WO2013055129A2 - Method and device for removing an hifu interference signal - Google Patents

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WO2013055129A2
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ultrasonic
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장진호
송재희
유양모
송태경
이유화
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서강대학교 산학협력단
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/378Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing an HIFU interference signal, and more particularly, to a method for removing an HIFU interference signal by using a pulse inversion technique to obtain a monitor image by removing HIFU interference regardless of the length of the HIFU.
  • the reaction of the treatment area is continuously observed to confirm that lesions are formed at a desired position, and the clinician is provided with information to determine whether the treatment is continued by adjusting the dose of HIFU. It is necessary to monitor the treatment site in real time. In addition, tracking and compensating for such movements is also necessary because the organs may be affected by the patient's breathing or heart rhythm to move the treatment area out of the HIFU focal point.
  • an ultrasound imaging system may provide an image of a treatment area in real time, image quality of the image may be greatly degraded due to interference of a strong HIFU signal.
  • Various techniques have been developed to minimize the effects of interfering signals, and can be classified into short burst mode and long burst mode according to HIFU duty cycle.
  • a technique of synchronizing the HIFU irradiation point with the ultrasound image acquisition point is used to prevent the ROI from interfering.
  • Low HIFU utilization can increase treatment time and is difficult to apply in applications that use small HIFU transducers, such as the prostate, but the treatment area can be observed in real time.
  • interleaving technique can acquire continuous monitor image by adjusting pulse repetition frequency (PRF), but cannot maintain real-time.
  • PRF pulse repetition frequency
  • the method using a fixed notch filter and a barker code showed that the interference signal can be minimized by suppressing the interference signal and increasing the energy of the image signal.
  • PRF pulse repetition frequency
  • an interference cancellation method based on adaptive noise cancellation has also been proposed.
  • the first problem to be solved by the present invention is to provide a HIFU interference cancellation method that can obtain a monitor image by removing the HIFU interference irrespective of the length of the HIFU because the pulse inversion technique is used.
  • the second problem to be solved by the present invention is to provide a HIFU interference removal device that can observe in real time the process of lesion formation by removing the HIFU interference because the signal to obtain a monitor image at the same time as the HIFU signal will be.
  • the third problem to be solved by the present invention is to provide a method for setting the center frequency of the image ultrasonic signal.
  • the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above method on a computer.
  • the present invention comprises the steps of: transmitting at least two or more HIFU signals while the phase difference from each other, transmitting the image ultrasound signal; If the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal; And summing the received ultrasonic signals to remove fundamental frequency components and harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
  • the transmitting of the image ultrasound signal may include transmitting an image ultrasound signal while transmitting two HIFU signals with a 180 degree phase difference.
  • the center frequency of the image ultrasound signal may be either an odd harmonic frequency or an even harmonic frequency of the HIFU signal.
  • the removing of the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may include adding the received ultrasonic signal to the received ultrasonic signal.
  • the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal may be removed.
  • the transmitting of the image ultrasound signal may include transmitting an image ultrasound signal while transmitting an HIFU signal having a phase of 0 degrees, an HIFU signal having a phase of 180 degrees, and an HIFU signal having a phase of 0 degrees.
  • the received ultrasonic signal may be passed through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed, and the received ultrasonic signal may be
  • the image ultrasonic signal may be selected by passing a band pass filter having a frequency band of the image ultrasonic signal as a bandwidth.
  • the HIFU signal and the image ultrasound signal is synchronized to the ultrasound image frame, synchronization using the ultrasound image frame is the image ultrasound signal and the HIFU signal of the previous frame in any one frame HIFU signal with 180 degree phase difference can be transmitted and received together.
  • the HIFU signal and the image ultrasound signal is synchronized with the scan line of the ultrasound image, the synchronization using the scan line, the image ultrasound signal of any one image scan line, and the HIFU signal of the previous scan line phase 180 degrees You can send and receive HIFU signals that differ.
  • the step of transmitting the HIFU signal while transmitting two image ultrasound signals 180 degrees out of phase If the image ultrasound signal and the HIFU signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected image ultrasound signal and a HIFU signal; And calculating a difference between the received ultrasonic signals and removing the fundamental frequency components and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
  • HIFU signal transmission unit for transmitting at least two or more HIFU signal to be out of phase with each other;
  • An image ultrasonic signal transmitter for transmitting an image ultrasonic signal;
  • An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal when the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object;
  • a signal adder configured to sum the received ultrasonic signals and remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  • HIFU signal transmission unit for transmitting a HIFU signal;
  • An image ultrasound signal transmitter configured to transmit an image ultrasound signal that transmits two image ultrasound signals to be 180 degrees out of phase;
  • An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and an image ultrasound signal when the HIFU signal and the image ultrasound signal are reflected from an object;
  • a signal adder configured to calculate a difference between the received ultrasonic signals and remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  • the present invention includes the steps of transmitting and receiving a HIFU signal 180 degrees out of phase difference; Removing the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal by summing the two received HIFU signals; And setting one of odd-numbered harmonic frequencies of the removed HIFU signal as a center frequency of the image ultrasonic signal.
  • the present invention provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method for removing the HIFU interference signal in a computer.
  • the HIFU interference may be removed regardless of the length of the HIFU, thereby obtaining a monitor image.
  • the process of lesion formation can be observed in real time by eliminating the HIFU interference.
  • the treatment site may be monitored using real-time images.
  • the present invention it is possible to calculate the center frequency of the ultrasound image signal that can minimize the interference of the HIFU signal in the ultrasound image signal, it is possible to generate a B-mode image of good image quality.
  • FIG. 1 is a block diagram of a HIFU interference cancellation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where the 0 ° phase HIFU signal is transmitted.
  • Figure 3 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where a 180 ° phase HIFU signal is transmitted.
  • Figure 4 shows the frequency spectrum of the signal from which the first, third and fifth harmonic signals of HIFU are removed by pulse inversion.
  • 5 is a frequency spectrum of an ultrasound image signal obtained after removing HIFU interference.
  • FIG. 6 illustrates an experimental environment for removing HIFU interference signals using a single element ultrasonic transducer.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a HIFU real-time monitoring experiment environment using a commercial ultrasonic imaging apparatus.
  • FIG. 8 illustrates a time waveform and a frequency spectrum of a signal obtained by transmitting and receiving a phantom using a single element ultrasonic transducer.
  • Figure 9 shows a photo (a) and the structure (b) of the phantom produced in the present invention.
  • Figure 11 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the fundamental frequency of the HIFU signal and the third and fifth harmonic signals are removed using pulse inversion.
  • FIG. 12 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the second and fourth harmonic signals of the HIFU signal are removed using a band pass filter.
  • FIG. 13 is a comparison of HIFU interference cancellation results.
  • FIG. 13 (a) is compared with a reference signal and
  • FIG. 13 (b) is compared with a reference signal to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 14 is a photograph of a phantom including lesions according to HIFU usage.
  • FIG. 15 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 10%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 16 illustrates a reference image, a HIFU interference image, an image in which pulse inversion is applied, and an image in which a band pass filter is applied when the HIFU utilization rate is 30%.
  • FIG. 17 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 50%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 18 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 70%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 19 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 90%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 20 illustrates a conceptual diagram of inter-PRI interference according to HIFU usage rate.
  • 21 is a conceptual diagram of a transmission and reception method for removing residual HIFU interference.
  • FIG. 22 illustrates an image in which residual HIFU interference is removed at a HIFU utilization rate of 90%.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a method for removing an HIFU interference signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 illustrates an HIFU interference cancellation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 25 is a flowchart of a method for canceling an HIFU interference signal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a graph illustrating the HIFU interference cancellation method of FIG. 25.
  • FIG. 27 illustrates an image according to the method of removing the HIFU interference signal of FIG. 25 before and after the HIFU interference signal is removed.
  • HIFU interference cancellation method using a pulse inversion in the phase modulation (phase modulation) method of the pulse inversion (PI: pulse inversion) and the bandpass (bandpass) filter or band-pass filter in real time interference
  • PI phase modulation
  • bandpass bandpass filter
  • HIFU interference cancellation method using a pulse inversion in the phase modulation (phase modulation) method of the pulse inversion (PI: pulse inversion) and the bandpass (bandpass) filter or band-pass filter in real time interference
  • PI phase modulation
  • bandpass bandpass filter
  • FIG. 1 is a block diagram of a HIFU interference cancellation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the HIFU interference cancellation apparatus includes an ultrasonic transceiver 100, a signal adder 110, a filter 120, and an ultrasonic image processor 130.
  • the ultrasonic transceiver 100 includes a HIFU signal transmitter 101, an image ultrasonic signal transmitter 102, and an ultrasonic signal receiver 103.
  • the HIFU signal transmitter 101 transmits at least two or more HIFU signals to be out of phase with each other.
  • the HIFU signal is preferably a nonlinear chirp signal.
  • a nonlinear chirp signal may be used as the HIFU signal to secure a wider image window in the frequency domain.
  • the linear chirp signal there is a disadvantage in that the frame rate decreases and a motion defect occurs.
  • frequency overlap can be effectively reduced, and the disadvantage of the linear chirp signal can be solved.
  • the HIFU signal transmitter 101 may transmit two HIFU signals to have a 180 degree phase difference.
  • the image ultrasound signal transmitter 102 transmits an image ultrasound signal.
  • the image ultrasound signal may be any one of a short pulse, a barker code, a golay code, and a chirp code.
  • the image ultrasound signal transmitter 102 transmits an image ultrasound signal to the treatment target to obtain an internal image of the treatment target.
  • the center frequency of the image ultrasonic signal is one of the odd harmonic frequencies of the HIFU.
  • the interference of the HIFU can be minimized by using one of the odd-numbered harmonic frequencies of the HIFU as the center frequency of the image ultrasonic signal.
  • the beam is focused through a beamformer to transmit an image ultrasonic signal to a target to be photographed through an image transducer. Short pulse can be used as an image ultrasonic signal.
  • the short pulse has a disadvantage in that it is difficult to use for diagnosing deeply located organs due to limited penetration.
  • Barker, Golay, or linear Chirp codes can be used to overcome limited penetration.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the linear chirp code By using the linear chirp code, the length and bandwidth of the video signal can be adjusted.
  • the image ultrasonic signal transmitter 102 may generate an image ultrasonic signal. Send.
  • the HIFU signal and the image ultrasonic signal may be transmitted sequentially or simultaneously.
  • the center frequency of the image ultrasound signal may be any one of an odd harmonic frequency and an even harmonic frequency of the HIFU signal.
  • the HIFU signal transmitting unit 101 and the image ultrasonic signal transmitting unit 102 may be synchronized with an ultrasonic image frame, and the synchronization using the ultrasonic image frame may be performed using the image ultrasonic signal and the HIFU signal of the previous frame in one frame. Synchronization is achieved by transmitting and receiving HIFU signals with phase differences.
  • the HIFU signal transmitter 101 and the image ultrasound signal transmitter 102 may be synchronized with the scan line of the ultrasound image, and the synchronization using the scan line may include the image ultrasound signal of one image scan line and the previous scan line. Synchronization is achieved by transmitting and receiving a HIFU signal 180 degrees out of phase with the HIFU signal.
  • the ultrasound signal receiver 103 receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal.
  • the ultrasonic signal includes a HIFU signal component and an image ultrasonic component.
  • the ultrasound signal received through the transducer is beam focused through a beamformer.
  • the signal summing unit 110 adds the received ultrasonic signal to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal. In particular, it is preferable to remove the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  • the received ultrasonic signal includes a high magnitude HIFU signal component.
  • the HIFU signal interferes with imaging the ultrasound signal.
  • the HIFU signal transmitter 101 transmits the HIFU signal twice so that there is a 180 degree phase difference.
  • the received ultrasonic signal includes two types of HIFU signal components having a 180 degree phase difference.
  • the ultrasonic signals including the two types of HIFU signal components are summed.
  • the sum of the ultrasonic signals removes the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal. By using one of the frequencies of the odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal as the center frequency of the image ultrasonic signal, an image ultrasonic signal may be obtained without interference of the HIFU signal.
  • the signal adder 110 receives the previous frame signal and the newly received signal from the signal storage unit. Take the signal and add the two signals together.
  • the two signals include HIFU signal components having a 180 degree phase difference from each other, and by adding the two signals, the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal are removed.
  • the filter unit 120 removes one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal by passing the ultrasonic signal summed by the signal adding unit 110 through a band cut filter or a notch filter. .
  • the image ultrasound signal may be selected by passing the ultrasound signal summed by the signal adding unit 110 through a band pass filter having a frequency band of the image ultrasound signal as a bandwidth.
  • the ultrasound image processor 130 generates a B mode image from the ultrasound signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
  • the ultrasound image processor 130 generates an image using the ultrasound signal from which the interference of the HIFU signal is removed by the signal summing of the signal summing unit 110.
  • a band cut filter or a notch filter By passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal may be removed from the ultrasonic signal.
  • the image ultrasonic signal may be selected by passing the received ultrasonic signal through a band pass filter having a frequency band of the image ultrasonic signal as a bandwidth. When the ultrasonic signal is transmitted and received using the transducer, only a signal having a specific bandwidth may pass according to the performance of the transducer.
  • a B-mode image is generated from the selected ultrasonic signal.
  • the B-mode image is an image of a cross section of a subject using ultrasound.
  • the strong and weak reflected echoes are represented by the difference in brightness.
  • the B-mode image is a black and white anatomical image.
  • the B-mode image is generated by analyzing the ultrasonic signal.
  • the B-mode image may be generated from the ultrasound signal by using one or more of short pulse, barker, golay, and chirp codes.
  • the signal storage unit and the control unit may further include.
  • the signal storage unit stores the ultrasonic signal until the ultrasonic image processing unit 130 receives the signal of the next frame to add the signals. When the next frame of the stored signal is received, the stored signal is input to the ultrasound image processor 130. It can be implemented using memory.
  • the control unit controls the HIFU signal transmitter 101 to transmit the HIFU signal twice so that the HIFU signal transmitter 101 has a 180 degree phase difference.
  • the video ultrasonic signal transmission unit 102 also controls the video ultrasonic signal transmission.
  • the signal storage unit stores the signal and controls the input of the signal to the signal summing unit 110. It may be implemented as a processor.
  • harmonic components are produced. Harmonic imaging has been used clinically because it has the effect of improving the resolution and contrast than when using the fundamental frequency component.
  • a band pass filter or a phase modulation technique is used to selectively extract desired harmonic components from the received signal.
  • the pulse reversal method is to detect the second harmonic signal, and transmits two pulses with 180 ° phase difference in the same place, and then removes the fundamental frequency and odd harmonic components by adding the two received signals. .
  • the ultrasonic transceiver 100 the signal adder 110, and the filter 120 will be described in more detail.
  • the ultrasonic transceiver 100 transmits and receives two pulses each having a 180 ° phase difference in the same place to remove the HIFU interference signal by using pulse inversion.
  • the signal r (t) received by the ultrasonic signal receiving unit 103 may be expressed as follows. As shown in Equation 1, harmonic signals including the fundamental frequency, the second order and the third order of the HIFU signal and the image signal are included.
  • the ultrasonic image transducer Since the ultrasonic image transducer has the characteristics of a band pass filter, considering the center frequency and bandwidth of the HIFU transducer and the ultrasonic image transducer, the image signal is received only from the fundamental frequency component, and the HIFU signal is received from the fundamental frequency to the fifth harmonic component.
  • the received signal r (t) may be expressed as in Equation 2.
  • Figure 2 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where the 0 ° phase HIFU signal is transmitted.
  • H (t) present in the received signal must be removed because it serves as an interference signal that degrades the quality of the monitor image. Therefore, two signals h 1 (t) and h 2 (t) with a 180 ° phase difference are used as HIFU signals to remove the interference signal using the pulse reversal technique.
  • Equation 4 Equation 4 below, and have a spectrum as shown in FIGS. 2 and 3 in terms of frequency, respectively.
  • Figure 3 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where a 180 ° phase HIFU signal is transmitted.
  • Figure 4 shows the frequency spectrum of the signal from which the first, third and fifth harmonic signals of HIFU are removed by pulse inversion.
  • Equation 6 a signal similar to the original ultrasonic image signal u f (t) can be obtained as shown in Equation 6, and FIG. Frequency spectrum of an ultrasound image signal obtained after removing HIFU interference.
  • FIG. 6 illustrates an experimental environment for removing HIFU interference signals using a single element ultrasonic transducer.
  • the single-element HIFU transducer used in the experiment has a 20 mm center open for image acquisition, a center frequency of 1.1 MHz, and a geometric focusing distance of 62.6 mm.
  • two pulses used for pulse inversion were generated at a pulse repetition interval, and then input to a function generator.
  • the signal amplified with a gain of 49 dB in the high frequency amplifier is transmitted to the phantom in the tank through an impedance matching network that resonates around 1.1 MHz.
  • the water in the tank was boiled and then cooled to room temperature to remove bubbles, and an ultrasonic sound absorber was installed at the bottom of the tank to remove the reverberation signal from the bottom of the tank.
  • the ultrasonic pulser / receiver Synchronized at the time of HIFU signal generation, a short pulse was delivered to the 3.5 MHz single-element ultrasonic transducer.
  • the signal received through the ultrasonic transducer was sampled at 100 MHz using a high-speed digitizer and stored in internal memory. After data acquisition, it was transferred to PC and necessary signal processing was performed using MATLAB.
  • the phantom used in the experiment was prepared using agar and glass beads having an average diameter of 25 ⁇ m.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a HIFU real-time monitoring experiment environment using a commercial ultrasonic imaging apparatus.
  • the experiment was performed while varying the utilization rate to 10%, 30%, 50%, 70%, and 90%. Same as FIG. 7.
  • Ultrasound imaging system, curver linear transducer, and bovine serum albumin gel phantom were used instead of single-element ultrasonic transducer and ultrasonic pulser / receiver to obtain monitor images of lesion formation. Phantom was prepared by incorporating BSA and scatterer agar into polyacrylamide at concentrations of 5% and 0.4% in w / v, respectively, and then hardening it into gel.
  • the ultrasonic imaging system As well as the HIFU must transmit ultrasonic waves twice at the same point, so the pulse transmission and reception process was modified using the Texo software development kit (SDK).
  • SDK Texo software development kit
  • the ultrasound imaging system was synchronized to generate the scan line, and the received beam focused signal was stored in the system internal memory, and then transmitted to a PC for signal processing on MATLAB.
  • FIG. 8 illustrates a time waveform and a frequency spectrum of a signal obtained by transmitting and receiving a phantom using a single element ultrasonic transducer.
  • Figure 9 shows a photo (a) and the structure (b) of the phantom produced in the present invention.
  • FIG. 8 a time waveform and a frequency spectrum of a reference signal obtained by transceiving a phantom with a single element ultrasonic transducer are shown.
  • the manufactured phantom is about 14 cm high and is composed of two layers, as shown in FIG.
  • the second layer increases the concentration of the scatterers by about 10%, increasing the attenuation coefficient there, suppressing strong signals reflected from the bottom.
  • Figure 11 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the fundamental frequency of the HIFU signal and the third and fifth harmonic signals are removed using pulse inversion.
  • FIG. 12 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the second and fourth harmonic signals of the HIFU signal are removed using a band pass filter.
  • the signal from which the HIFU interference has been removed is compared with a reference signal.
  • the signal obtained using the method according to the present invention is the low-frequency and high-frequency components are removed by the band pass filter to limit the bandwidth of the signal.
  • the energy of the entire signal was decreased, thereby reducing the amplitude of the signal.
  • FIG. 13 is a comparison of HIFU interference cancellation results.
  • FIG. 13 (a) is compared with a reference signal and
  • FIG. 13 (b) is compared with a reference signal to which a band pass filter is applied.
  • Equation 8 was used to obtain correlation coefficients between the image signal and the reference signal after the HIFU interference was removed, and then the maximum values were compared. The maximum value of the correlation coefficient increased significantly from 0.0685 to 0.9838 after HIFU interference was removed. This means that the HIFU interference cancellation method according to the present invention effectively removes the HIFU interference signal.
  • FIG. 14 is a photograph of a phantom including lesions according to HIFU usage.
  • FIG 14 it shows that the HIFU lesion formed according to the HIFU utilization. It can be seen that when the utilization rate is 30% or less, the applied energy is small and no lesion is formed.
  • 15 to 19 are obtained by applying a reference image obtained when the HIFU utilization rate is 10%, 30%, 50%, 70% and 90%, interference image by HIFU, image to which pulse inversion is applied, and band pass filter, respectively. Show an image. It can be confirmed that the monitor image can be obtained by removing the HIFU interference using the proposed method through each image.
  • FIG. 15 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 10%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • the echo around the HIFU focus area is increased compared to the reference image. This is believed to be due to the increased echo of the ultrasound image signal by the microbubbles formed by the HIFU, which may be used to confirm that the energy of the HIFU is being delivered where desired during treatment.
  • FIG. 16 illustrates a reference image, a HIFU interference image, an image in which pulse inversion is applied, and an image in which a band pass filter is applied when the HIFU utilization rate is 30%.
  • FIG. 17 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 50%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 18 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 70%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 19 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 90%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
  • FIG. 20 illustrates a conceptual diagram of inter-PRI interference according to HIFU usage rate.
  • 21 is a conceptual diagram of a transmission and reception method for removing residual HIFU interference.
  • the HIFU signals of phase 0 ° and 180 ° are transmitted and received, and then the HIFU signals of phase 0 ° are transmitted and received again.
  • the HIFU signal having a phase of 180 ° is also subjected to PRI interference, so the effect of pulse inversion can be obtained by adding the second and third transmitted and received signals.
  • FIG. 22 illustrates an image in which residual HIFU interference is removed at a HIFU utilization rate of 90%.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating a method for removing an HIFU interference signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the HIFU interference canceling method according to the present exemplary embodiment includes steps that are processed in time series in the HIFU interference canceling apparatus illustrated in FIG. 1. Therefore, even if omitted below, the above descriptions regarding the HIFU interference cancellation apparatus shown in FIG. 1 also apply to the HIFU interference cancellation method according to the present embodiment.
  • the HIFU interference canceling device transmits an image ultrasonic signal while transmitting at least two or more HIFU signals to be out of phase with each other.
  • the center frequency of the image ultrasound signal is preferably one of an odd harmonic frequency or an even harmonic frequency of the HIFU signal.
  • the image ultrasound signal can be transmitted.
  • the image ultrasonic signal may be transmitted while transmitting the HIFU signal having a phase of 0 degrees, the HIFU signal having a phase of 180 degrees, and the HIFU signal having a phase of 0 degrees.
  • the HIFU interference cancellation apparatus receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal.
  • the HIFU interference canceling apparatus may add the received ultrasonic signals to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  • the HIFU interference cancellation apparatus passes the received ultrasonic signal through a band cut filter or a band pass filter.
  • the received ultrasonic signal By passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed, and the received ultrasonic signal is converted into the image ultrasonic wave.
  • the image ultrasonic signal may be selected by passing a band pass filter having a frequency band of the signal as a bandwidth.
  • the HIFU interference cancellation apparatus generates a B mode image from the ultrasound signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
  • the process of lesion formation can be observed in real time by removing the HIFU interference.
  • an increase in echo due to the formation of lesions in the HIFU focal region can be observed over time.
  • the method for setting the center frequency of the ultrasonic signal according to an embodiment of the present invention can be implemented by the following steps 2410 to 2440.
  • step 2410 the HIFU signal is transmitted and received twice so that there is a 180 degree phase difference.
  • the HIFU signal is transmitted and the HIFU signal is transmitted once more so that there is a 180 degree phase difference.
  • the beam is focused through the beamformer and the HIFU signal is transmitted to the target to be treated through the HIFU treatment transducer. Thereafter, the HIFU signal having a phase difference of 180 degrees with the transmitted HIFU signal is once again transmitted.
  • an echo of the transmitted HIFU signal is received.
  • the received signal has two signals having a 180 degree phase difference, and the two signals are received through the image transducer.
  • Step 2420 is a step of removing the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal by summing the two received HIFU signals.
  • the HIFU signals received in step 2410 are added up.
  • the fundamental and odd harmonic frequency components of the HIFU signal are removed.
  • the signals containing the two types of HIFU signal components are summed. Summing up the signals removes the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal.
  • the received signal is stored and the signal of the next frame is received, the previous frame signal and the newly received signal are summed.
  • the two signals include HIFU signal components having a 180 degree phase difference from each other, and by adding the two signals, the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal are removed.
  • one of the odd-numbered harmonic frequencies of the removed HIFU signal is set as the center frequency of the ultrasound image signal.
  • one of the odd harmonic frequencies of the HIFU signal removed in step 2410 is set as the center frequency of the image ultrasonic signal.
  • the odd-numbered harmonic frequency component of the HIFU signal is removed by the method of steps 2410 to 2420, and the odd-numbered harmonic frequency of the removed HIFU signal is used as the center frequency of the image ultrasonic signal, thereby being used for the image ultrasonic signal. Bandwidth can be obtained.
  • one of the odd harmonic frequencies of the HIFU signal is set as the center frequency of the image ultrasonic signal so that the bandwidth can be used for the image ultrasonic signal.
  • the first harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal, or the other odd harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal.
  • the most efficient odd-numbered harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal in consideration of the frequency of the transmittable image ultrasonic wave of the apparatus for transmitting the image ultrasonic signal.
  • the frequency with the least interference from HIFU can be used as the center frequency of the ultrasonic signal. That is, a frequency having the highest intensity may be used within the frequency of the transmittable image ultrasonic wave of the apparatus for transmitting the image ultrasonic signal.
  • FIG. 24 illustrates an HIFU interference cancellation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • HIFU interference cancellation apparatus is composed of a HIFU signal transmitter 2401, an image ultrasonic signal transmitter 2402, an ultrasonic signal receiver 2403, and a signal difference calculator 2410, ultrasonic image
  • the processor 2420 may be further included.
  • the HIFU signal transmitter 2401 transmits a HIFU signal.
  • the HIFU signal transmitter 2401 has the same configuration as the HIFU signal transmitter 101 of FIG. 1 except for the configuration of transmitting the HIFU signal without phase difference, and the description of the other components is described with respect to the HIFU signal transmitter 101 of FIG. 1. Instead of
  • the image ultrasonic signal transmitter 2402 transmits the image ultrasonic signal for transmitting the two image ultrasonic signals to have a 180 degree phase difference.
  • two projection ultrasound signals are transmitted to have a 180 degree phase difference using an inverted pulse technique. Except for the configuration of transmitting two image ultrasonic signals to have a 180 degree phase difference, the configuration is the same as that of the image ultrasonic signal transmitter 102 of FIG. 1, and the description of the other components will be described with reference to the image ultrasonic signal transmitter 102 of FIG. 1. Replace with description.
  • the ultrasound signal receiver 2403 receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal.
  • the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 transmit an ultrasonic signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasonic signal.
  • a detailed description of the ultrasonic signal receiver 2403 is the same as that of the ultrasonic signal transmitter 103 of FIG. 1, and a description of another configuration is replaced with the description of the ultrasonic signal transmitter 103 of FIG. 1.
  • the signal difference calculator 2401 calculates a difference between the received ultrasound signals and removes a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasound signal.
  • the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiver 2403 are two kinds of signals.
  • the HIFU signal included in both types of signals is the same type.
  • the image ultrasonic signal is a reflection of the image ultrasonic signal transmitted by the image ultrasonic signal transmitter 2402 so that the phase difference is 180 degrees.
  • the two types of image ultrasonic signals have a phase difference of 180 degrees.
  • the difference between the two types of ultrasonic signals is calculated.
  • the HIFU signal portion has the same phase and the same magnitude and is removed, and the image ultrasonic signal portion having the 180 degree phase difference has twice the size.
  • the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed.
  • 25 is a flowchart of a method for canceling an HIFU interference signal according to another embodiment of the present invention.
  • step 2500 the HIFU signal is transmitted while transmitting two image ultrasound signals to be 180 degrees out of phase.
  • the HIFU signal is transmitted without phase difference, and the image ultrasound signal is transmitted twice so as to have a 180 degree phase difference.
  • the pulse inversion technique is used to make the image ultrasonic signal 180 degrees out of phase.
  • the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 of FIG. 24, and the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 of FIG. 24. Replace with the detailed description of.
  • the difference between the received ultrasonic signals is calculated to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  • the ultrasound signal received in step 2510 has a 180 degree phase difference between the image ultrasound signals transmitted in step 2500, there is a part corresponding to the same HIFU signal and a part corresponding to the image ultrasound signal having a 180 degree phase difference. Accordingly, when the difference between the two types of ultrasonic signals is calculated, the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal corresponding to the HIFU signal may be removed.
  • the detailed description of this step corresponds to the detailed description of the signal difference calculator 2401 of FIG. 24, and is replaced with the detailed description of the signal difference calculator 2401 of FIG. 24.
  • the HIFU interference canceling device generates a B mode image from the ultrasonic signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
  • the process of lesion formation can be observed in real time by removing the HIFU interference.
  • an increase in echo due to the formation of lesions in the HIFU focal region can be observed over time.
  • FIG. 26 is a graph illustrating the HIFU interference cancellation method of FIG. 25.
  • the two kinds of ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiver 2403 have the same portion corresponding to the HIFU signal, and the portions corresponding to the image ultrasonic signals have a 180 degree phase difference.
  • the difference between the two ultrasonic signals is calculated to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal corresponding to the HIFU signal.
  • FIG. 27 illustrates an image according to the method of removing the HIFU interference signal of FIG. 25 before and after the HIFU interference signal is removed.
  • Embodiments of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the HIFU interference is eliminated regardless of the length of the HIFU to obtain a monitor image, and the HIFU interference is transmitted because a signal for acquiring the monitor image is transmitted simultaneously with the HIFU signal.
  • the process of lesion formation can be observed in real time, and the treatment site is monitored using real-time images to confirm the formation of the lesion at the desired position, the progress of treatment, and to observe and compensate for the movements occurring during the treatment. can do.

Abstract

The present invention relates to a method of removing an HIFU interference signal. The method of the present invention is characterized by transmitting ultrasonic image signals while transmitting at least two HIFU signals out of phase, receiving ultrasonic signals including reflected HIFU signals and ultrasonic image signals when at least two HIFU signals and ultrasonic image signals are reflected from an object, summing the received ultrasonic signals, and removing basic frequency components and harmonic frequency components from HIFU signals in the received ultrasonic signals. The method of the present invention may acquire a monitor image from which HIFU interference is removed regardless of an HIFU length because a pulse inversion technique is used.

Description

HIFU 간섭 신호 제거 방법 및 장치HIFU interference cancellation method and device
본 발명은 HIFU 간섭 신호 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 펄스 반전 기법을 이용함으로써, HIFU의 길이에 관계없이 HIFU 간섭이 제거되어 모니터 영상을 획득할 수 있는 HIFU 간섭 신호 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing an HIFU interference signal, and more particularly, to a method for removing an HIFU interference signal by using a pulse inversion technique to obtain a monitor image by removing HIFU interference regardless of the length of the HIFU.
HIFU 치료를 진행하면서 치료 영역의 반응을 지속적으로 관찰하여 원하는 위치에 병변(lesion)이 형성되는 것을 확인하고 HIFU의 조사량을 조절함으로써 치료의 지속 여부를 판단할 수 있는 정보를 임상의에게 제공하기 위해 실시간으로 치료 부위를 모니터링하는 것이 필요하다. 또한, 환자의 호흡 또는 심장의 박동에 의해 장기가 영향을 받아 HIFU 초점 밖으로 치료 영역이 움직일 수 있기 때문에 이런 움직임을 추적하고 보상하는 것 또한 반드시 필요하다.During the HIFU treatment, the reaction of the treatment area is continuously observed to confirm that lesions are formed at a desired position, and the clinician is provided with information to determine whether the treatment is continued by adjusting the dose of HIFU. It is necessary to monitor the treatment site in real time. In addition, tracking and compensating for such movements is also necessary because the organs may be affected by the patient's breathing or heart rhythm to move the treatment area out of the HIFU focal point.
초음파 영상 시스템은 실시간으로 치료 부위의 영상을 제공할 수 있지만 강한 HIFU 신호의 간섭 때문에 영상의 화질이 크게 저하되는 문제가 있다. 간섭 신호의 영향을 최소화하기 위해 여러 가지 기법들이 개발되었고, HIFU 사용률(duty cycle)에 따라 short burst 모드와 long burst 모드로 분류될 수 있다.Although an ultrasound imaging system may provide an image of a treatment area in real time, image quality of the image may be greatly degraded due to interference of a strong HIFU signal. Various techniques have been developed to minimize the effects of interfering signals, and can be classified into short burst mode and long burst mode according to HIFU duty cycle.
short burst 모드에서는 영상의 일부 영역만이 간섭 신호의 영향을 받기 때문에 HIFU 조사 시점을 초음파 영상 획득 시점에 동기화함으로써, 관심 영역이 간섭되지 않도록 하는 기법들을 사용하고 있다. HIFU 사용률이 낮기 때문에 치료 시간이 증가할 수 있고 전립선과 같이 작은 HIFU 변환자를 사용하는 응용 분야에는 적용하기 어렵지만 실시간으로 치료 영역을 관찰할 수 있다. In the short burst mode, since only a part of the image is affected by the interference signal, a technique of synchronizing the HIFU irradiation point with the ultrasound image acquisition point is used to prevent the ROI from interfering. Low HIFU utilization can increase treatment time and is difficult to apply in applications that use small HIFU transducers, such as the prostate, but the treatment area can be observed in real time.
HIFU 펄스의 길이가 긴 long burst 모드에서는 대부분의 영역이 간섭을 받기 때문에 직접적으로 간섭 신호를 제거해야 한다. 그 중 interleaving 기법은 펄스 반복 주기(PRF : pulse repetition frequency)를 조절하여 연속된 모니터 영상을 획득할 수 있지만 실시간성을 유지할 수 없다. 고정된 노치(notch filter)와 바커 코드(barker code)를 이용하는 방법은 간섭 신호를 억제한 후 영상 신호의 에너지를 증가시켜 간섭의 영향을 최소화할 수 있음을 보여주었다. 그러나 code 신호를 복원하기 위한 복잡한 하드웨어와 간섭 신호의 특성에 따른 필터의 최적화가 요구된다. 이런 문제를 해결하기 위해 적응 잡음 제거 기반의 간섭 신호 제거 방법도 제안되었다.In long burst mode, where the length of the HIFU pulse is long, most areas are interfering, so the interference signal must be removed directly. Among them, interleaving technique can acquire continuous monitor image by adjusting pulse repetition frequency (PRF), but cannot maintain real-time. The method using a fixed notch filter and a barker code showed that the interference signal can be minimized by suppressing the interference signal and increasing the energy of the image signal. However, it is necessary to optimize the filter according to the characteristics of the interference signal and complicated hardware to recover the code signal. To solve this problem, an interference cancellation method based on adaptive noise cancellation has also been proposed.
따라서, 원하는 위치에 병변이 형성되는 것과 치료의 진행 정도를 확인하고 치료 중 발생하는 움직임을 관찰하고 보상하기 위하여 실시간 영상을 이용하여 치료부위를 감시하는 것이 필요한 실정이다.Therefore, in order to confirm the formation of the lesion at the desired position, the progress of the treatment, and to observe and compensate for the movements occurring during the treatment, it is necessary to monitor the treatment site using real-time images.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 펄스 반전 기법을 이용하였기 때문에 HIFU의 길이에 관계없이 HIFU 간섭이 제거되어 모니터 영상을 획득할 수 있는 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to provide a HIFU interference cancellation method that can obtain a monitor image by removing the HIFU interference irrespective of the length of the HIFU because the pulse inversion technique is used.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 HIFU 신호와 동시에 모니터 영상을 획득하기 위한 신호를 송신하기 때문에 HIFU 간섭을 제거함으로써 병변이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 HIFU 간섭 신호 제거 장치를 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a HIFU interference removal device that can observe in real time the process of lesion formation by removing the HIFU interference because the signal to obtain a monitor image at the same time as the HIFU signal will be.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 영상초음파신호의 중심주파수를 설정하는 방법을 제공하는 것이다.The third problem to be solved by the present invention is to provide a method for setting the center frequency of the image ultrasonic signal.
또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.Further, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above method on a computer.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계; 상기 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 제공한다.In order to achieve the first object, the present invention comprises the steps of: transmitting at least two or more HIFU signals while the phase difference from each other, transmitting the image ultrasound signal; If the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal; And summing the received ultrasonic signals to remove fundamental frequency components and harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 영상 초음파 신호를 송신하는 단계는, 2개의 HIFU 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the transmitting of the image ultrasound signal may include transmitting an image ultrasound signal while transmitting two HIFU signals with a 180 degree phase difference.
또한, 상기 영상 초음파 신호의 중심 주파수는 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉 주파수 또는 짝수 번째 하모닉 주파수 중 어느 하나가 될 수 있다. In addition, the center frequency of the image ultrasound signal may be either an odd harmonic frequency or an even harmonic frequency of the HIFU signal.
본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계는, 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 홀수 번째 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계일 수 있다.According to another exemplary embodiment of the present disclosure, the removing of the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may include adding the received ultrasonic signal to the received ultrasonic signal. The fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal may be removed.
또한, 상기 영상 초음파 신호를 송신하는 단계는, 위상이 0도인 HIFU 신호, 위상이 180도인 HIFU 신호, 및 위상이 0도인 HIFU 신호를 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계일 수 있다.The transmitting of the image ultrasound signal may include transmitting an image ultrasound signal while transmitting an HIFU signal having a phase of 0 degrees, an HIFU signal having a phase of 180 degrees, and an HIFU signal having a phase of 0 degrees.
한편, 상기 수신한 초음파 신호를 대역 차단 필터 또는 노치 필터에 통과시킴으로써, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 짝수 번째 하모닉 주파수 성분 중 하나 이상을 제거할 수도 있고, 상기 수신한 초음파 신호를 상기 영상 초음파 신호의 주파수 대역을 대역폭으로 갖는 대역 통과 필터에 통과시킴으로써, 상기 영상 초음파 신호를 선택할 수도 있다.Meanwhile, by passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed, and the received ultrasonic signal may be The image ultrasonic signal may be selected by passing a band pass filter having a frequency band of the image ultrasonic signal as a bandwidth.
본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호는 초음파 영상 프레임에 맞춰 동기화되고, 상기 초음파 영상 프레임을 이용한 동기화는 어느 한 프레임에 상기 영상 초음파 신호와, 이전 프레임의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the HIFU signal and the image ultrasound signal is synchronized to the ultrasound image frame, synchronization using the ultrasound image frame is the image ultrasound signal and the HIFU signal of the previous frame in any one frame HIFU signal with 180 degree phase difference can be transmitted and received together.
또한, 상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호는 초음파 영상의 스캔라인에 맞춰 동기화되고, 상기 스캔라인을 이용한 동기화는, 어느 한 영상 스캔라인의 영상 초음파 신호와, 이전 스캔라인의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신할 수 있다.In addition, the HIFU signal and the image ultrasound signal is synchronized with the scan line of the ultrasound image, the synchronization using the scan line, the image ultrasound signal of any one image scan line, and the HIFU signal of the previous scan line phase 180 degrees You can send and receive HIFU signals that differ.
나아가, 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, HIFU 신호를 송신하는 단계; 상기 영상 초음파 신호와 상기 HIFU 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 영상 초음파 신호와 HIFU 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 제공한다.Furthermore, in order to achieve the first object, the step of transmitting the HIFU signal while transmitting two image ultrasound signals 180 degrees out of phase; If the image ultrasound signal and the HIFU signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected image ultrasound signal and a HIFU signal; And calculating a difference between the received ultrasonic signals and removing the fundamental frequency components and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신하는 HIFU 신호 송신부; 영상 초음파 신호를 송신하는 영상 초음파 신호 송신부; 상기 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 초음파 신호 수신부; 및 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 신호 합산부를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치를 제공한다. The present invention to achieve the second object, HIFU signal transmission unit for transmitting at least two or more HIFU signal to be out of phase with each other; An image ultrasonic signal transmitter for transmitting an image ultrasonic signal; An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal when the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object; And a signal adder configured to sum the received ultrasonic signals and remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
또한, 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, HIFU 신호를 송신하는 HIFU 신호 송신부; 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하는 영상 초음파 신호를 송신하는 영상 초음파 신호 송신부; 상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 초음파 신호 수신부; 및 상기 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 신호 합산부를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치를 제공한다.In addition, to achieve the second object, HIFU signal transmission unit for transmitting a HIFU signal; An image ultrasound signal transmitter configured to transmit an image ultrasound signal that transmits two image ultrasound signals to be 180 degrees out of phase; An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and an image ultrasound signal when the HIFU signal and the image ultrasound signal are reflected from an object; And a signal adder configured to calculate a difference between the received ultrasonic signals and remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
본 발명은 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여, HIFU 신호를 180도 위상차이가 나도록 두 번 송수신하는 단계; 상기 두 번 수신된 HIFU 신호를 합산함으로써, 상기 HIFU 신호의 기본주파성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거하는 단계; 및 상기 제거된 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정하는 단계를 포함하는 영상초음파신호의 중심주파수설정방법을 제공한다.In order to achieve the third object, the present invention includes the steps of transmitting and receiving a HIFU signal 180 degrees out of phase difference; Removing the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal by summing the two received HIFU signals; And setting one of odd-numbered harmonic frequencies of the removed HIFU signal as a center frequency of the image ultrasonic signal.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다. In order to solve the above other technical problem, the present invention provides a computer readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method for removing the HIFU interference signal in a computer.
본 발명에 따르면, 펄스 반전 기법을 이용하였기 때문에 HIFU의 길이에 관계없이 HIFU 간섭이 제거되어 모니터 영상을 획득할 수 있다.According to the present invention, since the pulse inversion technique is used, the HIFU interference may be removed regardless of the length of the HIFU, thereby obtaining a monitor image.
또한, 본 발명에 따르면, HIFU 신호와 동시에 모니터 영상을 획득하기 위한 신호를 송신하기 때문에 HIFU 간섭을 제거함으로써 병변이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있으며, 원하는 위치에 병변이 형성되는 것과 치료의 진행 정도를 확인하고 치료 중 발생하는 움직임을 관찰하고 보상하기 위하여 실시간 영상을 이용하여 치료부위를 감시할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the signal for acquiring the monitor image simultaneously with the HIFU signal is transmitted, the process of lesion formation can be observed in real time by eliminating the HIFU interference. In order to check the progress and observe and compensate for movements occurring during treatment, the treatment site may be monitored using real-time images.
나아가, 본 발명에 따르면, 초음파영상신호에서 HIFU 신호의 간섭을 최소화할 수 있는 영상초음파신호의 중심주파수를 산출할 수 있고, 영상품질이 좋은 B-모드 영상을 생성할 수 있다.Furthermore, according to the present invention, it is possible to calculate the center frequency of the ultrasound image signal that can minimize the interference of the HIFU signal in the ultrasound image signal, it is possible to generate a B-mode image of good image quality.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a HIFU interference cancellation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 HIFU 간섭 신호와 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것으로, 0°phase HIFU 신호를 송신한 경우이다.Figure 2 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where the 0 ° phase HIFU signal is transmitted.
도 3은 HIFU 간섭 신호와 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것으로, 180°phase HIFU 신호를 송신한 경우이다.Figure 3 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where a 180 ° phase HIFU signal is transmitted.
도 4는 펄스 반전에 의해 HIFU의 1차, 3차 그리고 5차 고조파 신호가 제거된 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.Figure 4 shows the frequency spectrum of the signal from which the first, third and fifth harmonic signals of HIFU are removed by pulse inversion.
도 5는 HIFU 간섭을 제거한 후 획득한 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼이다.5 is a frequency spectrum of an ultrasound image signal obtained after removing HIFU interference.
도 6은 단일 소자(element) 초음파 변환자를 이용한 HIFU 간섭 신호를 제거하기 위한 실험 환경을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates an experimental environment for removing HIFU interference signals using a single element ultrasonic transducer.
도 7은 상용 초음파 영상 장치를 이용한 HIFU 실시간 감시 실험 환경 블록 다이어그램을 도시한 것이다.7 shows a block diagram of a HIFU real-time monitoring experiment environment using a commercial ultrasonic imaging apparatus.
도 8은 단일 소자 초음파 변환자를 이용하여 팬텀에 송수신하여 획득한 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.8 illustrates a time waveform and a frequency spectrum of a signal obtained by transmitting and receiving a phantom using a single element ultrasonic transducer.
도 9는 본 발명에서 제작된 팬텀의 사진(a)과 구조(b)를 도시한 것이다.Figure 9 shows a photo (a) and the structure (b) of the phantom produced in the present invention.
도 10은 간섭을 일으키는 HIFU 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.10 shows the time waveform and frequency spectrum of the HIFU signal causing interference.
도 11은 펄스 반전을 이용하여 HIFU 신호의 기본 주파수와 3차 및 5차 고조파 신호가 제거된 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.Figure 11 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the fundamental frequency of the HIFU signal and the third and fifth harmonic signals are removed using pulse inversion.
도 12는 대역 통과 필터를 이용해 HIFU 신호의 2차 및 4차 고조파 신호가 제거된 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.FIG. 12 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the second and fourth harmonic signals of the HIFU signal are removed using a band pass filter.
도 13은 HIFU 간섭 신호 제거 결과를 비교한 것으로, 도 13(a)는 참고 신호와 비교한 것이고 도 13(b)는 대역 통과 필터가 적용된 참고 신호와 비교한 것이다.FIG. 13 is a comparison of HIFU interference cancellation results. FIG. 13 (a) is compared with a reference signal and FIG. 13 (b) is compared with a reference signal to which a band pass filter is applied.
도 14는 HIFU 사용률에 따른 병변을 포함하고 있는 팬텀의 사진이다.14 is a photograph of a phantom including lesions according to HIFU usage.
도 15는 HIFU 사용률이 10%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 15 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 10%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 16은 HIFU 사용률이 30%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 16 illustrates a reference image, a HIFU interference image, an image in which pulse inversion is applied, and an image in which a band pass filter is applied when the HIFU utilization rate is 30%.
도 17은 HIFU 사용률이 50%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 17 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 50%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 18은 HIFU 사용률이 70%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.18 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 70%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 19는 HIFU 사용률이 90%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.19 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 90%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 20은 HIFU 사용률에 따른 PRI 간 간섭의 개념도를 도시한 것이다.20 illustrates a conceptual diagram of inter-PRI interference according to HIFU usage rate.
도 21은 Residual HIFU interference를 제거하기 위한 송수신 방법의 개념도이다.21 is a conceptual diagram of a transmission and reception method for removing residual HIFU interference.
도 22는 HIFU 사용률 90%에서 Residual HIFU interference가 제거된 영상을 도시한 것이다.FIG. 22 illustrates an image in which residual HIFU interference is removed at a HIFU utilization rate of 90%.
도 23은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법의 흐름도이다.23 is a flowchart illustrating a method for removing an HIFU interference signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치를 도시한 것이다.24 illustrates an HIFU interference cancellation apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법의 흐름도이다.25 is a flowchart of a method for canceling an HIFU interference signal according to another embodiment of the present invention.
도 26은 도 25의 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 26 is a graph illustrating the HIFU interference cancellation method of FIG. 25.
도 27은 도 25의 HIFU 간섭 신호 제거 방법에 따른 영상을 HIFU 간섭 신호 제거 전과 HIFU 간섭 신호 제거 후를 나타낸 것이다.FIG. 27 illustrates an image according to the method of removing the HIFU interference signal of FIG. 25 before and after the HIFU interference signal is removed.
본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 반전을 이용한 HIFU 간섭 제거 방법은 위상 변조(phase modulation) 방법 중 펄스 반전(PI : pulse inversion)과 대역 통과(bandpass) 필터 또는 대역 차단 필터를 이용하여 실시간으로 간섭신호를 제거할 수 있다. 즉, HIFU 신호를 0°와 180°의 위상으로 송신한 뒤 펄스 반전을 적용하여 간섭 신호의 홀수 차 고조파(harmonic) 성분을 제거하고 영상 신호의 주파수 대역 외에 존재하는 짝수 차 고조파 성분을 대역 통과 필터를 이용하여 제거한다.HIFU interference cancellation method using a pulse inversion according to an embodiment of the present invention in the phase modulation (phase modulation) method of the pulse inversion (PI: pulse inversion) and the bandpass (bandpass) filter or band-pass filter in real time interference You can remove the signal. That is, the HIFU signal is transmitted in phases of 0 ° and 180 °, and then pulse inversion is applied to remove odd-order harmonics of the interference signal, and band-pass filter for even-order harmonics existing outside the frequency band of the video signal. Remove with.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples.
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 specific contents of the present invention, for the convenience of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea will be presented first.
본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 반전을 이용한 HIFU 간섭 제거 방법은 위상 변조(phase modulation) 방법 중 펄스 반전(PI : pulse inversion)과 대역 통과(bandpass) 필터 또는 대역 차단 필터를 이용하여 실시간으로 간섭신호를 제거할 수 있다. 즉, HIFU 신호를 0°와 180°의 위상으로 송신한 뒤 펄스 반전을 적용하여 간섭 신호의 홀수 차 고조파(harmonic) 성분을 제거하고 영상 신호의 주파수 대역 외에 존재하는 짝수 차 고조파 성분을 대역 통과 필터를 이용하여 제거한다.HIFU interference cancellation method using a pulse inversion according to an embodiment of the present invention in the phase modulation (phase modulation) method of the pulse inversion (PI: pulse inversion) and the bandpass (bandpass) filter or band-pass filter in real time interference You can remove the signal. That is, the HIFU signal is transmitted in phases of 0 ° and 180 °, and then pulse inversion is applied to remove odd-order harmonics of the interference signal, and band-pass filter for even-order harmonics existing outside the frequency band of the video signal. Remove with.
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 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 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.The configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on the preferred embodiment of the present invention, the same in the reference numerals to the components of the drawings The same reference numerals are given to the components even though they are on different drawings, and it is to be noted that in the description of the drawings, components of other drawings may be cited if necessary. In addition, in describing the operation principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration and other matters related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, The detailed description is 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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a HIFU interference cancellation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 초음파 송수신부(100), 신호 합산부(110), 필터부(120), 및 초음파 영상 처리부(130)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the HIFU interference cancellation apparatus according to the present embodiment includes an ultrasonic transceiver 100, a signal adder 110, a filter 120, and an ultrasonic image processor 130.
초음파 송수신부(100)는 HIFU 신호 송신부(101), 영상 초음파 신호 송신부(102), 및 초음파 신호 수신부(103)로 구성된다.The ultrasonic transceiver 100 includes a HIFU signal transmitter 101, an image ultrasonic signal transmitter 102, and an ultrasonic signal receiver 103.
HIFU 신호 송신부(101)는 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신한다. 상기 HIFU 신호는 비선형 쳐프 신호인 것이 바람직하다. 주파수 도메인에서 더 넓은 영상용 윈도우를 확보할 수 있도록 상기 HIFU 신호로 비선형 쳐프(chirp)신호를 사용할 수 있다. 선형 쳐프신호를 사용하는 경우 프레임율의 저하가 일어나고 움직임 결함이 발생하는 단점이 있다. 하지만, 비선형 쳐프신호를 사용하여 주파수 겹침을 효과적으로 줄일 수 있고, 상기 선형 쳐프신호의 단점을 해결할 수 있다.The HIFU signal transmitter 101 transmits at least two or more HIFU signals to be out of phase with each other. The HIFU signal is preferably a nonlinear chirp signal. A nonlinear chirp signal may be used as the HIFU signal to secure a wider image window in the frequency domain. In case of using the linear chirp signal, there is a disadvantage in that the frame rate decreases and a motion defect occurs. However, by using the nonlinear chirp signal, frequency overlap can be effectively reduced, and the disadvantage of the linear chirp signal can be solved.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, HIFU 신호 송신부(101)는 2개의 HIFU 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the HIFU signal transmitter 101 may transmit two HIFU signals to have a 180 degree phase difference.
영상 초음파 신호 송신부(102)는 영상 초음파 신호를 송신한다.The image ultrasound signal transmitter 102 transmits an image ultrasound signal.
상기 영상 초음파 신호는 펄스(short pulse), 바커(barker) 코드, 골레이(golay) 코드 또는 쳐프(chirp) 코드 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 영상 초음파 신호 송신부(102)는 HIFU 신호를 이용한 비침습적 치료에 있어서, 상기 치료를 위해 치료대상의 내부영상을 얻기 위해 영상초음파 신호를 치료대상에 송신한다. 상기 영상초음파 신호의 중심주파수는 상기 HIFU의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나이다. 상기 HIFU의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파 신호의 중심주파수로 사용함으로써 HIFU의 간섭을 최소화할 수 있다. 빔포머를 통해 빔집속하여 영상용 트랜스듀서를 통해 촬영하고자 하는 대상에 영상초음파 신호를 송신한다. 영상초음파 신호로 short pulse를 이용할 수 있다. 하지만 상기 short pulse는 침투도가 제한되어 깊이 위치하고 있는 장기의 진단에 사용하기 어려운 단점이 있다. 제한된 침투도를 극복하기 위하여 바커(barker), 골레이(Golay), 또는 선형 쳐프(Chirp)코드를 이용할 수 있다. 코드화를 이용함으로써 송신 첨두 전압을 증가시키지 않고도 송신에너지를 15 내지 20 dB를 향상시켜 신호대잡음비(SNR)이 향상된다. 상기 선형 쳐프(Chirp)코드를 사용하면 영상신호의 길이와 대역폭을 조절할 수 있다. The image ultrasound signal may be any one of a short pulse, a barker code, a golay code, and a chirp code. In the non-invasive treatment using the HIFU signal, the image ultrasound signal transmitter 102 transmits an image ultrasound signal to the treatment target to obtain an internal image of the treatment target. The center frequency of the image ultrasonic signal is one of the odd harmonic frequencies of the HIFU. The interference of the HIFU can be minimized by using one of the odd-numbered harmonic frequencies of the HIFU as the center frequency of the image ultrasonic signal. The beam is focused through a beamformer to transmit an image ultrasonic signal to a target to be photographed through an image transducer. Short pulse can be used as an image ultrasonic signal. However, the short pulse has a disadvantage in that it is difficult to use for diagnosing deeply located organs due to limited penetration. Barker, Golay, or linear Chirp codes can be used to overcome limited penetration. By using coding, the signal-to-noise ratio (SNR) is improved by improving the transmission energy by 15 to 20 dB without increasing the transmission peak voltage. By using the linear chirp code, the length and bandwidth of the video signal can be adjusted.
또 다른 예로서, HIFU 신호 송신부(101)가 위상이 0도인 HIFU 신호, 위상이 180도인 HIFU 신호, 및 위상이 0도인 HIFU 신호를 송신할 때, 영상 초음파 신호 송신부(102)가 영상 초음파 신호를 송신한다. HIFU 신호와 영상 초음파 신호는 순차적으로 송신될 수도 있으며, 동시에 송신될 수도 있다.As another example, when the HIFU signal transmitter 101 transmits an HIFU signal having a phase of 0 degrees, an HIFU signal having a phase of 180 degrees, and an HIFU signal having a phase of 0 degrees, the image ultrasonic signal transmitter 102 may generate an image ultrasonic signal. Send. The HIFU signal and the image ultrasonic signal may be transmitted sequentially or simultaneously.
상기 영상 초음파 신호의 중심 주파수는 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉 주파수 또는 짝수 번째 하모닉 주파수 중 어느 하나인 것이 바람직하다.The center frequency of the image ultrasound signal may be any one of an odd harmonic frequency and an even harmonic frequency of the HIFU signal.
HIFU 신호 송신부(101)와 영상 초음파 신호 송신부(102)는 초음파 영상 프레임에 맞춰 동기화될 수 있으며, 상기 초음파 영상 프레임을 이용한 동기화는 어느 한 프레임에 상기 영상 초음파 신호와, 이전 프레임의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신함으로써 동기화가 이루어진다.The HIFU signal transmitting unit 101 and the image ultrasonic signal transmitting unit 102 may be synchronized with an ultrasonic image frame, and the synchronization using the ultrasonic image frame may be performed using the image ultrasonic signal and the HIFU signal of the previous frame in one frame. Synchronization is achieved by transmitting and receiving HIFU signals with phase differences.
한편, HIFU 신호 송신부(101)와 영상 초음파 신호 송신부(102)는 초음파 영상의 스캔라인에 맞춰 동기화될 수도 있으며, 상기 스캔라인을 이용한 동기화는 어느 한 영상 스캔라인의 영상 초음파 신호와, 이전 스캔라인의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신함으로써, 동기화가 이루어진다.Meanwhile, the HIFU signal transmitter 101 and the image ultrasound signal transmitter 102 may be synchronized with the scan line of the ultrasound image, and the synchronization using the scan line may include the image ultrasound signal of one image scan line and the previous scan line. Synchronization is achieved by transmitting and receiving a HIFU signal 180 degrees out of phase with the HIFU signal.
초음파 신호 수신부(103)는 상기 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신한다. 상기 초음파신호에는 HIFU신호성분과 영상초음파성분이 포함되어 있다. 상기 트랜스듀서를 통해 수신한 초음파신호를 빔포머를 통해 빔집속한다.When the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from the object, the ultrasound signal receiver 103 receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal. The ultrasonic signal includes a HIFU signal component and an image ultrasonic component. The ultrasound signal received through the transducer is beam focused through a beamformer.
신호 합산부(110)는 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거한다. 특히, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 홀수 번째 하모닉 주파수 성분을 제거하는 것이 바람직하다.The signal summing unit 110 adds the received ultrasonic signal to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal. In particular, it is preferable to remove the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
상기 수신한 초음파 신호에는 높은 크기의 HIFU 신호 성분이 포함되어 있다. 상기 HIFU 신호는 영상초음파 신호를 영상화하는데 방해가 된다. 상기 HIFU 신호 송신부(101)에서 180도 위상차이가 나도록 HIFU 신호를 두 번 송신한바, 상기 수신한 초음파 신호에는 180도 위상차이가 나는 두 종류의 HIFU 신호 성분이 포함되어 있다. 상기 두 종류의 HIFU 신호 성분이 포함되어 있는 초음파 신호를 합산한다. 상기 초음파 신호를 합산하면 상기 HIFU 신호의 기본주파수 성분과 홀수 번째 하모닉주파수 성분이 제거된다. 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 성분의 주파수 중 하나를 상기 영상초음파 신호의 중심주파수로 사용함으로써 상기 HIFU 신호의 간섭없이 영상초음파 신호를 얻을 수 있다. 초음파 신호수신부(103)가 수신한 신호를 신호저장부가 저장해두었다가 다음 프레임의 신호가 초음파 신호수신부(103)에 수신되면, 신호합산부(110)는 신호저장부로부터 전 프레임 신호와 상기 새로 수신한 신호를 입력받아 두 신호를 합산한다. 상기 두 신호는 서로 180도 위상차이가 나는 HIFU 신호성분을 포함하고 있고, 상기 두 신호를 합산함으로써, 상기 HIFU 신호의 기본주파수성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거한다.The received ultrasonic signal includes a high magnitude HIFU signal component. The HIFU signal interferes with imaging the ultrasound signal. The HIFU signal transmitter 101 transmits the HIFU signal twice so that there is a 180 degree phase difference. The received ultrasonic signal includes two types of HIFU signal components having a 180 degree phase difference. The ultrasonic signals including the two types of HIFU signal components are summed. The sum of the ultrasonic signals removes the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal. By using one of the frequencies of the odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal as the center frequency of the image ultrasonic signal, an image ultrasonic signal may be obtained without interference of the HIFU signal. When the signal storage unit stores the signal received by the ultrasonic signal receiver 103 and the signal of the next frame is received by the ultrasonic signal receiver 103, the signal adder 110 receives the previous frame signal and the newly received signal from the signal storage unit. Take the signal and add the two signals together. The two signals include HIFU signal components having a 180 degree phase difference from each other, and by adding the two signals, the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal are removed.
필터부(120)는 신호 합산부(110)에서 합산된 초음파 신호를 대역 차단 필터 또는 노치 필터에 통과시킴으로써, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 짝수 번째 하모닉 주파수 성분 중 하나 이상을 제거한다.The filter unit 120 removes one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal by passing the ultrasonic signal summed by the signal adding unit 110 through a band cut filter or a notch filter. .
다른 실시 예로서, 신호 합산부(110)에서 합산된 초음파 신호를 상기 영상 초음파 신호의 주파수 대역을 대역폭으로 갖는 대역 통과 필터에 통과시킴으로써, 상기 영상 초음파 신호를 선택할 수 있다.As another example, the image ultrasound signal may be selected by passing the ultrasound signal summed by the signal adding unit 110 through a band pass filter having a frequency band of the image ultrasound signal as a bandwidth.
초음파 영상 처리부(130)는 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분이 제거된 초음파 신호로부터 B 모드 영상을 생성한다.The ultrasound image processor 130 generates a B mode image from the ultrasound signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
초음파영상처리부(130)는 신호합산부(110)의 신호합산에 의해 HIFU 신호의 간섭을 제거한 초음파신호를 이용하여 영상을 생성한다. 상기 수신한 초음파 신호를 대역차단필터 또는 노치필터에 통과시킴으로써, 상기 초음파신호에서 상기 HIFU신호의 짝수 번째 하모닉주파수성분 중 하나 이상을 제거할 수 있다. 또한, 상기 수신한 초음파 신호를 상기 영상초음파 신호의 주파수대역을 대역폭으로 갖는 대역통과필터에 통과시킴으로써, 상기 영상초음파 신호를 선택할 수 있다. 초음파신호를 트랜스듀서를 이용하여 송수신하면, 상기 트랜스듀서의 성능에 따라 특정 대역폭을 갖는 신호만 통과할 수 있다. 하지만, 상기 트랜스듀서를 통과한 초음파신호의 대역폭이 초음파영상을 얻기 위해 필요한 대역폭보다 큰 경우, 초음파영상을 얻기 위한 대역폭만을 얻기 위해 상기 초음파신호를 대역통과필터에 통과시켜 영상초음파 신호를 선택함으로써, 영상신호의 질을 향상시킬 수 있다. 상기 선택된 초음파신호로부터 B-모드 영상을 생성한다. B-모드 영상은 초음파를 이용하여 피검체의 횡단면을 찍어내는 영상이다. 반사 에코가 강한 부분과 약한 부분을 밝기의 차이로 나타낸다. 즉, B-모드 영상은 흑백의 해부학적 영상이다. 상기 초음파신호를 분석하여 상기 B-모드 영상을 생성한다. 상기 B-모드 영상은 short pulse, barker,golay, chirp 코드 중 하나 이상을 이용하여 상기 초음파 신호로부터 생성할 수 있다.The ultrasound image processor 130 generates an image using the ultrasound signal from which the interference of the HIFU signal is removed by the signal summing of the signal summing unit 110. By passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal may be removed from the ultrasonic signal. The image ultrasonic signal may be selected by passing the received ultrasonic signal through a band pass filter having a frequency band of the image ultrasonic signal as a bandwidth. When the ultrasonic signal is transmitted and received using the transducer, only a signal having a specific bandwidth may pass according to the performance of the transducer. However, when the bandwidth of the ultrasonic signal passing through the transducer is larger than the bandwidth required to obtain an ultrasound image, by selecting the image ultrasonic signal by passing the ultrasonic signal through a band pass filter to obtain only the bandwidth for obtaining an ultrasound image, The video signal quality can be improved. A B-mode image is generated from the selected ultrasonic signal. The B-mode image is an image of a cross section of a subject using ultrasound. The strong and weak reflected echoes are represented by the difference in brightness. In other words, the B-mode image is a black and white anatomical image. The B-mode image is generated by analyzing the ultrasonic signal. The B-mode image may be generated from the ultrasound signal by using one or more of short pulse, barker, golay, and chirp codes.
이외 신호저장부와 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, the signal storage unit and the control unit may further include.
신호저장부는 초음파 영상 처리부(130)가 신호를 합산하기 위하여 다음 프레임의 신호가 수신되기 전까지 초음파 신호를 저장한다. 저장한 신호 다음 프레임이 수신되면 저장하고 있던 신호를 초음파 영상 처리부(130)에 입력한다. 메모리를 이용하여 구현할 수 있다. 제어부는 HIFU 신호 송신부(101)가 180도 위상차이가 나도록 HIFU 신호를 두 번 송신하게 HIFU 신호 송신부(101)를 제어한다. 또한, 영상초음파신호 송신부(102)의 영상초음파 신호 송신도 제어한다. 나아가, 신호저장부가 신호를 저장하고 신호합산부(110)로 신호를 입력하는 것을 제어한다. 프로세서 등으로 구현될 수 있다.The signal storage unit stores the ultrasonic signal until the ultrasonic image processing unit 130 receives the signal of the next frame to add the signals. When the next frame of the stored signal is received, the stored signal is input to the ultrasound image processor 130. It can be implemented using memory. The control unit controls the HIFU signal transmitter 101 to transmit the HIFU signal twice so that the HIFU signal transmitter 101 has a 180 degree phase difference. In addition, the video ultrasonic signal transmission unit 102 also controls the video ultrasonic signal transmission. Further, the signal storage unit stores the signal and controls the input of the signal to the signal summing unit 110. It may be implemented as a processor.
초음파 신호가 비선형 매질을 진행하면서 고조파 성분들이 생성된다. 고조파 성분을 이용한 영상(harmonic imaging)은 기본 주파수 성분을 이용했을 때보다 해상도 및 대조도가 향상되는 효과가 있어 임상적으로 많이 사용되고 있다. 이때, 수신 신호로부터 원하는 고조파 성분을 선택적으로 추출하기 위하여 대역 통과 필터 또는 위상 변조 기법이 사용되고 있다. 그 중 펄스 반전 기법은 2차 고조파 신호를 검출하기 위한 방법으로 위상 차이가 180°나는 두 펄스를 같은 곳에 각각 송신한 후, 두 수신 신호를 더함으로써 기본 주파수 및 홀수 차 고조파 성분을 제거하는 방법이다.As the ultrasonic signal travels through the nonlinear medium, harmonic components are produced. Harmonic imaging has been used clinically because it has the effect of improving the resolution and contrast than when using the fundamental frequency component. In this case, a band pass filter or a phase modulation technique is used to selectively extract desired harmonic components from the received signal. Among them, the pulse reversal method is to detect the second harmonic signal, and transmits two pulses with 180 ° phase difference in the same place, and then removes the fundamental frequency and odd harmonic components by adding the two received signals. .
이하에서는 초음파 송수신부(100), 신호 합산부(110), 및 필터부(120)에 대하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, the ultrasonic transceiver 100, the signal adder 110, and the filter 120 will be described in more detail.
초음파 송수신부(100)는 펄스 반전을 이용하여 HIFU 간섭 신호를 제거하기 위해 위상 차이가 180°나는 두 펄스를 같은 곳에 각각 송수신한다.The ultrasonic transceiver 100 transmits and receives two pulses each having a 180 ° phase difference in the same place to remove the HIFU interference signal by using pulse inversion.
HIFU 신호 송신부(101)의 HIFU 신호 h(t)와 영상 초음파 신호 송신부(102)의 영상 신호 u(t)를 동시에 송신하면 초음파 신호 수신부(103)에서 수신된 신호 r(t)에는 다음의 수학식 1과 같이 HIFU 신호와 영상 신호의 기본 주파수, 2차 및 3차 이상의 고조파 신호가 포함되어 있다. When the HIFU signal h (t) of the HIFU signal transmitting unit 101 and the image signal u (t) of the image ultrasonic signal transmitting unit 102 are simultaneously transmitted, the signal r (t) received by the ultrasonic signal receiving unit 103 may be expressed as follows. As shown in Equation 1, harmonic signals including the fundamental frequency, the second order and the third order of the HIFU signal and the image signal are included.
수학식 1 Equation 1
초음파 영상 변환자는 대역 통과 필터의 특성을 가지기 때문에 HIFU 변환자와 초음파 영상 변환자의 중심 주파수와 대역폭을 고려하면, 영상 신호는 기본 주파수 성분만이, HIFU 신호는 기본 주파수부터 5차 고조파 성분까지 수신되므로 수신 신호 r(t)를 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.Since the ultrasonic image transducer has the characteristics of a band pass filter, considering the center frequency and bandwidth of the HIFU transducer and the ultrasonic image transducer, the image signal is received only from the fundamental frequency component, and the HIFU signal is received from the fundamental frequency to the fifth harmonic component. The received signal r (t) may be expressed as in Equation 2.
수학식 2
Figure PCTKR2012008275-appb-M000002
Equation 2
Figure PCTKR2012008275-appb-M000002
Figure PCTKR2012008275-appb-I000001
Figure PCTKR2012008275-appb-I000001
도 2는 HIFU 간섭 신호와 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것으로, 0°phase HIFU 신호를 송신한 경우이다.Figure 2 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where the 0 ° phase HIFU signal is transmitted.
일반적으로 HIFU 신호의 진폭이 영상 신호의 진폭보다 커서 수신 신호에 존재하는 H(t)는 모니터 영상의 화질을 저하시키는 간섭 신호로 작용하기 때문에 반드시 제거되어야 한다. 따라서 펄스 반전 기법을 이용하여 간섭 신호를 제거하기 위해 수학식 3과 같이 위상 차이가 180°나는 두 신호 h1(t)와 h2(t)를 HIFU 신호로 사용한다.In general, since the amplitude of the HIFU signal is greater than the amplitude of the video signal, H (t) present in the received signal must be removed because it serves as an interference signal that degrades the quality of the monitor image. Therefore, two signals h 1 (t) and h 2 (t) with a 180 ° phase difference are used as HIFU signals to remove the interference signal using the pulse reversal technique.
수학식 3
Figure PCTKR2012008275-appb-M000003
Equation 3
Figure PCTKR2012008275-appb-M000003
Figure PCTKR2012008275-appb-I000002
Figure PCTKR2012008275-appb-I000002
여기서, f0는 HIFU 신호의 중심 주파수이다. 이때의 수신 신호 r1(t), r2(t)는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있고, 주파수 측면에서 각각 도 2와 도 3과 같은 스펙트럼을 갖게 된다.Where f 0 is the center frequency of the HIFU signal. At this time, the received signals r 1 (t) and r 2 (t) may be expressed as Equation 4 below, and have a spectrum as shown in FIGS. 2 and 3 in terms of frequency, respectively.
수학식 4
Figure PCTKR2012008275-appb-M000004
Equation 4
Figure PCTKR2012008275-appb-M000004
Figure PCTKR2012008275-appb-I000003
Figure PCTKR2012008275-appb-I000003
도 3은 HIFU 간섭 신호와 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것으로, 180°phase HIFU 신호를 송신한 경우이다.Figure 3 shows the frequency spectrum of the HIFU interference signal and the ultrasound image signal, a case where a 180 ° phase HIFU signal is transmitted.
r2(t)에서 기본 주파수와 홀수 차 고조파 성분의 부호가 반대가 되는 것은 기본 주파수와 홀수 차 고조파 성분은 180°만큼 위상이 전환되는 반면, 짝수 차 고조파 성분은 360°만큼 위상이 전환되기 때문이다. 따라서 두 신호를 더함으로써 수학식 5와 같이 기본 주파수와 홀수 차 고조파 신호를 제거할 수 있다.The sign of the fundamental frequency and odd-order harmonic components at r 2 (t) is reversed because the fundamental and odd-order harmonic components are phase shifted by 180 °, while the even-order harmonic components are phase shifted by 360 °. to be. Therefore, by adding the two signals, it is possible to remove the fundamental frequency and odd harmonic signals as shown in Equation 5.
수학식 5
Figure PCTKR2012008275-appb-M000005
Equation 5
Figure PCTKR2012008275-appb-M000005
Figure PCTKR2012008275-appb-I000004
Figure PCTKR2012008275-appb-I000004
도 4는 펄스 반전에 의해 HIFU의 1차, 3차 그리고 5차 고조파 신호가 제거된 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.Figure 4 shows the frequency spectrum of the signal from which the first, third and fifth harmonic signals of HIFU are removed by pulse inversion.
그 후, 남아 있는 2차 및 4차 고조파 신호를 대역 통과 필터를 이용하여 제거하면 수학식 6에서 볼 수 있듯이, 본래의 초음파 영상 신호 uf(t)와 유사한 신호를 얻을 수 있으며, 도 5는 HIFU 간섭을 제거한 후 획득한 초음파 영상 신호의 주파수 스펙트럼이다.Thereafter, if the remaining second and fourth harmonic signals are removed using a band pass filter, a signal similar to the original ultrasonic image signal u f (t) can be obtained as shown in Equation 6, and FIG. Frequency spectrum of an ultrasound image signal obtained after removing HIFU interference.
수학식 6
Figure PCTKR2012008275-appb-M000006
Equation 6
Figure PCTKR2012008275-appb-M000006
Figure PCTKR2012008275-appb-I000005
Figure PCTKR2012008275-appb-I000005
Figure PCTKR2012008275-appb-I000006
Figure PCTKR2012008275-appb-I000006
도 6은 단일 소자(element) 초음파 변환자를 이용한 HIFU 간섭 신호를 제거하기 위한 실험 환경을 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates an experimental environment for removing HIFU interference signals using a single element ultrasonic transducer.
펄스 반전을 이용하여 HIFU 간섭 신호를 제거할 수 있음을 확인하기 위한 실험을 수행하였고, 이 때의 실험 환경을 도 6에 도시하였다.An experiment was performed to confirm that the HIFU interference signal can be removed using pulse inversion, and the experimental environment at this time is shown in FIG. 6.
실험에 사용된 단일 소자 HIFU 변환자는 영상 획득을 위해 중앙에 20 mm가 열려 있으며 중심 주파수는 1.1 MHz, 기하학적 집속 거리는 62.6 mm이다. 임의 파형 편집기를 이용하여 펄스 반전에 사용되는 두 펄스를 펄스 반복 주기(pulse repetition interval)에 맞추어 생성한 후, 함수 발생기에 입력하여 발생시켰다. 고주파 증폭기에서 49 dB의 이득으로 증폭된 신호는 1.1 MHz 주변에서 공진하는 임피던스 정합 회로망(impedence matching network)을 통해 수조에 있는 팬텀으로 송신된다. 수조의 물은 기포를 제거하기 위해 수돗물을 끓인 후, 상온으로 냉각시켜 보관하였고, 수조의 바닥으로부터 발생하는 반향(reverberation) 신호를 제거하기 위하여 초음파 흡음재를 수조 바닥에 설치하였다, 초음파 pulser/receiver는 HIFU 신호 발생시점에 동기화되어 짧은 펄스를 3.5 MHz 단일 소자 초음파 변환자에 전달하도록 하였다. 초음파 변환자를 통해 수신된 신호는 고속 digitizer를 이용하여 100 MHz로 샘플링되어 내부 메모리에 저장되었다. 데이터 획득이 끝난 후, PC로 전송되고 MATLAB을 이용하여 필요한 신호처리를 수행하였다. 실험에 사용된 팬텀은 agar와 평균 지름이 25μm인 유리 구슬을 이용하여 제작하였다.The single-element HIFU transducer used in the experiment has a 20 mm center open for image acquisition, a center frequency of 1.1 MHz, and a geometric focusing distance of 62.6 mm. Using the arbitrary waveform editor, two pulses used for pulse inversion were generated at a pulse repetition interval, and then input to a function generator. The signal amplified with a gain of 49 dB in the high frequency amplifier is transmitted to the phantom in the tank through an impedance matching network that resonates around 1.1 MHz. The water in the tank was boiled and then cooled to room temperature to remove bubbles, and an ultrasonic sound absorber was installed at the bottom of the tank to remove the reverberation signal from the bottom of the tank. The ultrasonic pulser / receiver Synchronized at the time of HIFU signal generation, a short pulse was delivered to the 3.5 MHz single-element ultrasonic transducer. The signal received through the ultrasonic transducer was sampled at 100 MHz using a high-speed digitizer and stored in internal memory. After data acquisition, it was transferred to PC and necessary signal processing was performed using MATLAB. The phantom used in the experiment was prepared using agar and glass beads having an average diameter of 25 μm.
도 7은 상용 초음파 영상 장치를 이용한 HIFU 실시간 감시 실험 환경 블록 다이어그램을 도시한 것이다.7 shows a block diagram of a HIFU real-time monitoring experiment environment using a commercial ultrasonic imaging apparatus.
본 발명에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법이 HIFU 사용률에 제한을 받지 않는다는 것을 보여주기 위해 사용률을 10%, 30%, 50%, 70%, 그리고 90%로 변화시켜 가면서 실험을 수행하였고 실험 환경 구성은 도 7과 같다. 병변을 형성하는 과정의 모니터 영상을 획득하기 위하여 단일 소자 초음파 변환자와 초음파 pulser/receiver 대신 초음파 영상 시스템과 curver linear 변환자 그리고 bovine serum albumin gel 팬텀을 이용하였다. 팬텀은 단백질은 BSA와 산란체(scatterer)인 agar를 각각 5%와 0.4%의 중략/용적(w/v) 농도로 polyacrylamide에 넣어준 후, gel 형태로 굳혀 제작되었다. 펄스 반전을 이용하기 위해서는 HIFU 뿐만 아니라 초음파 영상 시스템도 같은 지점에 두 번씩 초음파를 송신해야 하기 때문에 Texo SDK(software development kit)를 이용하여 펄스 송수신 과정을 수정하였다. HIFU 송신 시점에 초음파 영상 시스템이 주사선을 생성하도록 동기화하였으며, 수신 빔 집속된 신호를 시스템 내부 메모리에 저장된 후, PC로 전송되어 MATLAB 상에서 신호처리되었다.In order to show that the HIFU interference cancellation method according to the present invention is not limited to the HIFU utilization rate, the experiment was performed while varying the utilization rate to 10%, 30%, 50%, 70%, and 90%. Same as FIG. 7. Ultrasound imaging system, curver linear transducer, and bovine serum albumin gel phantom were used instead of single-element ultrasonic transducer and ultrasonic pulser / receiver to obtain monitor images of lesion formation. Phantom was prepared by incorporating BSA and scatterer agar into polyacrylamide at concentrations of 5% and 0.4% in w / v, respectively, and then hardening it into gel. In order to use the pulse reversal, the ultrasonic imaging system as well as the HIFU must transmit ultrasonic waves twice at the same point, so the pulse transmission and reception process was modified using the Texo software development kit (SDK). At the time of HIFU transmission, the ultrasound imaging system was synchronized to generate the scan line, and the received beam focused signal was stored in the system internal memory, and then transmitted to a PC for signal processing on MATLAB.
도 8은 단일 소자 초음파 변환자를 이용하여 팬텀에 송수신하여 획득한 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.8 illustrates a time waveform and a frequency spectrum of a signal obtained by transmitting and receiving a phantom using a single element ultrasonic transducer.
도 9는 본 발명에서 제작된 팬텀의 사진(a)과 구조(b)를 도시한 것이다.Figure 9 shows a photo (a) and the structure (b) of the phantom produced in the present invention.
도 8을 참조하면, 단일 소자 초음파 변환자로 팬텀에 송수신하여 획득한 참고 신호의 시간 파형과 주파수 스펙트럼이 도시되어 있다.Referring to FIG. 8, a time waveform and a frequency spectrum of a reference signal obtained by transceiving a phantom with a single element ultrasonic transducer are shown.
60 μs와 240 μs 근처의 큰 에코 신호들은 각각 팬텀의 위쪽 그리고 아래쪽 표면으로부터 반사된 것이다. 제작된 팬텀은 도 9에서 볼 수 있듯이 높이가 약 14 cm이며 두 개의 층으로 구성되어 있다. 두 번째 층은 산란체의 농도를 약 10% 정도로 높임으로써 그곳의 감쇄 계수가 증가해 바닥으로부터 반사되는 강한 신호를 억제하는 역할을 한다.Large echo signals near 60 μs and 240 μs are reflected from the top and bottom surfaces of the phantom, respectively. The manufactured phantom is about 14 cm high and is composed of two layers, as shown in FIG. The second layer increases the concentration of the scatterers by about 10%, increasing the attenuation coefficient there, suppressing strong signals reflected from the bottom.
도 10은 간섭을 일으키는 HIFU 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.10 shows the time waveform and frequency spectrum of the HIFU signal causing interference.
도 11은 펄스 반전을 이용하여 HIFU 신호의 기본 주파수와 3차 및 5차 고조파 신호가 제거된 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.Figure 11 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the fundamental frequency of the HIFU signal and the third and fifth harmonic signals are removed using pulse inversion.
도 12는 대역 통과 필터를 이용해 HIFU 신호의 2차 및 4차 고조파 신호가 제거된 신호의 시간 파형 및 주파수 스펙트럼을 도시한 것이다.FIG. 12 shows the time waveform and frequency spectrum of the signal from which the second and fourth harmonic signals of the HIFU signal are removed using a band pass filter.
병변 형성을 위해 진폭이 큰 HIFU를 송신하게 되면 HIFU 신호 및 그로 인해 발생된 고조파 신호 때문에 도 10에서 볼 수 있듯이, 상대적으로 진폭이 작은 영상 신호는 HIFU 신호에 가려지게 영상에서 간섭을 일으키는 역할을 한다. 이 수신 신호로부터 영상 신호를 검출하기 위해서 펄스 반전을 적용한 결과 도 11에서 볼 수 있듯이 HIFU의 기본 주파수와 3차 및 5차 고조파가 사라진 것을 확인할 수 있다. 그 후, 남아 있는 2차 및 4차 고조파 신호는 대역 통과 필터를 이용하여 도 12와 같이 제거한다.When a large amplitude HIFU is transmitted for lesion formation, as shown in FIG. 10 due to the HIFU signal and its harmonic signal, a relatively small amplitude video signal may interfere with the image to obscure the HIFU signal. . As a result of applying pulse inversion to detect an image signal from the received signal, as shown in FIG. 11, it can be seen that the fundamental frequency and the third and fifth harmonics of HIFU disappeared. Thereafter, the remaining second and fourth harmonic signals are removed as shown in FIG. 12 using a band pass filter.
본 발명에 따른 방법의 성능을 평가하기 위해, HIFU 간섭이 제거된 신호를 참고 신호와 비교하였다. 도 12에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 방법을 이용하여 획득한 신호는 대역 통과 필터로 인하여 저주파 및 고주파 성분이 제거되어 신호의 대역폭이 제한되어 있다. 그 결과 도 13(a)처럼 전체 신호의 에너지가 감소하여 신호의 진폭이 감소하였다. To evaluate the performance of the method according to the invention, the signal from which the HIFU interference has been removed is compared with a reference signal. As can be seen in Figure 12, the signal obtained using the method according to the present invention is the low-frequency and high-frequency components are removed by the band pass filter to limit the bandwidth of the signal. As a result, as shown in FIG. 13 (a), the energy of the entire signal was decreased, thereby reducing the amplitude of the signal.
도 13은 HIFU 간섭 신호 제거 결과를 비교한 것으로, 도 13(a)는 참고 신호와 비교한 것이고 도 13(b)는 대역 통과 필터가 적용된 참고 신호와 비교한 것이다.FIG. 13 is a comparison of HIFU interference cancellation results. FIG. 13 (a) is compared with a reference signal and FIG. 13 (b) is compared with a reference signal to which a band pass filter is applied.
본 발명에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 이용하여 HIFU 신호가 제거된 정도를 평가하기 위하여 참고 신호에 대역 통과 필터를 적용한 후, 제안된 방법을 통해 획득한 영상 신호와 비교하였다. 그 결과 도 13(b)에서 볼 수 있듯이, 두 신호가 매우 유사하기 때문에 HIFU에 의한 간섭 신호가 제거되었다고 판단할 수 있다. 또한 정량적으로 평가를 하기 위해 수학식 8을 이용하여 HIFU 간섭이 존재할 때와 제거된 후의 영상 신호와 참고 신호의 상관 계수를 구한 뒤, 그 최대값을 비교하였다. 상관계수의 최대값은 HIFU 간섭이 제거되기 전 0.0685에서 제거된 후 0.9838로 크게 증가하였다. 이것은 본 발명에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법이 HIFU 간섭 신호를 효과적으로 제거한다는 것을 의미한다.In order to evaluate the degree to which the HIFU signal is removed using the HIFU interference cancellation method according to the present invention, a band pass filter is applied to a reference signal, and then compared with an image signal obtained through the proposed method. As a result, as shown in Figure 13 (b), since the two signals are very similar it can be determined that the interference signal by the HIFU has been removed. Also, to evaluate quantitatively, Equation 8 was used to obtain correlation coefficients between the image signal and the reference signal after the HIFU interference was removed, and then the maximum values were compared. The maximum value of the correlation coefficient increased significantly from 0.0685 to 0.9838 after HIFU interference was removed. This means that the HIFU interference cancellation method according to the present invention effectively removes the HIFU interference signal.
수학식 7
Figure PCTKR2012008275-appb-M000007
Equation 7
Figure PCTKR2012008275-appb-M000007
도 14는 HIFU 사용률에 따른 병변을 포함하고 있는 팬텀의 사진이다.14 is a photograph of a phantom including lesions according to HIFU usage.
도 14를 참조하면, HIFU 사용률에 따라 형성된 HIFU 병변이 형성된 것을 보여준다. 사용률이 30% 이하의 경우에서는 가해지는 에너지가 작아 병변이 형성되지 않는 것을 볼 수 있다.Referring to Figure 14, it shows that the HIFU lesion formed according to the HIFU utilization. It can be seen that when the utilization rate is 30% or less, the applied energy is small and no lesion is formed.
도 15 내지 도 19는 HIFU 사용률이 각각 10%, 30%, 50%, 70% 그리고 90%일 때 획득한 참고 영상, HIFU에 의한 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터를 적용하여 획득한 영상을 보여준다. 각각의 영상을 통해 제안한 방법을 이용하여 HIFU 간섭을 제거함으로써 모니터 영상을 획득할 수 있음을 확인할 수 있다.15 to 19 are obtained by applying a reference image obtained when the HIFU utilization rate is 10%, 30%, 50%, 70% and 90%, interference image by HIFU, image to which pulse inversion is applied, and band pass filter, respectively. Show an image. It can be confirmed that the monitor image can be obtained by removing the HIFU interference using the proposed method through each image.
도 15는 HIFU 사용률이 10%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 15 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 10%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 15에서 BPF가 적용된 영상을 보면, HIFU 초점 영역 주변의 에코가 참고 영상에 비하여 증가한 것을 볼 수 있다. 이것은 HIFU에 의해 형성된 마이크로버블들에 의해 초음파 영상 신호의 에코가 증가했기 때문인 것으로 여겨지며, 치료 시, HIFU의 에너지가 원하는 곳에 전달이 되고 있는 것을 확인하기 위해 사용될 수 있을 것이다.Referring to the image to which the BPF is applied in FIG. 15, it can be seen that the echo around the HIFU focus area is increased compared to the reference image. This is believed to be due to the increased echo of the ultrasound image signal by the microbubbles formed by the HIFU, which may be used to confirm that the energy of the HIFU is being delivered where desired during treatment.
도 16은 HIFU 사용률이 30%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 16 illustrates a reference image, a HIFU interference image, an image in which pulse inversion is applied, and an image in which a band pass filter is applied when the HIFU utilization rate is 30%.
도 17은 HIFU 사용률이 50%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.FIG. 17 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 50%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 18은 HIFU 사용률이 70%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.18 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 70%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
도 19는 HIFU 사용률이 90%일 때의 참고 영상, HIFU 간섭 영상, 펄스 반전이 적용된 영상 그리고 대역 통과 필터가 적용된 영상을 도시한 것이다.19 illustrates a reference image when the HIFU utilization rate is 90%, an HIFU interference image, an image to which pulse inversion is applied, and an image to which a band pass filter is applied.
다만, 사용률이 70%와 90%인 경우 최종 영상의 앞쪽에 HIFU 간섭 신호(residual HIFU interference)가 남아있는 것을 볼 수 있다. 이것은 HIFU 신호가 팬텀의 바닥에 존재하는 초음파 흠음제로부터 반사된 신호가 제안된 방법으로 제거되지 않기 때문에 나타나는 현상으로써, 도 20을 통해 설명할 수 있다. However, when the utilization rate is 70% and 90%, it can be seen that HIFU interference remains in front of the final image. This is a phenomenon that appears because the signal reflected from the ultrasonic flaw present in the bottom of the phantom is not removed by the proposed method, which can be explained with reference to FIG.
도 20은 HIFU 사용률에 따른 PRI 간 간섭의 개념도를 도시한 것이다.20 illustrates a conceptual diagram of inter-PRI interference according to HIFU usage rate.
도 20(a)와 같이 HIFU 펄스의 길이가 짧은 경우 가장 먼 곳에서 반사된 신호까지도 해당 PRI(pulse repetition interval) 안에 수신이 되기 때문에 PRI 간 간섭이 일어나지 않는다. 그 결과, 위상이 0°인 HIFU 수신 신호와 위상이 180°인 HIFU 수신 신호를 더함으로써, 펄스 반전의 효과를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 20 (a), when the length of the HIFU pulse is short, even the signal reflected from the farthest point is received within the corresponding pulse repetition interval (PRI), so that no interference between PRIs occurs. As a result, the effect of pulse inversion can be obtained by adding the HIFU received signal with phase 0 ° and the HIFU received signal with phase 180 °.
그러나 도 20(b)와 같이 펄스의 길이가 PRI의 50% 이상이 될 경우, HIFU 신호의 PRI 간 간섭이 일어난다. PRI간 간섭이 일어난 HIFU 신호는 그것과 위상 차이가 180°인 신호가 같은 PRI 내에 없기 때문에 펄스 반전을 통해 제거될 수 없게 되어 영상에 나타나는 것이다. 이와 같은 이유로 남아 있는 HIFU 간섭 신호를 제거하기 위해 도 21과 같은 방법을 사용한다. However, when the length of the pulse becomes more than 50% of the PRI as shown in FIG. 20 (b), interference between the PRI of the HIFU signal occurs. The HIFU signal with interference between PRIs cannot be eliminated by pulse inversion because the signal with a phase difference of 180 ° is not present in the same PRI and appears in the image. For this reason, the method shown in FIG. 21 is used to remove the remaining HIFU interference signal.
도 21은 Residual HIFU interference를 제거하기 위한 송수신 방법의 개념도이다.21 is a conceptual diagram of a transmission and reception method for removing residual HIFU interference.
먼저 위상 0°와 180°의 HIFU 신호를 각각 송수신한 뒤, 위상 0°의 HIFU 신호를 한번 더 송수신한다. 추가로 송수신한 신호에는 위상이 180°인 HIFU 신호도 PRI 간섭이 되어 있기 때문에 두 번째와 세 번째 송수신한 신호를 더함으로써 펄스 반전의 효과를 얻을 수 있다.First, the HIFU signals of phase 0 ° and 180 ° are transmitted and received, and then the HIFU signals of phase 0 ° are transmitted and received again. In addition, the HIFU signal having a phase of 180 ° is also subjected to PRI interference, so the effect of pulse inversion can be obtained by adding the second and third transmitted and received signals.
도 22는 HIFU 사용률 90%에서 Residual HIFU interference가 제거된 영상을 도시한 것이다.FIG. 22 illustrates an image in which residual HIFU interference is removed at a HIFU utilization rate of 90%.
도 22에서 볼 수 있듯이 HIFU 사용률이 90%인 경우에도 모든 HIFU 간섭을 제거하고 모니터 영상을 얻을 수 있다. 기존의 방법들은 모니터 영상을 얻기 위해 HIFU 사용률을 제한한 반면, 제안된 방법은 이론적으로 100%의 사용률을 사용하는 것이 가능하기 때문에 치료 시간을 보다 단축시킬 수 있는 장점이 있다.As shown in FIG. 22, even when the HIFU utilization rate is 90%, all HIFU interference may be removed and a monitor image may be obtained. Existing methods have limited HIFU usage to obtain monitor images, while the proposed method has the advantage of shortening the treatment time since it is theoretically possible to use 100% usage.
도 23은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법의 흐름도이다.23 is a flowchart illustrating a method for removing an HIFU interference signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 23을 참조하면, 본 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법은 도 1에 도시된 HIFU 간섭 신호 제거 장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 HIFU 간섭 신호 제거 장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시 예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법에도 적용된다.Referring to FIG. 23, the HIFU interference canceling method according to the present exemplary embodiment includes steps that are processed in time series in the HIFU interference canceling apparatus illustrated in FIG. 1. Therefore, even if omitted below, the above descriptions regarding the HIFU interference cancellation apparatus shown in FIG. 1 also apply to the HIFU interference cancellation method according to the present embodiment.
2300 단계에서 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신한다.In step 2300, the HIFU interference canceling device transmits an image ultrasonic signal while transmitting at least two or more HIFU signals to be out of phase with each other.
이때, 상기 영상 초음파 신호의 중심 주파수는 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉 주파수 또는 짝수 번째 하모닉 주파수 중 어느 하나인 것이 바람직하다.In this case, the center frequency of the image ultrasound signal is preferably one of an odd harmonic frequency or an even harmonic frequency of the HIFU signal.
특히, 2개의 HIFU 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신할 수 있다. 나아가 위상이 0도인 HIFU 신호, 위상이 180도인 HIFU 신호, 및 위상이 0도인 HIFU 신호를 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신할 수 있다.In particular, while transmitting two HIFU signals 180 degrees out of phase, the image ultrasound signal can be transmitted. Furthermore, the image ultrasonic signal may be transmitted while transmitting the HIFU signal having a phase of 0 degrees, the HIFU signal having a phase of 180 degrees, and the HIFU signal having a phase of 0 degrees.
2310 단계에서 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신한다.In operation 2310, when at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from the object, the HIFU interference cancellation apparatus receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal.
2320 단계에서 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거한다.In operation 2320, the HIFU interference canceling apparatus may add the received ultrasonic signals to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
이때, 상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 홀수 번째 하모닉 주파수 성분을 제거하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to remove the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal by summing the received ultrasonic signals.
2330 단계에서 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 상기 수신한 초음파 신호를 대역 차단 필터 또는 대역 통과 필터에 통과시킨다.In step 2330, the HIFU interference cancellation apparatus passes the received ultrasonic signal through a band cut filter or a band pass filter.
상기 수신한 초음파 신호를 대역 차단 필터 또는 노치 필터에 통과시킴으로써, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 짝수 번째 하모닉 주파수 성분 중 하나 이상을 제거할 수도 있고, 상기 수신한 초음파 신호를 상기 영상 초음파 신호의 주파수 대역을 대역폭으로 갖는 대역 통과 필터에 통과시킴으로써, 상기 영상 초음파 신호를 선택할 수도 있다.By passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter, one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed, and the received ultrasonic signal is converted into the image ultrasonic wave. The image ultrasonic signal may be selected by passing a band pass filter having a frequency band of the signal as a bandwidth.
2340 단계에서 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분이 제거된 상기 초음파 신호로부터 B 모드 영상을 생성한다.In step 2340, the HIFU interference cancellation apparatus generates a B mode image from the ultrasound signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, HIFU 신호와 동시에 모니터 영상을 획득하기 위한 신호를 송신하기 때문에 HIFU 간섭을 제거함으로써 병변이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있다. 또한, 시간이 지남에 따라 HIFU 초점 영역에서 병변의 형성으로 인한 에코(echo)의 증가를 관찰할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the signal for acquiring the monitor image is transmitted simultaneously with the HIFU signal, the process of lesion formation can be observed in real time by removing the HIFU interference. In addition, an increase in echo due to the formation of lesions in the HIFU focal region can be observed over time.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 영상초음파신호의 중심주파수를 설정하는 방법은 다음 2410 내지 2440 단계에 의해 구현될 수 있다.The method for setting the center frequency of the ultrasonic signal according to an embodiment of the present invention can be implemented by the following steps 2410 to 2440.
2410단계는 HIFU 신호를 180도 위상차이가 나도록 두 번 송수신하는 단계이다.In step 2410, the HIFU signal is transmitted and received twice so that there is a 180 degree phase difference.
보다 구체적으로, HIFU 신호를 송신하고 상기 HIFU 신호를 180도 위상차이가 나도록 한 번 더 송신한다. 빔포머를 통해 빔집속하여 HIFU 치료트랜스듀서를 통해 치료하고자 하는 대상에 HIFU 신호를 송신한다. 이후 상기 송신한 HIFU 신호와 위상차이가 180도 나는 HIFU 신호를 다시 한번 송신한다. 또한, 상기 송신한 HIFU 신호의 에코를 수신한다. 상기 수신한 신호는 180도 위상차이가 나는 두 신호가 있고, 상기 두 신호를 영상 트랜스듀서를 통해 수신한다.More specifically, the HIFU signal is transmitted and the HIFU signal is transmitted once more so that there is a 180 degree phase difference. The beam is focused through the beamformer and the HIFU signal is transmitted to the target to be treated through the HIFU treatment transducer. Thereafter, the HIFU signal having a phase difference of 180 degrees with the transmitted HIFU signal is once again transmitted. In addition, an echo of the transmitted HIFU signal is received. The received signal has two signals having a 180 degree phase difference, and the two signals are received through the image transducer.
2420단계는 상기 두 번 수신된 HIFU 신호를 합산함으로써, 상기 HIFU 신호의 기본주파성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거하는 단계이다. Step 2420 is a step of removing the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal by summing the two received HIFU signals.
보다 구체적으로, 2410단계에서 수신한 HIFU 신호를 합산한다. 180도 차이가 나는 HIFU 신호를 합산함으로써 HIFU 신호의 기본주파수성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거한다. 상기 두 종류의 HIFU 신호 성분이 포함되어 있는 신호를 합산한다. 상기 신호를 합산하면 상기 HIFU 신호의 기본주파수 성분과 홀수 번째 하모닉주파수 성분이 제거된다. 상기 수신한 신호를 저장해두었다가 다음 프레임의 신호가 수신되면, 전 프레임 신호와 상기 새로 수신한 신호를 합산한다. 상기 두 신호는 서로 180도 위상차이가 나는 HIFU 신호성분을 포함하고 있고, 상기 두 신호를 합산함으로써, 상기 HIFU 신호의 기본주파수성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거한다.More specifically, the HIFU signals received in step 2410 are added up. By summing up HIFU signals that are 180 degrees apart, the fundamental and odd harmonic frequency components of the HIFU signal are removed. The signals containing the two types of HIFU signal components are summed. Summing up the signals removes the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal. When the received signal is stored and the signal of the next frame is received, the previous frame signal and the newly received signal are summed. The two signals include HIFU signal components having a 180 degree phase difference from each other, and by adding the two signals, the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal are removed.
2430단계는 상기 제거된 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정하는 단계이다.In operation 2430, one of the odd-numbered harmonic frequencies of the removed HIFU signal is set as the center frequency of the ultrasound image signal.
보다 구체적으로, 2410단계에서 제거된 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정한다. 상기 2410 내지 2420단계의 방법에 의해 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거하고, 상기 제거된 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수를 상기 영상초음파신호의 중심주파수로 사용함으로써, 영상초음파 신호에 사용할 수 있는 대역폭을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 대역폭을 영상초음파 신호에 이용할 수 있도록 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정한다. 첫 번째 하모닉 주파수를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정할 수도 있고 다른 홀수 번째 하모닉주파수를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정할 수도 있다. 영상초음파신호를 송신하는 장치의 송신가능한 영상초음파의 주파수를 고려하여 가장 효율이 좋은 홀수 번째 하모닉주파수를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정할 수도 있다. HIFU의 간섭을 가장 적게 받는 주파수를 영상초음파신호의 중심주파수로 할 수 있다. 즉, 상기 영상초음파신호를 송신하는 장치의 송신가능한 영상초음파의 주파수내이면서 강도가 가장 좋은 주파수를 이용할 수 있다. 상기와 같이 영상초음파신호의 중심주파수를 설정함으로써, HIFU 신호의 간섭을 최소화할 수 있으며, 정확한 영상초음파 신호의 파형을 알 수 있는바, 영상품질이 좋은 영상을 얻을 수 있다.More specifically, one of the odd harmonic frequencies of the HIFU signal removed in step 2410 is set as the center frequency of the image ultrasonic signal. The odd-numbered harmonic frequency component of the HIFU signal is removed by the method of steps 2410 to 2420, and the odd-numbered harmonic frequency of the removed HIFU signal is used as the center frequency of the image ultrasonic signal, thereby being used for the image ultrasonic signal. Bandwidth can be obtained. Accordingly, one of the odd harmonic frequencies of the HIFU signal is set as the center frequency of the image ultrasonic signal so that the bandwidth can be used for the image ultrasonic signal. The first harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal, or the other odd harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal. The most efficient odd-numbered harmonic frequency may be set as the center frequency of the image ultrasonic signal in consideration of the frequency of the transmittable image ultrasonic wave of the apparatus for transmitting the image ultrasonic signal. The frequency with the least interference from HIFU can be used as the center frequency of the ultrasonic signal. That is, a frequency having the highest intensity may be used within the frequency of the transmittable image ultrasonic wave of the apparatus for transmitting the image ultrasonic signal. By setting the center frequency of the image ultrasonic signal as described above, it is possible to minimize the interference of the HIFU signal, and to know the waveform of the accurate image ultrasonic signal, it is possible to obtain a good image quality image.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치를 도시한 것이다.24 illustrates an HIFU interference cancellation apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 HIFU 신호 송신부(2401), 영상초음파 신호 송신부(2402), 초음파 신호 수신부(2403), 및 신호 차이 산출부(2410)으로 구성되고, 초음파 영상 처리부(2420)을 더 포함할 수 있다.HIFU interference cancellation apparatus according to another embodiment of the present invention is composed of a HIFU signal transmitter 2401, an image ultrasonic signal transmitter 2402, an ultrasonic signal receiver 2403, and a signal difference calculator 2410, ultrasonic image The processor 2420 may be further included.
HIFU 신호 송신부(2401)는 HIFU 신호를 송신한다.The HIFU signal transmitter 2401 transmits a HIFU signal.
보다 구체적으로, HIFU 신호를 대상체를 향해 위상차이 없이 송신한다. HIFU 신호 송신부(2401)는 위상차이 없이 HIFU 신호를 송신하는 구성 이외에는 도 1의 HIFU 신호 송신부(101)와 구성이 동일한바, 다른 구성에 대한 설명은 도 1의 HIFU 신호 송신부(101)에 대한 설명으로 대신한다.More specifically, the HIFU signal is transmitted without phase difference toward the object. The HIFU signal transmitter 2401 has the same configuration as the HIFU signal transmitter 101 of FIG. 1 except for the configuration of transmitting the HIFU signal without phase difference, and the description of the other components is described with respect to the HIFU signal transmitter 101 of FIG. 1. Instead of
영상초음파 신호 송신부(2402)는 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하는 영상 초음파 신호를 송신한다.The image ultrasonic signal transmitter 2402 transmits the image ultrasonic signal for transmitting the two image ultrasonic signals to have a 180 degree phase difference.
보다 구체적으로, 반전 펄스 기법을 이용하여 180도의 위상 차이가 나도록 2개의 영사 초음파 신호를 송신한다. 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하는 구성 이외에는 도 1의 영상초음파 신호 송신부(102)와 구성이 동일한바, 다른 구성에 대한 설명은 도 1의 영상초음파 신호 송신부(102)에 대한 설명으로 대신한다.More specifically, two projection ultrasound signals are transmitted to have a 180 degree phase difference using an inverted pulse technique. Except for the configuration of transmitting two image ultrasonic signals to have a 180 degree phase difference, the configuration is the same as that of the image ultrasonic signal transmitter 102 of FIG. 1, and the description of the other components will be described with reference to the image ultrasonic signal transmitter 102 of FIG. 1. Replace with description.
초음파 신호 수신부(2403)는 상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신한다.When the HIFU signal and the image ultrasound signal are reflected from the object, the ultrasound signal receiver 2403 receives an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal.
보다 구체적으로, HIFU 신호 송신부(2401)와 영상초음파 신호 송신부(2402)가 송신하여 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신한다. 초음파 신호 수신부(2403)에 대한 상세한 설명은 도 1의 초음파 신호 송신부(103)와 구성이 동일한바, 다른 구성에 대한 설명은 도 1의 초음파 신호 송신부(103)에 대한 설명으로 대신한다.More specifically, the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 transmit an ultrasonic signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasonic signal. A detailed description of the ultrasonic signal receiver 2403 is the same as that of the ultrasonic signal transmitter 103 of FIG. 1, and a description of another configuration is replaced with the description of the ultrasonic signal transmitter 103 of FIG. 1.
신호 차이 산출부(2401)는 상기 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거한다.The signal difference calculator 2401 calculates a difference between the received ultrasound signals and removes a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasound signal.
보다 구체적으로, 초음파 신호 수신부(2403)가 수신한 초음파 신호는 두 종류의 신호이다. 두 종류의 신호에 포함된 HIFU 신호는 동일한 형태이나. 영상 초음파 신호는 영상초음파 신호 송신부(2402)가 180도의 위상 차이가 나도록 송신한 영상초음파 신호가 반사되어 돌아온 것인바, 상기 두 종류의 영상 초음파 신호는 180도의 위상차가 있다. 상기 두 종류의 초음파 신호의 차이를 산출한다. 상기 두 종류의 초음파 신호의 차이를 산출하면, HIFU 신호 부분은 동일한 위상 및 동일한 크기를 갖고 있는바 제거되고, 180도 위상 차이가 나는 영상초음파 신호 부분은 두 배의 크기를 갖게 된다. 이와 같이, 수신된 초음파 신호의 차이를 산출함으로써, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거할 수 있다. 이와 같이, 상기 두 종류의 초음파 신호의 차이를 산출함으로써 별도의 대역 통과 필터없이 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 모두 제거할 수 있다. 그 결과, 축 방향 해상도가 보존될 수 있는 효과가 있다.More specifically, the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiver 2403 are two kinds of signals. The HIFU signal included in both types of signals is the same type. The image ultrasonic signal is a reflection of the image ultrasonic signal transmitted by the image ultrasonic signal transmitter 2402 so that the phase difference is 180 degrees. The two types of image ultrasonic signals have a phase difference of 180 degrees. The difference between the two types of ultrasonic signals is calculated. When the difference between the two types of ultrasonic signals is calculated, the HIFU signal portion has the same phase and the same magnitude and is removed, and the image ultrasonic signal portion having the 180 degree phase difference has twice the size. As such, by calculating the difference between the received ultrasonic signals, the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal may be removed. As such, by calculating the difference between the two types of ultrasonic signals, it is possible to remove both the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal without a separate band pass filter. As a result, there is an effect that axial resolution can be preserved.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HIFU 간섭 신호 제거 방법의 흐름도이다.25 is a flowchart of a method for canceling an HIFU interference signal according to another embodiment of the present invention.
2500단계는 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, HIFU 신호를 송신한다.In step 2500, the HIFU signal is transmitted while transmitting two image ultrasound signals to be 180 degrees out of phase.
보다 구체적으로, HIFU 신호는 위상 차이 없이 송신하고, 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 두 번 송신한다. 펄스 반전 기법을 이용하여 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 24의 HIFU 신호 송신부(2401) 및 영상초음파 신호 송신부(2402)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 24의 HIFU 신호 송신부(2401) 및 영상초음파 신호 송신부(2402)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.More specifically, the HIFU signal is transmitted without phase difference, and the image ultrasound signal is transmitted twice so as to have a 180 degree phase difference. The pulse inversion technique is used to make the image ultrasonic signal 180 degrees out of phase. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 of FIG. 24, and the HIFU signal transmitter 2401 and the image ultrasonic signal transmitter 2402 of FIG. 24. Replace with the detailed description of.
2510단계는 영상 초음파 신호와 HIFU 신호가 대상체로부터 반사되면, 반사된 영상 초음파 신호와 HIFU 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신한다.In operation 2510, when the image ultrasound signal and the HIFU signal are reflected from the object, an ultrasound signal including the reflected image ultrasound signal and the HIFU signal is received.
2520단계는 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거한다.In operation 2520, the difference between the received ultrasonic signals is calculated to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
2510단계에서 수신한 초음파 신호는 2500단계에서 송신한 영상초음파 신호가 180도 위상차이가 나기 때문에 동일한 HIFU 신호에 대응한 부분과 180도 위상차이가 나는 영상 초음파 신호에 대응한 부분이 존재한다. 따라서, 상기 두 종류의 초음파 신호의 차이를 산출하면, HIFU 신호에 대응한 부분인 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 24의 신호 차이 산출부(2401)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 24의 신호 차이 산출부(2401)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.Since the ultrasound signal received in step 2510 has a 180 degree phase difference between the image ultrasound signals transmitted in step 2500, there is a part corresponding to the same HIFU signal and a part corresponding to the image ultrasound signal having a 180 degree phase difference. Accordingly, when the difference between the two types of ultrasonic signals is calculated, the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal corresponding to the HIFU signal may be removed. The detailed description of this step corresponds to the detailed description of the signal difference calculator 2401 of FIG. 24, and is replaced with the detailed description of the signal difference calculator 2401 of FIG. 24.
2530단계는 HIFU 간섭 신호 제거 장치는 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분이 제거된 상기 초음파 신호로부터 B 모드 영상을 생성한다.In step 2530, the HIFU interference canceling device generates a B mode image from the ultrasonic signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component are removed.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, HIFU 신호와 동시에 모니터 영상을 획득하기 위한 신호를 송신하기 때문에 HIFU 간섭을 제거함으로써 병변이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있다. 또한, 시간이 지남에 따라 HIFU 초점 영역에서 병변의 형성으로 인한 에코(echo)의 증가를 관찰할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the signal for acquiring the monitor image is transmitted simultaneously with the HIFU signal, the process of lesion formation can be observed in real time by removing the HIFU interference. In addition, an increase in echo due to the formation of lesions in the HIFU focal region can be observed over time.
도 26은 도 25의 HIFU 간섭 신호 제거 방법을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 26 is a graph illustrating the HIFU interference cancellation method of FIG. 25.
초음파 신호 수신부(2403)가 수신한 두 종류의 초음파 신호는 HIFU 신호에 대응한 부분이 동일하고, 영상 초음파 신호에 대응한 부분은 180도 위상차이가 있다. 상기 두 초음파 신호의 차를 산출하여, HIFU 신호에 대응한 부분인 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거한다.The two kinds of ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiver 2403 have the same portion corresponding to the HIFU signal, and the portions corresponding to the image ultrasonic signals have a 180 degree phase difference. The difference between the two ultrasonic signals is calculated to remove the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal corresponding to the HIFU signal.
도 27은 도 25의 HIFU 간섭 신호 제거 방법에 따른 영상을 HIFU 간섭 신호 제거 전과 HIFU 간섭 신호 제거 후를 나타낸 것이다.FIG. 27 illustrates an image according to the method of removing the HIFU interference signal of FIG. 25 before and after the HIFU interference signal is removed.
(a)는 HIFU 간섭 신호 제거 전의 모습이고, (b)는 HIFU 간섭 신호 제거 후의 모습이다. HIFU 간섭 신호 제거하여, 초음파 영상을 생성할 수 있고, 이를 통해, 초음파 영상 진단을 할 수 있다.(a) is before the HIFU interference signal is removed, and (b) is after the HIFU interference signal is removed. By removing the HIFU interference signal, an ultrasound image may be generated, and through this, ultrasound image diagnosis may be performed.
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 can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks 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 not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상 본 발명에 대하여 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시 예들을 포함한다고 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes of the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. I can understand. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention will include all embodiments within the scope of the following claims.
본 발명의 실시예들은 펄스 반전 기법을 이용하였기 때문에 HIFU의 길이에 관계없이 HIFU 간섭이 제거되어 모니터 영상을 획득할 수 있고, HIFU 신호와 동시에 모니터 영상을 획득하기 위한 신호를 송신하기 때문에 HIFU 간섭을 제거함으로써 병변이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있으며, 원하는 위치에 병변이 형성되는 것과 치료의 진행 정도를 확인하고 치료 중 발생하는 움직임을 관찰하고 보상하기 위하여 실시간 영상을 이용하여 치료부위를 감시할 수 있다.Since the embodiments of the present invention use a pulse reversal technique, the HIFU interference is eliminated regardless of the length of the HIFU to obtain a monitor image, and the HIFU interference is transmitted because a signal for acquiring the monitor image is transmitted simultaneously with the HIFU signal. By removing, the process of lesion formation can be observed in real time, and the treatment site is monitored using real-time images to confirm the formation of the lesion at the desired position, the progress of treatment, and to observe and compensate for the movements occurring during the treatment. can do.

Claims (22)

  1. 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계;Transmitting at least two HIFU signals, the image ultrasonic signals being out of phase with each other;
    상기 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 단계; 및If the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal; And
    상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.Summing the received ultrasonic signals to remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  2. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 영상 초음파 신호의 중심 주파수는 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉 주파수 또는 짝수 번째 하모닉 주파수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And a center frequency of the image ultrasonic signal is any one of an odd harmonic frequency and an even harmonic frequency of the HIFU signal.
  3. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 영상 초음파 신호를 송신하는 단계는,The transmitting of the image ultrasound signal may include:
    2개의 HIFU 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And transmitting the image ultrasound signal while transmitting two HIFU signals with a 180 degree phase difference.
  4. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계는,Removing the fundamental frequency component and the harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal,
    상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 홀수 번째 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.Summing the received ultrasonic signals to remove the fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
  5. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 영상 초음파 신호를 송신하는 단계는,The transmitting of the image ultrasound signal may include:
    위상이 0도인 HIFU 신호, 위상이 180도인 HIFU 신호, 및 위상이 0도인 HIFU 신호를 송신하면서, 영상 초음파 신호를 송신하는 단계인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And transmitting an image ultrasonic signal while transmitting a HIFU signal having a phase of 0 degrees, a HIFU signal having a phase of 180 degrees, and a HIFU signal having a phase of 0 degrees.
  6. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 수신한 초음파 신호를 대역 차단 필터 또는 노치 필터에 통과시킴으로써, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 짝수 번째 하모닉 주파수 성분 중 하나 이상을 제거하는 단계를 더 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And removing one or more of even-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal by passing the received ultrasonic signal through a band cut filter or a notch filter.
  7. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 수신한 초음파 신호를 상기 영상 초음파 신호의 주파수 대역을 대역폭으로 갖는 대역 통과 필터에 통과시킴으로써, 상기 영상 초음파 신호를 선택하는 단계를 더 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And selecting the video ultrasound signal by passing the received ultrasound signal through a band pass filter having a frequency band of the video ultrasound signal as a bandwidth.
  8. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분이 제거된 상기 초음파 신호로부터 B 모드 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And generating a B mode image from the ultrasonic signal from which the fundamental frequency component and the harmonic frequency component have been removed.
  9. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호는 초음파 영상 프레임에 맞춰 동기화되고,The HIFU signal and the image ultrasound signal are synchronized with the ultrasound image frame,
    상기 초음파 영상 프레임을 이용한 동기화는 어느 한 프레임에 상기 영상 초음파 신호와, 이전 프레임의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신하는 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.The synchronization using the ultrasound image frame is HIFU interference cancellation method characterized in that for transmitting and receiving the image ultrasound signal and a HIFU signal 180 degrees out of phase with the HIFU signal of the previous frame in one frame.
  10. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호는 초음파 영상의 스캔라인에 맞춰 동기화되고,The HIFU signal and the image ultrasound signal are synchronized with the scan line of the ultrasound image,
    상기 스캔라인을 이용한 동기화는, 어느 한 영상 스캔라인의 영상 초음파 신호와, 이전 스캔라인의 HIFU 신호와 180도 위상 차이가 나는 HIFU 신호를 같이 송수신하는 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.Synchronization using the scan line, HIFU interference cancellation method characterized in that for transmitting and receiving the image ultrasound signal of any one image scan line and the HIFU signal 180 degrees out of phase with the HIFU signal of the previous scan line.
  11. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 HIFU 신호는 비선형 쳐프 신호인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.And the HIFU signal is a nonlinear chirp signal.
  12. 제1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 영상 초음파 신호는 펄스(short pulse), 바커(barker) 코드, 골레이(golay) 코드 또는 쳐프(chirp) 코드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.The image ultrasonic signal may be any one of a short pulse, a barker code, a golay code, and a chirp code.
  13. HIFU 신호를 180도 위상차이가 나도록 두 번 송수신하는 단계;Transmitting and receiving the HIFU signal twice so as to have a 180 degree phase difference;
    상기 두 번 수신된 HIFU 신호를 합산함으로써, 상기 HIFU 신호의 기본주파성분과 홀수 번째 하모닉주파수성분을 제거하는 단계; 및Removing the fundamental frequency component and the odd harmonic frequency component of the HIFU signal by summing the two received HIFU signals; And
    상기 제거된 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉주파수 중 하나를 영상초음파신호의 중심주파수로 설정하는 단계를 포함하는 영상초음파신호의 중심주파수설정방법.And setting one of odd-numbered harmonic frequencies of the removed HIFU signal as a center frequency of the image ultrasonic signal.
  14. 2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하면서, HIFU 신호를 송신하는 단계;Transmitting a HIFU signal while transmitting two image ultrasound signals with a 180 degree phase difference;
    상기 영상 초음파 신호와 상기 HIFU 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 영상 초음파 신호와 HIFU 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 단계; 및If the image ultrasound signal and the HIFU signal are reflected from an object, receiving an ultrasound signal including the reflected image ultrasound signal and a HIFU signal; And
    상기 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 단계를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 방법.Calculating a difference between the received ultrasonic signals and removing a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체. A non-transitory computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of claim 1.
  16. 적어도 2개 이상의 HIFU 신호를 서로 위상 차이가 나도록 송신하는 HIFU 신호 송신부;A HIFU signal transmitter for transmitting at least two or more HIFU signals to be out of phase with each other;
    영상 초음파 신호를 송신하는 영상 초음파 신호 송신부;An image ultrasonic signal transmitter for transmitting an image ultrasonic signal;
    상기 적어도 2개 이상의 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 초음파 신호 수신부; 및An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and the image ultrasound signal when the at least two HIFU signals and the image ultrasound signal are reflected from an object; And
    상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 신호 합산부를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.And a signal adder configured to add the received ultrasonic signals to remove fundamental frequency components and harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
  17. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 영상 초음파 신호의 중심 주파수는 상기 HIFU 신호의 홀수 번째 하모닉 주파수 또는 짝수 번째 하모닉 주파수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.And a center frequency of the image ultrasound signal is any one of an odd harmonic frequency and an even harmonic frequency of the HIFU signal.
  18. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 HIFU 신호 송신부는 2개의 HIFU 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하는 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.The HIFU signal transmitting unit HIFU interference removing device, characterized in that for transmitting two HIFU signal 180 degrees out of phase.
  19. 제18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 신호 합산부는The signal summing unit
    상기 수신된 초음파 신호를 합산하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 홀수 번째 하모닉 주파수 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.And summing the received ultrasonic signals to remove fundamental frequency components and odd-numbered harmonic frequency components of the HIFU signal included in the received ultrasonic signals.
  20. 제18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 HIFU 신호 송신부가 위상이 0도인 HIFU 신호, 위상이 180도인 HIFU 신호, 및 위상이 0도인 HIFU 신호를 송신할 때, 상기 영상 초음파 신호 송신부가 영상 초음파 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.When the HIFU signal transmitter transmits a HIFU signal having a phase of 0 degrees, a HIFU signal having a phase of 180 degrees, and a HIFU signal having a phase of 0 degrees, the image ultrasonic signal transmitter transmits an image ultrasonic signal. Removal device.
  21. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 초음파 신호로부터 B-모드 영상을 생성하는 초음파영상처리부를 더 포함하는 초음파신호처리장치.And an ultrasonic image processing unit for generating a B-mode image from the ultrasonic signal.
  22. HIFU 신호를 송신하는 HIFU 신호 송신부;A HIFU signal transmitter for transmitting a HIFU signal;
    2개의 영상 초음파 신호를 180도 위상 차이가 나도록 송신하는 영상 초음파 신호를 송신하는 영상 초음파 신호 송신부;An image ultrasound signal transmitter configured to transmit an image ultrasound signal that transmits two image ultrasound signals to be 180 degrees out of phase;
    상기 HIFU 신호와 상기 영상 초음파 신호가 대상체로부터 반사되면, 상기 반사된 HIFU 신호와 영상 초음파 신호를 포함하는 초음파 신호를 수신하는 초음파 신호 수신부; 및An ultrasound signal receiver configured to receive an ultrasound signal including the reflected HIFU signal and an image ultrasound signal when the HIFU signal and the image ultrasound signal are reflected from an object; And
    상기 수신된 초음파 신호의 차이를 산출하여, 상기 수신된 초음파 신호에 포함된 HIFU 신호의 기본 주파수 성분과 하모닉 주파수 성분을 제거하는 신호 차이 산출부를 포함하는 HIFU 간섭 신호 제거 장치.And a signal difference calculator configured to calculate a difference between the received ultrasonic signals and remove a fundamental frequency component and a harmonic frequency component of the HIFU signal included in the received ultrasonic signal.
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