KR101393512B1 - Method for estimating speed of ultrasonic waves, method and apparatus for ultrasonic imaging using the estimated speed thereof - Google Patents

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Abstract

초음파 속도를 추정하는 방법, 이를 이용한 초음파 영상 촬영 방법 및 장치에 관한 기술이 개시된다. 일 실시예에 따라 초음파 속도를 추정하는 방법은, 하나의 기준 속도를 이용하여 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하고, 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하며, 구분된 매질 층 중 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역(region of interest, ROI)을 선택하고, 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득한다.A method for estimating an ultrasound velocity, and a method and an apparatus for ultrasound imaging using the same are disclosed. A method of estimating an ultrasonic velocity according to an exemplary embodiment includes obtaining an ultrasound image for the entire medium using one reference velocity and identifying boundaries of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image, Selecting at least two regions of interest (ROIs) for adjacent different ones of the separated media layers, and using the ultrasound velocity and depth in the selected region of interest, To obtain a differential ultrasonic velocity.

Description

초음파 속도를 추정하는 방법, 이를 이용한 초음파 영상 촬영 방법 및 장치{Method for estimating speed of ultrasonic waves, method and apparatus for ultrasonic imaging using the estimated speed thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating an ultrasound velocity and an ultrasound imaging method using the same,

본 발명은 초음파 영상 처리 기술에 관한 것으로, 특히 복합적인 매질 층으로 구성된 매질에 적합한 초음파 속도를 추정하는 방법, 추정된 초음파 속도를 이용하여 초음파 영상을 촬영하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasound image processing technique, and more particularly, to a method for estimating an ultrasound velocity suitable for a medium composed of a complex medium layer, and a method and apparatus for imaging an ultrasound image using the estimated ultrasound velocity.

초음파 영상 촬영 기술은 초음파에 기반한 영상진단 기술로서, 근육과 내장기의 크기, 구조, 병변 등을 시각화할 수 있는 의료용 초음파 이미징 기술로 친숙하게 알려져 있다. 일반적으로 초음파 영상 촬영은 펄스-에코(pulse-echo)의 원리를 이용한다. 초음파 신호를 발생시켜 촬영하고자 하는 대상 매질에 조사하고 그로부터 반사되는 신호를 감지하는 초음파 탐측기(prove) 또는 트랜스듀서(transducer) 내에는 압전 결정체(piezoelectric crystal)가 구비되며, 이는 기하학적 형태로 배열된 다수의 쌍극자(dipole)로 형성되어 있다. 이러한 압전 결정체에 순간적인 전압을 인가하면 결정체가 진동하면서 초음파를 생성하게 된다.Ultrasound imaging is an ultrasound-based imaging technology that is well known for medical ultrasound imaging technology that can visualize the size, structure, and lesion of muscles and internal organs. Generally, ultrasound imaging uses the principle of pulse-echo. A piezoelectric crystal is provided in an ultrasonic probe or a transducer for generating an ultrasonic signal to irradiate a target medium to be photographed and sensing a signal reflected therefrom, As shown in FIG. When an instantaneous voltage is applied to the piezoelectric crystal, the crystal vibrates to generate ultrasonic waves.

초음파의 짧은 펄스(pulse)가 인체 내로 조사되면 특정 반사면과 만날 때까지 일정한 속도로 조직 내의 매질을 통해 진행하게 된다. 만약 조사된 초음파가 반사면에 부딪히면 초음파 빔(beam)의 일부는 진원 방향으로 반사되는데, 이것을 에코(echo)라고 한다. 초음파와 매질의 상호작용은 반사, 굴절, 흡수 등의 형태로 나타나게 되는데, 그 중 반사가 초음파 영상 형성의 기초가 된다. 즉, 에코의 생성은 서로 성질이 다른 매질 간의 경계면(초음파 계면)에서 발생하는데 매우 작은 밀도의 차이라도 이러한 계면을 형성할 수 있다. 인체를 구성하는 물, 혈구, 지방, 간세포, 담즙, 담관벽과 결체조직이나 섬유조직 등은 서로 상이한 밀도를 가지며, 이러한 밀도의 차이로 인해 초음파 계면이 형성되게 된다. 여기서, 매질의 성질은 해당 매질의 음향 저항(acoustic impedance)을 의미하며, 밀도와 음파 속도의 곱으로 결정될 수 있다. 즉, 음향 저항의 차이가 클수록 초음파의 반사 정도가 증가하게 된다.When a short pulse of ultrasound is irradiated into the human body, it proceeds through the medium in the tissue at a constant rate until it meets a specific reflection surface. If the irradiated ultrasonic wave hits the reflecting surface, a part of the ultrasonic beam is reflected in the direction of the origin, which is called an echo. The interaction between the ultrasonic wave and the medium appears in the form of reflection, refraction, absorption, etc., of which reflection is the basis of ultrasound image formation. That is, the generation of echoes occurs at the interface (ultrasonic interface) between media having different properties, and even with a very small difference in density, such an interface can be formed. The water, blood cells, fat, hepatocytes, bile, bile duct wall, connective tissue, or fibrous tissue that constitute the human body have different densities, and the ultrasonic interface is formed due to the difference in density. Here, the property of the medium means the acoustic impedance of the medium, and can be determined by the product of the density and the sound velocity. That is, the greater the difference in acoustic resistance, the greater the degree of reflection of the ultrasonic waves.

한편, 매질 내의 초음파 계면에서 반사된 에코는 트랜스듀서가 초음파를 발생하였던 것과 유사한 과정을 통해 해당 음파를 수신한다. 즉, 에코가 트랜스듀서를 진동시키고, 트랜스듀서는 진동을 전기 신호로 변환시키게 된다. 그리고, 이렇게 변환된 전기 신호는 초음파 스캐너 등의 장치를 통해 디지털 이미지로 변환될 수 있다. 이하에서 제시되는 비특허문헌에는 이러한 의료 분야에서의 초음파 영상 기술에 관한 개괄이 소개되어 있다.On the other hand, the echo reflected at the ultrasonic interface in the medium receives the sound wave through a process similar to that of the transducer generating the ultrasonic wave. That is, the echo vibrates the transducer, and the transducer converts the vibration into an electrical signal. Then, the electrical signal thus converted can be converted into a digital image through an apparatus such as an ultrasonic scanner. The following non-patent references provide an overview of ultrasound imaging technology in the medical field.

의용 초음파 영상기술의 개발에 관한 연구, 최종수, 중앙대학교, 1985. A Study on the Development of Medical Ultrasound Imaging Technology, Jong Soo Choi, Chung - Ang University, 1985.

본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 조직으로 구성된 인체 내부에 대한 초음파 진단 영상을 촬영함에 있어서 초음파 속도를 인체 조직에 대한 평균값이나 특정 관심 영역에 대해 고정된 하나의 값으로만 설정할 수 밖에 없는 기술적 한계를 극복하고, 이렇게 설정된 초음파 속도로 인해 실제 초음파 진행 속도와의 차이가 발생하게 되고, 그 결과 초음파 영상의 질이 저하되는 문제를 해결하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is therefore an object of the present invention to provide an ultrasound diagnostic system and a method for correcting an ultrasound image, In order to overcome the technical limitations that can be set, the difference between the ultrasonic wave velocity and the actual ultrasonic wave velocity is caused by the ultrasonic wave velocity.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 매질에 대한 초음파 속도를 추정하는 방법은, 하나의 기준 속도를 이용하여 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하는 단계; 및 상기 구분된 매질 층 중, 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역(region of interest, ROI)을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of estimating an ultrasonic velocity of a medium, comprising: obtaining an ultrasound image of the entire medium using a reference velocity; Identifying each of the medium layers by identifying a boundary of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image; And selecting at least two regions of interest (ROIs) for the adjacent different medium layers from among the separated medium layers, using the ultrasonic velocity and the depth in the selected ROI, And obtaining a differential ultrasonic velocity for the ultrasonic wave.

일 실시예에 따른 상기 초음파 속도를 추정하는 방법에서, 상기 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계는, 상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하는 단계;를 포함한다. 또한, 상기 초음파 속도를 추정하는 방법은, 상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the method of estimating the ultrasonic velocity according to an exemplary embodiment, the step of obtaining the differential ultrasonic velocity may include calculating a difference between the depths of the two medium layers in the medium layer located second in the depth direction of the medium Selecting a region of interest; And calculating the ultrasonic velocity in the medium layer located first in the depth direction of the medium and the ultrasonic velocity in the medium layer located in the second medium by using a relation based on the medium contribution in the two selected regions of interest . The method for estimating the ultrasonic velocity may further include the steps of selecting a region of interest for a medium layer positioned third after the depth of the medium and calculating an ultrasonic velocity in the medium layer, And obtaining the differential ultrasonic velocity at each of the plurality of ultrasonic waves.

일 실시예에 따른 상기 초음파 속도를 추정하는 방법에서, 상기 선택되는 관심 영역의 개수는 상기 구분된 매질 층의 개수에 비례한다.In the method of estimating the ultrasonic velocity according to an embodiment, the number of the ROIs to be selected is proportional to the number of the separated medium layers.

일 실시예에 따른 상기 초음파 속도를 추정하는 방법에서, 상기 매질 층의 경계는, 상기 매질 전체에 대해 복수 개의 속도로 초음파 영상을 획득하고, 가장 경계가 명확해지는 속도를 이용하여 상기 경계까지의 절대 거리를 산출함으로써 식별된다.In the method of estimating the ultrasonic velocity according to an embodiment, the boundary of the medium layer may be obtained by obtaining an ultrasound image at a plurality of velocities with respect to the entire medium, and using an absolute velocity of the boundary, Is identified by calculating the distance.

일 실시예에 따른 상기 초음파 속도를 추정하는 방법에서, 상기 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우, 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하는 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 단계;를 더 포함한다.In the method of estimating the ultrasonic velocity according to an embodiment, when the slope of the boundary of the medium layer is equal to or greater than a threshold value, a cumulative ultrasonic velocity is estimated by dividing a receiver, which collects a beam reflected from the medium, into sub- And compensating for the slope of the boundary by estimating the contribution of each medium to the ultrasonic propagation path.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 매질에 대한 초음파 영상을 촬영하는 방법은, 하나의 기준 속도를 이용하여 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하는 단계; 상기 구분된 매질 층 중, 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 차등적 초음파 속도를 사용하여 상기 매질 층 각각에 대응하는 초음파를 조사하고 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of capturing an ultrasound image of a medium, the method comprising: acquiring an ultrasound image of the entire medium using one reference speed; Identifying each of the medium layers by identifying a boundary of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image; Selecting at least two regions of interest for adjacent different medium layers among the divided medium layers and obtaining a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers using the ultrasonic velocity and depth in the selected region of interest step; And irradiating ultrasound corresponding to each of the medium layers using the obtained differential ultrasound velocity and focusing the beam reflected from the medium to acquire an ultrasound image.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 방법에서, 상기 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계는, 상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하는 단계; 상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하는 단계; 및 상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득하는 단계;를 포함한다.In the method of photographing the ultrasound image according to another embodiment, the step of acquiring the differential ultrasound velocity may include acquiring the differential ultrasound velocity of the ultrasound image at a second depth in the medium layer located second in the depth direction of the medium Selecting a region of interest; Calculating an ultrasonic velocity at a first medium layer located in the depth direction of the medium and an ultrasonic velocity at the second medium layer using a relation based on the medium contribution in the selected two regions of interest; And selecting an area of interest with respect to a medium layer located third and subsequent to the depth direction of the medium and calculating an ultrasonic velocity in the medium layer by repeating the steps of obtaining a differential ultrasonic velocity in the plurality of medium layers Step.

한편, 이하에서는 상기 기재된 매질에 대한 초음파 속도를 추정하는 방법 및 이를 이용하여 초음파 영상을 촬영하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.The present invention also provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute a method of estimating an ultrasonic velocity of a medium described above and a method of photographing an ultrasound image using the method.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 매질에 대한 초음파 영상을 촬영하는 장치는, 매질에 대해 조사된 후 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득하는 빔포머(beamformer); 적어도 하나의 프로세서(processor)를 구비하여 상기 매질에 조사되는 초음파 속도를 제어하고, 상기 빔포머를 통해 획득되는 초음파 영상을 복원하는 처리부; 및 상기 복원된 초음파 영상을 출력하는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 처리부는, 하나의 기준 속도를 이용하여 상기 빔포머를 통해 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하며, 상기 구분된 매질 층 중 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for photographing an ultrasound image of a medium according to another embodiment of the present invention, comprising: a beamformer for collecting an ultrasound image by focusing a reflected beam on a medium; A processing unit having at least one processor to control an ultrasonic wave velocity irradiated to the medium and reconstruct an ultrasound image acquired through the beam former; And a display unit for outputting the restored ultrasound image, wherein the processing unit obtains an ultrasound image for the whole medium through the beam former using one reference speed, The method comprising the steps of: identifying each of the medium layers by identifying boundaries of a plurality of medium layers constituting the medium layer; selecting at least two regions of interest for adjacent different medium layers of the divided medium layers; And the depth are used to obtain a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 처리부는, 상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하며, 상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득한다.In the apparatus for photographing the ultrasound image according to another embodiment, the processing unit may select two ROIs having different depths from each other in the medium layer located second in the depth direction of the medium among the divided medium layers, Calculating an ultrasonic velocity in a first medium layer located in the depth direction of the medium and an ultrasonic velocity in the second medium layer using a relation based on the medium contribution in the selected two regions of interest, The region of interest is selected for the medium layer positioned third after the depth direction of the medium, and the process of calculating the ultrasonic velocity in the medium layer is repeated to acquire the differential ultrasonic velocity in the plurality of medium layers.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 선택되는 관심 영역의 개수는 상기 구분된 매질 층의 개수에 비례한다.In the apparatus for photographing the ultrasound image according to another embodiment, the number of the ROIs to be selected is proportional to the number of the divided medium layers.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 관심 영역은, 상기 매질 전체에 대해 획득된 초음파 영상 내에서 구분된 매질 층을 상기 디스플레이부를 통해 시각적으로 인지한 사용자의 선택에 의해 상기 처리부에 입력된다.According to another embodiment of the present invention, in the apparatus for photographing the ultrasound image, the region of interest may be selected by a user visually recognizing a medium layer divided in the ultrasound image obtained for the entire medium, .

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 매질 층의 경계는, 상기 매질 전체에 대해 복수 개의 속도로 초음파 영상을 획득하고, 가장 경계가 명확해지는 속도를 이용하여 상기 경계까지의 절대 거리를 산출함으로써 식별된다.In the apparatus for photographing the ultrasound image according to another embodiment, the boundary of the medium layer may be obtained by obtaining an ultrasound image at a plurality of speeds with respect to the entire medium, and using the speed at which the boundary is clear, Is identified by calculating the distance.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우, 상기 처리부는, 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하는 상기 빔포머의 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 보상부;를 더 포함한다.In the apparatus for photographing the ultrasound image according to another embodiment, when the slope of the boundary of the medium layer is equal to or larger than the threshold value, the processing section divides the receiver of the beam former, which focuses the beam reflected from the medium, And compensating the slope of the boundary by estimating a cumulative ultrasonic velocity and estimating a contribution of each medium to each ultrasonic propagation path.

다른 실시예에 따른 상기 초음파 영상을 촬영하는 장치에서, 상기 빔포머는, 상기 처리부를 통해 제어된 상기 차등적 초음파 속도에 따라 상기 매질 층 각각에 조사된 초음파를 이용하여 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하고, 상기 처리부는, 상기 집속된 빔으로부터 초음파 영상을 획득하여 상기 디스플레이부를 통해 표시한다.In an apparatus for photographing an ultrasound image according to another embodiment of the present invention, the beam former may include a beam reflected from the medium using ultrasound irradiated to each of the medium layers according to the differential ultrasonic velocity controlled through the processing unit And the processing unit acquires an ultrasound image from the focused beam and displays the obtained ultrasound image through the display unit.

본 발명의 실시예들은 매질을 구성하는 매질 층을 구분하고 이로부터 선택된 관심 영역에서 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득함으로써 인체 내부의 서로 다른 조직별로 최적화된 초음파 진행 속도를 추정할 수 있으며, 이렇게 획득된 차등적 초음파 속도를 이용하여 복합 매질에 대한 초음파 영상을 촬영함으로써 초음파 영상의 전 영역에 걸쳐 영상의 품질, 해상도 및 신호 민감도를 향상시킬 수 있다.Embodiments of the present invention can estimate the ultrasound propagation speed optimized for different tissues inside the human body by classifying the medium layer constituting the medium and acquiring the differential ultrasonic velocity for each medium layer in the region of interest selected therefrom , And the image quality, resolution, and signal sensitivity over the entire region of the ultrasound image can be improved by taking an ultrasound image of the complex medium using the obtained differential ultrasound velocity.

도 1은 인체 내의 각 조직의 초음파 진행 속도를 예시한 도면이다.
도 2는 복합 매질에서의 초음파 진행 속도에 따른 초음파 영상을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매질에 대한 초음파 속도를 추정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 초음파 속도 추정 방법에서 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 복합 매질에서 각 매질 층 고유의 초음파 진행 속도를 산출하기 위한 기하학적 모델링 개념을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상을 촬영하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 속도 추정 방법에 따라 촬영된 초음파 영상을 예시한 도면이다.
Fig. 1 is a diagram illustrating the ultrasonic wave propagation speed of each tissue in the human body.
FIG. 2 is a diagram for explaining and comparing ultrasound images according to the progress speed of ultrasonic waves in a composite medium.
3 is a flowchart illustrating a method of estimating an ultrasonic velocity for a medium according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of acquiring a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers in the ultrasonic velocity estimation method of FIG. 3 according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a geometric modeling concept for calculating the ultrasonic propagation speed inherent in each medium layer in a composite medium.
6 is a block diagram illustrating an apparatus for photographing an ultrasound image according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an ultrasound image captured according to an ultrasound velocity estimation method according to embodiments of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, 초음파 진단 영상 분야의 특성과 이에 따른 문제점들을 간략히 소개한 후, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 기술적 수단을 순차적으로 제시하도록 한다.Prior to describing the embodiments of the present invention, the characteristics of the ultrasound diagnostic imaging field and the problems therefrom are briefly introduced, and the technical means employed by the embodiments of the present invention are sequentially presented to solve the problems .

앞서 기술한 바와 같이, 종래의 초음파 영상 진단 시스템은 수신 빔 집속 및 신호 처리 과정에서 특정 진행 속도로 고정된 초음파를 사용하였다. 즉, 의료용 초음파 영상 장치에서는 전체 인체 조직에 대한 평균값 내지 영상 내의 하나의 관심 영역(region of interest, ROI)에 대한 초음파 속도를 기준값으로 사용하여 초음파 영상을 촬영, 복원하였다.As described above, in the conventional ultrasound imaging system, ultrasound waves fixed at a specific traveling speed are used in the reception beam focusing and signal processing processes. That is, in the medical ultrasound imaging apparatus, an ultrasound image is photographed and restored by using an average value for the entire human body tissue or an ultrasound velocity for one region of interest (ROI) in the image as a reference value.

그러나, 인체 내의 각 조직의 초음파 진행 속도를 예시하고 있는 도 1에도 나타나 있듯이, 인체 내의 조직과 세포들은 고유한 매질의 특성으로 인해 서로 각기 다른 초음파 진행 속도를 갖는다. 즉, 각 조직 간의 초음파 진행 속도에는 큰 차이가 있으며, 이러한 특성으로 인해 동일한 값으로 고정된 초음파 진행 속도로 수신 빔 집속을 수행하여 초음파 영상을 복원할 경우, 고정된 값으로 설정된 초음파 속도와 실제 초음파 진행 속도 간에 차이가 발생하게 되며, 이러한 차이는 초음파 영상의 품질을 저하시키는 문제를 야기한다. 왜냐하면, 인체를 구성하는 조직들은 다양한 값의 초음파 진행 속도를 갖는데 비해, 이상에서 기술된 종래의 초음파 영상 진단 방법은 하나의 값으로 고정된 초음파 속도만을 사용하기 때문이다. 따라서, 설정된 관심 영역에 대해서는 상대적으로 양호한 품질의 초음파 영상을 얻을 수 있으나, 조직의 특성이 상이한 다른 영역에 대해서는 해상도가 저하되는 문제점이 나타나게 된다. However, as shown in FIG. 1 illustrating the ultrasonic propagation speed of each tissue in the human body, tissues and cells in the human body have different ultrasonic propagation rates due to their unique characteristics of the medium. In other words, there is a great difference in the speed of ultrasonic wave propagation between the respective tissues. When the ultrasound image is restored by performing the reception beam focusing at the ultrasonic wave propagation speed fixed to the same value due to such characteristics, the ultrasound velocity set to a fixed value, And the difference in the progress speed, which causes a problem of deteriorating the quality of the ultrasound image. This is because the conventional ultrasonic imaging method described above uses only a fixed value of the ultrasonic velocity, while the tissues constituting the human body have various values of the ultrasonic wave propagation velocity. Accordingly, it is possible to obtain a relatively good quality ultrasound image for the set region of interest, but the resolution of the ultrasound image is degraded for other regions having different tissue characteristics.

도 2는 복합 매질에서의 초음파 진행 속도에 따른 초음파 영상을 비교하여 설명하기 위한 도면으로서, [A]는 고정된 초음파 진행 속도(1540m/s)를 사용하여 초음파 영상을 촬영한 결과를 예시한 것이고, [B]는 하나의 특정 관심 영역(ROI1)에 대한 초음파 진행 속도(1590m/s)를 사용하여 초음파 영상을 촬영한 결과를 예시한 것이다. 실험은 1540m/s과 1610m/s의 각기 서로 다른 초음파 진행 속도를 갖는 팬텀과 젤 패드의 두 매질에 대해 수신 빔 집속 시 사용하는 초음파 진행 속도에 따른 영상을 비교한 것이며, [A] 및 [B] 양자 모두 하나의 초음파 진행 속도만을 사용한다는 점에 주목하자.FIG. 2 is a diagram for explaining and comparing ultrasound images according to the progress speed of ultrasonic waves in a composite medium, wherein [A] illustrates the result of imaging an ultrasound image using a fixed ultrasound propagation velocity (1540 m / s) , And [B] illustrate the results of imaging an ultrasound image using the ultrasound propagation velocity (1590 m / s) for one specific ROI1. Experiments were performed to compare the images according to the ultrasonic propagation velocity used for focusing the receive beam on the two media, phantom and gel pad, which have different ultrasonic propagation velocities of 1540m / s and 1610m / s, and [A] and [B ] Note that both use only one ultrasonic propagation velocity.

양자를 비교할 때, 수신 빔 집속 시 고정된 초음파 진행 속도(1540m/s)를 사용하는 [A] 영상에 비하여, 하나의 특정 관심 영역(ROI1)에서 추정된 초음파 진행 속도(1590m/s)를 적용한 [B] 영상의 해상도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 그러나, 추정된 값을 사용한 [B] 영상의 해상도 역시 설정된 관심 영역(ROI)가 속하는 깊이에서는 향상되는 반면, 그 외의 깊이에 대해서는 여전히 해상도의 저하가 발생하고 있는 것을 확인할 수 있다.(1590m / s) estimated in one specific region of interest (ROI1) compared to the [A] image using a fixed ultrasound propagation velocity (1540m / s) at the time of beam focusing [B] It can be confirmed that the resolution of the image is improved. However, it can be seen that the resolution of the [B] image using the estimated value is also improved at the depth to which the ROI belongs, while the resolution is still deteriorated at other depths.

이상의 실험 결과로부터 다양한 매질 특성을 갖는 매질 층으로 구성된 복합 매질에서 하나의 초음파 진행 속도를 사용하여 초음파 영상을 촬영할 경우, 모든 매질 층에서 좋은 품질의 해상도를 갖는 영상을 획득할 수 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 상기된 문제점에 기초하여 안출된 것으로서, 하나의 초음파 진행 속도를 사용하는 것이 아닌 다수의 차등적인 초음파 속도를 사용하고자 한다. 즉, 본 발명의 실시예들은 복합 매질을 구성하는 각각의 매질 층에 대응하여 최적화된 초음파 진행 속도를 추정하고, 이를 이용하여 전체 영상에 대해 추정된 최적의 누적 초음파 속도를 개별적으로 적용함으로써 복합 매질에 대한 초음파 영상의 화질을 향상시키는 기술적 수단을 제시한다.From the above experimental results, it can be seen that when an ultrasound image is imaged using a single ultrasonic propagation velocity in a complex medium composed of a medium layer having various medium characteristics, it is impossible to acquire an image having good resolution in all the medium layers . Therefore, the embodiments of the present invention described below are based on the problems described above, and it is intended to use a plurality of differential ultrasonic velocities instead of using one ultrasonic wave propagation velocity. That is, embodiments of the present invention estimate the ultrasound propagation velocity optimized for each medium layer constituting the complex medium, and apply the estimated accumulated ultrasound velocity to the entire image individually using the estimated ultrasound propagation velocity, To improve the quality of ultrasound images.

이를 위해, 본 발명의 실시예들은, 깊이 방향으로 구분되는 복수 개의 매질에 대하여 하층 매질의 서로 다른 깊이에 대한 다수의 관심 영역을 선택하고, 각 깊이에서의 누적된 최적 평균 초음파 속도에 대한 각 매질의 기여도를 추정하며, 하층 매질에 대한 초음파 속도 추정을 점진적으로 반복함으로써 모든 깊이에서의 최적 평균 초음파 속도를 추정할 수 있다.To this end, embodiments of the present invention provide a method for selecting a plurality of regions of interest for different depths of a lower layer medium for a plurality of media separated in the depth direction, And the optimum average ultrasonic velocity at all depths can be estimated by progressively repeating the ultrasonic velocity estimation for the lower layer media.

이하에서는, 도면을 참조하여 상기된 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 명칭 및 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention for solving the above-mentioned technical problems will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. It is to be noted that the same components are denoted by the same names and reference numerals as possible throughout the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매질에 대한 초음파 속도를 추정하는 방법을 도시한 흐름도로서, 다음과 같은 단계를 포함한다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of estimating an ultrasonic velocity for a medium according to an embodiment of the present invention, including the following steps.

310 단계에서, 본 실시예는 하나의 기준 속도를 이용하여 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득한다. 여기서, 하나의 기준 속도는 매질 전체에 대한 평균 초음파 진행 속도 내지 특정 관심 영역에서의 초음파 진행 속도로 결정될 수 있으며, 구현상의 편의를 위해 미리 설정된 특정값일 수 있다. 하나의 기준 속도를 이용하여 초음파 영상을 획득하는 과정은 통상적인 초음파 영상 획득 과정에 해당하므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.In step 310, the present embodiment acquires an ultrasound image for the whole medium using one reference speed. Here, one reference speed may be determined by the average ultrasonic wave propagation speed for the entire medium or the ultrasonic wave propagation speed in a specific region of interest, and may be a specific value preset for the convenience of implementation. The process of acquiring an ultrasound image using one reference speed corresponds to a process of acquiring a conventional ultrasound image, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

320 단계에서, 본 실시예는 상기 310 단계를 통해 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분한다. 다수 매질 층 간의 경계를 판단하기 위해서는 다양한 방법이 활용될 수 있으나, 여기서는 그 일례를 제시하도록 한다.In step 320, the present embodiment identifies each of the medium layers by identifying the boundaries of a plurality of medium layers constituting the medium from the image obtained in step 310. [ Various methods may be used to determine the boundary between the multi-media layers, but here an example is presented.

수신 빔 집속을 수행하는 초음파 속도의 값이 균일한 상층 매질의 초음파 속도 값과 유사할 때, 상/하층 매질 층 간의 경계가 가장 명확하게 영상으로 나타나므로, 사용자가 선택한 경계 관심 영역에 대해 다양한 초음파 속도로 영상을 복원하여 가장 경계가 명확해 지는 속도를 이용하여 절대적인 거리를 역산하거나, 경계 간의 거리 추산이 가능하다. 즉, 매질 층의 경계는, 상기 매질 전체에 대해 복수 개의 속도로 초음파 영상을 획득하고, 가장 경계가 명확해지는 속도를 이용하여 상기 경계까지의 절대 거리를 산출함으로써 식별될 수 있다. 나아가, 매질 층의 구분을 위해 영상 처리 기술 분야에서 활용되는 다양한 윤곽선 인식 기술이 활용될 수 있음을 물론이다.Since the boundary between the upper and lower layer is most clearly visualized when the value of the ultrasonic velocity at which the receiving beam focusing is performed is similar to the value of the ultrasonic velocity of the uniform upper layer medium, By reconstructing the image at a speed, it is possible to invert the absolute distance using the speed at which the boundary is clear, or to estimate the distance between boundaries. That is, the boundary of the medium layer can be identified by obtaining an ultrasound image at a plurality of velocities with respect to the entire medium, and calculating an absolute distance to the boundary using a velocity at which the boundary is clear. Furthermore, it is a matter of course that various outline recognition techniques utilized in the field of image processing technology can be utilized to distinguish the medium layer.

330 단계에서, 본 실시예는 상기 320 단계를 통해 구분된 매질 층 중, 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역(region of interest, ROI)을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득한다. 즉, 서로 다른 매질 층으로 구성된 영상에서, 매질 층 간의 경계와 하층 매질에서의 깊이 방향으로 구분되는 다수의 관심 영역을 선택함으로써 누적된 초음파 진행 속도를 추정한다.In operation 330, the embodiment may select at least two regions of interest (ROI) for adjacent medium layers among the medium layers classified through operation 320, And a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers is obtained using the velocity and the depth. That is, in an image composed of different medium layers, the accumulated ultrasonic wave propagation velocity is estimated by selecting a plurality of regions of interest that are divided into a boundary between the medium layers and a depth direction in the lower layer medium.

이 때, 설정되는 관심 영역의 개수와 위치는 이상에서 구분된 매질 층의 개수에 따라서 비례하여 증가하게 되는데, 모든 매질 층에 대하여 각각 하나 이상의 관심 영역을 선택하여 각 매질 층의 대표 초음파 속도로 사용할 수 있다. 다만, 초음파 속도 추정 방법의 구현 방식에 따라 최초의 매질 층에 대해서는 관심 영역의 설정 없이도 초음파 속도 추정이 가능할 수 있다.In this case, the number and position of the ROIs to be set are increased in proportion to the number of the medium layers separated from each other. At least one ROI is selected for all the medium layers to be used as the representative ultrasound velocity of each medium layer . However, according to the implementation method of the ultrasonic velocity estimation method, it is possible to estimate the ultrasonic velocity without setting the region of interest for the first medium layer.

한편, 상기 관심 영역은, 상기 매질 전체에 대해 획득된 초음파 영상 내에서 구분된 매질 층을 디스플레이 수단을 통해 시각적으로 인지한 사용자의 선택에 의해 입력될 수 있다.Meanwhile, the region of interest may be input by selecting a user visually recognizing a medium layer divided in the ultrasound image obtained for the entire medium by the display means.

한편, 330 단계에서는 초음파 진행 속도를 추정함에 있어서, 관심 영역의 깊이 방향 위치와 매질의 두께를 모델링한 비례식을 통하여 각 매질의 초음파 진행 속도를 산출할 수 있으며, 구체적인 산출 과정은 이후 도 4 및 도 5를 통해 재차 기술하도록 하겠다. In step 330, in estimating the ultrasonic wave propagation velocity, the ultrasonic wave propagation velocity of each medium can be calculated through a proportional equation modeling the depth direction position of the ROI and the medium thickness, I will describe it again through 5.

이상의 과정을 통해 본 발명의 실시예는 복합 매질을 구성하는 매질 층 각각에 대해 차등적인 초음파 속도를 추정하는 것이 가능하다.Through the above process, the embodiment of the present invention can estimate the differential ultrasonic velocity for each of the medium layers constituting the complex medium.

340 단계에서는, 이렇게 추정된 각 매질 층의 최적화된 초음파 속도를 이용하여, 수신 빔 집속에 사용할 깊이에 따라 변화하는 초음파 진행 속도를 적용함으로써 전체 매질에 대한 초음파 영상을 복원할 수 있다. 즉, 상기 330 단계를 통해 획득된 차등적 초음파 속도를 사용하여 상기 매질 층 각각에 대응하는 초음파를 조사하고 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득한다. 매질로부터 반사되는 빔(에코)을 빔포밍 기술을 활용하여 하나의 초음파 영상을 복원하는 과정은 본 발명의 본질을 벗어나는 것이므로 여기서는 구체적인 설명을 생략하도록 한다.In step 340, the ultrasound image for the entire medium can be reconstructed by applying the ultrasound propagation velocity that varies according to the depth to be used for focusing the beam using the estimated ultrasound velocity of each medium layer. That is, the ultrasonic wave corresponding to each of the medium layers is irradiated using the differential ultrasonic velocity obtained in step 330, and the beam reflected from the medium is focused to acquire the ultrasonic image. The process of reconstructing one ultrasound image using a beam-forming technique of a beam (echo) reflected from the medium is out of the essence of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 초음파 속도 추정 방법에서 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도로서, 여기서는 도 3의 330 단계에 집중하여 그 세부 과정을 기술하도록 한다.FIG. 4 is a flowchart specifically illustrating a process of obtaining a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers in the ultrasonic velocity estimation method of FIG. 3 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, Describe the details of the process.

도 4에서는 깊이 방향으로 구분되는 인접하는 매질 층에 대한 관계식을 이용하여 매질 층 각각에 대한 초음파 속도를 산출하는 방법을 채택하고 있는데, 우선 도 5를 참조하여 그 원리를 간략히 소개한다.In FIG. 4, a method of calculating the ultrasonic velocity for each of the medium layers by using the relational expression for the adjacent medium layers divided in the depth direction is adopted. First, the principle will be briefly described with reference to FIG.

도 5는 복합 매질에서 각 매질 층 고유의 초음파 진행 속도를 산출하기 위한 기하학적 모델링 개념을 도시한 도면으로서, 각 관심 영역에서 추정된 초음파 진행 속도 값을 통해 각 매질 층의 초음파 진행 속도를 계산하기 위한 모델을 제시하고 있다. 매질 층의 경계는 기울어져 있는 경우에도 기울기가 작다면 직선(매질의 깊이 방향에 수직한 직선을 의미한다.)으로 가정하여 모델링을 진행한다. 다만, 매질의 경계의 기울기가 지나치게 커서 오차가 커진다면, 이러한 가정을 활용하기 어려울 수 있다. 따라서, 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우, 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하는 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 것이 바람직하다.FIG. 5 is a diagram illustrating a geometric modeling concept for calculating the ultrasonic wave propagation velocity inherent to each medium layer in a complex medium, and FIG. 5 is a graph illustrating the geometric modeling concept for calculating the ultrasonic wave propagation velocity of each medium layer through the estimated ultrasonic wave propagation velocity value in each region of interest Model. If the boundary of the medium layer is inclined, if the slope is small, the modeling is performed assuming a straight line (which means a straight line perpendicular to the depth direction of the medium). However, if the slope of the boundary of the medium is excessively large and the error becomes large, this assumption may be difficult to utilize. Therefore, when the slope of the boundary of the medium layer is equal to or greater than the threshold value, the cumulative ultrasonic velocity is estimated by dividing the receiver, which collects the beam reflected from the medium, into sub-apertures, and the contribution of each medium to each ultrasonic propagation path is estimated, It is desirable to compensate for the slope of the boundary.

각 매질의 대표 초음파 속도 값을 이용하여 최적 누적 초음파 속도를 추정함에 있어 실제로 어떠한 초음파 속도를 가지고 복원했는지에 따라 동일한 경계의 깊이 정보에 대한 샘플 수 변환에서 차이가 있어 영상 품질 향상에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 각 초음파 속도에 따라 영상을 복원함에 있어 매질 층 간의 물리적인 거리에 맞는 샘플 수를 이용하여 최적 누적 초음파 속도를 추정할 수 있어야 한다.In estimating the optimal cumulative ultrasonic velocity using the representative ultrasonic velocity values of each medium, there is a difference in the number of samples for the depth information of the same boundary depending on what kind of ultrasound velocity is actually restored, have. Therefore, in reconstructing an image according to each ultrasonic velocity, it is necessary to estimate the optimal accumulated ultrasonic velocity using the number of samples corresponding to the physical distance between the medium layers.

도 5를 참조하면, 깊이 방향으로 구분되는 관심 영역과 매질 층의 두께, 누적된 초음파 진행 속도를 사용하여 각 매질 층의 기여도 비례식을 구축하고, 각 매질 층에서의 초음파 진행 속도를 산출하거나, 각 매질 층에서 각각 관심 영역을 설정하여 각 매질 층의 초음파 속도를 구할 수 있다. 비례식을 사용하는 경우, 관심 영역의 선택에 있어 제일 상층의 매질 층(Layer 1)을 제외한 각 매질 층에 최소 1개 이상의 관심 영역을 선택함으로써 각 매질 층의 초음파 속도를 계산할 수 있다. 다만, 영상에서 수신자와 접하는 상층 2번째에 위치한 매질 층에 대해서는 최소 2개 이상의 관심 영역을 선택할 필요가 있다. 예를 들어, 도 5에서는 Layer 1에서는 아무런 관심 영역이 선택되지 않았고, Layer 2에서는 깊이가 서로 다른 2개의 관심 영역이 선택되었으며, Layer 3에서는 1개의 관심 영역이 선택될 수 있다.Referring to FIG. 5, the contribution ratio of each medium layer is constructed by using the thickness of the medium layer and the thickness of the medium layer, which are divided in the depth direction, and the ultrasonic wave propagation speed in each medium layer is calculated. By setting the region of interest in the medium layer, the ultrasonic velocity of each medium layer can be obtained. When the proportional expression is used, the ultrasonic velocity of each medium layer can be calculated by selecting at least one region of interest in each medium layer except for the first upper layer in the selection of the region of interest. However, it is necessary to select at least two regions of interest for the medium layer located at the second upper layer in contact with the receiver in the image. For example, in FIG. 5, two ROIs having no ROI selected at Layer 1, two ROIs having different depths at Layer 2, and one ROI at Layer 3 can be selected.

이상의 예에서, 균일한 매질에 대하여 관심 영역을 선택하였을 때, 각 관심 영역에서 추정된 초음파 속도는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In the above example, when a region of interest is selected for a uniform medium, the estimated ultrasonic velocity in each region of interest can be expressed by Equation 1 below.

Figure 112012059367883-pat00001
Figure 112012059367883-pat00001

수학식 1에서,

Figure 112012059367883-pat00002
는 각 관심 영역에서 추정된 초음파 속도를 나타내고,
Figure 112012059367883-pat00003
는 첫 번째 매질 층(Layer 1)의 두께를 나타내고,
Figure 112012059367883-pat00004
는 트랜스듀서(Transducer)부터 각 관심 영역까지의 깊이를 나타내며,
Figure 112012059367883-pat00005
는 각 매질 층(Layer 1 및 Layer 2)의 초음파 속도를 나타낸다.In Equation (1)
Figure 112012059367883-pat00002
Represents the estimated ultrasonic velocity in each region of interest,
Figure 112012059367883-pat00003
Represents the thickness of the first medium layer (Layer 1)
Figure 112012059367883-pat00004
Represents the depth from the transducer to each region of interest,
Figure 112012059367883-pat00005
Represents the ultrasonic velocity of each medium layer (Layer 1 and Layer 2).

이상의

Figure 112012059367883-pat00006
Figure 112012059367883-pat00007
에 대한 수학식 1을 전개하여 각 매질 층의 속도에 해당하는
Figure 112012059367883-pat00008
를 산출하면 다음의 수학식 2와 같다.ideal
Figure 112012059367883-pat00006
and
Figure 112012059367883-pat00007
1 < / RTI > for < RTI ID = 0.0 >
Figure 112012059367883-pat00008
The following equation (2) is obtained.

Figure 112012059367883-pat00009
Figure 112012059367883-pat00009

수학식 2에서

Figure 112012059367883-pat00010
를 표현하는 나머지 변수들은 모두 알려진 값이거나, 알 수 있는 값이므로 최초의 2개의 매질 층(Layer 1 및 Layer 2)에서의 초음파 속도가 획득된다. 물론, 이상의 수학식들이 제시하고 있는 바와 같이 각 관심 영역에서의 각 매질 층의 기여도를 비례식으로 구성하지 않고, 하나의 매질 층에 하나씩의 관심 영역을 설정함으로써 평균 최적 초음파 속도를 산출할 수도 있다.In Equation 2,
Figure 112012059367883-pat00010
Are known values or are known values, the ultrasonic velocity at the first two medium layers (Layer 1 and Layer 2) is obtained. Of course, as shown in the above equations, it is also possible to calculate the average optimum ultrasonic velocity by setting one region of interest in one medium layer without constituting the contribution of each medium layer in each region of interest proportionally.

이상의 연산 과정을 통하여 각 매질 층의 초음파 속도를 구하면 영상의 수신 빔 집속에 사용할 적응 최적 누적 초음파 속도를 다음의 수학식 3과 같이 일반적으로 표현할 수 있다.If the ultrasonic velocity of each medium layer is obtained through the above calculation process, an adaptive optimal accumulated ultrasonic velocity to be used for focusing the receiving beam of the image can be generally expressed as Equation (3).

Figure 112012059367883-pat00011
Figure 112012059367883-pat00011

수학식 3에서,

Figure 112012059367883-pat00012
는 추정된 n번째 집속 점의 적응 최적 누적 초음파 속도를 나타내고,
Figure 112012059367883-pat00013
는 트랜스듀서로부터 집속점까지의 깊이를 나타내고,
Figure 112012059367883-pat00014
는 m번째 매질 층(layer)의 두께를 나타내며,
Figure 112012059367883-pat00015
는 m번째 매질 층의 최적 평균 초음파 속도를 나타낸다.In Equation (3)
Figure 112012059367883-pat00012
Denotes an adaptive optimal accumulated ultrasound velocity of the n-th focusing point,
Figure 112012059367883-pat00013
Represents the depth from the transducer to the focal point,
Figure 112012059367883-pat00014
Represents the thickness of the mth medium layer,
Figure 112012059367883-pat00015
Represents the optimum average ultrasonic velocity of the mth medium layer.

이제, 다시 도 4로 돌아와서 본 발명의 실시예가 제안하고 있는 각각의 연산 과정을 약술하도록 한다.Now, returning back to FIG. 4, let us outline each operation procedure proposed by the embodiment of the present invention.

331 단계에서, 본 실시예는 상기 320 단계를 통해 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택한다.In step 331, in this embodiment, two regions of interest having different depths from each other are selected in a medium layer located second in the depth direction of the medium among the medium layers divided through the step 320. [

332 단계에서, 본 실시예는 상기 331 단계를 통해 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출한다. 여기서, 매질 기여도에 기초한 관계식은, 상기 선택된 관심 영역에 대하여 추정된 초음파 속도, 상기 첫 번째에 위치한 매질 층의 두께, 및 초음파의 조사 지점으로부터 상기 선택된 관심 영역까지의 깊이를 이용하여 상기 매질 층에서의 초음파 속도를 표현할 수 있다.In step 332, the ultrasound velocity at the first medium layer located in the depth direction of the medium and the second ultrasound velocity at the second medium region are calculated using the relational formula based on the medium contribution in the two ROIs selected in step 331 And the ultrasonic velocity in the medium layer is respectively calculated. Here, the relational expression based on the medium contribution can be calculated by using the estimated ultrasonic velocity for the selected region of interest, the thickness of the first positioned medium layer, and the depth from the irradiated point of the ultrasonic wave to the selected region of interest, The ultrasonic velocity of the ultrasonic wave can be expressed.

만약 매질이 2개의 매질 층으로 구성되어 있다면, 이상의 과정을 통해 전체 매질 층에 대한 미지수(초음파 속도를 의미한다.)를 모두 획득할 수 있다. 그러나, 매질이 3개 이상의 매질 층으로 구성되어 있다면, 다음의 과정을 통해 나머지 매질 층에 대한 미지수를 구해야 할 것이다.If the medium is composed of two medium layers, it is possible to obtain all unknowns (meaning ultrasonic velocity) for the entire medium layer through the above process. However, if the medium is composed of three or more medium layers, it is necessary to determine the unknowns for the remaining medium layer by the following procedure.

333 단계에서, 본 실시예는 상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득한다. 즉, 인접한 매질 층에 대해 관심 영역을 설정하고, 앞서 산출된 초음파 속도를 이용하여 새롭게 설정된 관심 영역에 대한 초음파 속도를 산출한다. 이렇게 점진적으로 인접하는 매질 층에 대한 초음파 속도를 획득함으로써 전체 매질에 대한 초음파 속도를 파악할 수 있다.In step 333, the region of interest is selected for the medium layer located third and subsequent to the depth direction of the medium, and the process of calculating the ultrasonic velocity in the medium layer is repeated to calculate the difference Respectively. That is, an area of interest is set for the adjacent medium layer, and the ultrasonic velocity for the newly set ROI is calculated using the previously calculated ultrasonic velocity. By acquiring the ultrasonic velocity for the gradually adjacent medium layer, the ultrasonic velocity for the whole medium can be grasped.

이제, 이상의 과정을 통해 산출된 최적 누적 초음파 속도를 사용하여 영상의 수신 빔 집속을 수행하면, 각 영상의 깊이에 최적화된 초음파 속도로 영상을 복원할 수 있으므로 영상 전체의 해상도 및 신호 민감도를 향상시킬 수 있다. Now, when the receiving beam focusing of the image is performed using the optimal accumulated cumulative ultrasonic velocity calculated through the above process, the image can be reconstructed at the ultrasound velocity optimized for each image depth, thereby improving the resolution and signal sensitivity of the entire image .

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 영상을 촬영하는 장치(610)를 도시한 블록도로서, 도 3을 통해 제시된 초음파 속도의 추정 방법 및 초음파 영상 획득 방법을 구성하는 각각의 과정에 대응하는 구성 요소를 포함한다. 따라서, 여기서는 장치적 특성에 집중하되, 설명의 중복을 피하여 각 구성의 동작을 약술하도록 한다.FIG. 6 is a block diagram illustrating an apparatus 610 for photographing an ultrasound image according to another embodiment of the present invention. The apparatus 610 corresponds to the ultrasound velocity estimation method and the ultrasound image acquisition method shown in FIG. ≪ / RTI > Therefore, we concentrate on the device characteristics, but avoid the redundancy of explanation and outline the operation of each configuration.

트랜스듀서(10)는 압전 효과를 이용하여 교류 에너지를 동일한 주파수의 기계적 진동으로 변환하여 매질(620)에 조사하고, 반사되는 에코로부터 다시 전기적인 신호를 획득한다. 트랜스듀서(10)는 복수의 채널별로 채널 데이터를 생성하여 빔포머(20)에 전달할 수 있다.The transducer 10 converts the alternating current energy into a mechanical vibration of the same frequency using the piezoelectric effect, irradiates the medium 620 with the mechanical vibration, and obtains an electrical signal again from the reflected echo. The transducer 10 may generate channel data for each of a plurality of channels and transmit the channel data to the beamformer 20.

빔포머(beamformer)(20)는, 매질(620)에 대해 조사된 후 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득하는 구성으로서, 처리부(30)를 통해 제어된 차등적 초음파 속도에 따라 매질 층 각각에 조사된 초음파를 이용하여 매질(620)로부터 반사되는 빔을 집속하게 된다.The beamformer 20 is configured to collect an ultrasound image by focusing the reflected beam after being irradiated to the medium 620. The beamformer 20 irradiates the medium layer with ultraviolet light in accordance with the differential ultrasonic velocity controlled through the processing section 30 The beam reflected from the medium 620 is focused using the ultrasonic waves irradiated to the medium 620.

처리부(30)는 상기 매질(620)에 조사되는 초음파 속도를 제어하고, 상기 빔포머(20)를 통해 획득되는 초음파 영상을 복원한다. 이를 위해 처리부(30)는, 하나의 기준 속도를 이용하여 상기 빔포머를 통해 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하며, 상기 구분된 매질 층 중 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득한다. 이러한 처리부(30)는 이상에서 정의된 일련의 연산을 수행하기 위해 적어도 하나의 프로세서(processor)를 구비하고, 필요에 따라서는 연산 과정에서 산출되는 임시 데이터를 저장할 수 있는 메모리(memory)가 활용되거나, 연산을 정의하는 소프트웨어 코드(software code)가 부가될 수 있다.The processing unit 30 controls the speed of the ultrasonic waves irradiated to the medium 620 and restores the ultrasound image obtained through the beam former 20. For this, the processing unit 30 acquires an ultrasound image for the entire medium through the beam former using one reference velocity, identifies the boundaries of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image, Wherein at least two regions of interest are selected for adjacent ones of the divided medium layers and a difference value of the difference for each of the medium layers is calculated using the velocity and depth of the ultrasonic waves in the selected region of interest Acquire the ultrasound velocity. The processor 30 includes at least one processor for performing a series of operations defined above, and if necessary, a memory capable of storing temporary data calculated in the operation is utilized , A software code for defining an operation can be added.

보다 구체적으로, 처리부(30)는, 상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하며, 상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득할 수 있다. 이 때, 상기 매질 기여도에 기초한 관계식은, 상기 선택된 관심 영역에 대하여 추정된 초음파 속도, 상기 첫 번째에 위치한 매질 층의 두께, 및 초음파의 조사 지점으로부터 상기 선택된 관심 영역까지의 깊이를 이용하여 상기 매질 층에서의 초음파 속도를 표현하는 것이 바람직하다.More specifically, the processing unit 30 selects two regions of interest different in depth from each other in the medium layer located second in the depth direction of the medium among the divided medium layers, The ultrasonic velocity in the medium layer located first in the depth direction of the medium and the ultrasonic velocity in the medium layer located in the second medium are calculated using a relational formula based on the medium contribution, And the ultrasonic velocity in the medium layer is calculated to obtain the differential ultrasonic velocity in the plurality of medium layers. At this time, the relational expression based on the medium contribution is calculated by using the estimated ultrasonic velocity for the selected region of interest, the thickness of the medium layer positioned at the first region, and the depth from the irradiation point of the ultrasonic wave to the selected region of interest, It is preferable to express the ultrasonic velocity in the layer.

또한, 처리부(30)를 통해 선택되는 관심 영역의 개수는 상기 구분된 매질 층의 개수에 비례하며, 상기 관심 영역은 상기 매질 전체에 대해 획득된 초음파 영상 내에서 구분된 매질 층을 상기 디스플레이부(40)를 통해 시각적으로 인지한 사용자의 선택에 의해 상기 처리부(30)에 입력될 수 있다. 나아가, 상기 매질 층의 경계는, 상기 매질(620) 전체에 대해 복수 개의 속도로 초음파 영상을 획득하고, 가장 경계가 명확해지는 속도를 이용하여 상기 경계까지의 절대 거리를 산출함으로써 식별될 수 있다.In addition, the number of ROIs selected through the processing unit 30 is proportional to the number of the divided medium layers, and the ROI is divided into the ultrasound images obtained for the entire medium by the display unit 40 to the processing unit 30 by selection of a user visually recognized. Further, the boundary of the medium layer can be identified by obtaining an ultrasound image at a plurality of velocities with respect to the entire medium 620, and calculating an absolute distance to the boundary using the velocity at which the boundary is clear.

한편, 상기 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우, 상기 처리부(30)는, 상기 매질(620)로부터 반사되는 빔을 집속하는 상기 빔포머(20)의 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 보상부(미도시)를 더 포함할 수 있다.If the inclination of the boundary of the medium layer is equal to or greater than the threshold value, the processing unit 30 divides the receiver of the beam former 20, which concentrates the beam reflected from the medium 620, into sub- (Not shown) for compensating the slope of the boundary by estimating the velocity and estimating the contribution of each medium to each ultrasonic propagation path.

이제, 처리부(30)가 상기 집속된 빔으로부터 초음파 영상을 복원하면, 디스플레이부(40)는 복원된 초음파 영상을 출력한다.Now, when the processing unit 30 restores the ultrasound image from the focused beam, the display unit 40 outputs the restored ultrasound image.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 속도 추정 방법에 따라 촬영된 초음파 영상을 예시한 도면으로서, 앞서 설명한 도 2의 종래의 기술들과 동일한 실험 환경에서 측정한 결과를 도시하였다.FIG. 7 is a diagram illustrating an ultrasound image photographed according to the ultrasound velocity estimation method according to the embodiments of the present invention, and shows the results of measurement in the same experimental environment as the conventional techniques of FIG. 2 described above.

도 2의 실험 결과와 비교할 때, 본 발명의 실시예들이 제안하는 초음파 속도 추정 방법을 채택한 도 7의 초음파 영상은 서로 다른 깊이 방향의 2개의 관심 영역을 통하여 각 매질 층의 초음파 속도를 추산하고, 해당 값을 사용한 누적 초음파 속도를 수신 빔 집속에 사용한 결과를 보여주고 있다. 도 2와 비교할 때, 도 7의 초음파 영상은 모든 깊이에 대해 영상의 해상도가 균일하게 향상된 것을 확인할 수 있다.The ultrasonic image of FIG. 7 adopting the ultrasonic velocity estimation method proposed by the embodiments of the present invention, when compared with the experimental result of FIG. 2, estimates the ultrasonic velocity of each medium layer through two regions of interest in different depth directions, And the cumulative ultrasonic velocity using the value is used for the reception beam focusing. Compared with FIG. 2, it can be seen that the resolution of the image is uniformly improved for all depths of the ultrasound image of FIG.

상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 매질을 구성하는 매질 층을 구분하고 이로부터 선택된 관심 영역에서 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득함으로써 인체 내부의 서로 다른 조직별로 최적화된 초음파 진행 속도를 추정할 수 있으며, 이렇게 획득된 차등적 초음파 속도를 이용하여 복합 매질에 대한 초음파 영상을 촬영함으로써 초음파 영상의 전 영역에 걸쳐 영상의 품질, 해상도 및 신호 민감도를 향상시킬 수 있다. 즉, 각 매질 층에 해당하는 고유의 초음파 진행 속도를 계산하고, 서로 다른 매질 층을 통과하는 과정에서 발생하는 초음파 진행 속도의 변화를 고려하여 수신 빔 집속을 수행함에 따라 영상 전체의 공간 해상도 및 침투 깊이의 증가, 낮은 노이즈 준위를 갖는 영상을 얻을 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예들은 계층적 구조의 매질 층에 대한 차등적 속도를 추정하는 기술을 이용하여 '광음향 영상 시스템'에서 영상 처리를 위해서도 활용될 수 있다.According to the embodiments of the present invention described above, the medium layer constituting the medium is distinguished and the differential ultrasonic velocity for each medium layer in the selected region of interest is obtained, whereby the ultrasonic wave propagation speed optimized for different tissues inside the human body And the image quality, resolution, and signal sensitivity can be improved over the entire region of the ultrasound image by taking an ultrasound image of the complex medium using the obtained differential ultrasound velocity. In other words, the ultrasound propagation velocity corresponding to each medium layer is calculated and the receive beam focusing is performed considering the change in the propagation speed of the ultrasonic wave generated in the course of passing through different medium layers, An image having an increased depth and a low noise level can be obtained. In addition, embodiments of the present invention can also be utilized for image processing in a 'photoacoustic imaging system' using a technique for estimating a differential speed for a medium layer of a hierarchical structure.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the embodiments of the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

610 : 초음파 영상 촬영 장치 620 : 매질
10 : 트랜스듀서 20 : 빔포머
30 : 처리부 40 : 디스플레이부
610: ultrasound imaging apparatus 620: medium
10: Transducer 20: Beamformer
30: processing section 40: display section

Claims (18)

매질에 대한 초음파 속도를 추정하는 방법에 있어서,
하나의 기준 속도를 이용하여 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하는 단계; 및
상기 구분된 매질 층 중, 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역(region of interest, ROI)을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계;를 포함하는 방법.
A method for estimating an ultrasonic velocity for a medium,
Acquiring an ultrasound image for the entire medium using one reference speed;
Identifying each of the medium layers by identifying a boundary of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image; And
Selecting at least two regions of interest (ROIs) for the adjacent different medium layers from among the separated medium layers, and using the ultrasonic velocity and the depth in the selected ROIs, Obtaining a differential ultrasound velocity.
제 1 항에 있어서,
상기 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계는,
상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하는 단계;를 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of obtaining the differential ultrasonic velocity comprises:
Selecting two regions of interest different in depth from each other in a medium layer located second in the depth direction of the medium among the divided medium layers; And
Calculating an ultrasonic velocity at a first medium layer located in the depth direction of the medium and an ultrasonic velocity at the second medium layer using a relation based on the medium contribution in the selected two regions of interest; ≪ / RTI >
제 2 항에 있어서,
상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득하는 단계;를 더 포함하는 방법.
3. The method of claim 2,
Obtaining a differential ultrasound velocity in a plurality of medium layers by repeating the process of selecting an area of interest with respect to a medium layer positioned third after the depth direction of the medium and calculating an ultrasonic velocity in the medium layer, ≪ / RTI >
제 2 항에 있어서,
상기 매질 기여도에 기초한 관계식은,
상기 선택된 관심 영역에 대하여 추정된 초음파 속도, 상기 첫 번째에 위치한 매질 층의 두께, 및 초음파의 조사 지점으로부터 상기 선택된 관심 영역까지의 깊이를 이용하여 상기 매질 층에서의 초음파 속도를 표현하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 2,
The relational expression based on the medium contribution,
The ultrasonic velocity in the medium layer is expressed using the estimated ultrasonic velocity for the selected region of interest, the thickness of the medium layer positioned at the first region, and the depth from the irradiation point of the ultrasonic wave to the selected region of interest. How to.
제 1 항에 있어서,
상기 선택되는 관심 영역의 개수는 상기 구분된 매질 층의 개수에 비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the number of selected regions of interest is proportional to the number of the identified media layers.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우,
상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하는 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 단계;를 더 포함하는 방법.
The method according to claim 1,
When the slope of the boundary of the medium layer is equal to or greater than the threshold value,
Compensating for the slope of the boundary by partitioning the receiver that is to reflect the beam reflected from the medium into sub-apertures, estimating the accumulated ultrasonic velocity, and estimating the contribution of each medium to each ultrasonic propagation path.
매질에 대한 초음파 영상을 촬영하는 방법에 있어서,
하나의 기준 속도를 이용하여 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하는 단계;
상기 구분된 매질 층 중, 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 차등적 초음파 속도를 사용하여 상기 매질 층 각각에 대응하는 초음파를 조사하고 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득하는 단계;를 포함하는 방법.
A method of imaging an ultrasound image of a medium,
Acquiring an ultrasound image for the entire medium using one reference speed;
Identifying each of the medium layers by identifying a boundary of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image;
Selecting at least two regions of interest for adjacent different medium layers among the divided medium layers and obtaining a differential ultrasound velocity for each of the medium layers using the velocity and depth of the ultrasonic waves in the selected region of interest step; And
Irradiating ultrasound corresponding to each of the medium layers using the obtained differential ultrasound velocity, and focusing the beam reflected from the medium to acquire ultrasound images.
제 8 항에 있어서,
상기 차등적 초음파 속도를 획득하는 단계는,
상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하는 단계;
상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하는 단계; 및
상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득하는 단계;를 포함하는 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of obtaining the differential ultrasonic velocity comprises:
Selecting two regions of interest different in depth from each other in a medium layer located second in the depth direction of the medium among the divided medium layers;
Calculating an ultrasonic velocity at a first medium layer located in the depth direction of the medium and an ultrasonic velocity at the second medium layer using a relation based on the medium contribution in the selected two regions of interest; And
Obtaining a differential ultrasound velocity in a plurality of medium layers by repeating a process of selecting an area of interest with respect to a medium layer positioned third after the depth direction of the medium and calculating an ultrasonic velocity in the medium layer, ≪ / RTI >
제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 9 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 1 to 5 and 7 to 9. 초음파 영상을 촬영하는 장치에 있어서,
매질에 대해 조사된 후 반사되는 빔을 집속하여 초음파 영상을 획득하는 빔포머(beamformer);
적어도 하나의 프로세서(processor)를 구비하여 상기 매질에 조사되는 초음파 속도를 제어하고, 상기 빔포머를 통해 획득되는 초음파 영상을 복원하는 처리부; 및
상기 복원된 초음파 영상을 출력하는 디스플레이부;를 포함하고,
상기 처리부는,
하나의 기준 속도를 이용하여 상기 빔포머를 통해 상기 매질 전체에 대한 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 영상으로부터 매질을 구성하는 복수 개의 매질 층의 경계를 식별함으로써 각각의 매질 층을 구분하며, 상기 구분된 매질 층 중 인접하는 서로 다른 매질 층에 대해 적어도 2개의 관심 영역을 선택하고, 상기 선택된 관심 영역에서의 초음파 속도와 깊이를 이용하여 상기 매질 층 각각에 대한 차등적 초음파 속도를 획득하는 것을 특징으로 하는 장치.
An apparatus for photographing an ultrasound image,
A beamformer for focusing the reflected beam after being irradiated to the medium to obtain an ultrasound image;
A processing unit having at least one processor to control an ultrasonic wave velocity irradiated to the medium and reconstruct an ultrasound image acquired through the beam former; And
And a display unit for outputting the restored ultrasound image,
Wherein,
Acquiring an ultrasound image for the entire medium through the beam former using one reference velocity and identifying a boundary of a plurality of medium layers constituting the medium from the obtained image to separate each of the medium layers, At least two regions of interest are selected for adjacent different medium layers among the divided medium layers and a differential ultrasonic velocity for each of the medium layers is obtained by using the ultrasonic velocity and depth in the selected region of interest .
제 11 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 구분된 매질 층 중, 상기 매질의 깊이 방향으로 두 번째에 위치한 매질 층에서 서로 깊이가 다른 2개의 관심 영역을 선택하고,
상기 선택된 2개의 관심 영역에서의 매질 기여도에 기초한 관계식을 이용하여 상기 매질의 깊이 방향의 첫 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도와 상기 두 번째에 위치한 매질 층에서의 초음파 속도를 각각 산출하며,
상기 매질의 깊이 방향으로 세 번째 이후에 위치한 매질 층에 대하여 관심 영역을 선택하고, 해당 매질 층에서의 초음파 속도를 산출하는 과정을 반복함으로써 복수 개의 매질 층에서의 차등적 초음파 속도를 각각 획득하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein,
Selecting two regions of interest having different depths from each other in the medium layer located second in the depth direction of the medium among the divided medium layers,
The ultrasonic velocity in the medium layer located first in the depth direction of the medium and the ultrasonic velocity in the medium layer located in the second medium are respectively calculated using a relation based on the medium contribution in the two selected regions of interest,
The region of interest is selected for the medium layer located third and subsequent to the depth direction of the medium, and the process of calculating the ultrasonic velocity in the medium layer is repeated to acquire the differential ultrasonic velocity in the plurality of medium layers Characterized in that.
제 12 항에 있어서,
상기 매질 기여도에 기초한 관계식은,
상기 선택된 관심 영역에 대하여 추정된 초음파 속도, 상기 첫 번째에 위치한 매질 층의 두께, 및 초음파의 조사 지점으로부터 상기 선택된 관심 영역까지의 깊이를 이용하여 상기 매질 층에서의 초음파 속도를 표현하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. The method of claim 12,
The relational expression based on the medium contribution,
The ultrasonic velocity in the medium layer is expressed using the estimated ultrasonic velocity for the selected region of interest, the thickness of the medium layer positioned at the first region, and the depth from the irradiation point of the ultrasonic wave to the selected region of interest. .
제 11 항에 있어서,
상기 선택되는 관심 영역의 개수는 상기 구분된 매질 층의 개수에 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the number of selected regions of interest is proportional to the number of the separated media layers.
제 11 항에 있어서,
상기 관심 영역은,
상기 매질 전체에 대해 획득된 초음파 영상 내에서 구분된 매질 층을 상기 디스플레이부를 통해 시각적으로 인지한 사용자의 선택에 의해 상기 처리부에 입력되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the region of interest comprises:
Wherein the medium layer separated in the ultrasound image obtained for the entire medium is input to the processing unit by a user who visually recognizes the medium layer through the display unit.
삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 매질 층의 경계의 기울기가 임계값 이상인 경우, 상기 처리부는,
상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하는 상기 빔포머의 수신자를 부구경으로 구획하여 누적 초음파 속도를 추정하고 각 초음파 진행 경로에 대한 각 매질의 기여도를 추정함으로써 상기 경계의 기울기를 보상하는 보상부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. The method of claim 11,
When the slope of the boundary of the medium layer is equal to or larger than the threshold value,
A compensator for compensating a slope of the boundary by estimating a cumulative ultrasonic velocity by dividing a recipient of the beam former for focusing a beam reflected from the medium into sub-bores and estimating a contribution of each medium to each ultrasonic propagation path; ≪ / RTI >
제 11 항에 있어서,
상기 빔포머는, 상기 처리부를 통해 제어된 상기 차등적 초음파 속도에 따라 상기 매질 층 각각에 조사된 초음파를 이용하여 상기 매질로부터 반사되는 빔을 집속하고,
상기 처리부는, 상기 집속된 빔으로부터 초음파 영상을 획득하여 상기 디스플레이부를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the beam former focuses a beam reflected from the medium using ultrasonic waves irradiated to each of the medium layers according to the differential ultrasonic velocity controlled through the processing unit,
Wherein the processing unit acquires an ultrasound image from the focused beam and displays the obtained ultrasound image through the display unit.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002143153A (en) 2000-11-08 2002-05-21 Hitachi Medical Corp Method for arranging phase of transmission or reception wave and ultrasonic diagnostic device
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002143153A (en) 2000-11-08 2002-05-21 Hitachi Medical Corp Method for arranging phase of transmission or reception wave and ultrasonic diagnostic device
JP2010017530A (en) 2008-06-13 2010-01-28 Canon Inc Ultrasonic apparatus and control method therefor
JP2011229708A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Hitachi Medical Corp Ultrasonograph apparatus and method for calculating the medium sonic speed
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