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KR20080087408A - Doppler Ultrasound Diagnostic System for Ultrasound - Google Patents

Doppler Ultrasound Diagnostic System for Ultrasound Download PDF

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KR20080087408A
KR20080087408A KR1020070029583A KR20070029583A KR20080087408A KR 20080087408 A KR20080087408 A KR 20080087408A KR 1020070029583 A KR1020070029583 A KR 1020070029583A KR 20070029583 A KR20070029583 A KR 20070029583A KR 20080087408 A KR20080087408 A KR 20080087408A
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ultrasonic
transducer
ultrasonic transducer
doppler
angle
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임근희
김광훈
강욱
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Abstract

본 발명은 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈류 속도를 측정하기 위한 도플러 초음파 장치에 있어서, 혈류 속도 측정 단계에서 탐촉자와 접촉 표면과의 입사각을 일정하게 유지하기 어려워서 측정 오차가 발생되는 문제점을 개선하기 위해, 탐촉자의 배치와 기구부를 조합하고, 수학적인 모형화 함으로써, 탐촉자와 접촉 표면과의 입사각의 불안정성에 영향을 받지 않도록 하여 혈류 속도를 정확하게 측정할 수 있도록 한 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic transducer system for Doppler ultrasound diagnostics, and more particularly, in a Doppler ultrasound apparatus for measuring blood flow velocity, in which it is difficult to maintain a constant angle of incidence between the transducer and the contact surface in a blood flow velocity measuring step, In order to improve the problem, Doppler ultrasonic diagnostic ultrasonic waves can be accurately measured by combining the arrangement and mechanism of the transducer and mathematically modeling them so that the blood flow velocity can be accurately measured without being affected by the instability of the angle of incidence between the transducer and the contact surface. It relates to a transducer system.

이를 위해, 본 발명은 초음파를 혈관 내에 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관으로부터 반사된 초음파를 측정하는 제1초음파 변환기; 상기 초음파가 혈관을 향하여 입사되도록 상기 제1초음파 변환기가 일정한 각도(θ1)로 기울어지게 설치된 변환기 홀더; 및 상기 변환기 홀더에 상기 제1초음파 변환기와 일정한 각도(θ2)를 유지하도록 설치된 제2초음파 변환기;를 포함하여 구성되고, 상기 각각의 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동(f1d,f2d )과 제1 및 제2초음파 변환기 간의 각도(θ2)를 이용하여 혈관 내 유속(v)을 계산하는 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템을 제공한다.To this end, the present invention includes a first ultrasonic transducer for injecting the ultrasonic wave into the blood vessel and measuring the ultrasonic wave reflected from the blood vessel after a certain time; A transducer holder inclined at a predetermined angle (θ 1 ) so that the ultrasonic wave is incident toward the blood vessel; And a second ultrasonic transducer installed in the transducer holder to maintain a constant angle (θ 2 ) with the first ultrasonic transducer, wherein the Doppler movement of the reflected ultrasonic waves by the Doppler effect from each of the ultrasonic transducers is performed. 1d , f 2d ) and an angle θ 2 between the first and second ultrasonic transducers to calculate an intravascular vein flow rate v.

Description

도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템{Probe system for doppler ultrasonic diagnosis}Probe system for doppler ultrasonic diagnosis

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초음파 탐촉자 시스템을 나타내는 구성도이고,1 is a block diagram showing an ultrasonic transducer system according to an embodiment of the present invention,

도 2 및 도 3은 도 1의 이중 초음파 변환기의 위치에 따른 혈류 속도 측정을 설명하기 위한 도면이고,2 and 3 are views for explaining blood flow velocity measurement according to the position of the dual ultrasonic transducer of FIG.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 초음파 탐촉자 시스템을 나타내는 구성도이고,4 is a block diagram showing an ultrasonic transducer system according to another embodiment of the present invention,

도 5는 종래의 초음파 신호를 이용하여 혈류 속도를 측정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the principle of measuring the blood flow rate using a conventional ultrasonic signal.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 제1초음파 변환기 11 : 제2초음파 변환기10: first ultrasonic transducer 11: second ultrasonic transducer

12 : 혈관 13 : 변환기 홀더12: vessel 13: transducer holder

14 : 회전기14: rotating machine

본 발명은 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈류 속도를 측정하기 위한 도플러 초음파 장치에 있어서, 혈류 속도 측정 단계에서 탐촉자와 접촉 표면과의 입사각을 일정하게 유지하기 어려워서 측정 오차가 발생되는 문제점을 개선하기 위해, 탐촉자의 배치와 기구부를 조합하고, 수학적인 모형화 함으로써, 탐촉자와 접촉 표면과의 입사각의 불안정성에 영향을 받지 않도록 하여 혈류 속도를 정확하게 측정할 수 있도록 한 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic transducer system for Doppler ultrasound diagnostics, and more particularly, in a Doppler ultrasound apparatus for measuring blood flow velocity, in which it is difficult to maintain a constant angle of incidence between the transducer and the contact surface in a blood flow velocity measuring step, In order to improve the problem, Doppler ultrasonic diagnostic ultrasonic waves can be accurately measured by combining the arrangement and mechanism of the transducer and mathematically modeling them so that the blood flow velocity can be accurately measured without being affected by the instability of the angle of incidence between the transducer and the contact surface. It relates to a transducer system.

일반적으로 혈관 내 혈류 속도 측정은 질병의 진단을 위해 널리 활용되고 있으며, 혈류의 속도 검출에는 도플러 효과를 이용하는 초음파 진단 시스템이 널리 사용되고 있다. In general, blood vessel velocity measurement is widely used for diagnosis of diseases, and an ultrasound diagnosis system using a Doppler effect is widely used to detect the velocity of blood flow.

이러한 시스템에서는 초음파 탐촉자에서 초음파 신호를 적혈구와 같은 목표물로 송신하고 목표물에서 반사된 신호를 수신한 후, 목표물의 이동에 의한 수신 신호의 주파수 편이를 검출하여 목표물의 속도를 결정한다.In such a system, the ultrasonic transducer transmits an ultrasonic signal to a target such as red blood cells, receives a signal reflected from the target, and then detects the frequency shift of the received signal due to the movement of the target to determine the speed of the target.

도 5는 초음파 신호를 이용하여 혈류 속도를 측정하는 원리를 도시한 도면으로서, 초음파 탐촉자(103)를 통해 초음파 신호를 목표물(101)로 송신하고 목표물(101)에서 반사된 신호를 다시 초음파 탐촉자(103)를 통해 획득한다.FIG. 5 is a diagram illustrating a principle of measuring blood flow rate using an ultrasonic signal. The ultrasonic signal is transmitted to the target 101 through the ultrasonic probe 103 and the signal reflected from the target 101 is returned to the ultrasonic probe ( Acquire through 103).

목표물(101)이 이동한다면, 이에 따라, 반사되는 신호의 중심주파수가 송신된 신호의 중심주파수로부터 변화한다. 반사된 신호의 중심주파수 변화량으로부터 목표물(101)의 이동속도 v를 수학식 1에 따라 계산할 수 있다.If the target 101 moves, the center frequency of the reflected signal changes accordingly from the center frequency of the transmitted signal. The moving speed v of the target object 101 may be calculated according to Equation 1 from the change amount of the center frequency of the reflected signal.

Figure 112007023875556-PAT00001
Figure 112007023875556-PAT00001

여기서, fd는 송신되는 초음파의 중심 주파수로부터 반사되는 초음파의 중심주파수의 변화량으로서 도플러 이동(Doppler shift)으로 정의되고, c는 초음파 송수신되는 매질에서의 초음파 속도이며, f는 송신되는 초음파의 중심주파수이다. Here, f d is the amount of change in the center frequency of the ultrasonic waves reflected from the center frequency of the transmitted ultrasonic waves, defined as Doppler shift, c is the ultrasonic velocity in the medium to be transmitted and received ultrasonic waves, f is the center of the transmitted ultrasonic waves Frequency.

수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이, 목표물의 이동 속도는 목표물에서 반사되는 신호의 도플러 이동에 비례한다. As can be seen in Equation 1, the moving speed of the target is proportional to the Doppler movement of the signal reflected from the target.

종래의 도플러 효과를 이용한 초음파 측정장치는 인체 내에 초음파를 입사시키고 반사된 신호를 획득하기 위해 인체에 접촉하는 탐촉자와, 탐촉자를 구동하기 위한 고주파 신호를 발생시키고, 반사된 신호를 처리하여 디스플레이부에 전송하는 신호 처리 및 제어부와, 사용자가 확인할 수 있도록 해 주는 디스플레이부 등으로 구성되어 있다.Conventional ultrasonic measuring apparatus using the Doppler effect generates a high frequency signal for driving the transducer, the transducer contacting the human body to inject ultrasonic waves into the human body and obtain the reflected signal, and processes the reflected signal to the display unit It consists of a signal processing and control unit for transmitting, and a display unit for allowing a user to check.

상기 구성요소 중 초음파 탐촉자 시스템과 관련된 기술로서, 미국특허 제5,562,098호에는 혈류 속도 측정을 위한 초음파 혈류 속도계에 관한 것이고, 하나의 초음파 전송용 탐촉자와 에코 신호를 측정할 수 있는 탐촉자가 개시되어 있다.As a technology related to an ultrasonic transducer system among the above components, US Patent No. 5,562,098 relates to an ultrasonic blood flow rate meter for measuring blood flow velocity, and discloses an ultrasonic transducer and a transducer capable of measuring an echo signal.

유럽특허 제0,538,885호에는 초음파 도플러 흐름 진단 시스템에 관한 것으로서 카데터(catheter)를 이용하여 초음파 2개의 탐촉자로 구성된 프로브를 혈관 내 로 삽입하는 침습적 구조의 프로브가 개시되어 있다.EP 0,538,885 relates to an ultrasonic Doppler flow diagnostic system and discloses an invasive probe in which a probe consisting of two ultrasonic probes is inserted into a blood vessel using a catheter.

한편, 혈류 속도 측정 단계에서, 인체 내에 초음파를 입사시키기 위해서 탐촉자를 인체에 접촉시키며, 측정 오차를 줄이기 위해 탐촉자와 접촉 표면과의 입사각을 일정하게 유지시켜야 한다.On the other hand, in the blood flow velocity measurement step, the transducer is in contact with the human body in order to inject ultrasound into the human body, and the angle of incidence between the transducer and the contact surface should be kept constant to reduce the measurement error.

그러나, 종래의 도플러 초음파 장치의 탐촉자 시스템의 경우에 초음파 변환기 하나로 측정하게 되므로, 혈류 속도 측정을 위해 초음파 변환기의 접촉 시 일정한 입사각을 유지하기가 실질적으로 어려우며, 이로 인해 혈류 속도의 측정 오차가 발생한다. However, since the transducer system of the conventional Doppler ultrasound apparatus measures one ultrasonic transducer, it is practically difficult to maintain a constant angle of incidence upon contact of the ultrasonic transducer for blood flow velocity measurement, which causes a measurement error in the blood flow velocity. .

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 두 개의 초음파 변환기가 변환기 홀더를 매개로 일정한 각도를 유지하는 구조로 이루어짐으로써, 각 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동과 두 초음파 변환기 간의 각도를 이용하여 초음파 변환기와 접촉 표면과의 입사각의 불안정성에 영향을 받지 않으며 혈관 내의 유속을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and the two ultrasonic transducers have a structure that maintains a constant angle through the transducer holder, so that the Doppler movement of the ultrasonic waves reflected by the Doppler effect from each ultrasonic transducer and the two It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transducer system for Doppler ultrasound diagnostics that can more accurately measure the flow velocity in blood vessels without being affected by the instability of the angle of incidence between the ultrasonic transducer and the contact surface by using the angle between the ultrasonic transducers.

또한, 본 발명은 초음파 변환기가 변환기 홀더를 통해 일정한 각도로 설치되고, 변환기 홀더에 결합된 회전기에 의해 초음파 변환기가 180도 회전하게 되면 혈류 속도 측정시 두 개의 초음파 변환기가 설치된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, according to the present invention, if the ultrasonic transducer is installed at an angle through the transducer holder, and the ultrasonic transducer is rotated 180 degrees by the rotor coupled to the transducer holder, the same effect as that of the two ultrasonic transducers may be obtained when measuring the blood flow rate. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic transducer system for diagnosing Doppler ultrasound.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 혈관 내의 유속을 측정하기 위한 초음파 탐촉자 시스템에 있어서,The present invention for achieving the above object in the ultrasonic transducer system for measuring the flow rate in the blood vessel,

초음파를 혈관 내에 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관으로부터 반사된 초음파를 측정하는 제1초음파 변환기; 상기 초음파가 혈관을 향하여 입사되도록 상기 제1초음파 변환기가 일정한 각도(θ1)로 기울어지게 설치된 변환기 홀더; 및 상기 변환기 홀더에 상기 제1초음파 변환기와 일정한 각도(θ2)를 유지하도록 설치된 제2초음파 변환기;를 포함하여 구성되고, 상기 각각의 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동(f1d,f2d )과 제1 및 제2초음파 변환기 간의 각도(θ2)를 이용하여 혈관 내 유속(v)을 계산하는 것을 특징으로 한다.A first ultrasonic transducer for injecting the ultrasonic waves into the blood vessel and measuring the ultrasonic waves reflected from the blood vessel after a predetermined time; A transducer holder inclined at a predetermined angle (θ 1 ) so that the ultrasonic wave is incident toward the blood vessel; And a second ultrasonic transducer installed in the transducer holder to maintain a constant angle (θ 2 ) with the first ultrasonic transducer, wherein the Doppler movement of the reflected ultrasonic waves by the Doppler effect from each of the ultrasonic transducers is performed. 1d , f 2d ) and an angle θ 2 between the first and second ultrasonic transducers to calculate the flow rate v in the blood vessel.

바람직한 구현예로서, 상기 제1 및 제2초음파 변환기가 θ1+θ2>90°, and θ1<90°의 위치에 있을 경우에 상기 도플러 이동은 혈관 내 유속과 다음 식In a preferred embodiment, when the first and second ultrasonic transducers are in positions θ 1 + θ 2 > 90 °, and θ 1 <90 °, the Doppler shift is defined by the intravascular flow rate and

Figure 112007023875556-PAT00002
와 같은 관계를 갖고,
Figure 112007023875556-PAT00002
Has the same relationship as

상수 A 및 B는 측정된 도플러 이동의 값과 다음 식 Constants A and B are measured values of Doppler shift and

Figure 112007023875556-PAT00003
을 이용하여 얻을 수 있고,
Figure 112007023875556-PAT00003
Can be obtained using

수학식

Figure 112007023875556-PAT00004
을 이용하여 혈류속도(v)를 계산하며, 상기 f1d 는 제1초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, f2d 는 제2초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, v 는 혈관 내 유속, θ1 는 제1초음파 변환기의 입사각, θ2 는 제1 및 제2초음파 변환기 사이의 각도, c는 조직 내에서의 초음파 속도인 것을 특징으로 한다.Equation
Figure 112007023875556-PAT00004
Calculate the blood flow velocity (v) using f 1d is the Doppler shift measured in the first ultrasonic transducer, f 2d is the Doppler shift measured in the second ultrasonic transducer, v is the intravascular flow rate, θ 1 is the first The angle of incidence of the ultrasonic transducer, θ 2, is the angle between the first and second ultrasonic transducers, and c is the ultrasonic velocity in the tissue.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1 및 제2초음파 변환기가 θ1+θ2<90°의 위치에 있을 경우에 상기 도플러 이동은 혈관 내 유속과 다음 식In a more preferred embodiment, when the first and second ultrasonic transducers are in a position of θ 1 + θ 2 <90 °, the Doppler shift is defined by the intravascular flow rate and

Figure 112007023875556-PAT00005
와 같은 관계를 갖고,
Figure 112007023875556-PAT00005
Has the same relationship as

상수 A 및 B는 측정된 도플러 이동의 값과 다음 식 Constants A and B are measured values of Doppler shift and

Figure 112007023875556-PAT00006
을 이용하여 얻을 수 있고,
Figure 112007023875556-PAT00006
Can be obtained using

수학식

Figure 112007023875556-PAT00007
을 이용하여 혈류속도(v)를 계산하는 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템.Equation
Figure 112007023875556-PAT00007
Doppler ultrasound diagnostic ultrasonic transducer system, characterized in that for calculating the blood flow rate (v).

본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 혈관 내의 유속을 측정하기 위한 초음파 탐촉자 시스템에 있어서,In another preferred embodiment of the present invention, in the ultrasonic transducer system for measuring the flow rate in the blood vessel,

초음파를 혈관 내에 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관으로부터 반사된 초음파를 측정하는 초음파 변환기; 상기 초음파가 일정한 각도로 혈관을 향하여 입사되도록 상기 제1초음파 변환기가 수직선(홀더의 중심선)상에서 일정한 각도(θ)로 기울어지게 설치된 변환기 홀더; 및 중심축을 매개로 상기 변환기 홀더와 결합되어 상기 제1초음파 변환기를 회전시켜주는 회전기;를 포함하여 구성되고, 혈류 속도 측정시 상기 초음파 변환기를 180°회전시키면 수직선을 중심으로 대칭된 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동(f1d,f2d )과 초음파 변환기 간의 각도(2θ)를 이용하여 혈관 내 유속(v)을 계산하는 것을 특징으로 한다.An ultrasonic transducer for injecting the ultrasonic waves into the blood vessel and measuring the ultrasonic waves reflected from the blood vessel after a predetermined time; A transducer holder installed such that the first ultrasonic transducer is inclined at a predetermined angle on the vertical line (center line of the holder) such that the ultrasonic wave is incident toward the blood vessel at a predetermined angle; And a rotator coupled to the transducer holder via a central axis to rotate the first ultrasonic transducer, wherein when the ultrasonic transducer is rotated 180 ° when measuring blood flow velocity, the Doppler is symmetrically oriented about a vertical line. The intravascular flow velocity v is calculated using the angle 2θ between the Doppler shifts f 1d and f 2d of the reflected ultrasound due to the effect and the ultrasonic transducer.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 변환기 탐촉자 시스템이 도시되어 있다.1, a dual transducer transducer system according to an embodiment of the present invention is shown.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중 변환기 초음파 탐촉자 시스템은 두 개의 제1 및 제2초음파 변환기(10,11)가 변환기 홀더(13)에서 일정한 각도(θ2)를 유지한 형태를 가진다.In the dual transducer ultrasonic transducer system according to an exemplary embodiment of the present invention, two first and second ultrasonic transducers 10 and 11 maintain a constant angle θ 2 at the transducer holder 13.

각각의 초음파 변환기(10,11)는 초음파를 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관(12)으로부터 반사된 초음파를 측정한다. 각 초음파 변환기(10,11)로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동과 제1 및 제2 초음파 변환기(10,11) 간의 각도(θ2)를 이용하여 혈관(12) 내 유속을 계산할 수 있다. Each ultrasonic transducer 10, 11 injects the ultrasonic wave and measures the ultrasonic wave reflected from the blood vessel 12 after a certain time. The flow rate in the blood vessel 12 can be calculated using the Doppler movement of the ultrasonic waves reflected by the Doppler effect from each of the ultrasonic transducers 10 and 11 and the angle θ 2 between the first and second ultrasonic transducers 10 and 11. have.

다음은 초음파 혈관(12) 내 유속의 계산식의 유도 과정을 보여준다.The following shows the derivation process of the calculation of the flow rate in the ultrasonic vessel 12.

도 2는 초음파 탐촉자 시스템이 θ1+θ2>90°, and θ1<90°의 위치에 있을 경우이다.2 shows the ultrasonic transducer system in a position of θ 1 + θ 2 > 90 °, and θ 1 <90 °.

Figure 112007023875556-PAT00008
Figure 112007023875556-PAT00008

f1d 는 제1초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, f2d 는 제2초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, v 는 혈관 내 유속, θ1 는 제1초음파 변환기의 입사각, θ2 는 제1 및 제2초음파 변환기 사이의 각도, c는 조직 내에서의 초음파 속도이고, f는 송신되는 초음파의 중심주파수이다.f 1d is the Doppler shift as measured by the first ultrasonic transducer, f 2d is the Doppler shift as measured by the second ultrasonic transducer, v is the flow rate in the vessel, θ 1 is the angle of incidence of the first ultrasonic transducer, and θ 2 is the first and second The angle between the ultrasonic transducers, c, is the ultrasonic velocity in the tissue, and f is the center frequency of the transmitted ultrasound.

이때, 상기 θ1 의 각도는 혈관(12)과 평행한 축(X-X)을 기준으로 제1초음파 변환기(10)로부터 혈관(12) 초음파가 입사되는 각이다.In this case, the angle of θ 1 is an angle at which the blood vessel 12 ultrasound is incident from the first ultrasonic transducer 10 based on the axis XX parallel to the blood vessel 12.

수학식 3과 같이 A와 B를 가정하면,Assuming A and B as in Equation 3,

Figure 112007023875556-PAT00009
Figure 112007023875556-PAT00009

수학식 2a는 수학식 4과 수학식 5로 쓸 수 있다.Equation 2a can be written as Equations 4 and 5.

Figure 112007023875556-PAT00010
Figure 112007023875556-PAT00010

Figure 112007023875556-PAT00011
Figure 112007023875556-PAT00011

수학식 5로부터 삼각함수의 공식에 따라 수학식 6을 얻을 수 있으며, Equation 6 can be obtained according to the formula of the trigonometric function from Equation 5,

Figure 112007023875556-PAT00012
Figure 112007023875556-PAT00012

수학식 6에 수학식 4을 넣으면, 수학식 7을 얻을 수 있다.If equation (4) is put in equation (6), equation (7) can be obtained.

Figure 112007023875556-PAT00013
Figure 112007023875556-PAT00013

수학식 7의 양변을 제곱하면, 수학식 8을 얻을 수 있고,Square both sides of equation (7) to obtain equation (8),

Figure 112007023875556-PAT00014
Figure 112007023875556-PAT00014

수학식 8로부터, 최종적으로 수학식 9를 얻을 수 있다.From Equation 8, Equation 9 can be finally obtained.

Figure 112007023875556-PAT00015
Figure 112007023875556-PAT00015

여기서, 상수 A, B는 측정된 도플러 이동(f1d,f2d)의 값과 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있으며, θ2는 초음파 변환기 사이의 각으로서, 이미 알려진 값이다.Here, the constants A and B can be calculated using the measured values of the Doppler shifts f 1d and f 2d and Equation 3, and θ 2 is an angle between the ultrasonic transducers and is a known value.

따라서, 상기 수학식 9를 이용하여 혈류속도(v)를 계산할 수 있다.Therefore, the blood flow velocity v may be calculated using Equation 9.

도 3은 초음파 탐촉자 시스템이 θ1+θ2<90°의 위치에 있을 경우이다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.3 shows the ultrasonic transducer system in a position of θ 1 + θ 2 <90 °. Here, the same reference numerals as in the above-described drawings indicate the same members having the same function.

상기 초음파 탐촉자 시스템이 도 3과 같은 위치에 있을 경우에 도플러 이동(f1d,f2d)과 혈관내 속도(v)는 수학식 2-1의 관계를 가진다.When the ultrasonic transducer system is in the position as shown in FIG. 3, the Doppler shifts f 1d and f 2d and the intravascular velocity v have a relationship of Equation 2-1.

Figure 112007023875556-PAT00016
Figure 112007023875556-PAT00016

상기 수학식 2b 를 전술한 계산식에 의해 다시 정리하면 상기 수학식 9를 얻을 수 있고, 혈관 내 속도를 계산할 수 있다.By rearranging Equation 2b by the above-described equation, Equation 9 can be obtained, and the intravascular velocity can be calculated.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 단일 변환기 초음파 탐촉자 시스템이 도시되어 있다.4 shows a single transducer ultrasonic transducer system according to another preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 입사각의 영향을 받지 않는 초음파 탐촉자 시스템으로서, 단일 초음파 변환기(20)와 이 초음파 변환기(20)로부터 나오는 초음파가 일정한 점(혈류 속도의 측정을 위한 지점)을 공통으로 지나도록 초음파 변환기를 회전시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The present invention is an ultrasonic transducer system that is not influenced by the angle of incidence, wherein the ultrasonic transducer 20 and the ultrasonic transducer from the ultrasonic transducer 20 are passed through a certain point (a point for measuring blood flow velocity) in common. It is made of a structure that can rotate.

도 4에 도시한 바와 같이 초음파 변환기(20)가 변환기 홀더(13)에 고정되어 있으며, 변환기 홀더(13)는 모터 등의 회전기(14)에 연결되어 변환기 홀더(13)를 회전시킬 수 있다. 이때, 초음파 변환기(20)는 초음파 변환기로부터 나오는 초음파가 일정한 위치를 통과할 수 있도록 변환기 홀더(13)의 중심축으로부터 일정한 각도(θ)로 기울어져 있다.As shown in FIG. 4, the ultrasonic transducer 20 is fixed to the transducer holder 13, and the transducer holder 13 may be connected to a rotor 14 such as a motor to rotate the transducer holder 13. At this time, the ultrasonic transducer 20 is inclined at a constant angle θ from the central axis of the transducer holder 13 so that ultrasonic waves from the ultrasonic transducer can pass through a predetermined position.

이러한 구조의 초음파 탐촉자 시스템을 이용하여 혈류를 측정할 때, 초음파 변환기(20)를 180° 회전시키면 이중 변환기 초음파 탐촉자 시스템과 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 혈관(12) 내 혈류 속도를 계산할 수 있다.When measuring blood flow using the ultrasonic transducer system having such a structure, by rotating the ultrasonic transducer 20 by 180 °, the same effect as the dual transducer ultrasonic transducer system can be obtained, and the velocity of blood flow in the blood vessel 12 can be calculated using the ultrasonic transducer 20. Can be.

이 경우에는 초음파 변환기(20)를 통해 혈관(12)에 초음파를 입사시킨 다음, 변환기 홀더 회전기(14)에 의해 변환기 홀더(13)가 회전되면서 초음파 변환기(20)를 180°회전시키게 되면 이중 변환기의 θ1 및 θ2을 얻을 수 있고, 이를 이용하여 전술한 계산과정에 의해 혈류 속도를 계산할 수 있다.In this case, when the ultrasonic wave is incident on the blood vessel 12 through the ultrasonic transducer 20, and the transducer holder 13 is rotated by the transducer holder rotator 14, the ultrasonic transducer 20 is rotated 180 °. Θ 1 and θ 2 can be obtained, and blood flow velocity can be calculated by the above calculation process.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be carried out without departing from the spirit.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템에 의하면, 종래의 경우에 하나의 초음파 변환기를 사용하게 되므로 혈류 속도의 측정시 초음파 변환기와 혈관과의 일정한 각도를 유지하여야 했던 점을 개선하여, 변환기 홀더를 매개로 두개의 초음파 변환기가 일정한 각도를 유지하는 구조(또는 하나의 초음파 변환기가 회전가능한 구조)를 채용함으로써, 초음파 변환기와 접촉 표면과의 입사각의 불안정성에 영향을 받지 않으며 혈류 속도를 보다 정확하게 측정할 수 있다.As described above, according to the Doppler ultrasound diagnostic ultrasonic system according to the present invention, since one ultrasonic transducer is used in the conventional case, it was necessary to maintain a constant angle between the ultrasonic transducer and the blood vessel when measuring blood flow velocity. In addition, by adopting a structure in which two ultrasonic transducers maintain a constant angle (or a structure in which one ultrasonic transducer is rotatable) through the transducer holder, the ultrasonic wave is not affected by the instability of the incident angle between the ultrasonic transducer and the contact surface and the blood flow Speed can be measured more accurately.

Claims (4)

혈관 내의 유속을 측정하기 위한 초음파 탐촉자 시스템에 있어서,In the ultrasonic transducer system for measuring the flow rate in the blood vessel, 초음파를 혈관 내에 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관으로부터 반사된 초음파를 측정하는 제1초음파 변환기(10);A first ultrasonic transducer 10 for injecting the ultrasonic wave into the blood vessel and measuring the ultrasonic wave reflected from the blood vessel after a predetermined time; 상기 초음파가 혈관을 향하여 입사되도록 상기 제1초음파 변환기가 일정한 각도(θ1)로 기울어지게 설치된 변환기 홀더(13); 및A transducer holder 13 in which the first ultrasonic transducer is inclined at a predetermined angle θ 1 so that the ultrasonic wave is incident toward the blood vessel; And 상기 변환기 홀더에 상기 제1초음파 변환기와 일정한 각도(θ2)를 유지하도록 설치된 제2초음파 변환기(11);A second ultrasonic transducer 11 installed in the transducer holder to maintain a constant angle θ 2 with the first ultrasonic transducer; 를 포함하여 구성되고, 상기 각각의 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동(f1d,f2d )과 제1 및 제2초음파 변환기 간의 각도(θ2)를 이용하여 혈관 내 유속(v)을 계산하는 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템.And an intravascular flow rate using an angle θ 2 between the first and second ultrasonic transducers and the Doppler shifts f 1d and f 2d of the ultrasonic waves reflected by the Doppler effect from the respective ultrasonic transducers. v) an ultrasound transducer system for diagnosing Doppler ultrasound. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 및 제2초음파 변환기가 θ1+θ2>90°, and θ1<90°의 위치에 있을 경우에 상기 도플러 이동은 혈관 내 유속과 다음 식When the first and second ultrasonic transducers are in the positions θ 1 + θ 2 > 90 °, and θ 1 <90 °, the Doppler shift is defined by the intravascular flow rate and
Figure 112007023875556-PAT00017
와 같은 관계를 갖고,
Figure 112007023875556-PAT00017
Has the same relationship as 상수 A 및 B는 측정된 도플러 이동의 값과 다음 식 Constants A and B are measured values of Doppler shift and
Figure 112007023875556-PAT00018
을 이용하여 얻을 수 있고,
Figure 112007023875556-PAT00018
Can be obtained using 수학식
Figure 112007023875556-PAT00019
을 이용하여 혈류속도(v)를 계산하며, Equation
Figure 112007023875556-PAT00019
To calculate the blood flow rate (v), 상기 f1d 는 제1초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, f2d 는 제2초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, v 는 혈관 내 유속, θ1 는 제1초음파 변환기의 입사각, θ2 는 제1 및 제2초음파 변환기 사이의 각도, c는 조직 내에서의 초음파 속도인 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템.F 1d is the Doppler shift measured in the first ultrasonic transducer, f 2d is the Doppler shift measured in the second ultrasonic transducer, v is the flow rate in the vessel, θ 1 is the incident angle of the first ultrasonic transducer, θ 2 is the first and the first The angle between two ultrasonic transducers, c is the ultrasonic velocity in the tissue Doppler ultrasonic diagnostic system. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1 및 제2초음파 변환기가 θ1+θ2<90°의 위치에 있을 경우에 상기 도플러 이동은 혈관 내 유속과 다음 식When the first and second ultrasonic transducers are in the position of θ 1 + θ 2 <90 °, the Doppler shift is defined by the intravascular flow rate and
Figure 112007023875556-PAT00020
와 같은 관계를 갖고,
Figure 112007023875556-PAT00020
Has the same relationship as 상수 A 및 B는 측정된 도플러 이동의 값과 다음 식 Constants A and B are measured values of Doppler shift and
Figure 112007023875556-PAT00021
을 이용하여 얻을 수 있고,
Figure 112007023875556-PAT00021
Can be obtained using 수학식
Figure 112007023875556-PAT00022
을 이용하여 혈류속도(v)를 계산하며, Equation
Figure 112007023875556-PAT00022
To calculate the blood flow rate (v), 상기 f1d 는 제1초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, f2d 는 제2초음파 변환기에서 측정되는 도플러 이동, v 는 혈관 내 유속, θ1 는 제1초음파 변환기의 입사각, θ2 는 제1 및 제2초음파 변환기 사이의 각도, c는 조직 내에서의 초음파 속도인 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템.F 1d is the Doppler shift measured in the first ultrasonic transducer, f 2d is the Doppler shift measured in the second ultrasonic transducer, v is the flow rate in the vessel, θ 1 is the incident angle of the first ultrasonic transducer, θ 2 is the first and the first The angle between two ultrasonic transducers, c is the ultrasonic velocity in the tissue Doppler ultrasonic diagnostic system. 혈관 내의 유속을 측정하기 위한 초음파 탐촉자 시스템에 있어서,In the ultrasonic transducer system for measuring the flow rate in the blood vessel, 초음파를 혈관 내에 입사시키고 일정한 시간 후에 혈관으로부터 반사된 초음파를 측정하는 초음파 변환기(20);An ultrasonic transducer 20 for injecting the ultrasonic waves into the blood vessel and measuring the ultrasonic waves reflected from the blood vessel after a predetermined time; 상기 초음파가 일정한 각도로 혈관을 향하여 입사되도록 상기 초음파 변환기 가 수직선(홀더의 중심선;O-O)상에서 일정한 각도(θ)로 기울어지게 설치된 변환기 홀더(13); 및 A transducer holder (13) installed so that the ultrasonic transducer is inclined at a constant angle (θ) on a vertical line (center line of the holder; O-O) such that the ultrasonic wave is incident toward the blood vessel at a constant angle; And 중심축을 매개로 상기 변환기 홀더와 결합되어 상기 제1초음파 변환기를 회전시켜주는 회전기(14);A rotor (14) coupled to the transducer holder via a central axis to rotate the first ultrasonic transducer; 를 포함하여 구성되고, 혈류 속도 측정시 상기 초음파 변환기를 180°회전시키면 수직선을 중심으로 대칭된 초음파 변환기로부터 도플러 효과에 의한 반사된 초음파의 도플러 이동(f1d,f2d)과 초음파 변환기 간의 각도(2θ)를 이용하여 혈관 내 유속(v)을 계산하는 것을 특징으로 하는 도플러 초음파 진단용 초음파 탐촉자 시스템.When the ultrasonic transducer is rotated by 180 ° when measuring blood flow velocity, the angle between the Doppler shift (f 1d , f 2d ) of the ultrasonic wave reflected by the Doppler effect from the ultrasonic transducer symmetric about a vertical line and the ultrasonic transducer ( Doppler ultrasound diagnostic ultrasound probe system, characterized in that for calculating the flow rate (v) in the blood vessel using 2θ).
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