휴대용 초음파진단기를 위한 펄스 도플러 갭 필링 알고리즘의 개선

배무호,안형준,Bae, MooHo,An, Hyung-Jun 한국음향학회 2012 韓國音響學會誌 Vol.31 No.8

이 논문에서는 휴대용, 또는 저가형 초음파진단기에 비교적 고급 기능인 도플러 갭 필링 모드를 적용하고자할 때 적합한 알고리즘들을 찾아보았고, 그 결과 미러링 기반, 또는 자기회귀 모델 기반의 알고리즘들을 찾을 수 있었다. 또, 계산량이 지나치게 많아지지 않는 범위 내에서, 그러한 알고리즘들의 성능의 문제점을 보완하여 더욱 개선시켰다. 수정된 알고리즘들은 인공적으로 발생시킨 도플러 신호 및 실제 초음파장비를 써서 인체로부터 획득한 도플러 데이터를 써서 시뮬레이션 및 실험을 함으로써 유효성을 확인하였다. In this paper, we studied on Doppler gap-filling algorithms suitable for a portable or low-cost medical ultrasound imaging system, and as a result, found out algorithms based on mirroring or autoregressive model. Moreover, controlling the computational demand in the proper range, we improved the performances of these algorithms by solving their problems. Effectiveness of these modified algorithms is verified by computer simulations and experiments which used artificially generated Doppler signals and Doppler data acquired from human body through an actual ultrasound system.

B-mode 초음파 진단장치에서 합성 집속방법에 의한 해상도 증대에 관한 연구

배무호,정목근 한국음향학회 1998 韓國音響學會誌 Vol.17 No.6

기존의 널리 사용되는 초음파 영상진단기에서는 수신집속은 모든 점에 대해 행하는 것이 가능하지만 송신접속은 미리 정해진 수 개의 점에 대해서만 행하는 한계가 있다. 본 논문에서는 영상화할 대상이 정지해 있거나 매우 느리게 움직이는 경우에 한하여, 송신음장 의 집속은 합성집속방법(synthetic focusing)을 사용하고, 수신집속은 동적 집속(dynamic receive focusing)을 이용함으로써 모든 영상점에서 송수신 집속하여 측방향 해상도를 향상 시키는 방법을 제안하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과 초점깊이에서와 같은 해상도를 유지하 는 음장거리(fields of depth)가 기존의 방법에 비하여 월등히 우수하였으며, 3.5MHz의 선형 배열변환기를 이용하여 펜텀 영상에 대한 실험 결과도 모든 영상 깊이에서 측방향 해상도가 기존의 B-mode의 영상보다 우수하였다.

초음파진단기 합성구경영상법의 진화

배무호,Bae, MooHo 한국음향학회 2022 韓國音響學會誌 Vol.41 No.5

초음파진단기는 실시간으로 손쉽고 안전하게 환자의 병변을 관찰할 수 있는 등의 다양한 장점으로 인해 병원, 의원 등의 의료현장에서 널리 활용되고 있다. 이 초음파진단기 신호처리 블록 중 하나인 빔포머는 초음파진단기 영상의 화질을 결정하는 부분 중 하나이다. 초음파진단기 기술의 발전과 더불어 이 빔포머와 관련된 기술들도 장기간 많은 발전을 이루어 왔는데, 이 기술들 중 하나의 주요 방법인 합성구경영상법(Synthetic Aperture Imaging method, SAI)은 프로브를 통해 수신한 신호가 운반해 온 환자로부터의 정보를 최대로 활용하기 위한 방법으로, 1990년대 경 최초로 초음파진단기에 도입된 이래 획기적 화질 향상에 기여해 왔고, 수십년동안 다양한 형태의 발전을 거쳐왔다. 이 논문에서는 이러한 진화과정을 살펴보고, 이 기술의 미래의 발전 방향을 예상해 본다. Medical ultrasound system has been widely used to visualize the lesion for diagnostics in most medical service site including hospitals and clinics thanks to its advantages such as real time operation, ease of use, safety. Among many signal processing blocks of the system, one of the most important part that governs the image quality is the beamformer, and technologies for this part has been continuously developed in long time. The synthetic aperture imaging method, that is one of the major technologies of beamforming, was introduced to maximize utilizing the information delivered from the patient's body through the probe, and contributed to breakthrough of the image quality since it was introduced in around 1990's, and evolved continuously in decades. This paper reviews and surveys the process of development of this technology and expects future evolution.

초음파진단기의 빔포밍 기술

배무호(Moo-Ho Bae) 한국비파괴검사학회 2012 한국비파괴검사학회지 Vol.32 No.5

초음파진단기는 1950년대부터 사용되기 시작했고 그 동안 꾸준한 기술 발전을 통해 현재 대부분의 병원에서 필수불가결한 영상진단장비로 널리 활용되고 있다. 1970년대 초음파진단기에 어레이 프로브가 사용되기 시작한 이래로 전자적 신호처리를 통한 빔포밍 기술이 초음파진단기에 적용되었고, 꾸준히 개선되어 왔다. 빔포밍 기술은 초음파진단기의 해상도를 결정짓는 중요한 신호처리 기술이다. 이 논문에서는 이 빔포밍 기술의 원리부터 최근 동향까지 간략히 소개하고자 한다. 여기에는 어레이 프로브(array probe)를 사용하는 빔포밍의 원리, 기본적 이론, 실제 구현 등이 포함되고, 또 최근 기술 중 합성구경영상(synthetic aperture imaging: SAI), 적응형 빔포밍(adaptive beamforming), 2차원 어레이 프로브를 사용하는 2차원 빔포밍 기술 등의 주제도 소개한다. 이런 다양한 빔포밍 기술들은 다양한 다른 분야의 기술들과 여러 가지 형태로 발전적으로 융합하면서 시스템의 성능을 지속적으로 향상시켜 갈 것이다. Medical ultrasound systems have been used since 1950s, and are now widely used in most hospitals as indispensable diagnostic imaging systems. Since array probe was introduced in 1970s, beamforming technology using electronic signal processing has been adopted to the medical ultrasound system, and has been improved. Beamforming is a important technology which defines the resolution of the ultrasound system. In this paper, the technologies are introduced from basic beamforming principles to current trend. They include principles of beamforming using array probe, basic theory, and practical implementation, and recent topics of synthetic aperture imaging, adaptive beamforming, 2-dimensional beamforming using 2-dimensional array are also introduced. These various technologies will improve system performances continuously by merging innovatively with various technologies in other fields.

초음파 의료영상에서 지방조직의 음속도 불균일 효과의 영향과 그 보상에 관한 연구

김재현,배무호,정목근,Kim, Jae-Hyeon,Bae, Mu-Ho,Jeong, Mok-Geun 대한의용생체공학회 1998 의공학회지 Vol.19 No.1

본 논문은 초음파 의용 영상에서 인체내의 매질의 초음파 속도의 불균일에 의한 focusing의 저하에 대하여 논하였다. simulation환경으로, 인체 내의 매질 중 속도 값이 가장 큰 차이가 나는 지방(fat)을 일정한 두께로 모델링하였다. 그리고 초음파 빔의 굴절에 의한 진행경로의 변화와 속도차이에 따른 시간지연에 의한 해상도 저하를 구하였다. 그리고 이를 보상하는 방법으로, 보상에 계산량이 많이 필요한 굴절을 무시하고, 속도차에 의한 시간지연만 보상하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법을 적용할 경우 현재의 실시간 디지털 focusing 시스템에서 쉽게 구현 가능하다. In this paper, we present the degradation of focusing induced by velocity inhomogeneity in human tissue. For simulation, the fatty layer which is the major factor of degradation for its lower velocity, is modeled as a uniform velocity perturbation layer. And we simulate the degradation of resolution resulting from change of beam path due to refraction and the time delay due to velocity difference. We show that focusing error can be compensated for considering the velocity inhomogeneity only. The proposed compensation method can be operated in real time in the presently used digital focusing systems.

Spatial Compounding of Ultrasonic Diagnostic Images for Rotating Linear Probe with Geometric Parameter Error Compensation

최명환,배무호 대한전기학회 2014 Journal of Electrical Engineering & Technology Vol.9 No.4

In ultrasonic medical imaging, spatial compounding of images is a technique whereultrasonic beam is steered to examine patient tissues in multiple angles. In the conventional ultrasonicdiagnostic imaging, the steering of the ultrasonic beam is achieved electronically using the phasedarray transducer elements. In this paper, a spatial compounding approach is presented where theultrasonic probe element is rotated mechanically and the beam steering is achieved mechanically. Inthe spatial compounding, target position is computed using the value of the rotation axis and thetransducer array angular position. However, in the process of the rotation mechanism construction andthe control system there arises the inevitable uncertainties in these values. These geometric parametererrors result in the target position error, and the consequence is a blurry compounded image. In orderto reduce these target position errors, we present a spatial compounding scheme where error correctingtransformation matrices are computed and applied to the raw images before spatial compounding toreduce the blurriness in the compounded image. The proposed scheme is illustrated using phantom andlive scan images of human knee, and it is shown that the blurriness is effectively reduced.

초음파 의료 영상 시스템에서 탄성 영상의 구현

윤라영,권성재,배무호,정목근,Yoon Ra-Young,Kwon Sung-Jae,Bae Moo-Ho,Jeong Mok-Kun 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.42 No.3

본 논문에서는 초음파 의료 영상 시스템의 B-모드 영상에서 잘 관찰되지 않는 암이나 종양을 진단하기 위하여 인체 연조직의 탄성계수를 측정하여 영상화 하는 방법을 제안하였다. 연조직의 단단함을 측정하기 위하여 조직에 변위를 주기 위한 압력을 인가하고 연조직의 기계적인 변형의 크기를 기저대역으로 복조한 초음파 데이터로부터 상관계수를 계산하여 구하였다. 제안한 방법으로 조직의 탄성을 영상화할 수 있음을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다. This paper proposes a method of measuring and visualizing the elasticity distribution of the human soft tissue to detect tumors or cancers which have been difficult to diagnose in conventional medical ultrasonic B-mode images. To measure the stiffness of soft tissue, first, pressure is applied to deform the tissue being imaged, and then the amount of mechanical displacement is determined from correlation coefficients obtained from ultrasonic data downconverted into the baseband. We confirmed the feasibility of imaging tissue stiffness by computer simulation and experiment.

합성구경영상화 초음파진단기를 위한 간단하고 정밀한 가상음원 모델링

강민서(MinSeo Kang),배무호(MooHo Bae) 한국비파괴검사학회 2022 한국비파괴검사학회 춘계학술대회 초록집 Vol.2022 No.5

초음파 영상을 위한 계층적 특징점 기반 블록 움직임 추출 (pp.745-747)

신성철(Seongchul Shin),김백섭(Baeksop Kim),배무호(MooHo Bae) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1

본 논문은 연속 초음파 영상으로부터 모자이크 영상을 구하기 위한 특징점 기반 블록 움직임 추출 방법에서 정확도를 높이고 계산 시간을 줄이기 위해 다해상도(multi-resolution)영상을 이용한 계층적 특징점 기반 블록 움직임 추출 방법을 제시하였다. 초음파 영상에서의 Speckle 노이즈의 영향을 줄이기 위해 저해상도의 영상에서 특징점을 추출하고, 계산 시간을 줄이기 위해 저해상도 영상의 추정된 움직임을 고해상도 영상의 움직임 추정에 적용하여 탐색 범위를 줄였다. 그 결과 계산 시간을 개선하면서 모자이크 영상의 정확도를 높일 수 있었다.

의료용 초음파 스트레인 영상 시스템의 실시간 구현

정목근(Mok-Kun Jeong),권성재(Sung-Jae Kwon),배무호(Moo-Ho Bae) 한국비파괴검사학회 2008 한국비파괴검사학회지 Vol.28 No.2