KR102375825B1 - 초음파 영상장치 및 이를 포함하는 초음파 영상시스템 - Google Patents

초음파 영상장치 및 이를 포함하는 초음파 영상시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초음파 영상장치는 제1 초음파 어레이, 제2 초음파 어레이, 어레이 제어부 및 영상처리부를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신할 수 있다. 제2 초음파 어레이는 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 제1 초음파 어레이의 일측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부는 제1 초음파 어레이 및 제2 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 영상처리부는 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신하는 제1 초음파 어레이 및 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이를 이용하여 3차원 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상장치의 시스템 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 영상을 구현할 수 있다.

Description

초음파 영상장치 및 이를 포함하는 초음파 영상시스템{ULTRASOUND IMAGING DEVICE AND ULTRASOUND IMAGING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 초음파 영상장치 및 이를 포함하는 초음파 영상시스템에 관한 것이다.
인체 내부의 장기들은 초음파를 이용해서 3차원 영상으로 구현될 수 있다. 최근, 다양한 초음파 어레이를 이용해서 시스템의 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 3차원 영상을 구현하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
(한국등록특허) 제10-1579740호 (등록일자, 2015.12.17)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신하는 제1 초음파 어레이 및 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이를 이용하여 3차원 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상장치의 시스템 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 영상을 구현할 수 있는 초음파 영상장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 영상장치는 제1 초음파 어레이, 제2 초음파 어레이, 어레이 제어부 및 영상처리부를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신할 수 있다. 제2 초음파 어레이는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부는 상기 제1 초음파 어레이 및 상기 제2 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 영상처리부는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어신호 중 제1 제어신호에 기초하여 상기 제1 초음파 어레이로부터 제공되는 상기 초음파 송신신호는 상기 대상체에서 복수의 지점들에 집속될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상장치는 상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 대상체로부터 반사되어 상기 제2 초음파 어레이로 수신되는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 상기 3차원 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 초음파 어레이는 상기 제어신호 중 각도 제어신호에 따라 회전각도가 조절될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 송신신호가 송신되는 복수의 송신횟수들 중 미리 정해진 기준 송신횟수마다 상기 회전각도가 증가할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 영상시스템은 제1 초음파 어레이, 제2 초음파 어레이, 제3 초음파 어레이, 어레이 제어부 및 영상처리부를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신할 수 있다. 제2 초음파 어레이는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치될 수 있다. 제3 초음파 어레이는 상기 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제2 초음파 어레이와 평행하게 배치되며, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 상기 대상체로부터 반사되는 상기 초음파 수신신호를 수신하여 상기 제1 초음파 어레이의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부는 상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 영상처리부는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상시스템은 상기 어레이 제어부로부터 제공되는 상기 제어신호 중 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호에 기초하여 상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이 중 상기 제1 초음파 어레이를 포함한 2개 이상의 초음파 어레이를 선택하여 상기 3차원 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 송신신호는 상기 대상체에서 복수의 지점들에 집속될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상시스템은 상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 대상체로부터 반사되어 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이로 수신되는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 상기 3차원 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이의 각각은 상기 제어신호 중 제1 각도 제어신호, 제2 각도 제어신호 및 제3 각도 제어신호에 따라 각각 회전각도가 조절될 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 영상장치는 제1 초음파 어레이, 제2 초음파 어레이, 어레이 제어부 및 영상처리부를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신할 수 있다. 제2 초음파 어레이는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로 초음파 송신신호를 송신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부는 상기 제1 초음파 어레이 및 상기 제2 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 영상처리부는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 초음파 영상시스템은 제1 초음파 어레이, 제2 초음파 어레이, 제3 초음파 어레이, 어레이 제어부 및 영상처리부를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신할 수 있다. 제2 초음파 어레이는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 대상체로 제1 초음파 송신신호를 송신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치될 수 있다. 제3 초음파 어레이는 상기 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제2 초음파 어레이와 평행하게 배치되며, 상기 대상체로 제2 초음파 송신신호를 송신하고, 상기 제1 초음파 어레이의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부는 상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 영상처리부는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치는 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신하는 제1 초음파 어레이 및 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이를 이용하여 3차원 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상장치의 시스템 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 영상을 구현할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 3은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이 및 제2 초음파 어레이의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4 및 5는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이의 초음파 송신에 따른 집속깊이를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제2 초음파 어레이를 이용하여 수신되는 초음파 수신신호에 기초하여 3차원 영상을 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이 및 제2 초음파 어레이의 회전을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 초음파 영상시스템에 포함되는 제3 초음파 어레이의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상시스템을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이고, 도 2 및 3은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이 및 제2 초음파 어레이의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120), 어레이 제어부(200) 및 영상처리부(300)를 포함할 수 있다.
제1 초음파 어레이(110)는 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호(UT)를 송신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 방향 엘리먼트들은 제1_1 엘리먼트(E1_1), 제1_2 엘리먼트(E1_2) 내지 제1_N 엘리먼트(E1_N)를 포함할 수 있다. 제1_1 엘리먼트, 제1_2 엘리먼트(E1_2) 내지 제1_N 엘리먼트(E1_N)는 제1 방향(D1)을 따라서 배치될 수 있고, 제1 초음파 어레이(110)는 제1_1 엘리먼트(E1_1), 제1_2 엘리먼트(E1_2) 내지 제1_N 엘리먼트(E1_N)를 이용하여 초음파 송신신호(UT)를 송신할 수 있다.
제2 초음파 어레이(120)는 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호(UT)에 기초하여 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신하며, 제1 초음파 어레이(110)의 일측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 방향 엘리먼트들은 제2_1 엘리먼트(E2_1), 제2_2 엘리먼트 내지 제2_N 엘리먼트(E2_N)를 포함할 수 있다. 제2_1 엘리먼트(E2_1), 제2_2 엘리먼트 내지 제2_N 엘리먼트(E2_N)는 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 따라서 배치될 수 있고, 제2 초음파 어레이(120)는 제1 초음파 어레이(110)의 일측(SD1)에 수직으로 배치될 수 있다. 제2 초음파 어레이(120)는 제2_1 엘리먼트(E2_1), 제2_2 엘리먼트 내지 제2_N 엘리먼트(E2_N)를 이용하여 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신할 수 있다.
어레이 제어부(200)는 제1 초음파 어레이(110) 및 제2 초음파 어레이(120)를 제어하는 제어신호(CS)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 어레이 제어부(200)는 제어신호(CS) 중 제1 제어신호(CS1)에 기초하여 제1 초음파 어레이(110)를 제어할 수 있고, 제어신호(CS) 중 제2 제어신호(CS2)에 기초하여 제2 초음파 어레이(120)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 초음파 송신신호(UT)가 집속되는 복수의 지점들은 제1 지점(P1), 제2 지점(P2) 내지 제N 지점(PN)을 포함할 수 있고, 복수의 시간들은 제1 시간(T1), 제2 시간(T2) 내지 제5 시간(T5)을 포함할 수 있다. 제1 시간(T1)부터 제2 시간(T2)까지의 시간간격은 제1 시간간격(TI1)일 수 있고, 제2 시간(T2)부터 제3 시간(T3)까지의 시간간격은 제2 시간간격(TI2)일 수 있다. 또한, 제3 시간(T3)부터 제4 시간(T4)까지의 시간간격은 제3 시간간격(TI3)일 수 있고, 제4 시간(T4)부터 제5 시간(T5)까지의 시간간격은 제4 시간간격(TI4)일 수 있다. 이 경우, 제1 시간(T1)에 제어부는 제1 제어신호(CS1) 및 제1 초음파 어레이(110)를 이용하여 제1 지점(P1)에 집속하여 제1 초음파 송신신호(UT1)를 제공할 수 있고, 제1 시간간격(TI1)동안, 제어부는 제2 제어신호(CS2) 및 제2 초음파 어레이(120)를 이용하여 대상체(OB)로부터 반사되는 제1 초음파 수신신호(UR1)를 수신할 수 있다. 또한, 제2 시간(T2)에 제어부는 제1 제어신호(CS1) 및 제1 초음파 어레이(110)를 이용하여 제2 지점(P2)에 집속하여 제2 초음파 송신신호(UT2)를 제공할 수 있고, 제2 시간간격(TI2)동안, 제어부는 제2 제어신호(CS2) 및 제2 초음파 어레이(120)를 이용하여 대상체(OB)로부터 반사되는 제2 초음파 수신신호(UR2)를 수신할 수 있다. 동일한 방식으로, 제3 시간간격(TI3) 내지 제N 시간간격(N은 자연수)동안 제3 초음파 수신신호 내지 제N 초음파 수신신호(URN)를 수신할 수 있다. 이 경우, 제1 초음파 어레이(110)로부터 복수의 지점들까지의 거리에 해당하는 집속깊이(PD)는 동일할 수 있다.
영상처리부(300)는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 대상체(OB)의 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 영상처리부(300)는 제1 시간간격(TI1) 내지 제N 시간간격 동안 제2 초음파 어레이(120)로 수신되는 제1 초음파 수신신호(UR1) 내지 제N 초음파 수신신호(URN)를 합성하여 대상체(OB)의 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 대상체(OB)는 인체내부의 장기를 포함한 특정영역일 수 있다.
도 4 및 5는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이의 초음파 송신에 따른 집속깊이를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 제어신호(CS) 중 제1 제어신호(CS1)에 기초하여 제1 초음파 어레이(110)로부터 제공되는 초음파 송신신호(UT)는 대상체(OB)에서 복수의 지점들에 집속될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초음파 송신신호(UT)가 대상체(OB)로 송신될 때마다, 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 증가할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 개시되는 바와 같이, 제1 시간(T1)에 제어부는 제1 제어신호(CS1) 및 제1 초음파 어레이(110)를 이용하여 제1 지점(P1)에 집속하여 제1 초음파 송신신호(UT1)를 제공할 수 있다. 이 경우, 제1 초음파 어레이(110)로부터 제1 지점(P1)까지의 거리에 해당하는 집속깊이는 제1 집속깊이(PD1)일 수 있다. 또한, 제2 시간(T2)에 어레이 제어부(200)는 제1 제어신호(CS1) 및 제1 초음파 어레이(110)를 이용하여 제2 지점(P2)에 집속하여 제2 초음파 송신신호(UT2)를 제공할 수 있다. 이 경우, 제1 초음파 어레이(110)로부터 제2 지점(P2)까지의 거리에 해당하는 집속깊이는 제2 집속깊이(PD2)일 수 있다. 제1 시간(T1)의 집속깊이는 제1 집속깊이(PD1)일 수 있고, 제1 시간(T1) 이후, 제2 시간(T2)의 집속깊이는 제2 집속깊이(PD2)일 수 있다. 이 경우, 제1 집속깊이(PD1)는 제2 집속깊이(PD2)보다 클 수 있다. 위와 같은 방식은 제3 집속깊이(PD3) 내지 제N 집속깊이(PDN)에도 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 초음파 송신신호(UT)가 대상체(OB)로 송신될 때마다, 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 감소할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 개시되는 바와 같이, 제1 시간(T1)의 집속깊이는 제1 집속깊이(PD1)일 수 있고, 제1 시간(T1) 이후, 제2 시간(T2)의 집속깊이는 제2 집속깊이(PD2)일 수 있다. 이 경우, 제1 집속깊이(PD1)는 제2 집속깊이(PD2)보다 작을 수 있다. 위와 같은 방식은 제3 집속깊이(PD3) 내지 제N 집속깊이(PDN)에도 동일하게 적용될 수 있다.
초음파 송신신호(UT)를 대상체(OB)에 송신할 때마다, 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이를 달리하여 초음파 송신신호(UT)를 송신하고, 제2 초음파 어레이(120)를 이용하여 초음파 수신신호(UR)를 수신한 후, 3차원 초음파 영상을 구현하면, 초음파 영상의 품질을 증가시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제2 초음파 어레이를 이용하여 수신되는 초음파 수신신호에 기초하여 3차원 영상을 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 8은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 어레이 및 제2 초음파 어레이의 회전을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 8을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 초음파 영상장치(10)는 초음파 송신신호(UT)가 대상체(OB)로 송신될 때마다, 대상체(OB)로부터 반사되어 제2 초음파 어레이(120)로 수신되는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 본 발명의 초음파 영상장치(10)에 포함되는 제2 초음파 어레이(120)는 제1 시간간격(TI1) 내지 제N 시간간격(N은 자연수)동안 제1 초음파 수신신호(UR1) 내지 제N 초음파 수신신호(URN)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 영상처리부(300)는 제1 초음파 수신신호(UR1)에 기초하여 제2 방향(D2)을 따라 형성되는 2차원 제1 초음파 영상(UI1)을 구현할 수 있고, 제2 초음파 수신 신호에 기초하여 제2 방향(D2)을 따라 형성되는 2차원 제2 초음파 영상(UI2)을 구현할 수 있다. 동일한 방식으로, 영상처리부(300)는 2차원 제3 초음파 영상(UI3) 내지 제N 초음파 영상(UIN)을 구현할 수 있다. 결과적으로 영상처리부(300)는 2차원 제1 초음파 영상(UI1) 내지 제N 초음파 영상(UIN)을 합성하여 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 초음파 어레이(110)는 제어신호(CS) 중 제1 각도 제어신호(CSD1)에 따라 회전각도(DG)가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제1 초음파 어레이(110)를 제1 방향(D1)으로 보면, 도 7과 같이 도시될 수 있다. 제1 초음파 어레이(110)의 중심점(CP1)을 기준으로 제1 초음파 어레이(110)는 회전할 수 있다. 이 경우, 제1 초음파 어레이(110)는 제어부로부터 제공되는 제1 각도 제어신호(CSD1)에 따라 제1 회전각도(DG1)만큼 회전할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 제2 초음파 어레이(120)는 제어신호(CS) 중 각도 제어신호(CSD)에 따라 회전각도(DG)가 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2 초음파 어레이(120)를 제2 방향(D2)으로 보면, 도 8과 같이 도시될 수 있다. 제2 초음파 어레이(120)의 중심점(CP2)을 기준으로 제2 초음파 어레이(120)는 회전할 수 있다. 이 경우, 제2 초음파 어레이(120)는 제어부로부터 제공되는 제2 각도 제어신호(CSD2)에 따라 제2 회전각도(DG2)만큼 회전할 수 있다. 본 발명에 따른 회전가능한 제2 초음파 어레이(120)를 이용해 초음파 수신신호(UR)를 수신하여 초음파 영상을 구현하는 경우, 초음파 영상의 화질을 개선할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 초음파 송신신호(UT)가 송신되는 복수의 송신횟수들 중 미리 정해진 기준 송신횟수마다 회전각도(DG)가 증가할 수 있다. 예를 들어, 송신신호가 송신되는 복수의 송신횟수들은 100회일 수 있고, 미리 정해진 기준 송신횟수는 10회일 수 있다. 이 경우, 제1 초음파 어레이(110)를 이용해서 10회 송신한 후, 제1 초음파 어레이(110)의 각도를 제1 회전각도(DR1)만큼 회전하여 초음파 송신신호(UT)를 송신할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호(UT)를 송신하는 제1 초음파 어레이(110) 및 초음파 송신신호(UT)에 기초하여 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신하며, 제1 초음파 어레이(110)의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이(120)를 이용하여 3차원 초음파 영상(UI)을 구현함으로써 초음파 영상장치(10)의 시스템 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 영상을 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상시스템을 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 초음파 영상시스템에 포함되는 제3 초음파 어레이의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 10을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 영상시스템(20)은 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120), 제3 초음파 어레이(130), 어레이 제어부(200) 및 영상처리부(300)를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이(110)는 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호(UT)를 송신할 수 있다. 제2 초음파 어레이(120)는 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호(UT)에 기초하여 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신하며, 제1 초음파 어레이(110)의 일측에 배치될 수 있다. 제3 초음파 어레이(130)는 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 제2 초음파 어레이(120)와 평행하게 배치되며, 초음파 송신신호(UT)에 기초하여 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신하여 상기 제1 초음파 어레이(110)의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들은 제1_1 평행 엘리먼트(P1_1), 제1_2 평행 엘리먼트(P1_2) 내지 제1_N 평행 엘리먼트(P1_N)를 포함할 수 있다. 제1_1 평행 엘리먼트(P1_1), 제1_2 평행 엘리먼트(P1_2) 내지 제1_N 평행 엘리먼트(P1_N)는 제2 방향(D2)을 따라서 배치될 수 있고, 제3 초음파 어레이(130)는 제1_1 평행 엘리먼트(P1_1), 제1_2 평행 엘리먼트(P1_2) 내지 제1_N 평행 엘리먼트(P1_N)를 이용하여 초음파 수신신호(UR)를 수신할 수 있다.
어레이 제어부(200)는 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)를 제어하는 제어신호(CS)를 제공할 수 있다. 영상처리부(300)는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 대상체(OB)의 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 초음파 영상시스템(20)은 어레이 제어부(200)로부터 제공되는 제어신호(CS) 중 제1 제어신호(CS1), 제2 제어신호(CS2) 및 제3 제어신호(CS3)에 기초하여 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130) 중 제1 초음파 어레이(110)를 포함한 2개 이상의 초음파 어레이를 선택하여 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어신호(CS1)는 제1 초음파 어레이(110)를 제어하기 위해 사용될 수 있고, 제2 제어신호(CS2)는 제2 초음파 어레이(120)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 제3 제어신호(CS3)는 제3 초음파 어레이(130)를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 어레이 제어부(200)는 제1 제어신호(CS1) 및 제2 제어신호(CS2)에 기초하여 제1 초음파 어레이(110) 및 제2 초음파 어레이(120)를 턴-온하고, 제3 제어신호(CS3)에 기초하여 제3 초음파 어레이(130)를 턴-오프하여 제1 초음파 어레이(110) 및 제2 초음파 어레이(120)만을 이용하여 초음파 영상시스템(20)을 동작시킬 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 초음파 송신신호(UT)는 대상체(OB)에서 복수의 지점들에 집속될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초음파 영상시스템(20)은 초음파 송신신호(UT)가 대상체(OB)로 송신될 때마다, 대상체(OB)로부터 반사되어 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)로 수신되는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어신호(CS1) 내지 제3 제어신호(CS3)에 기초하여 제1 초음파 어레이(110) 내지 제3 초음파 어레이(130)를 모두 턴-온할 수 있다. 이 경우, 대상체(OB)의 영역 중 제2 초음파 어레이(120)와 가까운 영역의 영상은 제2 초음파 어레이(120)로 수신되는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 초음파 영상을 구현하고, 대상체의 영역 중 제3 초음파 어레이(130)와 가까운 영역의 영상은 제3 초음파 어레이(130)로 수신되는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 초음파 영상을 구현할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)의 각각은 제어신호(CS) 중 제1 각도 제어신호(CSD1), 제2 각도 제어신호(CSD2) 및 제3 각도 제어신호(CSD3)에 따라 각각 회전각도(DG)가 조절될 수 있다. 제1 초음파 어레이(110) 내지 제3 초음파 어레이(130)를 제1 각도 제어신호(CSD1) 내지 제3 각도 제어신호(CSD3)에 따라 각각 회전각도(DG)를 조절하여 초음파 신호를 송수신하면, 대상체(OB)에 대한 영상화질을 개선할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 11을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120), 어레이 제어부(200) 및 영상처리부(300)를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이(110)는 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신할 수 있다. 제2 초음파 어레이(120)는 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체(OB)로 초음파 송신신호(UT)를 송신하며, 제1 초음파 어레이(110)의 일측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부(200)는 제1 초음파 어레이(110) 및 제2 초음파 어레이(120)를 제어하는 제어신호(CS)를 제공할 수 있다. 영상처리부(300)는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 대상체(OB)의 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 도 11에 개시되는 초음파 영상장치(10)는 도 1에 개시되는 초음파 영상장치(10)에서 제2 초음파 어레이(120)를 통해서 초음파 송신신호(UT)를 송신하고, 제1 초음파 어레이(110)를 통해서 초음파 수신신호(UR)를 수신한다는 내용을 제외하고는 도 1 내지 도 10의 내용이 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상시스템을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 12를 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 영상시스템(20)은 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120), 제3 초음파 어레이(130), 어레이 제어부(200) 및 영상처리부(300)를 포함할 수 있다. 제1 초음파 어레이(110)는 제1 방향(D1)을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신할 수 있다. 제2 초음파 어레이(120)는 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체(OB)로 제1 초음파 송신신호(UT1)를 송신하며, 제1 초음파 어레이(110)의 일측에 배치될 수 있다. 제3 초음파 어레이(130)는 제2 방향(D2)을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 제2 초음파 어레이(120)와 평행하게 배치되며, 대상체(OB)로 제2 초음파 송신신호(UT2)를 송신하고, 제1 초음파 어레이(110)의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치될 수 있다. 어레이 제어부(200)는 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)를 제어하는 제어신호(CS)를 제공할 수 있다. 영상처리부(300)는 초음파 수신신호(UR)에 기초하여 대상체(OB)의 3차원 영상(UI)을 제공할 수 있다. 도 12에 개시되는 초음파 영상시스템(20)은 도 9에 개시되는 초음파 영상시스템(20)에서 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)를 통해서 제1 초음파 송신신호(UT1) 및 제2 초음파 송신신호(UT2)를 송신하고, 제1 초음파 어레이(110)를 통해서 대상체(OB)로부터 반사되는 초음파 수신신호(UR)를 수신한다는 내용을 제외하고는 도 1 내지 도 10의 내용이 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상시스템(20)은 제1 초음파 어레이(110), 제2 초음파 어레이(120) 및 제3 초음파 어레이(130)를 선택적으로 이용하여 3차원 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상시스템(20)의 시스템 복잡도는 높이지 않으면서 신속하게 영상을 구현할 수 있다.
10: 초음파 영상장치 20: 초음파 영상시스템
110: 제1 초음파 어레이 120: 제2 초음파 어레이
130: 제3 초음파 어레이 200: 어레이 제어부 300: 영상처리부

Claims (14)

  1. 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신하는 제1 초음파 어레이;
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이;
    상기 제1 초음파 어레이 및 상기 제2 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공하는 어레이 제어부; 및
    상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공하는 영상처리부를 포함하고,
    상기 제2 초음파 어레이는 상기 제어신호 중 각도 제어신호에 따라 회전각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호 중 제1 제어신호에 기초하여 상기 제1 초음파 어레이로부터 제공되는 상기 초음파 송신신호는 상기 대상체에서 복수의 지점들에 집속되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 증가하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 복수의 지점들의 각각에 상응하는 집속깊이는 감소하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 초음파 영상장치는,
    상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 대상체로부터 반사되어 상기 제2 초음파 어레이로 수신되는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 상기 3차원 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 송신신호가 송신되는 복수의 송신횟수들 중 미리 정해진 기준 송신횟수마다 상기 회전각도가 증가하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  8. 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 초음파 송신신호를 송신하는 제1 초음파 어레이;
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이;
    상기 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제2 초음파 어레이와 평행하게 배치되며, 상기 초음파 송신신호에 기초하여 상기 대상체로부터 반사되는 상기 초음파 수신신호를 수신하여 상기 제1 초음파 어레이의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치되는 제3 초음파 어레이;
    상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공하는 어레이 제어부; 및
    상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공하는 영상처리부를 포함하고,
    상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이의 각각은 상기 제어신호 중 제1 각도 제어신호, 제2 각도 제어신호 및 제3 각도 제어신호에 따라 각각 회전각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초음파 영상시스템은,
    상기 어레이 제어부로부터 제공되는 상기 제어신호 중 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호에 기초하여 상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이 중 상기 제1 초음파 어레이를 포함한 2개 이상의 초음파 어레이를 선택하여 상기 3차원 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초음파 송신신호는 상기 대상체에서 복수의 지점들에 집속되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 초음파 영상시스템은,
    상기 초음파 송신신호가 상기 대상체로 송신될 때마다, 상기 대상체로부터 반사되어 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이로 수신되는 상기 초음파 수신신호에 기초하여 생성되는 복수의 2차원 초음파 영상들을 합성하여 상기 3차원 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상시스템.
  12. 삭제
  13. 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하는 제1 초음파 어레이;
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로 초음파 송신신호를 송신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이;
    상기 제1 초음파 어레이 및 상기 제2 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공하는 어레이 제어부; 및
    상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공하는 영상처리부를 포함하고,
    상기 제1 초음파 어레이는 상기 제어신호 중 각도 제어신호에 따라 회전각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  14. 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 방향 엘리먼트들을 포함하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 수신신호를 수신하는 제1 초음파 어레이;
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 엘리먼트들을 포함하고, 상기 대상체로 제1 초음파 송신신호를 송신하며, 상기 제1 초음파 어레이의 일측에 배치되는 제2 초음파 어레이;
    상기 제2 방향을 따라 배치되는 복수의 제2 방향 평행 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제2 초음파 어레이와 평행하게 배치되며, 상기 대상체로 제2 초음파 송신신호를 송신하고, 상기 제1 초음파 어레이의 일측의 반대편 측면에 해당하는 타측에 배치되는 제3 초음파 어레이;
    상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이를 제어하는 제어신호를 제공하는 어레이 제어부; 및
    상기 초음파 수신신호에 기초하여 대상체의 3차원 영상을 제공하는 영상처리부를 포함하고,
    상기 제1 초음파 어레이, 상기 제2 초음파 어레이 및 상기 제3 초음파 어레이의 각각은 상기 제어신호 중 제1 각도 제어신호, 제2 각도 제어신호 및 제3 각도 제어신호에 따라 각각 회전각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상시스템.
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