KR101055528B1 - Ultrasound system and method for providing OH - Google Patents
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Abstract
OH(orientation help)를 제공하는 초음파 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템 및 방법은, 초음파 프로브를 통해 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 초음파 데이터를 획득하고, 초음파 데이터를 이용하여 대상체의 볼륨 데이터를 형성하고, 볼륨 데이터에서 기준 단면을 선택하는 기준 단면의 선택 및 관심영역의 설정을 포함하는 사용자 인스트럭션(instruction)을 입력받고, 사용자 인스트럭션에 따라 볼륨 데이터를 이용하여 초음파 영상 - 초음파 영상은 사용자 인스트럭션에 해당하는 기준단면의 영상 및 3차원 초음파 영상을 포함함 - 을 형성하고, 사용자 인스트럭션에 따라 OH - OH는 3차원 초음파 영상, 초음파 프로브의 오리엔테이션을 제공하는 오리엔테이션 마커, 기준단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane), 관심영역 및 OH 방향 마커를 포함함 - 를 형성한다.An ultrasound system and method is disclosed that provides orientation help (OH). The system and method transmit an ultrasound signal to an object through an ultrasound probe, receive an ultrasound echo signal reflected from the object, obtain ultrasound data, form volume data of the object using ultrasound data, and reference the volume data. A user instruction including selection of a reference section for selecting a section and setting a region of interest is input, and an ultrasound image using volume data according to the user instruction-an ultrasound image is an image of a reference section corresponding to a user instruction and OH-OH is a three-dimensional ultrasound image, an orientation marker to provide an orientation of the ultrasonic probe, a clip plane for displaying an image of a reference cross section, according to a user instruction. Contains region of interest and OH directional marker- do.
초음파, OH, 기준 단면, 오리엔테이션, 클립 플레인 Ultrasound, OH, reference section, orientation, clip plane
Description
본 발명은 초음파 시스템에 관한 것으로, 특히 OH(orientation help)를 제공하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention relates to an ultrasound system, and in particular, to an ultrasound system and method for providing an orientation help (OH).
초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료 분야에서 널리 이용되고 있다. 초음파 시스템은 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 대상체 내부 조직의 고해상도 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있으므로 의료 분야에서 매우 중요하게 사용되고 있다.Ultrasound systems have non-invasive and non-destructive properties and are widely used in the medical field for obtaining information inside an object. Ultrasound systems are very important in the medical field because they can provide a doctor with a high-resolution image of the internal tissue of a subject in real time without the need for a surgical operation to directly incise and observe the subject.
일반적으로, 초음파 시스템은 2차원 초음파 영상에서 제공할 수 없었던 공간정보, 해부학적 형태 등과 같은 임상 정보를 포함하는 3차원 초음파 영상을 제공하고 있다. 즉, 초음파 시스템은 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 수신신호를 형성하도록 동작하는 초음파 프로브, 수신신호를 이용하여 볼륨 데이터를 형성하도록 동작하는 볼륨 데이터 형성부, 볼륨 데이터를 렌더링하여 3차원 초음파 영상을 형성하도록 동 작하는 초음파 영상 형성부 및 3차원 초음파 영상을 디스플레이하도록 동작하는 디스플레이부를 포함한다.In general, an ultrasound system provides a 3D ultrasound image including clinical information such as spatial information and anatomical shape, which cannot be provided in a 2D ultrasound image. That is, the ultrasound system transmits an ultrasound signal to an object, an ultrasound probe that operates to receive an ultrasound signal (that is, an ultrasound echo signal) reflected from the object to form a received signal, and operates to form volume data using the received signal. A volume data forming unit, an ultrasonic image forming unit operable to render volume data to form a 3D ultrasound image, and a display unit operable to display the 3D ultrasound image.
한편, 초음파 시스템은 3차원 초음파 영상의 공간적 위치(즉, 3차원 위치)를 제공하기 위해 OH(orientation help)를 제공하고 있다. 이 OH는 초음파 프로브를 통해 획득한 초음파 데이터의 전체 윤곽을 3차원으로 나타내고, 사용자에 의해 선택된 기준 단면(reference plane)이 3차원 공간에서 어느 위치에 해당하는지를 입체적으로 나타낸다.On the other hand, the ultrasound system provides an OH (orientation help) to provide a spatial position (ie, three-dimensional position) of the three-dimensional ultrasound image. The OH represents the entire contour of the ultrasound data acquired through the ultrasound probe in three dimensions and three-dimensionally indicates which position in the three-dimensional space the reference plane selected by the user corresponds to.
종래에는 OH내의 기준단면만이 회전 가능하였다. 즉, 종래의 OH는 회전, 축소, 확대, 이동 등과 같은 지오메트리 오퍼레이션(geometry operation)이 수행되지 않았다. 이로 인해, 사용자가 OH를 이용하여 3차원 초음파 영상 및 기준단면 영상의 공간적 위치를 가늠하기 어려운 문제점이 있다.Conventionally, only the reference section in OH was rotatable. That is, in the conventional OH, geometry operations such as rotation, reduction, enlargement, and movement are not performed. As a result, it is difficult for a user to estimate the spatial position of the 3D ultrasound image and the reference cross-sectional image using OH.
본 발명은 3차원 초음파 영상, 초음파 프로브의 오리엔테이션을 제공하는 오리엔테이션 마커, 기준단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane), 관심영역 및 OH 방향 마커를 포함하는 OH(orientation help)를 제공하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides an OH (orientation help) comprising a three-dimensional ultrasound image, an orientation marker for providing an orientation of the ultrasonic probe, a clip plane for displaying an image of a reference section, a region of interest and an OH direction marker. An ultrasound system and method are provided.
또한, 본 발명은 OH의 회전, 축소, 확대 및 이동을 포함하는 지오메트리 오퍼레이션(geometry operation)을 수행하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention also provides an ultrasound system and method for performing geometry operations including rotation, reduction, enlargement and movement of OH.
본 발명에 따른 초음파 시스템은, 초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하는 초음파 프로브를 통해 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 데이터 획득부; 상기 초음파 데이터를 이용하여 상기 대상체의 볼륨 데이터를 형성하도록 동작하는 볼륨 데이터 형성부; 관심영역을 설정하는 제1 사용자 인스트럭션 및 상기 볼륨 데이터에서 기준 단면을 선택하는 기준단면을 선택하는 제2 사용자 인스트럭션을 포함하는 사용자 인스트럭션(instruction)을 입력받도록 동작하는 사용자 입력부; 상기 사용자 인스트럭션에 따라 상기 볼륨 데이터를 이용하여 상기 사용자 인스트럭션에 해당하는 기준단면의 영상 및 3차원 초음파 영상을 형성하도록 동작하는 초음파 영상 형성부; 및 상기 사용자 인스트럭션에 따라 상기 3차원 초음파 영상, 상기 초음파 프로브의 오리엔테이션을 제공하는 오리엔테이션 마커, 상기 기준단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane), 상기 관심영역 및 OH 방향 마커를 포함하는 OH(orientation help)를 형성하도록 동작하는 프로세서를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasound system, comprising: an ultrasound data acquisition unit operative to acquire ultrasound data through an ultrasound probe that transmits an ultrasound signal to an object and receives an ultrasound echo signal reflected from the object; A volume data forming unit operable to form volume data of the object using the ultrasound data; A user input unit operable to receive a user instruction including a first user instruction for setting a region of interest and a second user instruction for selecting a reference section for selecting a reference section from the volume data; An ultrasound image forming unit operable to form an image and a 3D ultrasound image of a reference section corresponding to the user instruction using the volume data according to the user instruction; And an OH including the 3D ultrasound image, an orientation marker for providing an orientation of the ultrasound probe, a clip plane for displaying an image of the reference section, the region of interest, and an OH direction marker according to the user instruction. a processor operative to form an orientation help.
또한 본 발명에 따른 초음파 프로브를 포함하는 초음파 시스템의 OH(orientation help) 제공 방법은, a) 상기 초음파 프로브를 통해 초음파 신호를 대상체에 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 초음파 데이터를 획득하는 단계; b) 상기 초음파 데이터를 이용하여 상기 대상체의 볼륨 데이터를 형성하는 단계; c) 관심영역을 설정하는 제1 사용자 인스트럭션 및 상기 볼륨 데이터에서 기준 단면을 선택하는 기준단면을 선택하는 제2 사용자 인스트럭션을 포함하는 사용자 인스트럭션(instruction)을 입력받는 단계; d) 상기 사용 자 인스트럭션에 따라 상기 볼륨 데이터를 이용하여 상기 사용자 인스트럭션에 해당하는 기준단면의 영상 및 3차원 초음파 영상을 형성하는 단계; 및 e) 상기 사용자 인스트럭션에 따라 상기 사용자 인스트럭션에 따라 상기 3차원 초음파 영상, 상기 초음파 프로브의 오리엔테이션을 제공하는 오리엔테이션 마커, 상기 기준단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane), 상기 관심영역 및 OH 방향 마커를 포함하는 OH(orientation help)를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, a method of providing an orientation help (OH) of an ultrasound system including an ultrasound probe according to the present invention includes a) transmitting an ultrasound signal to an object through the ultrasound probe and receiving an ultrasound echo signal reflected from the object to provide ultrasound data. Obtaining; b) forming volume data of the object using the ultrasound data; c) receiving a user instruction including a first user instruction for setting a region of interest and a second user instruction for selecting a reference section for selecting a reference section from the volume data; d) forming an image and a 3D ultrasound image of a reference section corresponding to the user instruction using the volume data according to the user instruction; And e) the 3D ultrasound image according to the user instruction, an orientation marker for providing an orientation of the ultrasound probe, a clip plane for displaying an image of the reference section, the region of interest, and the like according to the user instruction. Forming an orientation help (OH) comprising an OH orientation marker.
본 발명에 의하면, 3차원 초음파 영상, 초음파 프로브의 오리엔테이션을 제공하는 오리엔테이션 마커, 기준단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane), 관심영역 및 OH 방향 마커를 포함하는 OH(orientation help)를 제공할 수 있어, 3차원 초음파 영상의 공간적 위치를 사용자에게 보다 직관적으로 제공할 수 있다.According to the present invention, an orientation help (OH) including a 3D ultrasound image, an orientation marker for providing an orientation of an ultrasound probe, a clip plane for displaying an image of a reference section, a region of interest and an OH direction marker In this case, the spatial position of the 3D ultrasound image may be more intuitively provided to the user.
또한, 본 발명에 의하면, OH의 회전, 축소, 확대, 이동 등과 같은 지오메트리 오퍼레이션(geomerty operation)을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to perform a geometric operation (rotation, reduction, enlargement, movement, etc.) of the OH.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템(100)의 구성을 보이는 블록도이다. 초음파 시스템(100)은 초음파 데이터 획득부(110), 볼륨 데이터 형성부(120), 초음파 영상 형성부(130), 사용자 입력부(140), 프로세서(150), 디스플레이부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an
초음파 데이터 획득부(110)는 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 초음파 데이터를 획득한다.The ultrasound
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 데이터 획득부(110)의 구성을 보이는 블록도이다. 초음파 데이터 획득부(110)는 송신신호 형성부(111), 다수의 변환소자(transducer element)를 포함하는 초음파 프로브(112), 빔 포머(113) 및 초음파 데이터 형성부(114)를 포함한다.2 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic
송신신호 형성부(111)는 초음파 프로브(112)의 변환소자 위치 및 집속점을 고려하여 초음파 프로브(112)의 다수의 변환소자 각각에 인가될 송신신호를 형성한다. 본 실시예에서 송신신호는 3차원 초음파 영상을 이루는 다수의 프레임 각각을 얻기 위한 송신신호이다.The transmission
초음파 프로브(112)는 다수의 변환소자가 고도 방향으로 소정 각도 스윙하는 3차원 프로브(3 dimensional probe) 등으로 구현될 수 있다. 초음파 프로브(112)는 송신신호 형성부(111)로부터 제공되는 송신신호를 초음파 신호로 변환한다. 초음파 프로브(112)는 변환된 초음파 신호를 도 3에 도시된 바와 같이 축 방향(axial direction)을 따라 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 형성한다. 도 3은 축 방향에 수직한 측 방향(lateral direction) 및 고도 방향(elevation direction)을 함께 보이고 있다. 여기서 고도 방향은 대상체의 단면 방향, 즉 다수의 변환소자(112a)가 스윙하는 방향을 나타낸다. 초음파 프로브(112)는 초음파 프로브(112)의 오리엔테이션(orientation)을 제 공하기 위한 오리엔테이션 제공부(도시하지 않음)를 포함한다. The
빔 포머(113)는 초음파 프로브(112)로부터 제공되는 수신신호를 아날로그 디지털 변환한다. 아울러, 빔 포머(113)는 초음파 프로브(112)의 변환소자 위치 및 집속점을 고려하여 디지털 변환된 수신신호를 수신 집속시켜 수신 집속 신호를 형성한다.The beam former 113 converts the received signal provided from the
초음파 데이터 형성부(114)는 빔 포머(113)로부터 제공되는 수신 집속 신호를 이용하여 초음파 데이터를 형성한다. 초음파 데이터 형성부(114)는 빔 포머(113)로부터 제공되는 수신 집속 신호에 다양한 신호 처리(예를 들어, 게인(gain) 조절, 필터링 처리 등)를 수행할 수도 있다.The ultrasonic
다시, 도 1을 참조하면, 볼륨 데이터 형성부(120)는 초음파 데이터 획득부(110)로부터 제공되는 초음파 데이터를 이용하여 볼륨 데이터를 형성한다.Referring back to FIG. 1, the volume
사용자 입력부(130)는 컨트롤 패널(control panel), 마우스(mouse), 키보드(keyboard) 등으로 구현되어, 사용자의 인스트럭션(instruction)을 입력받는다. 본 실시예에서 사용자 인스트럭션은 관심영역(region of interest, ROI)을 설정하는 제1 사용자 인스트럭션, 기준단면(reference plane)을 선택하는 제2 사용자 인스트럭션 및 OH(orientation help)의 지오메트리 오퍼레이션(geometry operation)을 설정하는 제3 사용자 인스트럭션을 포함한다. 여기서, 기준 단면은 도 4에 도시된 바와 같이 볼륨 데이터(210)에서 A 단면, B 단면 및 C 단면 중 어느 하나의 단면이다. 또한, 관심영역의 설정은 관심영역의 크기 및 위치의 설정을 포함한다. 아울러, 지오메트리 오퍼레이션은 OH의 회전, 축소, 확대 및 이동중 적어도 하나를 포함한다.The
초음파 영상 형성부(140)는 사용자 입력부(130)로부터의 사용자 인스트럭션(즉, 제1 사용자 인스트럭션)에 따라 볼륨 데이터 형성부(120)로부터 제공되는 볼륨 데이터를 이용하여 초음파 영상을 형성한다. 본 실시예에서 초음파 영상 형성부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 볼륨 데이터(210)를 이용하여 A 단면의 초음파 영상(이하, A 단면 영상이라 함), B 단면의 초음파 영상(이하, B 단면 영상이라 함), C 단면의 초음파 영상(이하, C 단면 영상이라 함) 및 3차원 초음파 영상을 형성한다.The ultrasound
프로세서(150)는 사용자 입력부(130)로부터 제공되는 사용자 인스트럭션(즉, 제1 및 제2 사용자 인스트럭션)에 따라 OH를 형성한다. 본 실시예에서 OH(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 영상 형성부(140)에서 형성된 3차원 초음파 영상(310), 초음파 프로브(112)의 오리엔테이션 제공부에 해당하는 오리엔테이션 마커(320), 기준 단면의 영상을 표시하기 위한 클립 플레인(clip plane)(330), 관심영역(region of interest, ROI)(340) 및 OH 방향 마커(350)를 포함한다. 여기서, 3차원 초음파 영상(310)은 OH(300)의 내부에 설정된다. 또한, OH 방향 마커(350)는 다수의 변환소자(112a)의 스윙 방향(즉, 고도 방향)을 나타내는 제1 OH 방향 마커(도시하지 않음) 및 초음파 프로브(112)의 주사선 방향(즉, 측 방향)을 나타내는 제2 OH 방향 마커(도시하지 않음)를 포함한다. 도 5에서는 OH 방향 마커(350)로서 제1 OH 방향 마커가 도시된다. 아울러, 프로세서(150)는 사용자 입력부(130)로부터 제공되는 사용자 인스트럭션(즉, 제3 사용자 인스트럭션)에 따라 OH의 지오메트리 오퍼레이션(즉, OH의 회전, 축소, 확대 및 이동 중 어느 하나)을 설정할 수 있다. The
디스플레이부(160)는 초음파 영상 형성부(140)에서 형성된 초음파 영상, 즉 A 단면 영상, B 단면 영상 및 C 단면 영상과, 프로세서(150)에서 처리된 OH를 디스플레이한다.The
전술한 실시예에서는 A 단면 영상, B 단면 영상, C 단면 영상 및 OH를 디스플레이하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에서는 A 단면 영상, B 단면 영상, C 단면 영상 및 OH와 함께 3차원 초음파 영상을 디스플레이할 수도 있다. Although the above-described embodiment has been described as displaying the A cross-sectional image, the B cross-sectional image, the C cross-sectional image, and the OH, in another embodiment, the three-dimensional ultrasound image is displayed together with the A cross-sectional image, the B cross-sectional image, the C cross-sectional image, and the OH. You may.
제어부(170)는 초음파 신호의 송수신을 제어하며, 초음파 데이터의 획득을 제어한다. 아울러, 제어부(170)는 초음파 영상의 형성 및 디스플레이를 제어하고, OH의 형성, 지오메트리 오퍼레이션 및 디스플레이를 제어한다.The
본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.While the invention has been described and illustrated by way of preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 시스템의 구성을 보이는 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 데이터 획득부의 구성을 보이는 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic data acquisition unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변환소자, 주사선 및 좌표계를 보이는 개략도.3 is a schematic view showing a conversion element, a scanning line and a coordinate system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 볼륨 데이터의 예를 보이는 예시도.4 is an exemplary view showing an example of volume data.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OH(orientation help)를 보이는 예시도. 5 is an exemplary view showing an orientation help (OH) according to an embodiment of the present invention.
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