Multiple Transmit Focusing Method With Modified Orthogonal Golay Codes for Ultrasound Imaging

Coded excitation with complementary Golay sequences is an effective means to increase the SNR and penetration of ultrasound imaging. in which the two complementary binary codes are transmitted successively along each scan-line, reducing the imaging frame rate by half. This method suffers from low frame rate particularly when multiple transmit focusing is employed, since the frame rate will be further reduced in proportion to the number of focal zones. In this paper. a new ultrasound imaging technique based on simultaneous multiple transmit focusing using modified orthogonal Golay codes is proposed to improve lateral resolution with no accompanying decrease in the imaging frame rate, in which a pair of orthogonal Golay codes focused at two different focal depths are transmitted simultaneously. On receive, these modified orthogonal Golay codes are separately compressed into two short pulses and individually focused. These two focused beams are combined to form a frame of image with improved lateral resolution. The Golay codes were modified to improve the transmit power efficiency (TPE) for practical imaging. Computer simulations and experimental results show that the proposed method improves significantly the lateral resolution and penetration of ultrasound imaging compared with the conventional method.

초음파 영상에서 변형된 직교 골레이 코드를 이용한 동시 다중 송신 집속 기법

상보적인 특성을 갖는 골레이 수열을 이용하여 코드화된 신호를 송신하는 것은 SNR과 침투도를 향상시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 그러나 각 주사선을 형성하기 위해 두 개의 상보적인 이진 코드를 연속하여 두 번 송신하기 때문에 프레임 율이 반으로 감소하게 된다 특히 이 방법은 측방향 해상도를 향상시키기 위해 다중 집속 기법(multi-zone focusing method)을 적용하면 송신 집속점의 개수에 따라 송신 횟수가 늘어나므로 프레임 율(frame rate)이 크게 저하된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 변형된 직교 골레이 코드를 이용한 동시 다중 송신 집속 기법을 제안하였다 제안한 방법은 프레임 율의 저하 없이도 두 쌍의 직교 골레이 코드를 사용하여 서로 다른 위치에 동시에 송신 집속할 수 있다. 그리고 수신시에 정합 과정을 통해 분리, 압축한 다음 일반적인 다중 집속 기법과 같이 집속된 빔들을 결합함으로써 기존의 골레이 코드를 사용하는 송신 고정 집속 기법과 같은 프레임 율을 유지하면서도 측방향 해상도를 개선할 수 있다. 실제 초음파 영상을 위해 송신 신호로 사용되는 골레이 코드는 전송 전력 효율(Transmit Power Efficiency)을 높일 수 있도록 변형되었다. 컴퓨터 모사 실험과 실제 실험 결과는 제안한 방법이 기존의 방법에 비해 매우 향상된 측방향 해상도와 침투도를 갖는 초음파 영상을 제공한다는 것을 보여준다.