The use of the B-scan imaging in the ultrasound and diagnostic system is limited by poor resolution, especially along the lateral direction. To improve the resolution, a number of studies have been reported to data including linear inverse filtering, nonlinear filtering, transducer design, and focusing methods. For real time imaging dynamic focusing may be the most practical approach.
The ultrasound Doppler effect is used for imaging the bloodflow, measuring the mean velocity of the bloodflow in an artery, and detecting the turbulance of the bloodflow. Pulsed ultrasound Doppler is most commonly used, because of the range information, ability of duplexing with the B-scan image, and flow profile image.
In this thesis, we propose several methods to improve the ultrasound imaging system for medical applications.
In part Ⅰ, a new full digital ultrasound Doppler system with second-order sampling technique is proposed. To eliminate this I,Q channel balancing problem to detect the bloodflow direction and to reduce the complexity of hardware, the proposed digital Doppler system uses only one signal processing channel with the second-order sampling technique.
In part Ⅱ, we propose a new dynamic focusing scheme for electronic sector scanners. With the front-end steering and the sampled delay focusing technique, dynamic focusing can be implemented in the ultrasound electronic sector scanner to improve the imaging resolution.
In part Ⅲ, the effect of scan motion is analyzed and we proposed a method of scan motion compensation in the mechanical sector scanners employing the U.L.A. The image is improved by interlacing the scan lines, taking advantage of the scan line splitting property of scan motion.
제Ⅰ부.
본 논문에서 2차 샘플링 방식을 이용한 디지탈 도플러 시스템 방식을 제안하였다. 기존의 샘플 앤 홀더(sample and holder)에 의한 2차 샘플링 도플러시스템 방식은 하나의 샘플링 체적에서의 도플러 측정 방식 즉, 단일 게이트에 적합하며 두개의 채널간 이득 및 위상평형 문제를 해결하기 위해 높은 정밀도의 하드웨어가 요구되나, 본 논문에서 제시한 방법은 단일 신호 채널을 이용하기 때문에 오차가 누적되지 않아 회로의 이득 및 위상평형 문제가 해결되어 단순한 하드웨어로 구현 가능하게 되었으며, 다중 게이트에도 적용 가능하다. 이러한 2차 샘플링 방식의 디지탈 도플러 시스템의 타당성을 수학적 해석 및 콤퓨터 시뮬레이션과 실험에 의해 증명하였다.
제Ⅱ부
Linear phased array를 사용하는 전자식 섹터 스캐너(electronic sector scanners)에서의 azimuthal 해상도를 증가시키는 방법은 dynamic 집속을 하는 것이 가장 실용적인 방법이다. 전자식 섹터 스캐너에서 dynamic 집속을 실현하는 방법으로 현재 여러 방법이 제안되었으나, 대부분이 실용화에 많은 문제점을 내포하고 있다. 이 논문에서는 sampled-delay 집속기법을 이용하여 실용적인 dynamic 집속 방법을 제시 하였다. 이 방법을 적용하므로써 복잡해지는 스티어링 조절을 집속 기하학적 특성을 이용해 간략화하여 실용적으로 사용 가능한 시스템을 구현하였다.
제Ⅲ부.
기계적 섹터 스캐너에서 초음파변환기의 주사 운동과 제한된 초음파 진행속도에 의해, 송신 펄스의 진행 방향과 반향파 수신시 초음파변환기 방향의 불일치 현상인 소위 firehose 효과에 의한 영향을 분석하고, 이러한 firehose 효과에 의한 영상의 퍼짐을 섹터 주사 방향에 따라 디스플레이(display) 클럭지연제어로서 보상하여 섹터 주사선을 디스플레이 할 때 비월 주사하는 방법을 제시하였다. 이는 concentric square raster sampling 기술을 이용한 디지탈 주사변환 알고리즘 (DSC) 인 uniform ladder 알고리즘 에서 디스플레이 raster 주사방향으로의 화소 수의 부족으로 기인되는 영상 화질의 저하를 보완하기 위한 비월 디스플레이의 방안으로서 제시된 방법이다.
