성분을 제거하고, 직각 복조부(250)는 기저 대역의 동상 성분(Inphase) 및 이상 성분(Quadrature)을 생성한다.In operation 420, the DC removal filter 240 removes DC components generated by the ADC, and the quadrature demodulator 250 generates inphase and quadrature components of the baseband.

430 단계에서 도플러부(260)는 자기 상관 방식 또는 상호 상관 방식을 이용하여 상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 혈류의 속도와 분산을 계산한다.In operation 430, the Doppler unit 260 calculates velocity and variance of blood flow from the in-phase component and the abnormal component using an autocorrelation method or a cross-correlation method.

도플러부(260)의 도플러 주파수 추정부(262)가 추정한 도플러 평균 주파수로부터 수학식 17을 이용하여 속도를 계산할 수 있으며, 도플러 위상 역시 계산할 수 있다.From the Doppler mean frequency estimated by the Doppler frequency estimator 262 of the Doppler unit 260, the velocity can be calculated using Equation (17), and the Doppler phase can also be calculated.

각 영상점에서 혈류의 속도 정보를 검출하기 위해서 사용되는 데이터의 개수가 매우 적기 때문에, 혈류의 도플러 평균 주파수를 추정하는 기법의 높은 효율성은 대단히 중요하다. 제한된 개수의 샘플 데이터들로부터 도플러 평균 주파수를 구하는 방법은 위상 이동(phase shift)을 이용한 자기 상관(auto-correlation) 방식과 시간 이동 time shift)을 이용한 상호 상관 (cross-correlation) 방식이 있다. 상호 상관 방식이 자기 상관 방식에 비해 혈류 속도 제한의 극복 및 축방향 해상도 증가라는 장점이 있지만, 자기 상관 방식이 RF 복조된 에코 데이터에서 이루어지는데 반해 상호 상관 방식은 RF 데이터상에서 처리되므로 훨씬 더 많은 데이터들을 빠르게 신호 처리해야 한다는 단점이 있다.Since the number of data used to detect the velocity information of the bloodstream at each image point is very small, the high efficiency of the technique for estimating the Doppler mean frequency of the bloodstream is very important. A method for obtaining the Doppler mean frequency from a limited number of sample data is a cross-correlation method using an auto-correlation method using phase shift and a time shift time shift method. The autocorrelation method is performed on the RF demodulated echo data, while the cross-correlation method is performed on the RF data, while the autocorrelation method is performed on the echo data on the RF demodulation, while the cross-correlation method has an advantage of overcoming the blood flow rate limitation and increasing the axial resolution compared to the autocorrelation method. It is necessary to quickly process the signals.

440 단계에서 혈류 지표 생성부(270)는 혈류의 속도를 이용하여 혈류 지표를 생성한다.In step 440, the blood-flow indicator generator 270 generates a blood-flow indicator using the velocity of the blood flow.

450 단계에서 맵핑부(280)는 각 영상점에서 구해진 혈류의 속도와 분산값 및 혈류 지표를 각 영상점에 맵핑한다. In step 450, the mapping unit 280 maps velocity, variance value, and blood flow index of blood flow obtained at each image point to each image point.

460 단계에서 디스플레이부(290)는 각 영상점에 대해 계산된 기능성 혈류 지표인 맥박 지표와 저항지표 값을 칼라로 맵핑한 결과 및 각 영상점에서 구해진 속도와 분산값을 칼라로 맵핑한 결과를 디스플레이한다.
In step 460, the display unit 290 displays a result obtained by mapping the pulse index and the resistance index, which are functional blood flow indexes calculated for each image point, to the color, and mapping the velocity and variance value obtained from each image point to color, do.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 속도 및 분산 계산 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a blood flow velocity and variance calculation method according to an embodiment of the present invention.

500 단계에서 클러터 필터링부(261)는 클러터 필터를 이용하여 측정하고자 하는 혈류(적혈구)로부터 반사되어 오는 신호가 아닌, 혈관벽이나 인체조직으로부터 반사되어 오는 신호(Clutter)를 직각 복조부(250)가 출력한 동상 성분 및 이상 성분(Quadrature)으로부터 제거한다.In step 500, the clutter filtering unit 261 uses a clutter filter to transmit a signal reflected from the blood vessel wall or the body tissue, rather than a signal reflected from the blood flow (red blood cells) to be measured, to the orthogonal demodulation unit 250 From the in-phase component and the quadrature component output from the in-phase component.

510 단계에서 도플러 주파수 추정부(262)는 파워 스펙트럼의 평균 주파수를 시간축에서 연산할 수 있는 자기상관방식 또는 상호상관방식으로 평균 도플러 주파수를 추정한다.In step 510, the Doppler frequency estimator 262 estimates the average Doppler frequency using an autocorrelation method or a cross-correlation method capable of calculating an average frequency of the power spectrum on a time axis.

520 단계에서 속도 계산부(263)는 추정된 도플러 주파수로부터 혈류의 속도를 계산한다. 계산된 혈류의 속도는 530 단계와 600 단계로 전달된다.In step 520, the velocity calculator 263 calculates the velocity of blood flow from the estimated Doppler frequency. The calculated blood flow velocity is passed to steps 530 and 600.

530 단계에서 분산 계산부(264)는 혈류의 난류화 정도를 추정하기 위하여 파워 스펙트럼의 분산을 계산한다. 계산된 혈류의 속도와 분산은 450 단계로 전달된다.
In step 530, the variance calculator 264 calculates the variance of the power spectrum to estimate the degree of turbulence of the bloodstream. The calculated velocity and variance of the blood flow is transferred to step 450.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 지표 생성 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a blood flow index generation method according to an embodiment of the present invention.

600 단계에서 데이터 버퍼부(271)는 속도 계산부(263)에서 각 영상점에서 구해진 혈류의 속도를 데이터 버퍼를 통해 저장을 한다. In step 600, the data buffer unit 271 stores the velocity of the blood flow obtained from each image point in the velocity calculator 263 through the data buffer.

610 단계에서 포락선 검출부(272)는 저장해 놓은 혈류의 속도로부터 포락선 검파(Envelop detection)를 이용하여 수신 신호의 포락선을 검출한다.In operation 610, the envelope detector 272 detects the envelope of the received signal using envelope detection from the velocity of the stored blood flow.

620 단계에서 저역통과필터(273)는 검출된 포락선을 저역통과 필터링한다.In operation 620, the low pass filter 273 low-pass filters the detected envelope.

630 단계에서 심장 주기 검출부(274)는 문턱 값 필터를 이용하여 저역 통과 필터를 통과한 심장 주기 신호의 최대값을 찾아 여러 심장 사이클 중 하나의 심장 사이클을 찾는다.In operation 630, the cardiac cycle detector 274 finds the maximum value of the cardiac cycle signal that has passed through the low-pass filter using the threshold filter to find a cardiac cycle of one of several cardiac cycles.

640 단계에서 최대/최소값 검출부(275)는 하나의 심장 사이클 안에서 최대속도, 최소속도, 평균속도를 검출한다.In step 640, the maximum / minimum value detector 275 detects the maximum speed, the minimum speed, and the average speed in one cardiac cycle.

650 단계에서 지표 계산부(276)는 기능성 혈류 지표인 저항지표와 맥박지표를 계산한다. 계산된 혈류지표는 450 단계로 전달된다.
In step 650, the index calculation unit 276 calculates a resistance index and a pulse index, which are functional blood flow indexes. The calculated blood flow index is transmitted to step 450.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 혈류 지표 생성 방법의 각 단계에서의 신호를 도시한 것이다.FIG. 7 shows signals in respective steps of the blood flow index generation method according to the embodiment of the present invention.

도 7(a)는 도 6의 610 단계에서 검출된 포락선 신호를 도시한 것이다. 혈류 속도로부터 검출된 포락선 신호는 심장 주기 신호이다.FIG. 7A shows the envelope signal detected in step 610 of FIG. The envelope signal detected from the blood flow velocity is a cardiac cycle signal.

도 7(b)는 도 7(a)의 심장 주기 신호를 저역통과 필터링한 신호를 도시한 것으로, 문턱값 이상에 해당하는 값들 중에서 최대값을 검출하는 과정을 도시한 것이다. 검출된 최대값과 최대값 사이가 심장 주기라고 볼 수 있다.7 (b) shows a signal obtained by low-pass-filtering the cardiac cycle signal of FIG. 7 (a), and shows a process of detecting a maximum value among values corresponding to a threshold value or more. The interval between the maximum value and the maximum value detected is the cardiac cycle.

도 7(c)는 검출된 최대값과 최대값 사이에서 최소값과 평균값을 검출하는 것을 나타낸 것이다.
Fig. 7 (c) shows detection of the minimum value and the average value between the detected maximum value and the maximum value.

도 8은 2 차원 칼라 플로우 영상의 구성을 도시한 것이다.FIG. 8 shows a configuration of a two-dimensional color flow image.

본 발명에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치는 혈류의 공간적, 시간적 변화를 초당 6~30 프레임의 2 차원 칼라 도플러 영상을 제공한다. The functional blood flow image generating apparatus according to the present invention provides spatial color and temporal change of blood flow in a two-dimensional color Doppler image of 6 to 30 frames per second.

도 8을 참조하면, 영상의 단면은 L 개의 주사선(scanline)들로 구성되어 있으며, 각 주사선은 M 개의 영상점(pixel)들로 구성되어 있다. 이 단면 영상의 경우 총 L×M 개의 영상점들로 구성된다. 각 영상점은 단면 영상의 해당하는 위치에서 평균 혈류 속도의 크기와 방향에 따른 색으로 변환되어 화면에 표시된다. 혈류가 없다고 판단되는 영상점에서는 흑백의 B-mode 영상이 나타나게 된다.
Referring to FIG. 8, a cross section of an image is composed of L scanlines, and each scan line is composed of M image points. In the case of this cross-sectional image, it is composed of a total of L × M image points. Each image point is converted into a color according to the magnitude and direction of the mean blood flow velocity at the corresponding position of the cross-sectional image and displayed on the screen. B-mode images in black and white are displayed at the image points determined to have no blood flow.

도 9는 2차원 칼라 플로우 영상의 혈류 속도 맵핑 방법을 도시한 것이다.FIG. 9 shows a method of mapping a blood flow velocity of a two-dimensional color flow image.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치에서 평균 속도를 색상으로 변환하는 방법을 보여주고 있다. 혈류에 대한 속도의 크기를 N 등분하여 명도로 나누었고, 전방향 혈류는 빨간색으로 후방향 혈류는 파란색으로 표시하고 있다. 또한, 혈류의 난류화(turbulence) 정도를 나타내기 위하여 녹색을 사용하는데, 이 정보는 심장 계통의 순환기 질병의 진단에 유용하게 사용된다.
Referring to FIG. 9, there is shown a method for converting average speed to color in the functional blood flow image generating apparatus according to the present invention. The velocity of the blood flow was divided by N and divided by brightness. The omnivore blood flow was red and the posterior blood flow was blue. In addition, green is used to indicate the degree of turbulence in the bloodstream, and this information is useful for diagnosing cardiovascular disease in the cardiovascular system.

도 10은 본 발명에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치의 송·수신 과정을 보여주는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a transmitting and receiving process of the functional blood flow image generating apparatus according to the present invention.

ln은 n 번째 주사선(scan line)을 표시한다. 이때 송신 파형은 스펙트럴 도플러와 마찬가지로 버스트 펄스를 사용한다.l n denotes an n-th scan line. At this time, the transmission waveform uses a burst pulse like the spectral Doppler.

여기서 transmit burst 수는 각 주사선에 대한 송신 인덱스를 나타낸다. 도 10에서 보듯이, 각 주사선 마다 N 번씩의 송·수신 과정이 필요함을 알 수 있다. 한번의 송·수신시 같은 주사선상의 모든 영상점들의 데이터를 구할 수 있으므로, 한 프레임을 얻기 위해서 소요되는 시간은 L(주사선의 수)×N(앙상블의 길이)번의 송·수신 시간에 해당한다. 따라서, 칼라 플로우 영상의 프레임 레이트(frame rate) F는 다음과 같이 구할 수 있다.Where transmit burst number represents the transmit index for each scan line. As shown in FIG. 10, it can be seen that N transmission and reception processes are required for each scanning line. The time required to obtain one frame corresponds to the transmission and reception times of L (the number of scanning lines) × N (the length of the ensemble) since data of all image points on the same scanning line can be obtained at the time of one transmission and reception. Therefore, the frame rate F of the color flow image can be obtained as follows.

Figure 112012029469614-pat00030
Figure 112012029469614-pat00030

여기서, PRF는 버스트 펄스의 송신 주기의 역수로서 영상의 최대 깊이(Zmax)에 대해 초음파가 왕복하는 시간을 고려해서 구해진다.Here, PRF is calculated in consideration of the time during which the ultrasonic waves are reciprocated with respect to the maximum depth ( Zmax ) of the image as the reciprocal of the transmission period of the burst pulse.

Figure 112012029469614-pat00031
Figure 112012029469614-pat00031

임상에서 요구되는 높은 프레임 레이트를 얻기 위해서는 PRF를 높이든지 또는 주사선의 개수나 한 주사선당 송·수신의 횟수 즉, 앙상블 길이를 줄여야 함을 알 수 있다. 그러나 PRF를 높이면 관찰할 수 있는 영상의 최대 깊이가 얕아지게 되고, 주사선 수를 감소시키면 측방향 폭이 한정되며, 송·수신의 횟수를 줄이면 혈류 속도 추정 시 오차가 커지게 된다. 따라서 이러한 제한 때문에 이차원 칼라 플로우 영상 장치는 주사선당 송·수신 횟수는 8~16 회, 프레임 레이트는 10~20Hz 정도가 바람직하다.In order to obtain a high frame rate required in clinical practice, it is understood that the PRF must be increased or the number of scanning lines or the number of times of transmission / reception per one scanning line, that is, ensemble length should be reduced. However, when the PRF is increased, the maximum depth of the image that can be observed becomes shallow. When the number of scanning lines is decreased, the lateral width is limited. When the number of times of transmission and reception is decreased, the error of blood flow velocity estimation becomes large. Therefore, it is preferable that the number of times of transmission and reception per scanning line is 8 to 16 times and the frame rate is about 10 to 20 Hz in a two-dimensional color flow imaging apparatus.

또한 기능성 혈류 지표 영상 장치는 송-수신 횟수가 기존의 도플러 칼라 플로우에 비해 월등히 높다. 즉, 초당 수십~수천회 이상 수행을 하여 수십~수천Hz 의 도플러 영상의 프레임 레이트를 가지는 것이 바람직하다. 이때, 실시간 기능성 혈류 지표 영상의 프레임 레이트는 심장주기마다 값이 나오기 때문에, 심장주기와 비슷하게 설정이 되며, 보통 1~3Hz 정도의 영상으로 표현이 된다. 영상의 가독성을 올리기 위해서, 중간의 값을 채워넣어 표현하는 방식도 가능하다.
In addition, the functional blood flow index imaging device has a much higher transmission / reception frequency than the conventional Doppler color flow. That is, it is preferable to perform the operation at several tens to several thousands times per second to have a frame rate of Doppler image of several tens to several thousands Hz. At this time, the frame rate of the real-time functional blood-flow indicator image is set to be similar to the cardiac cycle because the value comes out every cardiac cycle. In order to increase the readability of the image, it is also possible to represent it by filling in the intermediate value.

본 발명에 따른 기능성 혈류 영상 생성 장치는 혈류의 특성을 도플러 지표(예, 저항 지표, 맥박 지표 등)를 이용하여 2차원 평면에 대한 정량적인 정보를 제공하여, 심장 및 순환기 계통의 질병 진단의 효율을 크게 향상시켜준다. 기존의 칼라 도플러 기반의 2차원 기능성 혈류 영상 기법은 여러 심장 주기의 혈류 정보를 취득한 후 이를 합성함으로써 정량적인 정보를 제공하였지만, 이는 데이터 취득 시간의 불균일 및 움직임에 의해 그 정확성이 제한된다. The functional blood flow image generating apparatus according to the present invention provides quantitative information on the two-dimensional plane by using the Doppler index (e.g., resistance index, pulse index, etc.) of the blood flow characteristics, thereby improving the efficiency of diagnosing diseases of the heart and circulatory system . The conventional color Doppler based two-dimensional functional blood flow imaging technique provides quantitative information by acquiring blood flow information of various cardiac cycles and synthesizing them, but this accuracy is limited due to unevenness of data acquisition time and movement.

그러나 본 발명에서는 평면파(Plane wave)를 이용하여 일정한 데이터 취득 속도로 하나의 심장 주기 내의 충분한 혈류 속도 정보를 고속으로 확보하여 정확한 혈류의 특성을 도플러 지표를 이용하여 영상화하는 방법을 개시하였다. However, the present invention discloses a method for acquiring sufficient blood flow velocity information in one cardiac cycle at a high data acquisition rate at a constant data acquisition rate by using a plane wave to image accurate blood flow characteristics using a Doppler index.

또한, 본 발명에 따른 기능성 혈류 지표 영상 생성 방법은 혈류의 속도를 이용하여 심장의 주기를 추정하였으며, 추정된 여러 심장 주기에서 하나의 심장 주기를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 2차원 영상 위의 각 영상점마다의 도플러 지표값을 계산하여 칼라를 맵핑시켜 실시간으로 2차원 영상화할 수 있다.In addition, the functional blood flow indicator image generation method according to the present invention estimates the heart cycle using the velocity of the blood flow, and obtains one heart cycle in various estimated heart cycles. In addition, the Doppler index values for each image point on the two-dimensional image can be calculated, and the color can be mapped to perform two-dimensional imaging in real time.

이로 인해, 하나의 레인지 게이트 안에서의 혈류 지표 특성을 볼 수 있었던 스펙트럴 도플러에 비해 본 발명은 2차원 평면의 모든 영상점에 대해 도플러 지표 값을 제공한다. 이로 인해, 심장 및 순환기 계통의 질병 진단의 효율을 크게 향상 시킬 수 있다.
Therefore, the present invention provides a Doppler index value for all image points in a two-dimensional plane, compared to a spectral Doppler in which blood flow index characteristics within a single range gate can be seen. This can greatly improve the efficiency of diagnosing diseases of the heart and circulatory system.

본 발명의 실시 예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed on various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

210 : 펄서 220 : 트랜스듀서
230 : 수신 빔집속부 240 : DC 제거 필터부
250 : 직각 복조부 260 : 도플러부
261 : 클러터 필터링부 262 : 도플러 주파수 추정부
263 : 속도 계산부 264 : 분산 계산부
270 : 혈류 지표 생성부 271 : 데이터 버퍼부
272 : 포락선 검출부 273 : 저역통과필터
274 : 심장 주기 검출부 275 : 최대/최소값 검출부
276 : 지표 계산부 280 : 맵핑부
290 : 디스플레이부
210: Pulser 220: Transducer
230: reception beam focusing section 240: DC removal filter section
250: orthogonal demodulation unit 260: Doppler unit
261: Clutter filtering unit 262: Doppler frequency estimating unit
263: velocity calculation unit 264: dispersion calculation unit
270: blood flow index generator 271:
272: envelope detection unit 273: low-pass filter
274: cardiac cycle detection unit 275: maximum / minimum value detection unit
276: Index calculation unit 280: Mapping unit
290:

Claims (14)

평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서;
상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부;
상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부;
상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 생성되는 파워 스펙트럼의 평균 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부;
상기 추정된 평균 주파수로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부;
상기 혈류 속도를 상기 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 및
상기 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
A transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object;
A reception beam focusing unit for beam-focusing the ultrasonic signal by applying a reception time delay;
An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam converged signal;
A Doppler frequency estimator for estimating an average frequency of a power spectrum generated from the in-phase component and the abnormal component;
A velocity calculation unit for calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional cross-section from the estimated average frequency;
A mapping unit for mapping the blood flow velocity to the image point; And
And a display unit for displaying a blood flow velocity mapped to the image point.
제1 항에 있어서,
상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 혈류 지표 생성부를 더 포함하고,
상기 맵핑부는 상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하고,
상기 디스플레이부는 상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
The method according to claim 1,
And a blood flow index generator for generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point,
Wherein the mapping unit maps the blood flow index to the image point,
Wherein the display unit displays a blood flow index mapped to the image point.
제1 항에 있어서,
상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 파워 스펙트럼의 분산을 계산하는 분산 계산부를 더 포함하고,
상기 맵핑부는 상기 분산을 상기 영상점에 맵핑하고,
상기 디스플레이부는 상기 영상점에 맵핑된 분산을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a dispersion calculation section for calculating a dispersion of the power spectrum from the in-phase component and the abnormal component,
Wherein the mapping unit maps the variance to the image point,
Wherein the display unit displays a distribution mapped to the image point.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 도플러 주파수 추정부는 상기 파워 스펙트럼의 평균 주파수를 시간축에서 연산할 수 있는 자기상관방식 또는 상호상관방식으로 추정하는 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the Doppler frequency estimator estimates an average frequency of the power spectrum using an autocorrelation method or a cross-correlation method capable of calculating the average frequency of the power spectrum on a time axis.
평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 트랜스듀서;
상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 수신 빔 집속부;
상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 직각 복조부;
상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 속도 계산부;
상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 혈류 지표 생성부;
상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하는 맵핑부; 및
상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
A transducer for transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object;
A reception beam focusing unit for beam-focusing the ultrasonic signal by applying a reception time delay;
An orthogonal demodulator for generating an in-phase component and an ideal component from the beam converged signal;
A velocity calculation unit for calculating a velocity of blood flow at an image point on a two-dimensional section from the in-phase component and the abnormal component;
A blood flow index generator for generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point;
A mapping unit for mapping the blood flow index to the image point; And
And a display unit for displaying a blood flow index mapped to the image point.
제6 항에 있어서,
상기 혈류 지표 생성부는,
상기 영상점에 대응하여 저장된 혈류 속도로부터 포락선을 검출하는 포락선 검출부;
상기 포락선을 문턱값 필터를 통과시켜 상기 포락선의 적어도 2개의 최대값을 찾아 하나의 심장주기 신호를 검출하는 심장주기 검출부;
상기 검출된 심장주기 신호로부터 최대값, 최소값, 또는 평균값을 검출하는 최대/최소값 검출부; 및
상기 최대값, 최소값, 또는 평균값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 혈류 지표를 생성하는 지표 생성부를 포함하고,
상기 지표 생성부는 생성된 혈류지표를 상기 맵핑부로 전달하는 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
The method according to claim 6,
The blood-
An envelope detector for detecting an envelope from a blood flow velocity corresponding to the image point;
A heart cycle detector for detecting at least two maximum values of the envelope by passing the envelope through a threshold filter to detect one cardiac cycle signal;
A maximum / minimum value detector for detecting a maximum value, a minimum value, or an average value from the detected cardiac cycle signal; And
And an index generator for generating a blood flow index using at least one of the maximum value, the minimum value, and the average value,
Wherein the index generating unit transmits the generated blood flow index to the mapping unit.
제6 항에 있어서,
상기 혈류 지표는 저항지표와 맥박지표인 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the blood flow index is a resistance index and a pulse index.
평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 단계;
상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 단계;
상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 단계;
상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 생성되는 파워 스펙트럼의 평균 주파수를 추정하는 단계;
상기 추정된 평균 주파수로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 단계;
상기 혈류 속도를 상기 영상점에 맵핑하는 단계; 및
상기 영상점에 맵핑된 혈류 속도를 디스플레이하는 단계를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 방법.
Transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object;
A beam focusing step of applying the ultrasonic signal with a reception time delay;
Generating an in-phase component and an ideal component from the beam focused signal;
Estimating an average frequency of the power spectrum generated from the in-phase component and the abnormal component;
Calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional section from the estimated average frequency;
Mapping the blood flow velocity to the image point; And
And displaying the blood flow velocity mapped to the image point.
제9 항에 있어서,
상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 영상점에 맵핑하는 단계는,
상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하는 것을 특징으로 하고,
상기 디스플레이하는 단계는,
상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 기능성 혈류 영상 생성 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point,
Wherein the step of mapping to the image point comprises:
And maps the blood flow index to the image point,
Wherein the displaying comprises:
And displaying a blood flow index mapped to the image point.
삭제delete 평면파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체에서 반사된 초음파 신호를 수신하는 단계;
상기 초음파 신호를 수신 시간 지연을 적용하여 빔 집속하는 단계;
상기 빔 집속된 신호로부터 동상 성분 및 이상 성분을 생성하는 단계;
상기 동상 성분 및 상기 이상 성분으로부터 2차원 단면상의 영상점에서의 혈류 속도를 계산하는 단계;
상기 영상점에서 계산된 혈류 속도로부터 혈류 지표를 생성하는 단계;
상기 혈류 지표를 상기 영상점에 맵핑하는 단계; 및
상기 영상점에 맵핑된 혈류 지표를 디스플레이하는 단계를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 방법.
Transmitting a plane wave to a target object and receiving an ultrasound signal reflected from the target object;
A beam focusing step of applying the ultrasonic signal with a reception time delay;
Generating an in-phase component and an ideal component from the beam focused signal;
Calculating a blood flow velocity at an image point on a two-dimensional cross-section from the in-phase component and the abnormal component;
Generating a blood flow index from the blood flow velocity calculated at the image point;
Mapping the blood flow index to the image point; And
And displaying a blood flow index mapped to the image point.
제12 항에 있어서,
상기 혈류 지표를 생성하는 단계는,
상기 영상점에 대응하여 저장된 혈류 속도로부터 포락선을 검출하는 단계;
상기 포락선을 문턱값 필터를 통과시켜 상기 포락선의 적어도 2개의 최대값을 찾아 하나의 심장주기 신호를 검출하는 단계;
상기 검출된 심장주기 신호로부터 최대값, 최소값, 또는 평균값을 검출하는 단계; 및
상기 최대값, 최소값, 또는 평균값 중 적어도 하나 이상을 이용하여 혈류 지표를 생성하는 단계를 포함하는 기능성 혈류 영상 생성 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the step of generating the blood flow index comprises:
Detecting an envelope from the blood flow velocity corresponding to the image point;
Passing said envelope through a threshold filter to detect at least two maximum values of said envelope and detecting one cardiac cycle signal;
Detecting a maximum value, a minimum value, or an average value from the detected cardiac cycle signal; And
And generating a blood flow index using at least one of the maximum value, the minimum value, and the average value.
제 9 항, 제 10 항, 제 12 항 및 제 13 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 9, 10, 12, and 13.
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