KR101077752B1 - Ultrasound system and method for performing fetal head measurement based on three-dimensional ultrasound image - Google Patents

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Abstract

3차원 초음파 영상에 기초하여 태아의 머리 측정을 수행하는 초음파 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 초음파 시스템은, 초음파 신호를 대상체 - 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 데이터 획득부; 및 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하고, 3차원 초음파 영상에 대해 태아의 얼굴 검출을 수행하여 3차원 초음파 영상을 정렬시키고, 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하며, 복수의 슬라이스 영상을 이용하여 태아의 머리 측정을 수행하도록 동작하는 프로세서를 포함한다.An ultrasound system and method are disclosed for performing fetal head measurements based on three-dimensional ultrasound images. The ultrasound system according to the present invention transmits an ultrasound signal to an object, in which the fetus is included, and receives an ultrasound echo signal reflected from the object, thereby obtaining ultrasound data that is operable to obtain a plurality of ultrasound data about the object. part; And forming a 3D ultrasound image by using the plurality of ultrasound data, performing fetal face detection on the 3D ultrasound image to align the 3D ultrasound image, and setting a plurality of slices on the aligned 3D ultrasound image. And a processor configured to form a plurality of slice images and to perform fetal head measurement using the plurality of slice images.

초음파, 태아, 머리, HC, OFD, BPD, 슬라이스 Ultrasound, fetus, head, HC, OFD, BPD, slice

Description

3차원 초음파 영상에 기초하여 태아의 머리 측정을 수행하는 초음파 시스템 및 방법{ULTRASOUND SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING FETAL HEAD MEASUREMENT BASED ON THREE-DIMENSIONAL ULTRASOUND IMAGE}ULTRASOUND SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING FETAL HEAD MEASUREMENT BASED ON THREE-DIMENSIONAL ULTRASOUND IMAGE}

본 발명은 초음파 시스템에 관한 것으로, 특히 3차원 초음파 영상에 기초하여 태아의 머리를 측정하는 초음파 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasound system, and more particularly, to an ultrasound system and method for measuring a fetus's head based on a three-dimensional ultrasound image.

근래에는 고령출산, 전자파, 환경 호르몬 등의 요인으로 기형아나 미숙아의 출산 비율이 점점 높아지고 있으며, 태아의 질환 여부를 신속하게 그리고 정확하게 진단하는 것은 매우 중요한 문제이다. 이이와 같이 태아의 질환 여부를 진단하기 위해 초음파 시스템이 이용되고 있다.Recently, birth rates of deformed and premature infants are increasing due to factors such as aging, electromagnetic waves, and environmental hormones, and it is very important to quickly and accurately diagnose fetal disease. As such, an ultrasound system is used to diagnose fetal disease.

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 내부의 고해상도 영상을 실시간으로 의사에게 제공할 수 있어 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 inside of a subject in real time without the need for a surgical operation in which the subject is directly incised and observed.

초음파 시스템은 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 대상체내의 태아의 초음파 영상을 형성한다. 한편, 초 음파 시스템은 초음파 영상을 이용하여 태아의 머리, 특히 HC(head circumference), BPD(biparietal diameter) 및 OFD(occipitofrontal diameter)를 측정하여, 태아의 질환 여부를 진단할 수 있다.The ultrasound system transmits an ultrasound signal to the object and receives an ultrasound echo signal reflected from the object to form an ultrasound image of the fetus in the object. On the other hand, the ultrasound system can diagnose the fetus's disease by measuring the fetus's head, especially head circumference (HC), biparietal diameter (BPD) and occipitofrontal diameter (OFD), by using an ultrasound image.

종래에는 태아의 머리를 측정하기 위해 태아를 복수회의 스캔을 통해 태아의 얼굴 단면에 해당하는 2차원 초음파 영상을 얻었다. 이로 인해, 태아의 머리를 측정하는데 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 태아의 HC, OFD 및 BPD를 정확하게 측정하는데 어려움이 있다.Conventionally, two-dimensional ultrasound images corresponding to the cross-sectional face of a fetus have been obtained through a plurality of scans of the fetus to measure the fetal head. Because of this, it is not only time-consuming to measure the fetus' head, but also has difficulty in accurately measuring the fetal HC, OFD, and BPD.

본 발명은 태아를 포함하는 대상체에 대한 3차원 초음파 영상을 형성하고, 3차원 초음파 영상을 이용하여 태아의 머리 측정을 수행하는 초음파 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides an ultrasound system and method for forming a 3D ultrasound image of a subject including a fetus and performing head measurement of the fetus using the 3D ultrasound image.

본 발명에 따른 초음파 시스템은, 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 데이터 획득부; 및 상기 초음파 데이터 획득부에 연결되어, 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하고, 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키고, 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형 성하며, 상기 복수의 슬라이스 영상을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하도록 동작하는 프로세서를 포함한다.An ultrasound system according to the present invention is operable to transmit an ultrasound signal to an object, the fetus is contained within the object, to receive an ultrasound echo signal reflected from the object, and to obtain a plurality of ultrasound data for the object. An ultrasonic data acquisition unit; And form a 3D ultrasound image by using the plurality of ultrasound data, and perform face detection of the fetus on the 3D ultrasound image to align the 3D ultrasound image. And a processor configured to set a plurality of slices on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images, and to perform head measurement of the fetus using the plurality of slice images.

또한 본 발명에 따른 태아 머리 측정 방법은, a) 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하는 단계; b) 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하는 단계; c) 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키는 단계; d) 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하는 단계; 및 e) 상기 복수의 슬라이스 영상을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하는 단계를 포함한다.In addition, the method for measuring fetal head according to the present invention includes a) transmitting an ultrasound signal to a subject, wherein the subject includes a fetus, receiving an ultrasound echo signal reflected from the subject, and receiving a plurality of ultrasound data for the subject. Obtaining a; b) forming a 3D ultrasound image using the plurality of ultrasound data; c) aligning the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus on the 3D ultrasound image; d) setting a plurality of slices on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images; And e) performing head measurement of the fetus using the plurality of slice images.

또한 본 발명에 따른, 태아의 머리 측정을 수행하는 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체로서, 상기 방법은, a) 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하는 단계; b) 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하는 단계; c) 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키는 단계; d) 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하는 단계; 및 e) 상기 복수의 슬라이스 영상을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하는 단계를 포함한다.A computer-readable recording medium for storing a program for performing a method for performing a fetus head measurement, according to the present invention, the method comprising: a) transmitting an ultrasound signal to a subject, wherein the subject includes a fetus; Receiving an ultrasound echo signal reflected from the object, and obtaining a plurality of ultrasound data of the object; b) forming a 3D ultrasound image using the plurality of ultrasound data; c) aligning the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus on the 3D ultrasound image; d) setting a plurality of slices on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images; And e) performing head measurement of the fetus using the plurality of slice images.

본 발명은 3차원 초음파 영상을 이용하여 태아의 머리 측정, 즉 HC(head circumference), BPD(biparietal diameter) 및 OFD(occipitofrontal diameter)를 정확하게 수행할 수 있으며, 측정 소요 시간을 감소시킬 수 있다.The present invention can accurately perform fetal head measurement, that is, head circumference (HC), biparietal diameter (BPD), and occipitofrontal diameter (OFD) using a three-dimensional ultrasound image, and reduce measurement time.

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), 저장부(120), 프로세서(130) 및 디스플레이부(140)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasound system 100 according to an embodiment of the present invention. The ultrasound system 100 may include an ultrasound data acquirer 110, a storage 120, a processor 130, and a display 140.

초음파 데이터 획득부(110)는 초음파 신호를 대상체 - 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하여 초음파 데이터를 획득한다. 초음파 데이터 획득부(110)에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The ultrasound data acquisition unit 110 transmits an ultrasound signal to an object, the fetus is included in the object, and receives the ultrasound signal reflected from the object (ie, an ultrasound echo signal) to obtain ultrasound data. The ultrasound data acquisition unit 110 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 데이터 획득부의 구성을 보이는 블록도이다. 초음파 데이터 획득부(110)는 송신신호 형성부(111), 복수의 변환소자(transducer element)(도시하지 않음)를 포함하는 초음파 프로브(112), 빔 포머(113) 및 초음파 데이터 형성부(114)를 포함한다.2 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic data acquisition unit according to an exemplary embodiment of the present invention. The ultrasonic data acquiring unit 110 includes an ultrasonic probe 112 including a transmission signal forming unit 111, a plurality of transducer elements (not shown), a beam former 113, and an ultrasonic data forming unit 114. ).

송신신호 형성부(111)는 변환소자의 위치 및 집속점을 고려하여 송신신호를 형성한다. 송신신호 형성부(111)는 송신신호의 형성을 순차적 및 반복적으로 수행 하여 도 3에 도시된 바와 같이 프레임(Pi(1≤i≤N)) 각각을 얻기 위한 송신신호를 형성한다. 도 3에서는 프레임(Pi(1≤i≤N))이 팬(fan) 형태로 획득되는 것으로 설명하였지만, 이에 국한되지 않는다.The transmission signal forming unit 111 forms a transmission signal in consideration of the position and focus point of the conversion element. The transmission signal forming unit 111 sequentially and repeatedly forms the transmission signal to form a transmission signal for obtaining each of the frames Pi (1 ≦ i ≦ N) as shown in FIG. 3. In FIG. 3, the frame Pi (1 ≦ i ≦ N) is described as being obtained in the form of a fan, but is not limited thereto.

초음파 프로브(112)는 송신신호 형성부(111)로부터 송신신호가 제공되면, 송신신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여 수신신호를 형성한다. 수신신호는 아날로그 신호이다. 초음파 프로브(112)는 송신신호 형성부(111)로부터 순차적으로 제공되는 송신신호에 따라 초음파 신호의 송수신을 순차적 및 반복적으로 수행하여 복수의 수신신호를 형성한다. 초음파 프로브(112)는 3D 메커니컬 프로브(three-dimensional mechanical probe), 2D 어레이 프로브(two-dimensional array probe) 등을 포함할 수 있다.When the transmission signal is provided from the transmission signal forming unit 111, the ultrasound probe 112 converts the transmission signal into an ultrasound signal and transmits the ultrasound signal to the object, and receives the ultrasound echo signal reflected from the object to form a reception signal. The received signal is an analog signal. The ultrasonic probe 112 sequentially and repeatedly transmits and receives an ultrasonic signal according to transmission signals sequentially provided from the transmission signal forming unit 111 to form a plurality of reception signals. The ultrasonic probe 112 may include a three-dimensional mechanical probe, a two-dimensional array probe, or the like.

빔 포머(113)는 초음파 프로브(112)로부터 수신신호가 제공되면, 수신신호를 아날로그 디지털 변환하여 디지털 신호를 형성한다. 또한, 빔 포머(113)는 변환소자의 위치 및 집속점을 고려하여 디지털 신호를 수신집속시켜 수신집속신호를 형성한다. 빔 포머(113)는 초음파 프로브(112)로부터 순차적으로 제공되는 수신신호에 따라 아날로그 디지털 변환 및 수신집속을 순차적 및 반복적으로 수행하여 복수의 수신집속신호를 형성한다.When the received signal is provided from the ultrasonic probe 112, the beam former 113 converts the received signal into analog and digital to form a digital signal. In addition, the beam former 113 focuses the digital signal in consideration of the position and the focusing point of the conversion element to form the reception focus signal. The beam former 113 sequentially and repeatedly performs analog to digital conversion and reception focusing according to the reception signals sequentially provided from the ultrasonic probe 112 to form a plurality of reception focusing signals.

초음파 데이터 형성부(114)는 빔 포머(113)로부터 수신집속신호가 제공되면, 수신집속신호를 이용하여 초음파 데이터를 형성한다. 초음파 데이터 형성부(114)는 빔 포머(113)로부터 순차적으로 제공되는 수신집속신호에 따라 초음파 데이터의 형성을 순차적 및 반복적으로 수행하여 프레임(Pi(1≤i≤N)) 각각에 해당하는 초음파 데이터를 형성한다. 또한, 초음파 데이터 형성부(114)는 초음파 데이터를 형성하는데 필요한 다양한 신호 처리(예를 들어, 게인(gain) 조절 등)를 수신집속신호에 수행할 수 있다.When the reception focus signal is provided from the beamformer 113, the ultrasound data forming unit 114 forms the ultrasound data using the reception focus signal. The ultrasound data forming unit 114 sequentially and repeatedly forms ultrasound data according to the reception focus signals sequentially provided from the beamformer 113 to correspond to the frames Pi (1 ≦ i ≦ N). Form ultrasound data. In addition, the ultrasound data forming unit 114 may perform various signal processing (for example, gain adjustment, etc.) necessary for forming the ultrasound data on the reception focus signal.

다시 도 1을 참조하면, 저장부(120)는 태아에 대한 복수의 머리 측정 기준값 각각에 해당하는 임신 주수 정보를 제공하는 매핑 테이블을 저장한다. 본 실시예에서, 머리 측정 기준값은 HC(head circumference) 기준값, OFD(occipitofrontal diameter) 기준값 및 BPD(biparietal diameter) 기준값을 포함한다.Referring back to FIG. 1, the storage unit 120 stores a mapping table that provides information on the number of weeks of pregnancy corresponding to each of the plurality of head measurement reference values for the fetus. In this embodiment, the head measurement reference value includes a head circumference (HC) reference value, an occipitofrontal diameter (OFD) reference value, and a biparietal diameter (BPD) reference value.

프로세서(130)는 초음파 데이터 획득부(110) 및 저장부(120)에 연결된다. 프로세서(130)는 초음파 데이터 획득부(110)로부터 제공되는 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하고, 형성된 3차원 초음파 영상을 이용하여 태아의 머리 측정을 수행한다. 또한, 프로세서(130)는 태아의 머리 측정값에 해당하는 임신 주수 정보를 추출하고, 추출된 임신 주수 정보를 포함하는 대상체 정보를 형성한다. 프로세서(120)에 대해서는 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The processor 130 is connected to the ultrasound data acquisition unit 110 and the storage unit 120. The processor 130 forms a 3D ultrasound image using the plurality of ultrasound data provided from the ultrasound data acquirer 110, and performs fetal head measurement using the formed 3D ultrasound image. In addition, the processor 130 extracts gestational week information corresponding to the fetus head measurement value, and forms object information including the extracted gestational week information. The processor 120 will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 구성을 보이는 블록도이다. 프로세서(130)는 볼륨 데이터 형성부(131), 영상 형성부(132), 영상 처리부(133), 슬라이스 설정부(134), 윤곽(contour) 검출부(135) 및 측정부(136)를 포함한다. 또 한, 프로세서(130)는 대상체 정보 형성부(137)를 더 포함할 수 있다.4 is a block diagram showing the configuration of a processor according to an embodiment of the present invention. The processor 130 includes a volume data forming unit 131, an image forming unit 132, an image processing unit 133, a slice setting unit 134, a contour detection unit 135, and a measuring unit 136. . In addition, the processor 130 may further include the object information forming unit 137.

볼륨 데이터 형성부(131)는 초음파 데이터 획득부(110)로부터 제공되는 복수의 초음파 데이터를 이용하여 도 5에 도시된 바와 같이 볼륨 데이터(210)를 형성한다. 볼륨 데이터는 프레임(Pi(1≤i≤N))으로 이루어지고 밝기값을 갖는 복수의 복셀(voxel)을 포함한다. 도 5에 있어서, 축(axial) 방향은 초음파 프로브(112)의 변환소자를 기준으로 초음파 신호의 진행 방향을 나타내고, 측면(lateral) 방향은 스캔라인(scanline)의 이동 방향을 나타내며, 고도(elevation) 방향은 3차원 초음파 영상의 깊이 방향으로서 프레임의 스캔 방향(즉, 주사면의 이동 방향)을 나타낸다.The volume data forming unit 131 forms the volume data 210 as shown in FIG. 5 by using the plurality of ultrasonic data provided from the ultrasonic data obtaining unit 110. The volume data includes a plurality of voxels composed of a frame Pi (1 ≦ i ≦ N) and having a brightness value. In FIG. 5, the axial direction represents the traveling direction of the ultrasonic signal based on the conversion element of the ultrasound probe 112, and the lateral direction represents the moving direction of the scanline. ) Direction is a depth direction of a 3D ultrasound image, and represents a scanning direction of the frame (that is, a moving direction of the scanning surface).

영상 형성부(132)는 볼륨 데이터 형성부(131)로부터 볼륨 데이터가 제공되면, 볼륨 데이터를 렌더링하여 3차원 초음파 영상(310, 도 6 참조)을 형성한다. 렌더링은 레이 케스팅 렌더링(ray-casting rendering), 표면 렌더링(surface rendering) 등을 포함할 수 있다.When the volume data is provided from the volume data forming unit 131, the image forming unit 132 renders the volume data to form a 3D ultrasound image 310 (see FIG. 6). Rendering may include ray-casting rendering, surface rendering, and the like.

영상 처리부(133)는 영상 형성부(132)로부터 제공되는 3차원 초음파 영상에 대해 태아의 얼굴 검출(face detection)을 수행하여 3차원 초음파 영상을 정렬시킨다. 여기서, 얼굴 검출은 기하학적 특징점을 추출하여 일치 여부를 판단하여 얼굴을 검출하는 기하학적 방법, 특징점을 추출하여 PCA(principal component analysis)를 적용하고 유사도를 측정하여 얼굴을 검출하는 아이겐페이스(Eigenfaces)법, FLD(fisher linear discriminant)를 분류 알고리즘으로 적용하여 얼굴을 검출하는 피셔페이스(Fisherfaces)법, PCA와 SVM(support vector machine) 알고리즘을 적용하여 얼굴을 검출하는 방법 등이 이용될 수 있다. 일례로서, 영상 처리부(133)는 영상 형성부(132)로부터 제공되는 3차원 초음파 영상에 3차원 직교 좌표계를 설정한다. 영상 처리부(133)는 3차원 초음파 영상만을 3차원으로 사전 설정된 각도씩 회전시키면서 3차원 초음파 영상에 대해 태아의 얼굴 검출(face detection)을 수행하여, 태아의 척추가 3차원 직교 좌표계의 임의의 축, 예를 들어 Z축에 일치되도록 3차원 초음파 영상을 정렬시킨다.The image processor 133 aligns the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus on the 3D ultrasound image provided from the image forming unit 132. Here, the face detection is a geometric method of detecting a face by extracting geometric feature points to determine the match, the eigenfaces method of detecting a face by applying a principal component analysis (PCA) by extracting the feature points, measuring the similarity, A Fisherfaces method for detecting a face by applying a FLD (fisher linear discriminant) as a classification algorithm, a method for detecting a face by applying a PCA and a support vector machine (SVM) algorithm, and the like may be used. As an example, the image processor 133 sets a 3D rectangular coordinate system on the 3D ultrasound image provided from the image forming unit 132. The image processor 133 performs face detection on the 3D ultrasound image while rotating only the 3D ultrasound image by a predetermined angle in 3D, so that the fetus's spine is an arbitrary axis of the 3D Cartesian coordinate system. For example, the 3D ultrasound image is aligned to match the Z axis.

슬라이스 설정부(134)는 도 6에 도시된 바와 같이 얼굴 검출을 통해 검출된 태아(320)의 두 눈(321a, 321b)을 지나는 기준 슬라이스(410a)를 3차원 초음파 영상에 설정하고, 기준 슬라이스(410a)를 포함하는 복수의 슬라이스(410a 내지 410n)를 3차원 초음파 영상에 설정한다. 여기서, 슬라이스는 임의의 축, 예를 들어 Z축에 수직한 단면일 수 있으며, 태아의 눈에서부터 즉 머리 방향으로 사전 설정된 간격으로 설정될 수 있다.As shown in FIG. 6, the slice setting unit 134 sets the reference slice 410a passing through the two eyes 321a and 321b of the fetus 320 detected through face detection to the 3D ultrasound image, and the reference slice A plurality of slices 410a to 410n including 410a are set in the 3D ultrasound image. Here, the slice may be a cross section perpendicular to any axis, for example the Z axis, and may be set at predetermined intervals from the eye of the fetus, ie in the head direction.

윤곽 검출부(135)는 3차원 초음파 영상을 이용하여 복수의 슬라이스 각각에 해당하는 슬라이스 영상을 형성한다. 또한, 윤곽 검출부(135)는 복수의 슬라이스 영상 각각에 대해 윤곽 검출을 수행하여 도 7에 도시된 바와 같이 태아의 두개골 윤곽(330)을 검출한다. 윤곽은 소벨(Sobel) 마스크, 프리윗(Prewitt) 마스크, 로버트(Robert) 마스크, 캐니 마스크(Canny) 마스크 등과 같은 윤곽 검출 마스크를 이용하여 검출될 수 있다. 또한, 윤곽은 구조 텐서(structure tensor)를 이용한 고유값(eigen value)의 차로부터 검출될 수 있다.The contour detector 135 forms a slice image corresponding to each of the plurality of slices by using the 3D ultrasound image. In addition, the contour detector 135 detects the skull contour 330 of the fetus as shown in FIG. 7 by performing contour detection on each of the plurality of slice images. The contour may be detected using a contour detection mask such as a Sobel mask, a Prewitt mask, a Robert mask, a Canny mask, or the like. Also, the contour can be detected from the difference of eigen values using a structure tensor.

측정부(136)는 복수의 슬라이스 영상에 대해 검출된 두개골 윤곽을 이용하여 태아의 머리 측정을 수행한다. 보다 상세하게, 측정부(136)는 복수의 슬라이스에 대해 검출된 두개골 윤곽을 이용하여 두개골 둘레를 측정한다. 둘레는 공지된 다양한 방법을 통해 측정될 수 있으므로 본 실시예에서 상세하게 설명하지 않는다. 측정부(126)는 복수의 슬라이스 영상에 대한 둘레 측정값을 비교하여 최대의 둘레 측정값을 검출하고, 검출된 최대의 둘레 측정값에 해당하는 슬라이스 영상을 추출한다. 일례로서, 측정부(136)는 도 7에 도시된 바와 같이 최대의 둘레 측정값에 해당하는 슬라이스 영상(410f')을 추출한다. 측정부(136)는 추출된 슬라이스 영상(410f')에 대해 HC를 측정하기 위한 곡선(CL)을 두개골 윤곽(330) 상에 설정하고, 설정된 곡선(CL)에 기초하여 HC를 측정하여 HC 측정값을 형성한다. 또한, 측정부(136)는 슬라이스 영상(410f')에 대해 태아의 두 눈의 중앙(O)을 기준으로 두개골 윤곽까지 복수의 직선(E1 내지 En)을 설정하고, 설정된 복수의 직선 중에서 최대 길이의 직선(En)을 검출한다. 측정부(136)는 검출된 직선(En)을 OFD를 측정하기 위한 직선으로 설정하고, 직선(En)에 기초하여 OFD를 측정하여 OFD 측정값을 형성한다. 또한, 측정부(136)는 두개골 윤곽내에서 OFD를 측정하기 위한 직선(En)에 수직한 직선(V)을 설정하고, 설정된 직선(V)에 기초하여 BPD를 측정하여 BPD 측정값을 형성한다.The measuring unit 136 measures fetal head using a skull contour detected for the plurality of slice images. In more detail, the measurement unit 136 measures the skull circumference using the skull contour detected for the plurality of slices. The circumference may be measured through various known methods and thus will not be described in detail in this embodiment. The measuring unit 126 compares the circumferential measurement values of the plurality of slice images, detects the maximum circumferential measurement value, and extracts the slice image corresponding to the detected maximum circumferential measurement value. As an example, the measurement unit 136 extracts the slice image 410f 'corresponding to the maximum circumferential measurement value as shown in FIG. 7. The measuring unit 136 sets a curve CL for measuring HC on the extracted slice image 410f 'on the skull contour 330, and measures HC based on the set curve CL. Form a value. In addition, the measurement unit 136 sets a plurality of straight lines E1 to En to the skull contour on the slice image 410f 'based on the center O of the two eyes of the fetus, and the maximum length among the set plurality of straight lines. The straight line En is detected. The measuring unit 136 sets the detected straight line En as a straight line for measuring the OFD, and measures the OFD based on the straight line En to form the OFD measured value. In addition, the measurement unit 136 sets a straight line V perpendicular to a straight line En for measuring OFD in the skull outline, and forms a BPD measurement value by measuring the BPD based on the set straight line V. .

대상체 정보 형성부(137)는 저장부(120)를 조회하여 HC 측정값, OFD 측정값 및 BPD 측정값에 해당하는 임신 주수 정보를 추출하고, 추출된 임신 주수 정보에 기초하여 대상체 정보를 형성한다. 본 실시예에서 대상체 정보는 임신 주수 정보에 기초한 출산 예정일 정보, 임신 주수 정보 등을 포함할 수 있다. 출산 예정일은 공 지된 다양한 방법을 통해 임신 주수 정보로부터 산출될 수 있으므로 상세하게 설명하지 않는다.The object information forming unit 137 queries the storage unit 120 to extract gestational week information corresponding to the HC measurement value, the OFD measurement value, and the BPD measurement value, and forms object information based on the extracted gestational week information. . In the present exemplary embodiment, the object information may include information on a due date of pregnancy, information on the number of weeks of pregnancy, and the like, based on the number of weeks of pregnancy. The due date can be calculated from the number of weeks of pregnancy through various known methods and will not be described in detail.

다시 도 1을 참조하면, 디스플레이부(140)는 프로세서(130)에서 형성된 3차원 초음파 영상을 디스플레이한다. 또한, 디스플레이부(140)는 프로세서(130)에서 형성된 HC 측정값, OFD 측정값 및 BPD 측정값을 디스플레이한다. 또한, 디스플레이부(140)는 프로세서(130)에서 형성된 대상체 정보를 디스플레이한다.Referring back to FIG. 1, the display 140 displays a 3D ultrasound image formed by the processor 130. In addition, the display 140 displays the HC measurement value, the OFD measurement value, and the BPD measurement value formed by the processor 130. In addition, the display 140 displays object information formed by the processor 130.

본 발명이 바람직한 실시예를 통해 설명되고 예시되었으나, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 사항 및 범주를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형이 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 changes and modifications can be made therein 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 프레임의 스캔 방향을 보이는 예시도.3 is an exemplary view showing a scanning direction of a frame.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 구성을 보이는 블록도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a processor according to an embodiment of the present invention.

도 5는 볼륨 데이터의 예를 보이는 예시도.5 is an exemplary view showing an example of volume data.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 3차원 초음파 영상에 설정되는 복수의 슬라이스를 보이는 예시도.6 is an exemplary view showing a plurality of slices set in a three-dimensional ultrasound image according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 슬라이스 영상에 대해 두개골 윤곽에 기초하여 HC를 측정하기 위한 곡선, OFD를 측정하기 위한 직선 및 BPD를 측정하기 위한 직선을 설정하는 예를 보이는 예시도.7 is an exemplary view showing an example of setting a curve for measuring HC, a straight line for measuring OFD, and a straight line for measuring BPD for slice images according to an embodiment of the present invention.

Claims (15)

초음파 시스템으로서,As an ultrasonic system, 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하도록 동작하는 초음파 데이터 획득부; 및An ultrasound data acquisition unit configured to transmit an ultrasound signal to an object, wherein the object includes a fetus, and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to obtain a plurality of ultrasound data for the object; And 상기 초음파 데이터 획득부에 연결되어, 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하고, 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키고, 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하며, 상기 복수의 슬라이스 영상 각각에 대해 윤곽 검출을 수행하여 상기 태아의 두개골 윤곽을 검출하고, 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하도록 동작하는 프로세서A 3D ultrasound image is formed using the plurality of ultrasound data, and the face detection of the fetus is performed on the 3D ultrasound image to align the 3D ultrasound image, and A plurality of slices are set on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images, contour detection is performed on each of the plurality of slice images to detect the skull contour of the fetus, and the plurality of slice images A processor operative to perform head measurement of the fetus using the skull contour 를 포함하는 초음파 시스템.Ultrasound system comprising a. 제1항에 있어서, 상기 태아의 머리 측정은, HC(head circumference), OFD(occipitofrontal diameter) 및 BPD(biparietal diameter)를 포함하는 초음파 시스템.The ultrasound system of claim 1, wherein the fetal head measurement comprises a head circumference (HC), an occipitofrontal diameter (OFD), and a biparietal diameter (BPD). 제2항에 있어서, 상기 프로세서는,The method of claim 2, wherein the processor, 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 볼륨 데이터를 형성하도록 동작하는 볼륨 데이터 형성부;A volume data forming unit operable to form volume data using the plurality of ultrasonic data; 상기 볼륨 데이터를 렌더링하여 상기 3차원 초음파 영상을 형성하도록 동작하는 영상 형성부;An image forming unit operable to render the volume data to form the 3D ultrasound image; 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키도록 동작하는 영상 처리부;An image processor configured to align the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus with respect to the 3D ultrasound image; 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 두 눈을 지나는 기준 슬라이스를 설정하고, 상기 기준 슬라이스를 기준으로 머리 방향으로 상기 기준 슬라이스를 포함하는 상기 복수의 슬라이스를 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 설정하도록 동작하는 슬라이스 설정부;Set a reference slice passing through the two eyes of the fetus for the aligned three-dimensional ultrasound image, and the plurality of slices including the reference slice in the head direction based on the reference slice to the aligned three-dimensional ultrasound image A slice setting unit operable to set; 상기 정렬된 3차원 초음파 영상을 이용하여 상기 복수의 슬라이스 각각에 해당하는 슬라이스 영상을 형성하고, 상기 복수의 슬라이스 영상 각각에 대해 윤곽 검출을 수행하여 상기 태아의 두개골 윤곽을 검출하도록 동작하는 윤곽 검출부; 및A contour detector configured to form a slice image corresponding to each of the plurality of slices using the aligned three-dimensional ultrasound image, and detect contours of the fetus by performing contour detection on each of the plurality of slice images; And 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽에 기초하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하도록 동작하는 측정부A measurement unit operable to perform head measurement of the fetus based on the skull contour on the plurality of slice images 를 포함하는 초음파 시스템.Ultrasound system comprising a. 제3항에 있어서, 상기 영상 처리부는, 상기 3차원 초음파 영상에 3차원 직교 좌표계를 설정하고, 상기 3차원 초음파 영상만을 3차원으로 사전 설정된 각도씩 회전시키면서 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 태아를 상기 3차원 직교 좌표계의 어느 하나의 축에 일치시키도록 동작하는 초 음파 시스템.4. The fetus of claim 3, wherein the image processor is further configured to set a three-dimensional rectangular coordinate system in the three-dimensional ultrasound image, and rotate only the three-dimensional ultrasound image by a predetermined angle in three dimensions. And perform face detection to align the fetus with either axis of the three-dimensional rectangular coordinate system. 제3항에 있어서, 상기 측정부는, 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽을 이용하여 두개골 둘레를 측정하여 최대의 둘레를 갖는 슬라이스 영상을 추출하고, 상기 추출된 슬라이스 영상에 대해 상기 HC를 측정하기 위한 곡선을 상기 두개골 윤곽상에 설정하고, 상기 곡선에 기초하여 상기 HC를 측정하여 HC 측정값을 형성하고, 상기 추출된 슬라이스 영상에 대해 상기 두 눈의 중앙을 기준으로 상기 두개골 윤곽까지 복수의 제1 직선을 설정하고, 상기 복수의 제1 직선 중에서 최대 길이의 제1 직선을 검출하고, 상기 검출된 제1 직선에 기초하여 상기 OFD를 측정하여 OFD 측정값을 형성하며, 상기 두개골 윤곽 내에서 상기 검출된 제1 직선에 수직한 제2 직선을 설정하고, 상기 제2 직선에 기초하여 상기 BPD를 측정하여 BPD 측정값을 형성하도록 동작하는 초음파 시스템.The apparatus of claim 3, wherein the measurement unit measures a skull circumference of the plurality of slice images using the skull contour to extract a slice image having a maximum circumference, and measures the HC with respect to the extracted slice image. A curve is set on the skull contour, the HC is measured based on the curve to form an HC measurement value, and a plurality of curves are formed from the center of the two eyes to the skull contour with respect to the extracted slice image. A first straight line is set, a first straight line having a maximum length is detected among the plurality of first straight lines, and the OFD is measured based on the detected first straight line to form an OFD measurement value, and within the skull contour. Set a second straight line perpendicular to the detected first straight line, and measure the BPD based on the second straight line to form a BPD measurement value Ultrasound systems. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 복수의 HC 기준값, OFD 기준값 및 BPD 기준값 각각에 해당하는 임신 주수 정보를 제공하는 매핑 테이블을 저장하는 저장부Storage unit for storing a mapping table that provides information on the number of weeks of pregnancy corresponding to each of the plurality of HC reference value, OFD reference value and BPD reference value 를 더 포함하는 초음파 시스템.Ultrasonic system further comprising. 제6항에 있어서, 상기 프로세서는,The method of claim 6, wherein the processor, 상기 저장부를 조회하여 상기 HC 측정값, 상기 OFD 측정값 및 상기 BPD 측정 값에 해당하는 임신 주수 정보를 추출하고, 상기 추출된 임신 주수 정보에 기초하여 대상체 정보 - 상기 대상체 정보는 출산 예정일 및 임신 주수 정보를 포함함 - 를 형성하도록 동작하는 대상체 정보 형성부The storage unit is inquired to extract gestational week information corresponding to the HC measurement value, the OFD measurement value, and the BPD measurement value, and based on the extracted gestational week information, object information-the subject information is a due date and gestational week Includes information-an object information forming unit operable to form 를 더 포함하는 초음파 시스템.Ultrasonic system further comprising. 태아의 머리 측정을 수행하는 방법으로서,As a method of performing a fetal head measurement, a) 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하는 단계;a) transmitting an ultrasound signal to an object, wherein the object includes a fetus, receiving an ultrasound echo signal reflected from the object, and obtaining a plurality of ultrasound data for the object; b) 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하는 단계;b) forming a 3D ultrasound image using the plurality of ultrasound data; c) 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키는 단계;c) aligning the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus on the 3D ultrasound image; d) 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하는 단계;d) setting a plurality of slices on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images; e) 상기 복수의 슬라이스 영상 각각에 대해 윤곽 검출을 수행하여 상기 태아의 두개골 윤곽을 검출하는 단계; 및e) performing contour detection on each of the plurality of slice images to detect the skull contour of the fetus; And f) 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하는 단계f) performing head measurement of the fetus using the skull contour on the plurality of slice images; 를 포함하는 방법.How to include. 제8항에 있어서, 상기 태아의 머리 측정은, HC(head circumference), OFD(occipitofrontal diameter) 및 BPD(biparietal diameter)를 포함하는 방법.The method of claim 8, wherein the fetal head measurement comprises head circumference (HC), occipitofrontal diameter (OFD), and biparietal diameter (BPD). 제9항에 있어서, 상기 단계 c)는,The method of claim 9, wherein step c) 상기 3차원 초음파 영상에 3차원 직교 좌표계를 설정하는 단계; 및Setting a 3D rectangular coordinate system on the 3D ultrasound image; And 상기 3차원 초음파 영상만을 3차원으로 사전 설정된 각도씩 회전시키면서 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 태아를 상기 3차원 직교 좌표계의 어느 하나의 축에 일치시키는 단계Performing face detection of the fetus on the three-dimensional ultrasound image while rotating only the three-dimensional ultrasound image by a predetermined angle in three dimensions to match the fetus with any one axis of the three-dimensional rectangular coordinate system; 를 포함하는 방법.How to include. 제9항에 있어서, 상기 단계 d)는,The method of claim 9, wherein step d) 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 두 눈을 지나는 기준 슬라이스를 설정하는 단계;Setting a reference slice passing through the two eyes of the fetus for the aligned 3D ultrasound image; 상기 기준 슬라이스를 기준으로 머리 방향으로 상기 기준 슬라이스를 포함하는 상기 복수의 슬라이스를 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 설정하는 단계;Setting the plurality of slices including the reference slices in the aligned three-dimensional ultrasound image in a head direction based on the reference slices; 상기 정렬된 3차원 초음파 영상을 이용하여 상기 복수의 슬라이스 각각에 해당하는 슬라이스 영상을 형성하는 단계Forming a slice image corresponding to each of the plurality of slices by using the aligned 3D ultrasound image 를 포함하는 방법.How to include. 제9항에 있어서, 상기 단계 f)는,The method of claim 9, wherein step f) 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽을 이용하여 두개골 둘레를 측정하여 최대의 둘레를 갖는 슬라이스 영상을 추출하는 단계;Extracting a slice image having a maximum circumference by measuring a skull circumference for the plurality of slice images using the skull outline; 상기 추출된 슬라이스 영상에 대해 상기 HC를 측정하기 위한 곡선을 상기 두개골 윤곽상에 설정하는 단계;Setting a curve on the skull outline for measuring the HC on the extracted slice image; 상기 곡선에 기초하여 상기 HC를 측정하여 HC 측정값을 형성하는 단계;Measuring the HC based on the curve to form an HC measurement; 상기 추출된 슬라이스 영상에 대해 상기 두 눈의 중앙을 기준으로 상기 두개골 윤곽까지 복수의 제1 직선을 설정하는 단계;Setting a plurality of first straight lines with respect to the skull outline with respect to the center of the two eyes with respect to the extracted slice image; 상기 복수의 제1 직선 중에서 최대 길이의 제1 직선을 검출하는 단계;Detecting a first straight line having a maximum length among the plurality of first straight lines; 상기 검출된 제1 직선에 기초하여 상기 OFD를 측정하여 OFD 측정값을 형성하는 단계;Measuring the OFD based on the detected first straight line to form an OFD measurement value; 상기 두개골 윤곽 내에서 상기 검출된 제1 직선에 수직한 제2 직선을 설정하는 단계; 및Setting a second straight line perpendicular to the detected first straight line in the skull contour; And 상기 제2 직선에 기초하여 상기 BPD를 측정하여 BPD 측정값을 형성하는 단계Measuring the BPD based on the second straight line to form a BPD measurement value 를 포함하는 방법.How to include. 제12항에 있어서, 상기 a) 단계 이전에The method of claim 12, wherein before step a) 복수의 HC 기준값, OFD 기준값 및 BPD 기준값 각각에 해당하는 임신 주수 정보를 제공하는 매핑 테이블을 마련하는 단계Preparing a mapping table that provides information on the number of weeks of pregnancy corresponding to each of the plurality of HC reference values, OFD reference values, and BPD reference values 를 더 포함하는 방법.How to include more. 제13항에 있어서,The method of claim 13, g) 상기 매핑 테이블에서 상기 HC 측정값, 상기 OFD 측정값 및 상기 BPD 측정값에 해당하는 임신 주수 정보를 추출하는 단계; 및g) extracting gestational week information corresponding to the HC measurement value, the OFD measurement value, and the BPD measurement value from the mapping table; And h) 상기 추출된 임신 주수 정보에 기초하여 대상체 정보 - 상기 대상체 정보는 출산 예정일 및 임신 주수 정보를 포함함 - 를 형성하는 단계h) forming subject information based on the extracted gestational week information, wherein the subject information includes a due date and gestational week information; 를 더 포함하는 방법.How to include more. 태아의 머리 측정을 수행하는 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체로서, 상기 방법은,A computer-readable recording medium storing a program for performing a method of performing a fetal head measurement, the method comprising: a) 초음파 신호를 대상체 - 상기 대상체 내에는 태아가 포함됨 - 에 송신하고, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하여, 상기 대상체에 대한 복수의 초음파 데이터를 획득하는 단계;a) transmitting an ultrasound signal to an object, wherein the object includes a fetus, receiving an ultrasound echo signal reflected from the object, and obtaining a plurality of ultrasound data for the object; b) 상기 복수의 초음파 데이터를 이용하여 3차원 초음파 영상을 형성하는 단계;b) forming a 3D ultrasound image using the plurality of ultrasound data; c) 상기 3차원 초음파 영상에 대해 상기 태아의 얼굴 검출을 수행하여 상기 3차원 초음파 영상을 정렬시키는 단계;c) aligning the 3D ultrasound image by performing face detection of the fetus on the 3D ultrasound image; d) 상기 정렬된 3차원 초음파 영상에 복수의 슬라이스를 설정하여 복수의 슬라이스 영상을 형성하는 단계;d) setting a plurality of slices on the aligned three-dimensional ultrasound image to form a plurality of slice images; e) 상기 복수의 슬라이스 영상 각각에 대해 윤곽 검출을 수행하여 상기 태아의 두개골 윤곽을 검출하는 단계; 및e) performing contour detection on each of the plurality of slice images to detect the skull contour of the fetus; And f) 상기 복수의 슬라이스 영상에 대해 상기 두개골 윤곽을 이용하여 상기 태아의 머리 측정을 수행하는 단계f) performing head measurement of the fetus using the skull contour on the plurality of slice images; 를 포함하는 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.A computer-readable recording medium storing a program for performing a method comprising a.
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