KR100641589B1 - 칼라흐름초음파영상의해상도및감도강화방법및장치 - Google Patents

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마이클 제이. 워시번
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데이비드 디. 벡커
도럴라이 마티니즈
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Abstract

원하는 음향 프레임 속도를 유지하면서, 컬러 흐름 영상(color flow image)의 공간 해상도 및 감도를 증가시키는 방법 및 장치를 개시한다. 초음파 에너지는 보다 협소하게 규정된 포커스 영역에 집중되며, 흐름 감도 및 혈관 충전(vessel filling)을 증가시킨다. 해당하는 컬러 영역에 걸쳐 보다 양호한 흐름 균일성(flow uniformity)이 역시 얻어진다. 이러한 방법은, 낮은 F수(f-number)를 갖는 송신 및 수신 개구들(transmit and receive apertures)과 다수의 송신 포커스 지역들을 이용한다. 낮은 F수를 갖는 다수의 포커스 지역들을 이용하는 것은, 보다 큰 피사계 심도(depth-of- field)에 걸쳐 밀집한 포커스를 허용한다. 각각의 포커스 지역에 유일한 파형 및 유일한 이득 곡선이 이용된다. 각각의 포커스 지역은 개별 음향 프레임상으로 파이어(fire)된다. 데이터가 디스플레이되기 전에 이들 음향 프레임들 각각으로부터의 포커스내 데이터를 혼합하는데 적응 프레임 평균화 알고리즘이 이용된다.

Description

컬러 흐름 초음파 영상의 해상도 및 감도 강화 방법 및 장치{Method and apparatus for enhancing resolution and sensitivity in color flow ultrasound imaging}
본 발명은 일반적으로 의료 진단(medical diagnosis)의 목적을 위한 인체의 해부학적구조(human anatomy)의 초음파 영상화(ultrasound imaging)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인체내 움직이는 유체 또는 조직(fluid or tissue)으로부터 반사된 초음파 에코의 도플러 시프팅(Doppler shifting)을 검출함으로써 인체내 움직이는 유체 또는 조직을 영상화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 초음파 스캐너는 픽셀의 밝기가 에코 반사(echo return)의 세기에 기초하는 조직의 2-차원 B-모드 영상을 발생한다. 컬러 흐름 영상화에 있어서, 혈액의 흐름 또는 조직의 움직임이 영상화될 수 있다. 도플러 효과를 사용하여 심장 및 혈관에서의 혈액 흐름을 측정하는 것은 널리 공지되어 있다. 후방 산란된 초음파(backscattered ultrasound wave)의 주파수 시프트는 혈액 또는 조직으로부터 후방-산란자(back-scatterers)의 속도를 측정하는데 이용될 수 있다. 후방 산란된 주파수의 변화 및 시프트는, 혈액이 트랜스듀서쪽으로 흐를 때 증가하고, 혈액이 트랜스듀서로부터 멀어지는 쪽으로 흐를 때 감소된다. 도플러 시프트는 흐름의 속도 및 방향을 나타내도록 다른 컬러를 사용하여 표시될 수 있다. 컬러 흐름 속도 모드는 수백의 인접하는 샘플 볼륨을 동시에 나타내고, 모두는 각각의 샘플 볼륨의 속도를 나타내도록 컬러-코드화 된다. 파워 도플러 영상화(PDI)는 속도보다는 오히려 흐름 신호의 진폭이 디스플레이 되는 컬러 흐름 모드이다. 컬러 흐름 영상은 B-모드 영상에 중복(superimpose)될 수 있다.
본 발명은 네 개의 주요 서브시스템: 빔 형성기(beamformer)(2)(도 1 참조), 프로세서(4)(각각의 다른 모드에 대한 개별 프로세서 포함), 스캔 변환기/디스플레이 제어기(6) 및 커널(kernel)(8)로 구성되는 초음파 영상화 시스템으로 구체화된다. 시스템 제어는, 조작자 인터페이스(10)를 통하여 조작자 입력을 받아들인 후 다양한 서브시스템을 제어하는 커널(8)에 집중된다. 마스터 제어기(12)는 시스템 레벨 제어 기능을 실행한다. 마스터 제어기는 시스템 상태 변경(예컨데, 모드 변경)은 물론 조작자 인터페이스(10)를 통하여 조작자로부터 입력을 받아들이며, 직접적으로 또는 스캔 제어기를 통하여 적절한 시스템 변경을 달성한다. 시스템 제어 버스(14)는 마스터 제어기로부터 서브시스템으로의 인터페이스를 제공한다. 스캔 제어 시퀀서(16)는 빔형성기(2), 시스템 타이밍 발생기(24), 프로세서(4) 및 스캔 변환기(6)에 실-시간(음향 벡터 레이트) 제어 입력을 제공한다. 스캔 제어 시퀀서(16)는 음향 프레임 획득을 위한 동기화 옵션 및 벡터 시퀀스로 호스트에 의해 프로그램된다. 따라서, 스캔 제어 시퀀서는 빔 분포 및 빔 밀도를 제어한다. 스캔 변환기는 호스트에 의해 규정된 빔 파라미터를 스캔 제어 버스(18)를 통하여 서브시스템으로 송신한다.
주 데이터 경로는 트랜스듀서로부터 빔 형성기로의 디지털화된 RF 데이터 입력으로 시작된다. 도 2를 참조하면, 종래의 초음파 영상화 시스템은 다수의 개별적으로 구동되는 트랜스듀서 소자들(38)로 구성되는 트랜스듀서 어레이(36)를 포함하며, 이들 트랜스듀서 소자 각각은 송신기(도시되지 않음)에 의해 발생된 펄스화된 파형에 의해 에너지를 공급받을 때 초음파 에너지 버스트를 발생한다. 연구 대상물로부터 트랜스듀서 어레이(36)로 다시 반사된 초음파 에너지는 각각의 수신 트랜스듀서 소자(38)에 의해 전기적 신호로 변환되어, 개별적으로 빔 형성기(2)에 공급된다.
초음파 에너지의 각각의 버스트에 의해 발생된 에코 신호는 초음파 빔을 따라 연속적인 구역에 위치된 대상물로부터 반사한다. 에코 신호는 각각의 트랜스듀서 소자(38)에 의해 개별적으로 감지되고, 적시(in time)의 특정 지점에서의 에코 신호의 크기는 특정 구역에서 발생하는 반사량을 나타낸다. 하지만, 초음파-산란 샘플 볼륨과 각각의 트랜스듀서 소자(38) 간의 전달 경로의 차이로 인하여, 이들 에코 신호들은 동시에 검출되지 않으며, 그 진폭들은 동일하지 않게 된다. 빔 형성기(2)는 개별적인 에코 신호를 증폭시키고, 각각에 대해 적절한 시간 지연을 부과하며, 이들을 합산하여 샘플 볼륨으로부터 반사된 전체 초음파 에너지를 정확하게 나타내는 에코 신호를 제공한다. 각각의 빔 형성기 채널(40)은 각각의 트랜스듀서 소자(38)로부터 에코 신호를 수신한다.
각각의 트랜스듀서 소자(38)에 충돌하는 에코들에 의해 발생된 전기적 신호들를 동시에 합산하도록, 빔 형성기 제어기(42)에 의해 각각의 개별적 빔 형성기 채널(40)에 시간 지연이 도입된다. 수신에 있어서의 빔 시간 지연은 송신 지연과 동일한 지연이다. 하지만, 각각의 빔 형성기 채널의 시간 지연은 에코 신호가 방사되는 범위에서 수신된 빔의 동적 포커싱을 제공하도록 에코의 수신 동안 연속하여 변화한다. 또한 빔 형성기 채널은 수신된 펄스를 어퍼다이즈(apodizing) 및 필터링하는 회로(도시되지 않음)를 갖는다.
합산기(44)에 입력되는 신호는 지연되어, 이들은 다른 빔 형성기 채널(40) 각각으로부터의 지연 신호와 합산된다. 합산된 신호는 조정된 빔을 따라 위치된 샘플 볼륨으로부터 반사된 에코 신호의 크기 및 위상을 나타낸다. 신호 처리기 또는 검출기(4)는 수신된 신호를 표시 데이터로 변환한다.
빔 형성기는 두 개의 합산된 디지털 기저대 수신 빔을 출력한다. 기저대 데이터는 B-모드 프로세서(4A) 및 컬러 흐름 프로세서(4B)로 입력되며, 여기에서 획득 모드에 따라 처리되어 처리된 음향 벡터(빔) 데이터로서 스캔 변환기/디스플레이 프로세서(6)로 출력된다. 스캔 변환기/디스플레이 프로세서(6)는 처리된 음향 데이터를 수신하여 래스터 스캔 포맷 영상의 비디오 디스플레이 신호를 컬러 모니터(22)에 출력한다.
B-모드 프로세서는 빔 형성기로부터의 기저대 데이터를 신호 엔벨로프의 로그-압축된 버전으로 변환한다. B 기능은 각각의 픽셀에 대해 8-비트 출력을 사용하여 그레이 스케일로서 신호 엔벨로프의 시변 진폭을 영상화한다. 기저대 신호의 엔벨로프는 기저대 데이터가 나타내는 벡터의 크기이다.
혈관, 심장 공동 등의 내부로부터 반사하는 음파의 주파수는 혈구의 속도에 비례하여 시프트된다(트랜스듀서 쪽으로 이동하는 혈구에 대하여는 포지티브 시프트되고, 트랜스듀서로부터 멀어지는 쪽으로 움직이는 혈구에 대하여는 네가티브 시프트됨). 컬러 흐름(CF) 프로세서는 영상화 평면에서 혈액 속도의 실-시간 이차원 영상을 제공하는데 이용된다. 혈액 속도는 특정 구역의 게이트에서 파이어 상호간(from firing to firing)의 위상 시프트를 측정함으로써 계산된다. 영상에 있어 어떤 구역 게이트에서 도플러 스펙트럼을 측정하는 대신에, 각각의 벡터를 따라 다수의 범위 게이트 및 다수의 벡터 위치로부터의 평균 혈액 속도가 계산되어, 이 정보로부터 이차원 영상이 얻어질 수 있다. 컬러 흐름 프로세서의 구조 및 동작은 미국 특허 번호 제5,524,629호에 공개되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 설명된다.
컬러 흐름 프로세서는 속도(8비트), 변화(난류(turbulence))(4비트) 및 파워(8비트)신호를 발생한다. 조작자는 스캔 변환기로 속도 및 변화 또는 파워가 출력되는지를 선택한다. 출력 신호는 비디오 프로세서(22)에 있는 색도 제어 룩업 테이블에 입력된다. 룩업 테이블내의 각각의 어드레스는 24 비트를 기억하고 있다. 발생될 영상의 각각의 픽셀에 대하여, 8 비트는 적색의 세기를 제어하고, 8 비트는 녹색의 세기를 제어하며, 8 비트는 청색의 세기를 제어한다. 이들 비트 패턴은 사전 선택되어, 방향 또는 크기의 흐름 속도 변화로서, 각각의 위치에서 픽셀의 컬러가 변화된다. 실례로, 트랜스듀서 쪽으로의 흐름은 통상 적색으로 나타내고, 트랜스듀서로부터 멀어지는 흐름은 통상 청색으로 나타낸다. 흐름이 보다 빨라짐에 따라, 컬러는 더 밝아진다.
종래의 초음파 영상화 시스템에 있어서, 초음파 트랜스듀서의 어레이는 초음파 빔을 송신하고, 연구 대상물로부터 반사된 빔을 수신한다. 상기 어레이는 통상적으로 라인으로 배열되고 개별적인 전압으로 구동되는 다수의 트랜스듀서를 갖는다. 인가된 전압의 진폭 및 시간 지연(또는 위상)을 선택함으로써, 개별적인 트랜스듀서는 적절한 빔 방향을 따라 이동하며 빔을 따라 선택된 구역에서 포커스되는 네트 초음파를 형성하도록 결합하는 초음파를 발생하도록 제어될 수 있다. 다수의 스캔 라인을 따라 원하는 해부학적 정보를 나타내는 데이터를 얻기 위해 다수의 파이어링(firing)이 이용될 수 있다. 파이어링 각각의 빔 형성 파라미터는 포커스의 위치에서의 변화 또는 수신된 데이터의 공간적 위치에서의 변화를 제공하도록 변화될 수 있다. 공급된 전압의 진폭 및 시간 지연을 변화함으로써, 그 포커스 지점을 갖는 빔은 대상물을 스캐닝하도록 평면에서 이동될 수 있다.
트랜스듀서가 반사된 음을 수신하는데 활용될 때(수신기 모드), 동일한 원리가 적용된다. 수신 트랜스듀서에서 발생된 전압이 합산되어 네트 신호는 대상물에서의 단일 포커스 지점으로부터 반사된 초음파를 나타내게 된다. 송신 모드로, 이러한 초음파 에너지의 포커스된 수신은 각각의 수신 트랜스듀서로부터의 신호에 대한 개별적인 시간 지연(및/또는 위상 시프트) 및 이득을 제공함으로써 달성된다.
그러한 스캐닝은, 조정된 초음파가 송신되고, 시스템이 짧은 기간후 수신 모드로 전환하여, 반사된 초음파가 수신되어 기억되는 일련의 측정을 구비한다. 일반적으로, 송신 및 수신은 스캔 라인을 따라 일련의 지점으로부터 데이터를 획득하도록 각각 측정 동안에 동일한 방향으로 조정된다. 수신기는 반사된 초음파가 수신됨에 따라 스캔 라인을 따라 연속적인 구역 또는 심도에서 능동적으로 포커스된다.
초음파 영상 시스템에 있어서, 최적 영상에 대한 빔 간격은 빔 폭 또는 측면 지점 스프레드 함수에 의해 결정된다. 측면 지점 스프레드 함수는 파장과 F수의 곱에 의해 결정된다. 파장은 차례로 송신 파형 중심 주파수 및 수신기 복조 주파수의 함수가 된다. F수는 개구에 의해 분할된 포커스 심도와 동일하다.
파이어된 빔의 수는 공간 샘플링 요구 및 원하는 프레임 속도에 의해 결정된다. 프레임 속도는 완전한 프레임의 데이터를 형성하도록 요구된 모든 빔을 송신 및 수신하도록 취해진 시간에 역비례한다. 높은 프레임 속도는 영상내의 가능한 동작-유도된 에러를 최소화하는데 요구된다. 높은 프레임 속도를 유지하기 위하여, 빔의 수는 나이퀴스트(Nyuist) 공간 샘플링 요구를 만족시키는 최소치로 유지된다. 최소 공간 샘플링 요구 보다 적은 빔이 파이어될 때, 공간 앨리어싱이 발생한다. 최적의 공간 샘플링에서, 최상의 해상도가 최상의 프레임 속도와 더불어 얻어진다.
본 발명은 원하는 음향 프레임 속도를 유지하면서 컬러 흐름 영상의 공간 해상도 및 감도를 증가시키기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따라, 초음파 에너지가 보다 협소하게 규정된 포커스 지역에 집중되어, 흐름 감도 및 혈관 충전(vessel filling)을 증가시킬 수 있게 된다. 해당하는 컬러 영역 (ROI) 전반의 보다 나은 흐름 균일성이 또한 얻어진다.
본 발명의 방법은 낮은 F수 즉, 1.0 내지 3.0을 갖는 송신 및 수신 개구 및 다수 송신 포커스 지역의 사용을 포함하는 다수의 기술을 활용한다. 낮은 F수를 갖는 다수의 송신 포커스 지역을 사용하는 것은 보다 넓은 피사계 심도(depth-of-field)에서 밀집한 포커싱을 가능하게 한다. 더욱이, 유일한 파형 및 유일한 이득 곡선이 각각의 송신 포커스 지역에 대해 이용된다. 각각의 포커스 지역은 별개의 음향 프레임으로 파이어(fire)된다. 적응 프레임 평균화 알고리즘은 데이터가 디스플레이됨에 따라 이들 음향 프레임 각각으로부터 포커스내 데이터(in-focus data)를 혼합하는데 이용된다. 이러한 방법의 이점은, 통상의 단일-포커스 컬러 모드에서 추가의 파이어링이 필요치 않으므로, 더 이상 실제 프레임 속도의 감소가 없게 된다는 것이다.
본 발명의 시스템은 다수의 소위, "다중-주파수 셋-업"을 기억한다. 각각의 다중-주파수 셋-업은 유일한 빔 형성 및 파형 셋-업이 된다. 이들 각각의 셋-업은 다른 F수, 다른 수의 송신 사이클(즉, 버스트 길이)을 갖는 다른 파형 등을 사용한다. 이들 다중-주파수 셋-업들은, 소위 "빠른" 및 "느린" 빔 형성 파라미터에 의해 트랜스듀서 프로브 파일에 규정된다. 이들 파라미터들은 송신될 파형을 규정하고, 개구가 이용되는(F수, 어포디제이션(apodization) 등)방식, 신호가 수신시 복조되는 방식, 포커스 지역 위치, 및 일부 다른 파라미터를 규정한다. 늦은/빠른 빔 형성 쌍은 일반적으로 다중-주파수 셋-업을 규정한다.
빠른 빔 형성 파라미터는 사용자가 응용 또는 다중-주파수 셋-업들을 변경할 때 상당한 전이 지연을 야기하지 않고서 변경될 수 있는 파라미터가 된다. 늦은 빔 형성 파라미터는 시스템 메모리로 적재되는데 새로운 빔 형성 셋-업을 필요로 하는 파라미터가 되며, 사용자가 다른 늦은 빔 형성 셋-업을 사용하는 다중-주파수 셋-업 또는 응용을 변경할 때 수 초의 지연을 야기한다.
본 발명의 한 특징에 따라, 낮은 송신 및 수신 F수(즉, 넓은 개구)가 공간 해상도를 상승시키는데 이용된다. 낮은 F수 개구를 사용하는 음향 빔 프로파일의 효과는 도 3 및 도 4에 묘사된다. 도 3은 높은 F수(작은 개구)를 사용하는 결과를 도시한다. 측면 포커스는, 피사계 심도가 구역 크기에서 상당히 크다고 하더라도, 포커스 지점에서 매우 날카롭지는 않게 된다. 도 4에 도시된 빔은 낮은 F수(더 큰 개구)를 사용하는 결과이다. 측면 포커스는 포커스 지점에서 보다 밀집하며, 피사계 심도가 보다 좁아진다. 본 발명의 적절한 실시예에 따라, F수의 범위는 1.0 내지 3.0 이 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 다수의 송신 포커스 지역이 이용된다. 낮은 F수를 갖는 다수의 포커스 지역의 사용으로 피사계 심도의 문제를 해소하여, 도 5에 도시된 바와 같이 보다 큰 피사계 심도에서 밀집한 포커스를 가능하게 한다. 송신 포커스 지역 간격은 파장의 F수 배수에 비례한다.
부가하여, 유일한 파장이 각각의 포커스 지역에 이용될 수 있다. 근거리 필드에서, 송신 파형은 비교적 짧은 버스트 길이를 갖는다. 보다 짧은 버스트 길이 파형의 사용은 감도를 교체(파형의 보다 적은 에너지)하면서 보다 나은 축 해상도를 귀착시키고, 근거리에서 보다 큰 개구를 사용하여 보상될 수 있다. 원하는 투시(required penetration)를 달성하도록 보다 긴 버스트 길이의 파형이 원거리 필드에서 종종 필요하게 된다. 본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 송신 파형은 포커스 지역마다 변화될 수 있다. 낮은 주파수 파형의 사용은 심도의 침입(penetration at depth)을 크게 하고, 높은 주파수 파형은 근거리 필드 해상도를 양호하게 한다. 복조 주파수에 대한 적절한 범위는 프로브에 따라서 1.25 내지 8 MHz 가 되고, 각각의 포커스 지역에 대한 송신 사이클(즉, 버스트 길이)의 적절한 수는 송신 포커스 심도, 중심 주파수 및 원하는 축 해상도에 따라 2 내지 8 사이클이 된다 실례로, 하나의 고해상도 빔 형성 셋-업에 따라서, 복조 주파수는 모든 포커스 지역에 대해 5 MHz 가 되고; 처음 10 포커스 지역 위치(실례로, 0.4 내지 3.1 ㎝를 덮고 있음)에 대해 송신 사이클의 수는 3 이 되며; 11 번째 및 12 번째 포커스 지역 위치(실례로, 각각 3.4 및 3.7 ㎝)에 대하여 송신 사이클의 수는 4 가 된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 유일한 이득 곡선이 각각의 포커스 지역에 이용된다. 여기에서 이용되는 용어 "이득 곡선"은 시스템의 수신기 이득이 심도에 따라 변화되는 방식으로 참조된다. 심도가 커지게 됨에 따라 음향 신호의 감쇠(attenuation)가 커지게 되므로, 심도가 큰 경우는 심도가 얕은 경우보다 큰 이득이 요구된다. 심도 전반에 걸쳐 비교적 균일한 영상(균일한 이득)을 발생시키기 위해, 심도가 커짐에 따라 통상적으로 보다 큰 이득이 적용될 필요가 있다. 하지만, 본 발명에 따라, 송신된 신호 에너지의 대부분은 송신 포커스 지역에서 또는 그에 인접하여 나타난다. 각각의 포커스 지역에 대한 유일한 이득 곡선을 사용하여 이득 정합(gain matching)이 이행된다. 이득은, 신호가 포커스 지역에서는 다소 높아지게 되고 포커스 지역으로부터 떨어진 곳에서는 낮아지게 되도록, 조절된다. 이러한 방법에 있어서, 프레임 평균화 알고리즘은, 보다 높은 포커스 내 신호를 포착하고, 포커스 지역으로부터 떨어진 영역의 포커스 밖 신호의 기여를 최소화한다. 이득 곡선은 각각의 포커스 지역에 대한 파일내 한 세트의 수들이 되며, 그 수들은 처리 단계의 신호에 적용된 이득을 나타낸다. 이러한 이득 곡선은, 빔 형성기의 일부인 균등화 보드상에 적용된다.
본 발명에 따라, 완전한 패킷들이 각각의 포커스 지역에 대해 파이어되는데 필요하므로, 다수의 포커스 지역의 파이어링(firing)은 이미 프레임 속도 제한된 컬러 영상화 모드에 대한 과제를 제기한다. 이러한 과제는 개별 음향 프레임상의 각각의 포커스 지역을 파이어링함으로써 극복된다. 따라서, 포커스 지역 위치는 프레임마다 변경된다.
컬러 흐름 모드에서 스캐닝할 때, 수직 벡터를 좌에서 우로 순차 파이어링함으로써 이차원 영상이 발생되어, 영상을 형성하는 픽셀 데이터의 단일 이차원 세트를 축적한다. 이러한 수직 데이터 벡터의 세트는 컬러 흐름 데이터의 음향 프레임으로 공지되어 있다. 컬러 흐름 모드에서 스캐닝할 때, 컬러 흐름 데이터의 각각의 음향 프레임이 취득됨에 따라, 다음의 음향 프레임 데이터가 취득되는 동안 이러한 처리가 더 실행된다. 본 발명의 개념에 따라, 각각의 음향 프레임은 이전의 그리고 이어지는 음향 프레임의 포커스 지역 위치와는 다르게 될 수 있는 그 벡터에 대한 하나의 송신 포커스 지역 위치를 갖는다. 디스플레이를 위해 이들 음향 프레임 각각으로부터 포커스내 데이터를 함께 혼합하는데 적응 프레임 평균화 알고리즘이 이용된다. 본 실시예에 따라, 포커스 지역들은 비선형 데이터 종속 프레임 평균화 알고리즘을 사용하여 결합된다. 이러한 방법의 이점은, 통상의 단일 포커스 컬러 모드에서 추가적인 파이어링을 필요치 않으므로, 실제 프레임 속도의 더 이상의 감소가 없다는 것이다. 영상의 어떠한 주어진 흐름 신호 레벨은, 그 흐름에 가장 가까운 포커스 지역이 송신될 때, 강한 진폭이 된다. 다른 "떨어진" 포커스 지역이 파이어될 때에는 그러한 동일한 흐름은 보다 약한 진폭을 나타낸다. 프레임 평균화 알고리즘은 이러한 사실을 이용하여, 보다 강하게 포커스내 흐름 진폭을 보다 약한 포커스 밖의 흐름 진폭 보다 많이 존속시킴으로써, 결과적으로 보다 높은 공간 해상도 및 보다 큰 감도를 주는 디스플레이된 영상을 발생하는 이점을 갖는다. 이러한 것은 또한 속도 모드에서 양호하게 수행되는데, 송신 포커스 지역으로부터 떨어진 보다 약한 포커스 밖의 흐름은 속도 모드 진폭 임계치 이하로 떨어지게 되어 디스플레이되지 않는다. 송신 포커스 및 그에 인접한 강한 포커스내 흐름은 이러한 임계치 이상이 되며 따라서 속도 신호는 디스플레이 된다.
본 발명의 적절한 실시예에 따라, 초음파 영상 시스템은 컬러 흐름 영상화에 이용 가능한 총 12 송신 포커스 지역 위치를 갖는다. 이러한 포커스 지역 위치는 각각의 저속 빔 형성 셋-업에서 다르게 규정될 수 있다. 사용자 선택 및 디폴트 설정에 따른 어느 경우라도 한 개, 두 개, 세 개 또는 네 개의 인접하는 포커스 지역이 ROI 내에서 활성될 수 있다. 각각의 포커스 지역은 다른 음향 프레임 상에서 파이어되며, 프레임 평균화 알고리즘은 디스플레이용 영상을 형성하도록 연속하는 포커스 지역을 결합하는데 이용된다. 또한, 피사계 심도에 있어서 이득을 정합시키기 위해 포커스 지역마다 규정된 유일한 이득 곡선이 있게 된다.
본 발명은 사용사 선택가능하며 모든 개별 적용에 대해 사전 설정될 수 있는 프로브(probe)마다 세 개의 다른 다중-주파수 셋-업까지 허용한다. 또한, 각각 세 개의 다른 다중-주파수 셋-업까지 가질 수 있는 규정된 세 개의 적용 그룹이 있다. 이러한 것은 최대 아홉(3×3)개의 유일한 빔 형성 셋-업을 가능하게 한다. 각각의 유일한 빔 형성 셋-업은 고속 및 저속 빔 형성 파라미터의 유일한 세트로 구성된다. 주요 고속 빔 형성 파라미터는 적어도 다음의 부분을 포함한다: (1) 포커스 지역마다의 복조 주파수; (2) 포커스 지역마다의 파형; (3) 포커스 지역마다의 송신 사이클 수; (4) (신호 대 잡음비를 최대화하도록 저역 균등화 필터에 의해 수신된 신호의 중심 주파수를 정렬하도록) 베이스밴드로 시프트되기 전에 인입되는 수신 신호에 적용되는 주파수 오프셋; (5) 링다운 시간(ringdown time); 및 (6) 허용된 최대량의 시간적 보간. 주요 저속 빔 형성 파라미터는 다음의 부분을 포함한다: (1) 포커스 지역 위치; (2) 최소 송신 F수; 및 (3) 최소 수신 F수.
또한, 각각의 포커스 지역에 대한 각각의 다중-주파수 옵션으로서, 유일한 균등화 필터들이 속도 모드 및 파워 도플러 영상화 모드에 대해 개별적으로 규정될 수 있다. 이러한 것은 수신된 신호 대 잡음을 최대화하도록 포커스 지역마다 최적의 프론트-엔드 정합된 필터링을 가능하게 한다.
음향 프레임 속도가 더욱 높게 증가될 수 있으므로, 흐름의 시간적 특성이 사용자에 의해 보다 양호하게 되며, 또한 프레임 평균화 알고리즘에 의해 음향 프레임의 결합을 조절하기가 더욱 용이해진다. 다른 포커스 지역이 다른 음향 프레임에서 파이어됨에 따라, 소정의 주어진 포커스 지역이 n개의 음향 프레임 마다 갱신될 수 있을 뿐이며, 여기에서 n 은 ROT 의 활성 송신 포커스 프레임의 수, 즉 1, 2, 3 또는 4 가 된다. 만일 프레임 평균화 및 이득 정합이 포커스 지역의 수 및 실제 프레임 속도에 대해 정확히 조절되지 않는다면, 영상 플리커(image flicker)와 같은 문제가 발생될 수 있다. 또한, 포커스 밖의 흐름이 불필요하게 디스플레이될 수 있다.
프레임 평균화 알고리즘은 포커스 흐름내의 디스플레이를 가능하게 하며, 활성 포커스 지역의 수 및 실제 프레임 속도의 함수로서 프레임간의 영상 플리커를 최소화한다. 프레임 평균화는 이전과 현재의 프레임 사이의 칼러 데이터에 기초하여 지속성(persistence) 레벨을 결정하는 1-텝 IIR 필터에 의해 실행된다. 다수의 포커스 지역을 요구하는 본 발명의 칼러 흐름 영상화의 특성에 따라서, 각각의 포커스 지역에 대응하는 칼러 흐름 데이터는 모든 다른 포커스 지역이 파이어되는 동안 유효하게 유지되어야 한다. 프레임 평균화에 의해 제공되어야 하는 또 다른 기능은 연속하는 프레임 사이의 가장 강력한 칼러 신호에 대해 보다 높은 우선 순위를 주는 것이다. 이러한 것은 적응형 방식으로 데이터를 잇고 이들을 함께 결합하는 기능을 간접적으로 제공한다. 어느 프레임에 있어서도 가장 강력한 신호는 송신 포커스 지점에 인접한 영역에서 나오게 된다. 이러한 것은 모든 다른 송신 포커스 지역이 파이어되는 동안 모니터상에 디스플레이되어야 하는 데이터가 된다. 데이터가 유효하게 유지되는 기간은 활성 송신 포커스 지역의 수, 신호 세기 및 지속 레벨의 사용자 선택에 의존한다. 프레임 평균화는 이들 요건의 모두를 만족하여야 한다.
본 발명의 적절한 실시예에 따라서, 스크린 변환기(6)의 X-Y 디스플레이 메모리(도시되지 않음)는 프레임 평균화된 데이터를 나타내는 출력 값의 룩-업 테이블을 구비하는 필터를 갖는다. 이러한 프레임 평균화된 데이터는 도 6에 도시되는 알고리즘을 사용하여 오프-라인으로 발생된다. 이러한 알고리즘에 따라 계산된 출력 Yn 은 룩-업 테이블의 일부로서 기억된다.
본 발명의 프레임 평균화 회로는 X-Y 디스플레이 메모리 보드상에 위치된 임의 접근 메모리(RAM)를 구비한다. 상기 RAM 은 두 입력과 한 출력을 갖는다. 상기 룩-업 테이블은 RAM 에 기억된다. 한 입력은 비-프레임 평균화 픽섹 데이터의 현재 프레임을 수신한다. 다른 입력은 시간 지연 소자를 통하여 이전 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 데이터를 수신하고, 시간 지연 소자를 프레임 속도의 역과 동일한 시간만큼 이전 프레임 데이터를 지연한다.
프레임 평균화 알고리즘 기능은 도 6에 도시된 알고리즘에 의해 오프-라인으로 실행된다. 필터의 출력은 룩-업 테이블의 형태로 온-라인으로 기억된다. 알고리즘은 계수 선택 단계(26)를 구비하며, 여기에서 지속성 계수가 계산되어 선택된다. 계수 선택은 음향 프레임 속도, 포커스 지역의 수 및 소정의 지속성 레벨의 함수가 된다. 이러한 인자들은 함께 그룹화되며, 도 6에서 "LUT 선택" 입력으로 표시된다.
알고리즘에 있어서, 선택된 지속성 계수 p 는 제 1 곱셈기(28)의 한 입력에 출력된다. 곱셈기(28)의 다른 입력은 필터링되지 않은 현재의 프레임 입력 Xn을 나타낸다. 따라서, 곱셈기(28)의 출력은 곱 pXn 이 된다. 계수 선택 단계(26)의 결과로서, 값(1 - p)는 제 2 곱셈기(30)의 한 입력에 출력된다. 곱셈기(30)의 다른 입력은 프레임 속도의 역과 동일한 지연을 제공하는 시간 지연 소자(34)로부터 프레임 평균화된 이전의 프레임 출력 Yn-1이 된다. 따라서, 곱셈기(30)의 출력은 곱 (1 - p)Yn-1 이 된다. 양 곱셈기의 출력들은 합산기(32)에 입력되며, 이어서 프레임 평균화된 현재의 프레임 출력을 발생시킨다:
Yn = PXn + (1 - p)Yn-1 (1)
본 발명의 적절한 실시예에 따라서, RAM 칩은 오프-라인으로 발생되며 출력 값 Yn을 포함하는 다수의 룩-업 테이블의 서브세트로 적재된다. 룩-업 테이블들은 특정 동작 파라미터들에 대해 디자인되며, 이전에 기술된 바와 같이, 음향 프레임 속도, 포커스 지역의 수 및 소정의 지속성 레벨의 함수가 된다.
각각의 룩-업 테이블은 본 발명의 프레임 평균화 알고리즘에 의해 오프-라인으로 발생된 다수의 출력 값 Yn 으로 구성된다. 시스템 조작자에 의한 다양한 동작 파라미터의 선택에 따라서, 적절한 룩-업 테이블이 RAM 칩으로 다운로드된다. 이러한 룩-업 테이블은 오프-라인 프레임 평균화 필터링 기능의 결과가 되는 출력 Yn을 선택하도록 프레임-평균화된 이전의 프레임 출력 Yn-1 과 필터링되지 않은 현재 프레임 입력 Xn 의 결합된 입력에 의해 어드레스된다.
본 발명의 프레임 평균화 방법에 따라, 출력 값 Yn 은 이전의 프레임과 현재의 프레임의 신호 레벨 사이의 정규화된 차 △norm 의 함수인 지속성 계수를 사용하여 사전 계산된다. 이러한 것은 현재 프레임과 이전 프레임의 신호 레벨 사이의 절대 차를 취하여 그 결과를 두 데이터의 산술(기하학) 평균으로 분할함으로써 달성된다:
△norm = ｜Xn - Yn-1｜/ (｜Xn + Yn-1｜/2) (2)
식 (2)의 결과는 영상의 지속성의 량을 결정하는데 이용된다. 상기 지속성은 이전 및 현재 프레임의 얼마나 많은 데이터가 출력 신호 Yn를 결정하는데 이용되는지에 의해 규정되며(식 (1) 참조), 지속성 계수 p 는 다음과 같다:
p = 1 - f(-((△norm - k1)k2) + k4)k3 (3)
또는
p = k + f(((△norm - k1)k2) + k4)k3 (4)
여기에서, f 는 비선형 함수이고, k, k1, k2, k3 및 k4 는 활성 송신 포커스 지역의 수, 음향 프레임 속도 및 시스템 조작자에 의해 선택된 지속성 레벨에 따른 값을 갖는 상수이다. 적절한 f 함수는 식(3)에 대한 지수(exp) 함수 및 식(4)에 대한 쌍곡선 탄젠트(tanh) 함수이다. 프레임 평균화된 출력 값을 사전 계산하는 적절한 방법은 tanh 함수를 사용하여 식(4)에 따라 발생된 지속성 계수를 사용한다.
출력 값 Yn 은 다수 세트의 동작 조건의 각각에 대한 Xn 및 Yn-1 값의 각각의 가능한 쌍에 대해 계산된다. 출력 값 Yn 은 동작 조건의 각각의 세트에 대한 하나의 유일한 룩-업 테이블인 별개의 룩-업 테이블로서 시스템 메모리에 기억된다. 적절한 룩-업 테이블은 시스템 조작자에 의해 실례로 음향 프레임 속도, 포커스 지역의 수 및 지속성 레벨과 같은 소정 동작 조건의 선택에 따라 RAM 칩에 기억된다. 이때 픽셀 데이터는 선택된 동작 파라미터가 효과적으로 남아있는 한 룩-업 테이블로부터 판독된 필터 출력에 따라 프레임 평균화된다. 입력 데이터는 스캐닝-변환된 프레임 데이터이거나 또는 (비-스캐닝-변환된)음향 라인 데이터가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 벡터 밀도는 소정의 음향 프레임 속도를 유지하기 위하여 데시메이트될 수 있다. 두 개의 빔형성된 벡터 밀도 세트의 최대치가 칼러 흐름 모드에 대해 규정될 수 있다. 도 1을 참조하면, 스캔 제어 시퀀서(16)가 이들 벡터 밀도 세트를 갖는 호스트에 의해 프로그램된다. 해상도를 희생하여 프레임 속도를 얻기 위해, 두 개의 원래의 벡터 밀도 중 하나로부터 낮은 벡터 밀도로 데시메이트하는 능력이 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같이 제공된다. 또한, 비균일한 벡터 분포가 도 8에 도시된 바와 같이 영상의 측면으로 허용된다. 바람직하게는 포물선 분포가 이용되지만, 본 발명에 따른 벡터 분포는 포물선 간격 함수에 제한되지 않는다. 비균일한 벡터 분포는, 영상의 가장자리 쪽으로 영상화될 때 개구가 보다 작아짐에 따라, 영상의 중앙에 비하여 영상의 양 측상에서 작은 벡터가 이용될 수 있게 한다. 이러한 것은 전체 개구가 이용될 수 있는 영상 중앙의 고해상 벡터 밀도를 유지하는 동안 프레임 속도를 개선시킬 수 있게 한다.
상술된 실시예는 설명의 목적으로 기술되었다. 본 발명의 개념에 대한 변화 및 변경은 초음파 영상화 기술에 속하는 당업자로부터 용이하게 이루어질 수 있을 것이다. 모든 그러한 변화 및 변경은 첨부된 청구범위에 포함된다.
본 발명은 원하는 음향 프레임 속도를 유지하면서 컬러 흐름 영상의 공간 해상도 및 감도를 증가시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 초음파 에너지는 보다 협소하게 규정된 포커스 영역에 집중되어, 흐름 감도 및 혈관 충전(vessel filling)을 증가시킬 수 있게 된다. 해당하는 칼라 영역 (ROI)전반의 보다 나은 흐름 균일성이 또한 얻어진다.
도 1은 실시간 초음파 영상 시스템내의 주요 기능적 서브시스템을 도시하는 블록도.
도 2는 종래의 초음파 영상 시스템의 전형적인 128-채널 빔형성기의 블록도.
도 3은 초음파 트랜스듀서 어레이가 비교적 높은 F수를 갖는 개구를 가질 때 야기되는 초음파 빔 프로파일을 도시하는 구성도.
도 4는 초음파 트랜스듀서 어레이가 비교적 낮은 F수(f-number)를 갖는 개구를 가질 때 야기되는 초음파 빔 프로파일을 도시하는 구성도.
도 5는 본 발명에 따라 다수의 송신 포커스 지역이 이용될 때 야기되는 초음파 빔 프로파일을 도시하는 구성도.
도 6은 본 발명에 따라 프레임 평균화 룩-업 데이블에 포함되도록 출력 값을 발생하는 알고리즘을 도시하는 블록도.
도 7A 및 도 7B는 데시메이트되지 않은 그리고 데시메이트된 측면 벡터 분포를 각각 도시하는 구성도.
도 8은 영상 프레임의 측면적 벡터의 비균일 분포를 도시하는 구성도.
＠ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＠
2 : 빔형성기 4 : 프로세서
6 : 스캔 변환기 8 : 커널
10 : 조작자 인터페이스 12 : 마스터 제어기
16 : 스캔 제어 시퀀서 20 : 트랜스듀서
22 : 컬러 모니터 24 : 시스템 타이밍 발생기

Claims (23)

  1. 움직이는 초음파 산란체들의 매체를 영상화하는 방법에 있어서:
    제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 1 세트의 초음파 빔들을 송신하는 단계로서, 상기 제 1 세트의 상기 초음파 빔들 각각은 제 1 송신 포커스 지역 위치(first transmit focal zone position)를 갖는, 상기 제 1 세트의 초음파 빔 송신 단계;
    제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 2 세트의 초음파 빔들을 송신하는 단계로서, 상기 제 2 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 송신 포커스 지역 위치와는 다른 제 2 송신 포커스 지역 위치를 갖는, 상기 제 2 세트의 초음파 빔 송신 단계;
    상기 제 1 및 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 연속하여 획득하는 단계로서, 상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임 이후에 획득되는, 상기 획득 단계;
    프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 단계로서, 상기 이전에 출력된 프레임은 상기 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 더 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 차례로 출력되는, 상기 출력 단계; 및
    상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 단계를 구비하는, 영상화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 흐름 데이터는 흐름 속도 데이터를 구비하는, 영상화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 흐름 데이터는 파워 도플러 데이터(power doppler data)를 구비하는, 영상화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 이득 곡선이 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용되고, 상기 제 1 이득 곡선과는 다른 제 2 이득 곡선이 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용되는, 영상화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 초음파 빔은 제 1 버스트 길이를 갖고, 상기 제 2 세트의 초음파 빔은 상기 제 1 버스트 길이와는 다른 제 2 버스트 길이를 갖는, 영상화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 초음파 빔은 제 1 중심 주파수를 갖고, 상기 제 2 세트의 초음파 빔은 상기 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수를 갖는, 영상화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 세트의 초음파 빔은 F수(f-number)가 1.0 내지 3.0 범위인 개구(aperture)를 갖는 트랜스듀서 어레이(transducer array)를 사용하여 송신되는, 영상화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    초음파 에코들(ultrasound echoes)은 F수가 1.0 내지 3.0 범위인 개구를 갖는 트랜스듀서 어레이를 사용하여 수신되는, 영상화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 평균화 알고리즘은 상기 제 1 및 제 2 프레임 신호 레벨들 사이의 정규화된 차의 함수인 지속성 계수(persistence coefficient)를 계산하는, 영상화 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 3 세트의 초음파 빔들을 송신하는 단계로서, 상기 제 3 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 및 제 2 송신 포커스 지역의 위치들과는 다른 제 3 송신 포커스 지역의 위치를 갖는, 상기 제 3 세트의 초음파 빔 송신 단계;
    상기 제 2 프레임의 획득 후에 상기 제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 획득하는 단계;
    상기 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 제 2 현재 프레임의 프레임 평균화 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 단계; 및
    상기 제 2 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 단계를 더 구비하는, 영상화 방법.
  11. 움직이는 초음파 산란체들의 매체를 영상화하는 시스템에 있어서:
    제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 1 세트의 초음파 빔들을 송신하는 수단으로서, 상기 제 1 세트의 초음파 빔들 각각은 제 1 송신 포커스 지역 위치를 갖는, 상기 제 1 세트의 초음파 빔 송신 수단;
    제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 2 세트의 초음파 빔들을 송신하는 수단으로서, 상기 제 2 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 송신 포커스 지역 위치와는 다른 제 2 송신 포커스 지역 위치를 갖는, 상기 제 2 세트의 초음파 빔 송신 수단;
    상기 제 1 및 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 연속하여 획득하는 수단으로서, 상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임 이후에 획득되는, 상기 획득 수단;
    프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 필터 평균화 수단으로서, 상기 이전에 출력된 프레임은 상기 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 더 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 차례로 출력되는, 상기 필터 평균화 수단;
    디스플레이 모니터; 및
    상기 모니터상에 상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 수단을 구비하는, 영상화 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 획득 수단은 흐름 속도를 계산하기 위한 수단을 구비하는, 영상화 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 획득 수단은 흐르는 힘(flow power)을 계산하기 위한 수단을 구비하는, 영상화 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    제 1 이득 곡선과, 상기 제 1 이득 곡선과는 다른 제 2 이득 곡선을 기억하기 위한 수단;
    상기 제 1 이득 곡선을 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용하기 위한 수단, 및
    상기 제 2 이득 곡선을 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용하기 위한 수단을 더 구비하는, 영상화 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 초음파 빔은 제 1 버스트 길이를 갖고, 상기 제 2 세트의 초음파 빔은 상기 제 1 버스트 길이와는 다른 제 2 버스트 길이를 갖는, 영상화 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 초음파 빔은 제 1 중심 주파수를 갖고, 상기 제 2 세트의 초음파 빔은 상기 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수를 갖는, 영상화 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    F수가 1.0 내지 3.0 범위인 송신 개구를 갖는 트랜스듀서 어레이를 더 구비하는, 영상화 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서,
    F수가 1.0 내지 3.0 범위인 수신 개구를 갖는 트랜스듀서 어레이를 더 구비하는, 영상화 시스템.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 프레임 평균화 알고리즘은 상기 제 1 및 제 2 프레임 신호 레벨들 사이의 정규화된 차의 함수인 지속성 계수를 계산하는, 영상화 시스템.
  20. 움직이는 초음파 산란체들의 매체를 영상화하는 방법에 있어서:
    벡터 밀도 세트를 기억하는 단계;
    상기 벡터 밀도 세트를 데시메이트(decimate)하는 단계;
    제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 1 세트의 초음파 빔들을 송신하는 단계로서, 상기 제 1 세트의 초음파 빔들 각각은 제 1 송신 포커스 지역 위치를 갖고 상기 데시메이트된 벡터 밀도 세트에 따라 송신되는, 상기 제 1 세트의 초음파 빔 송신 단계;
    제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 상기 매체를 향해 제 2 세트의 초음파 빔들을 송신하는 단계로서, 상기 제 2 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 송신 포커스 지역 위치와는 다른 제 2 송신 포커스 지역 위치를 갖고 상기 데시메이트된 벡터 밀도 세트에 따라 송신되는, 상기 제 2 세트의 초음파 빔 송신단계;
    상기 제 1 및 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 연속하여 획득하는 단계로서, 상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임 이후에 획득되는, 상기 획득 단계;
    프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 단계로서, 상기 이전에 출력된 프레임은 상기 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 더 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 차례로 출력되는, 상기 출력 단계; 및
    상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 단계를 구비하는, 영상화 방법.
  21. 초음파 산란체를 영상화하는 시스템에 있어서:
    초음파 트랜스듀서 소자들의 어레이:
    영상 신호의 함수인 영상을 디스플레이하는 디스플레이 모니터; 및
    컴퓨터로서:
    (a) 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 제 1 세트의 초음파 빔들을 송신하는 상기 어레이의 소자들을 구동하는 단계로서, 상기 제 1 세트의 초음파 빔들 각각은 제 1 송신 포커스 지역을 갖는, 상기 구동 단계;
    (b) 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 제 2 세트의 초음파 빔들을 송신하는 상기 어레이의 소자들을 구동하는 단계로서, 상기 제 2 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 송신 포커스 지역과는 다른 제 2 송신 포커스 지역을 갖는, 상기 구동 단계;
    (c) 상기 제 1 및 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 연속하여 획득하는 단계로서, 상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임 이후에 획득되는, 상기 획득 단계;
    (d) 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 단계로서, 상기 이전에 출력된 프레임은 상기 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 더 이전에 출력된 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터의 함수로서 차례로 출력되는, 상기 출력 단계; 및
    상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 단계를 실행하도록 프로그램된, 상기 컴퓨터를 구비하는, 영상화 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는, 제 1 이득 곡선이 상기 제 1 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용되고, 상기 제 1 이득 곡선과는 다른 제 2 이득 곡선이 상기 제 2 프레임의 픽셀 흐름 데이터에 적용되도록, 더 프로그램되는, 영상화 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는:
    (f) 제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 생성하기 위해 제 3 세트의 초음파 빔들을 송신하는 상기 어레이의 소자들을 구동하는 단계로서, 상기 제 3 세트의 초음파 빔들 각각은 상기 제 1 및 제 2 송신 포커스 지역과는 다른 제 3 송신 포커스 지역을 갖는, 상기 구동 단계;
    (g) 상기 제 2 프레임 이후에 상기 제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터를 획득하는 단계;
    (h) 프레임 평균화 알고리즘, 상기 제 3 프레임의 픽셀 흐름 데이터 및 상기 제 1 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 출력하는 단계; 및
    (i) 상기 제 2 현재 프레임의 프레임 평균화된 픽셀 흐름 데이터를 디스플레이하는 단계를 실행하도록 더 프로그램되는, 영상화 시스템.
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