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희박 어레이 기반의 효율적인 양방향 화소단위 집속 기법의 구현
Efficient Implementation of Synthetic Aperture Imaging with Virtual Source Element in B-mode Ultrasound System Based on Sparse Array 원문보기

의공학회지 = Journal of biomedical engineering research, v.23 no.6 = no.75, 2002년, pp.419 - 430  

김강식 (서강대학교 전자공학과) ,  송태경 (서강대학교 전자공학과)

초록
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본 논문에서는 양방향 화소단위 집속 기법을 희박 어레이 기법을 사용하여 효율적으로 구현하는 방법에 대해 제안한다. 제안한 방법은 각 주사선을 구성할 때 합성에 이용되는 부구경 사이의 간격을 멀리함으로써 적은 수의 부구경으로 큰 크기의 합성구경을 형성하여 시스템의 복잡도를 감소시키면서 초음파 영상의 해상도와 프레임율을 향상시키게 된다. 하지만 이때 합성에 사용되는 부구경 사이의 간격 증가로 인해 그레이팅 로브 값은 상승하게 된다. 이러한 그레이팅 로브는 일반적인 합성구경 기법에서는 제거할 수 있다. 하지만 본 논문에서는 일반적인 합성구경 기법과는 달리 양방향 화소단위 집속 기법에서는 부구경 사이의 간격이 클 경우 발생하는 그레이팅 로브를 제거할 수 없음을 이론적으로 해석하였다. 또한 이러한 그레이팅 로브 값을 송신 집속점을 근거리에 위치시키고 합성에 사용되는 부구경간의 간격을 수신부구경의 크기에 비례하여 적절히 선택함으로써 의료용 초음파 영상에 적합한 -40dB 이하로 억제하는 방법과 조건을 제시하였다. 모의 생체와 실제 인체 실험 결과 제안한 방법을 통해 보다 적은 수의 부구경을 이용하여 더욱 빠른 프레임율의 양방향 화소단위 집속 기법의 구현이 가능함을 확인하였다

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper. we propose an efficient method for implementing hi-directional pixel-based focusing(BiPBF) based on a sparse array imaging technique. The proposed method can improve spatial resolution and frame rate of ultrasound imaging with reduced hardware complexity by synthesizing transmit apert...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 BiPBF 기법을 적용하여 각 주사선을 구성할 때 적은 수의 인접한 부구경들을 사용하여 시스템의 복잡도를 감소 시키면서 더욱 빠른 프레임율을 가지고 초음파 영상의 해상도를 향상시킬 수 있는 희박 어레이(sparse array) 기반의 효율적인 BiPBF 기법 구현 방법에 대해 제안한다. 제안한 방법은 각 주사선을 구성할 때 합성에 이용되는 부구경 사이의 간격을 멀리함으로써 적은 수의 부구경으로 원하는 합 성구경의 크기를 합성하여 초음파 영상의 해상도와 프레임율을 향상시키게 된다.
  • 본 논문에서는 BiPBF 기법을 적용하여 각 주사선을 구성할 때 합성에 사용되느 부구경 사이의 간격을 크게 함으로써 적은 수의 부구경만으로 큰 합성구경을 형성하여 더욱 빠른 프레임율을 가지고 BiPBF 영상의 해상도를 향상시킬 수 있는 희박 어레이 기반의 sparse BiPBF 기법을 제안하였다. 우선 sparse-BiPBF 기법의 음장 해석을 통해 BiPBF 기법의 주엽 폭은 합성에 사용되는 부구경들이 이루는 합성구경의 크기에만 관계됨을 보였다.
  • 또한, 이때 프레임율은 일반적인 BiPBF 기법과 비교하여 합성에 사용되는 부구경들이 이루는 간격 P 에 비례하여 증가하게 된다. 본 논문에서는 보다 적은 수의 부구경을 이용하여 BiPBF 기법의 해상도와 프레임율을 향상시키고 시스템의 복잡도를 감소시키기 위해 합성에 사용되는 부 구경들 사이의 간격을 증가시키는 희박 어레이 기반의 효율적인 BiPBF 기법을 제안한다(sparse-BiPBF).
  • 제안한 방법의 성능 및 효과를 살펴 보기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 상용 초음파 영상장치(SA9900, (주)메디슨, Korea)를 개조하여 모든 어레이 변환자 소자들에 수신된 RF 샘플들을 주사선 별로 저장할 수 있도록 하였다.

가설 설정

  • 그림 5는 sparse-BiPBF 기법 구현시 합성에 이용되는 부구경 사이의 간격, P에 따른 연속파 측방향 음장을 나타낸다. 모사실험을 위해 송신 집속점을 가상의 점원 으로 가정하고, 7.5MHz의 중심주파수와 Q2mm의 소자 간격을 갖는 선형 어레이를 사용하였다. 또한, 가상 점원(송신 집속점) 의 위치는 20mm, 관찰 깊이는 60mm, 수신 채널 수는 64로 하였다.
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