[논문]의료용 초음파 영상 시스템에서 채널신호의 스펙트럼에서 거리 가중치를 이용한 부엽의 억제

이유림; 정목근

doi:10.7776/ask.2023.42.3.203

의료용 초음파 영상 시스템에서 채널신호의 스펙트럼에서 거리 가중치를 이용한 부엽의 억제
Suppression of side lobe using distance weight in spectrum of channel signal in medical ultrasound imaging system 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.42 no.3, 2023년, pp.203 - 213

이유림 (대진대학교 휴먼.로봇융합전공) , 정목근 (대진대학교 전자공학과)

초록
AI-Helper

의료용 초음파 영상 시스템에서, 영상점의 밖에서 오는 신호가 초음파 수신 집속 과정에서 완전히 제거되지 않으면 부엽을 발생시킨다. 부엽의 시간 신호가 영상점에서 오는 시간 신호(주엽)와 같이 중첩되어 나타나면 시간 영역에서 필터 처리를 이용하여 완전히 제거하기 어렵다. 그러나 수신 집속 과정에서 시간 -채널 신호를 푸리에 변환하면, 주엽과 부엽의 신호는 주파수 스펙트럼 영역에서 공간적으로 분리가 된다. 따라서 스펙트럼 영역에서 계산한 주엽과 부엽의 신호크기를 이용하여 크기 가중치를 계산하여 영상에 곱함으로써 부엽을 억제하였다. 그리고 주엽과 부엽의 스펙트럼이 인접할 때, 주엽과 부엽 스펙트럼 사이의 거리에 따라 거리 가중치를 적용하였다. 64 채널 선형 트랜스듀서를 사용하는 5 MHz의 초음파 영상 시스템에서 점확산 영상과 다른 밝기의 낭종을 가지는 스페클 영상을 합성하고 가중치를 적용하여 초음파 영상을 계산하였다. 점반사체 영상에서 해상도의 변화 없이 부엽이 크게 줄어들었으며 낭종 영상에서 대조도가 크게 개선됨을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In medical ultrasound imaging systems, Side lobes may appear if signals outside the imaging point are not completely removed during receive focusing. If the time signal of the side lobe overlaps with the time signal (main lobe) from the image point, it is difficult to completely remove it using filter processing in the time domain. However, In the receive focusing process, when time-channel signals are Fourier-transformed, the main lobe and side lobe signals are spatially separated in the spectral domain. Therefore, the side lobes can be suppressed by multiplying the image with magnitude weights, which are determined by the magnitudes of the main and side lobes calculated in the spectral domain. In addition, when the main lobe and the side lobe spectrum are adjacent, the distance weight was applied based on the distance between them. In a 5 MHz ultrasound imaging system using a 64-channel linear transducer, point reflector and speckle images with cysts of various brightness were synthesized and weights were applied to the ultrasound image. Using computer simulations, we confirmed that the side lobes were greatly reduced without affecting the spatial resolution in the point reflector image, and the contrast was significantly improved in the cyst image with computer simulations.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. A two-dimensional time-channel data window containing the focused channel signal in the receive focusing system.
그림 Fig. 2. Time-channel signal and its 2-D spectrum arriving at the receiving array (a) ultrasonic wave incident on the channels at the imaging point, (b) spectrum of the channel signal received at the imaging point, and (c) ultrasonic wave outside the imaging point, (d) spectrum of the channel signal received outside the imaging point.
그림 Fig. 3. (a) Spectrum of main and side lobes in the spectral domain, (b) magnitude and distance of the main and side lobe spectrum.
그림 Fig. 5. Point Spread Function (PSF) images of a reflector at 40 mm depth, (a) conventional image, (b) image with Hamming apodization, (c) weighted image (γ_m=10, γ_d=0.1), (d) weighted image (γ_m=10,γ_d=10).
그림 Fig. 4. (a) The time-channel signal waveform of imaging point multiplied by the 2-dimensional Hamming window, (b) the two-dimensional spectrum of the imaging point signal, (c) the time-channel signal waveform outside the imaging point multiplied by the 2-dimensional Hamming window, (d) a twodimensional spectrum outside the image point.
그림 Fig. 6. Comparison of the lateral field responses of point target at 40 mm depth, conventional image (solid line), image with Hamming apodization (dotted line), weighted image (dashed line) (γ_m=10,γ_d=0.1), weighted image (dash-dotted line) (γ_m=10,γ_d=10).
그림 Fig. 7. Comparison of the lateral field responses on a magnitude ratio scale of a point target at 40 mm depth. conventional image (solid line), γ_m=0.2 (dotted line), γ_m=2 (dashed line), γ_m=20 (dash-dotted line).
그림 Fig. 8. Comparison of the lateral field responses on a distance scale of a point target at 40 mm depth. conventional image (solid line), γ_d=0.1 (dotted line), γ_d=0.5 (dashed line), γ_d=2 (dash-dotted line).
그림 Fig. 9. Imaging of two point reflectors placed 2 mm apart at a depth of 40 mm. (a) conventional image, (b) image with Hamming apodization, (c) weighted image (γ_m=10, γ_d=0.1), (d) weighted image (γ_m=10, γ_d=10).
그림 Fig. 10. Comparison of the lateral field responses in two point reflectors placed 2 mm apart at a depth of 40 mm. conventional image (solid line), image with Hamming apodization (dotted line), weighted image (dashed line) (γ_m=10, γ_d=0.1), weighted image (dash-dotted line) (γ_m=10, γ_d=10).
그림 Fig. 12. Comparison of filtered images (70 dB log compression), (a) conventional image, (b) main lobe image, (c) image with Hamming apodization, (d) weighted image (γ_m=0.2, γ_d=0.1), (e) weighted image (γ_m=0.1, γ_d=0.05).
그림 Fig. 11. (a) Cyst phantom with different reflectivity's, (b) window positions to evaluate image quality within the cyst and background region.
그림 Fig. 13. Comparison of the image magnitude at a boundry of cyst B. conventional image (solid line), main lobe image (dotted), image with Hamming apodization (dashed line), weighted image (γ_m=0.1, γ_d=0.05) (dash-dotted line).
표 Table 1. Evaluation of CR and CNR in hypoechoic cysts A, B, C, (a) conventional image, (b) main lobe image, (c) image with Hamming apodization, (d) weighted image (γ_m=0.2, γ_d=0.1), (e) weighted image (γ_m=0.1, γ_d=0.05).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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