초음파 영상 장치에서 직교 쳐프 신호를 이용한 동시 다중 송신집속 기법

송태경; 정영관

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자료유형: 학술저널

저자정보: 송태경 정영관

저널정보: 대한의용생체공학회 의공학회지 의공학회지 제23권 제1호

발행연도: 2002.1

수록면: 49 - 60 (12page)

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본 논문에서는 프레임율의 저하없이 개선된 해상도를 얻을 수 있는 동시 다중 송신집속 기법을 제안한다． 제안한 기법은 짧은 펄스를 사용 하여 한 영 역 에 고정 송신 집 속하는 기 존의 방법 과는 달리 여 러 송신 집 속점 에 서 로 독립 적 으로 집 속된 쳐 프 신호들을 동시 에 송신한다． 수신된 신 호는 정합 과정을 통하여 송신 집속 위치에 따라 각 쳐프 신호로 분리되고 짧은 펄스로 압축된다． 이렇게 압축되고 분리된 신호들은 각각 수신 동 적 깁속된 후 거리에 따라 깁속 위치별로 선택되고 하나의 신호로 결합되어 개선된 측방향 해상도의 영상을 구성한다． 송신시 동시에 여러 위치에 초음파를 집 속하고 수신시 이 를 분리 하기 위 해서 사용된 쳐 프 신호들은 주파수 대 역 에서 분할되 어 서 로 직 교 특성 을 갖도록 설계 되 었는데 변환자의 제한된 대역폭내에 많은 수의 의미있는 쳐프 신호를 설계하기 위해서 인접한 두 쳐프 신호의 주파수 대역 겹침을 허용하였다． 이때 대역 겹침으로 발생한 상호상관값의 상승을 억제하기 위해 인접한 두 쳐프 신호의 주파수 변화 방향을 엇갈리게 하는 밥법을 제안하였다． 특히 대역분할로 설계된 쳐 프 신호중 낮은 주파수 성 분의 신호를 변환자로부터 가까운 지 역 에 집 속하고 높은 주파수 성 분의 쳐 프 신호를 먼 지 역 에 집 속함으로써 깊 이 에 따 라 영상의 해상도의 질을 일정하게 유지시켰다． 더욱이 상관기를 이용한 정합 과정에서 신호가 압축되기 때문에 펄스 압축 기법에서 얻는 SNR를 증가시키는 이점이 있다． 이때 상관기를 통한 압축 과정에서 쳐프 신호의 첨두값이 쳐프 신호의 길이에 따라 증가하기 때문에 갚이에 따른 높은 주 파수 성분의 감쇄에도 불구하고 이렇게 높은 주파수 성분의 쳐프 신호를 깊은 지역에 사용할 수 있었다． 제안한 동시 다중 송신집속 기반의 시스템을 상 콴기의 위치에 따라 이상적으1 구조와 현질적인 구조로 나타냈으며． 모사 실험을 통하여 기존의 펄스 집속 기법과 비교하여 그 성능을 검증하였다．

Receive dynamic focusing with an array transducer can provide near optimum resolutl 'on only in the vicinity of transmit focal depth. A customary method to increase the depth of field 15 to combine several beams with different focal depths, with an accompanying decrease in the frame rate. In this paper. we present a simultaneous multiple transmit focusing method in which chirp signals focused at different depths are transmitted at the same time. These chirp signals are mutually orthogonal in a sense that the autocorrelation function of each signal has a narrow mainlobe width and low sidelobe levels, and the crosscorrelation funCtion of any pair of the signals has values smaller than the side10be Ievels of each autocorrelation function. This means that each chirP signal can be separated from the combined received signals and comPressed into a short pulse, which 15 then individually focused on a separate receive beamformer. Next, the individually focused beams are combined to form a frame of image. Theoretically, any two chirp signals defined over two nonoveriapped frequency bands are mutually orthogonal. In the present work, however. a fractional overlap of adJ 'aCent frequency bands 15 permitted to design more chirp signals within a given transducer bandwidth. The elevation of the crosscorrelation values due to the frequency overiap Could be reduced by alternating the direction of frequency sweep of the adjacent chirp signals. We also observe that the proposed method provides better images when the low frequency chirp 15 focused at a near point and the high frequency chirp at a far point along the depth " better lateral resolution 15 obtained at the far field with reasonable SNR due to the SNR gain in pulse COmpl뵌SSIOn lmaging. Key words : Medical ultrasound imaging, Simultaneous multiple transmit focusing. Chirp signal. Frame rate, Orthogonal property. SNR. Lateral resolution.

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