KR101646623B1 - Estimation method and system for shear wave speed and lesion diagnosis method and system in the tissue using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 바람직하게는 초음파 변환자가 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 갖는 제1 초음파 신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하는 단계; 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상을 생성하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 갖는 제2 초음파 신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파 신호를 수신하는 단계; 상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제2 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 단계; 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계; 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계; 및 속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계;를 포함한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 피검체의 조직 변위에 따른 횡파의 속도를 용이하게 추정하고, 이러한 횡파 속도의 추정을 통해 상기 조직의 탄성도를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method and system for estimating a transverse wave velocity, more preferably, after transmitting a first ultrasonic signal having a reference pulse to a region of interest of a subject, the first ultrasonic wave reflected from the region of interest Receiving a signal; Generating a reference image for the ROI based on the first ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Transmitting the pushing pulse to the region of interest by the ultrasonic transducer and propagating the transverse wave by the displacement caused by the movement of tissue in the region of interest; Receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a second ultrasound signal having a tracking pulse to a region of interest where the ultrasound transducer propagates the transverse wave; Generating the tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI based on the second ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Comparing the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue; Estimating a time of arrival of the transverse wave from at least one tissue displacement in which a time of arrival estimate has been detected; And estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave.
With such a configuration, the method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and the method and system for diagnosing a trans-tissue lesion using the same, can easily estimate the transverse wave velocity according to the tissue displacement of the subject, It is possible to accurately grasp the elasticity of the tissue.
Description
본 발명은 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 인체 내 조직에서 전파되는 횡파의 속도를 정확하게 추정하고, 추정된 횡파의 속도에 따라 조직의 탄성도를 판단하고, 이를 영상화하여 조직 내 병변의 발생여부를 용이하게 진단할 수 있는 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and system for estimating a transverse wave velocity, and a method and system for diagnosing a trans-tissue lesion using the same. More particularly, the present invention relates to a method and system for accurately estimating the velocity of a transverse wave propagated in a tissue in a human body, The present invention relates to a method and system for estimating a transverse wave velocity that can diagnose the occurrence of an intra-tissue lesion by imaging the same, and a method and a system for diagnosing an intra-tissue lesion using the system.
최근 들어, 식습관 등의 급격한 변화에 따라 인구의 노령층뿐만 아니라, 청장년층에서도 암이나 종양 등의 질환이 빈번히 발생하고 있어, 이러한 암이나 종양 등의 병변 조직을 정확하기 진단하기 위한 기술이 연구되고 있는 추세이다. In recent years, diseases such as cancer and tumor have frequently occurred not only in the elderly of the population but also in the younger generation as a result of drastic changes such as eating habits, and the technology for accurately diagnosing the lesion tissues such as cancer and tumor is being studied to be.
이러한 병변 조직의 정확한 진단을 위해, 사용되는 의료용 탄성 영상법(elasticity imaging)은 진단자가 초음파를 발생시키는 트랜스듀서를 직접 손으로 조작하여 진단 부위에 외부력을 작용시킬 경우에 발생되는 조직의 변형을 이용하여 해당 조직의 탄성을 측정하고 이를 영상화시켜 병변 조직을 검출하는 기술이다.In order to accurately diagnose these lesion tissues, the elasticity imaging technique used is a technique in which a diagnosis is made by directly manipulating a transducer generating an ultrasonic wave, And measuring the elasticity of the tissue, imaging it, and detecting the lesion tissue.
이때, 측정하는 인체 조직의 탄성도(elasticity)는 질병으로 인한 조직의 변형에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어, 유방 내 악성 종양의 경우, 주위 정상 조직에 비해 더 단단하여 상대적으로 높은 탄성도를 가지며, 간 질환의 경우에는 질병이 진행될수록 정상 조직이 섬유화 조직(fibrotic tissue)으로 변형되어 간의 탄성도가 높아진다.At this time, the elasticity of the human tissue to be measured may vary depending on the tissue deformation due to the disease. For example, in the case of malignant tumor of the breast, the elasticity is harder than the surrounding normal tissue, In the case of liver disease, as the disease progresses, the normal tissue becomes deformed into fibrotic tissue and the elasticity of the liver becomes higher.
이처럼 인체 조직별 서로 다른 탄성도를 가짐에 따라 각 조직별 탄성도를 정확히 측정하기 위해서는 조직의 변형을 정확히 파악해야 함에도 불구하고, 조직의 변형을 정확히 파악하기 어려운 문제점이 발생했다. 또한, 유방이나 전립선과 같이 피부와 가까운 부위를 영상화하기에는 유용하지만, 간 또는 신장과 같이 인체 내부에 위치한 부위에 대해서는 외부 압축력을 제공하기가 어렵기 때문에 병변 조직의 발생 여부를 정확하게 진단하기 어려운 문제점이 발생했다.
In order to accurately measure the elasticity of each tissue according to the different elasticity of the human tissue, it is difficult to accurately grasp the deformation of the tissue although it is necessary to accurately grasp the deformation of the tissue. In addition, it is useful for imaging near the skin, such as the breast or prostate, but it is difficult to accurately diagnose the occurrence of lesion tissue because it is difficult to provide an external compressive force for a part located inside the human body such as liver or kidney happened.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 인체의 관심 영역 내 조직의 변위를 이용하여 조직 내 전파되는 횡파의 속도를 추정하여, 인체의 조직 상태를 정확하게 나타내는 의료영상을 제공하는 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템을 제공하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a method of estimating a velocity of a transverse wave propagated in a tissue using a displacement of a tissue in a region of interest of a human body, A method and system for estimating a velocity, and a method and system for diagnosing an intra-tissue lesion using the same.
또한, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 인체 내 조직의 변위를 이용하여 조직 내 전파되는 횡파의 속도를 추정하고, 추정된 횡파의 속도에 따라 조직의 탄성도를 파악한 후, 이를 영상화하여, 조직 내 병변 발생 여부를 용이하게 진단할 수 있는 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention estimates the velocity of a transverse wave propagated in a tissue using the displacement of a tissue in the human body, grasps the elasticity of the tissue according to the estimated velocity of the transverse wave A method and system for estimating the transverse wave velocity, and a method and system for diagnosing a lesion in a tissue using the method and system.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 방법은 초음파 변환자가 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하는 단계; 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상을 생성하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파 신호를 수신하는 단계; 상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제2 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 단계; 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계; 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계; 및 속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a transverse wave velocity, the method comprising: transmitting a reference pulse to a region of interest of a subject to be ultrasonic-converted; receiving a first ultrasound signal reflected from the region of interest ; Generating a reference image for the ROI based on the first ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Transmitting the pushing pulse to the region of interest by the ultrasonic transducer and propagating the transverse wave by the displacement caused by the movement of tissue in the region of interest; Receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a tracking pulse to the region of interest where the transducer propagates; Generating the tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI based on the second ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Comparing the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue; Estimating a time of arrival of the transverse wave from at least one tissue displacement in which a time of arrival estimate has been detected; And estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave.
보다 바람직하게는 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 기저대역으로 다운시프트하여 변환된 각각의 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산하는 과정; 및 연산된 상기 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산하는 과정;을 포함하는 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계를 포함할 수 있다.Calculating a phase difference between the tracking image and the reference image based on the demodulated data obtained by downshifting the tracking image and the reference image to the baseband; And calculating a displacement of the tissue by converting the calculated phase difference into a moving distance of the tissue in the ROI, wherein the displacement detector compares the tracking image with a reference image to detect at least one tissue displacement . ≪ / RTI >
특히, 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 보간(interpolation)한 후, 교차 상관(cross-correlation)을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간 지연으로부터 적어도 하나의 변위를 검출하는 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계를 포함할 수 있다.In particular, after the tracking detector interpolates the tracking image and the reference image, a displacement detector for detecting at least one displacement from the in-kernel time delay centered on each axis position through cross- And comparing the image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue.
특히, 적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위에서 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In particular, estimating the arrival time of the transverse waves at the detected at least one tissue displacement may be included in a time-of-arrival estimator that estimates a time at which the amount of change with respect to at least one tissue displacement is the arrival time of the transverse waves.
보다 바람직하게는 검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하는 과정; 미분연산된 적어도 하나의 조직 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산하는 과정; 및 연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 과정;을 포함하는 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. More preferably, differentiating the detected at least one tissue displacement over time; Calculating an axial speed with respect to at least one tissue displacement that is differentiated by time; And estimating a time at which the calculated axial velocity becomes maximum as a time of arrival of the transverse wave, estimating a transit arrival time of the transverse wave from the detected at least one tissue displacement .
보다 바람직하게는 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간 변화에 따른 변위 신호와, 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 상기 위치에 인접한 위치 또는 상기 횡파의 최초 발생 위치에서 시간 변화에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. More preferably, a displacement signal according to a time variation at a position at which a transverse wave arrival time is to be estimated, a displacement signal at a position adjacent to the position at which the arrival time of the transverse wave is to be estimated, Estimating the arrival time of the transverse waves from at least one tissue displacement detected by the arrival time estimating unit for estimating the arrival time of the transverse waves by calculating the delay time between the transverse waves using the cross-correlation.
특히, 상기 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직 변위 주변에 각각 인접한 위치간에 상기 횡파의 도달시간차 및 거리에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In particular, a velocity estimator estimating a velocity of the transverse waves based on at least one tissue displacement detected in the region of interest and a position adjacent each of the tissue displacements, And estimating the velocity of the transverse wave based on the estimated arrival time of the transverse wave.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 방법은 초음파 변환자가 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하는 단계; 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상 및 B-모드(Brightness) 영상을 각각 생성하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하는 단계; 상기 초음파 변환자가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파신호를 수신하는 단계; 상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 단계; 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계; 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계; 속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계; 및 탄성도연산부가 상기 횡파의 추정된 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 상기 B-모드 영상에 매핑하는 단계; 병변진단부가 상기 조직의 B-모드 영상과 상기 탄성도가 매핑된 B-모드 영상을 상호 비교하여 상기 조직 내 병변 발생을 진단하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for diagnosing an intra-tissue lesion using a transverse wave velocity, the method comprising: transmitting a reference pulse to an area of interest of the ultrasonic transducer subject, Receiving a signal; Generating a reference image and a B-mode (Brightness) image for the ROI based on the first ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Transmitting the pushing pulse to the region of interest by the ultrasonic transducer and propagating the transverse wave by the displacement caused by the movement of tissue in the region of interest; Receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a tracking pulse to the region of interest where the transducer propagates; Generating the tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI based on the second ultrasound signal received by the ultrasound transducer; Comparing the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue; Estimating a time of arrival of the transverse wave from at least one tissue displacement in which a time of arrival estimate has been detected; Estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave; And calculating a degree of elasticity of the tissue within the region of interest based on the estimated velocity of the transverse waves, and mapping the computed elasticity to the B-mode image; The lesion diagnosis unit compares the B-mode image of the tissue with the elasticity-mapped B-mode image to diagnose the intra-tissue lesion occurrence.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 시스템은 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 갖는 제1 초음파 신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하고, 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하며, 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 갖는 제2 초음파신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파신호를 수신하는 초음파 변환자; 상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상을 생성하고, 반사된 상기 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 영상생성부; 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 변위검출부; 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 도달시간추정부; 및 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a system for estimating a transverse wave velocity, the ultrasonic transducer including a first ultrasonic signal having a reference pulse to a region of interest of a test subject, And a pushing pulse is transmitted to the region of interest to propagate a transverse wave due to a displacement generated in accordance with movement of the tissue in the region of interest and a tracking pulse is applied to a region of interest in which the transverse wave is propagated, An ultrasound transducer for receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a second ultrasound signal having a pulse; Generating a reference image for the region of interest based on the reflected first ultrasonic signal received by the ultrasonic transducer and generating a tracking image for tracking the displacement of the tissue within the region of interest based on the reflected second ultrasonic signal An image generating unit; A displacement detector for detecting at least one displacement of the tissue by comparing the tracking image with a reference image; A arrival time estimating unit estimating arrival time of the transverse waves from the detected at least one tissue displacement; And a velocity estimator for estimating the velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave.
특히, 상기 기준 영상과 트래킹 영상을 기저대역으로 다운시프트하여 상기 기준 영상과 트래킹 영상에 대한 각각의 복조 데이터를 더 생성하는 영상생성부를 포함할 수 있다. In particular, the apparatus may further include an image generator for down-shifting the reference image and the tracking image to the baseband, and further generating demodulated data for the reference image and the tracking image, respectively.
보다 바람직하게는 상기 트래킹 영상과 기준 영상에 대한 각각의 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산하는 제1 변위연산모듈; 및 연산된 상기 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산하는 제2 변위연산모듈;을 포함하는 변위검출부를 포함할 수 있다. More preferably, the first displacement calculation module calculates the phase difference between the tracking image and the reference image based on the demodulated data for the tracking image and the reference image, respectively. And a second displacement calculation module for calculating the displacement of the tissue by converting the calculated phase difference into a moving distance of the tissue in the ROI.
보다 바람직하게는 상기 트래킹 영상과 기준 영상에 대한 각각의 복조 데이터를 보간한 후, 교차 상관을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간 지연으로부터 상기 조직에 대한 적어도 하나의 변위를 연산하는 제3 변위연산모듈;을 포함하는 변위검출부를 포함할 수 있다. More preferably, the method further comprises interpolating respective demodulated data for the tracking image and the reference image, and then calculating at least one displacement for the tissue from the in-kernel time delay centered on each axis position through cross- And a displacement detection unit including a displacement calculation module.
보다 바람직하게는 적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 제1 시간추정모듈; 검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하고, 미분연산된 적어도 하나의 횡파 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산하며, 연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 제2 시간추정모듈; 및 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간 변화에 따른 변위 신호와, 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 상기 위치에 인접한 위치 또는 상기 횡파의 최초 발생 위치에서 시간 변화에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 제3 시간추정모듈; 중 적어도 하나를 포함하는 도달시간추정부를 포함할 수 있다. A first time estimation module for estimating a time at which a variation amount with respect to at least one tissue displacement is the largest, as the arrival time of the transverse waves; Calculates at least one of the detected tissue displacements according to time, calculates an axial speed with respect to at least one transverse wave displacement differentiated by time, and calculates a time at which the calculated axial speed becomes maximum, A second time estimation module for estimating the arrival time; And a delay time between a displacement signal according to a time change at a position at which the arrival time of the transverse wave is to be estimated and a displacement signal at a position adjacent to the position at which the arrival time of the transverse wave is to be estimated, A third time estimating module for calculating an arrival time of the transverse waves by performing a cross correlation; The arrival time estimating unit may include at least one of the arrival time estimating unit and the arrival time estimating unit.
특히, 상기 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직의 주변에 각각 인접한 위치간에 상기 횡파의 도달시간차 및 거리에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부를 포함할 수 있다.And a velocity estimator for estimating a velocity of the transverse wave based on at least one tissue displacement detected in the region of interest and a positional proximity to the periphery of the tissue.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 시스템은 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하고, 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하며, 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파신호를 수신하는 초음파 변환자; 상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상 및 B-모드(Brightness) 영상을 생성하고, 반사된 상기 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 영상생성부; 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 변위검출부; 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 도달시간추정부; 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부; 상기 횡파의 추정된 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 상기 B-모드 영상에 매핑하는 탄성도연산부; 및 상기 조직의 B-모드 영상과 상기 탄성도가 매핑된 B-모드 영상을 상호 비교하여 상기 조직 내 병변 발생을 진단하는 병변진단부; 를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing an intra-tissue lesion using a transverse wave velocity, the system comprising: a reference pulse transmitted to a region of interest of a test subject; And transmits a pushing pulse to the region of interest to propagate a transverse wave due to a displacement caused by the movement of the tissue in the region of interest and transmits a tracking pulse to the region of interest in which the transverse wave is propagated An ultrasound transducer for receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmission; Generating a reference image and a B-mode (Brightness) image for the ROI based on the reflected first ultrasound signal received by the ultrasound transducer, and generating a B-mode image based on the reflected second ultrasound signal, An image generating unit for generating a tracking image tracking a displacement; A displacement detector for detecting at least one displacement of the tissue by comparing the tracking image with a reference image; A arrival time estimating unit estimating arrival time of the transverse waves from the detected at least one tissue displacement; A velocity estimator for estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave; An elasticity calculator for calculating the elasticity of the tissue in the region of interest based on the estimated velocity of the transverse waves and mapping the calculated elasticity to the B-mode image; And a lesion diagnosis unit for comparing the B-mode image of the tissue with the B-mode image mapped with the elasticity to diagnose the intra-tissue lesion; .
본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 피검체의 조직 변위에 따른 횡파의 속도를 용이하게 추정하고, 이러한 횡파 속도의 추정을 통해 상기 조직의 탄성도를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다. A method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and a method and system for diagnosing a tissue in a tissue using the same, can easily estimate the transverse velocity according to the tissue displacement of the subject, Can be accurately grasped.
또한 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 조직 내 횡파 속도의 추정을 통해 상기 조직의 탄성도를 연산한 후, 이에 기초하여 조직의 탄성도를 영상화함으로써, 병변 조직이 발생하였는지 여부를 용이하게 진단할 수 있는 효과가 있다. In addition, the method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and the method and system for diagnosing a lesion in tissue using the same, calculate the elasticity of the tissue through estimation of the transverse wave velocity in tissue, Thereby, it is possible to easily diagnose whether lesion tissue has occurred or not.
이와 더불어, 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 조직의 관심영역이 각각 다른 매질로 이루어져 횡파의 전달 시 굴절이 자주 발생하더라도 각 위치에서의 횡파의 굴절도 고려하여 상기 횡파의 속도를 추정함으로써, 보다 정확한 횡파의 속도를 추정할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and the method and system for diagnosing an intra-tissue lesion using the transverse wave velocity estimation system of the present invention, By estimating the velocity of the transverse wave in consideration of the refraction, more accurate transverse wave velocity can be estimated.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 방법의 순서도이다.
도 3은 관심영역 내 초음파 신호의 송신순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 관심영역 내 송신하는 초음파 신호에 따른 영상 생성순서를 나타내는 도면이다.
도 5는 B-모드 영상과 탄성 영상을 합성한 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 기준 영상과 트래킹 영상 간 비교를 나타내는 그래프이다.
도 7은 시간에 따른 횡파의 변위 상태를 나타낸 그래프이다.
도 8은 횡파의 속도 추정 시 고려해야 하는 횡파의 진행방향을 나타낸 도면이다.
도 9는 횡파의 속도 추정과정을 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram of a system for estimating a transverse wave velocity in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a method for estimating a transverse wave velocity according to another embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing a transmission order of ultrasonic signals in a region of interest. Fig.
4 is a diagram showing an image generation sequence according to an ultrasonic signal transmitted in a region of interest.
5 is a view showing an image obtained by combining a B-mode image and an elastic image.
6 is a graph showing a comparison between a reference image and a tracking image.
7 is a graph showing a displacement state of a transverse wave with respect to time.
8 is a view showing a traveling direction of a transverse wave to be considered in estimating the velocity of a transverse wave.
9 is a graph illustrating a velocity estimation process of a transverse wave.
이하, 본 발명을 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments and accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 발명에 대하여 자세히 설명하기에 앞서, 본 발명이 적용되는 음향 복사력 영상법에 대하여 간략히 살펴보도록 한다. Before explaining the present invention in detail, the acoustical radiation imaging method to which the present invention is applied will be briefly described.
음향 복사력 영상법이란, 인체 조직에 고출력의 초음파를 인체 내부에 송신할 경우 초점에서 발생되는 음향 복사력에 의하여 상기 인체 조직이 송신된 초음파 음장 방향으로 밀려서 변형되는 탄성 특성을 이용하여 병변 조직의 발생 여부를 판단하는 방법을 말한다.The acoustic radiation force imaging method is a method in which, when a high output ultrasonic wave is transmitted to the inside of a human body, the acoustic radiation force imaging method uses the elasticity characteristic that the human body is pushed toward the transmitted ultrasonic sound field by the acoustic radiation force generated at the focus, It is the method of judging whether it occurs or not.
이하, 도 1을 기준하여 본 발명에 따른 횡파 속도를 추정하는 시스템에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a system for estimating the transverse wave velocity according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a system for estimating a transverse wave velocity in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 시스템(100)은 초음파 변환자(110), 영상생성부(130), 변위검출부(150), 도달시간추정부(170), 속도추정부(190)를 포함할 수 있다. 1, the
초음파 변환자(110)는 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 갖는 제1 초음파 신호를 평면파 형태로 송신한 후 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신하고, 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파가 전파되도록 하여 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 갖는 제2 초음파 신호를 송신한 후 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파 신호를 수신한다. The
영상생성부(130)는 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 따라 빔포밍하여 상기 관심영역 내 조직에 대한 기준 영상을 생성한다. 또한 상기 영상생성부(130)는 상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제2 초음파 신호에 따라 빔포밍하여 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성한다.The
변위검출부(150)는 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 상기 트래킹 영상 내 조직의 변위를 적어도 하나를 검출하며, 또한 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 보간(interpolation)한 후, 교차 상관(cross-correlation)을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간 지연으로부터 적어도 하나의 변위를 검출할 수 있다. 이러한 변위검출부(150)는 데이터변환모듈, 제1 연산모듈 및 제2 연산모듈을 포함한다.The
데이터변환모듈은 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 각각 기저대역으로 다운시프트하여 복조 데이터로 변환한다. The data conversion module down-shifts the tracking image and the reference image to the baseband and converts the downlink data into demodulated data.
제1 연산모듈은 상기 데이터변환모듈에서 변환된 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산한다. The first calculation module calculates a phase difference between the tracking image and the reference image based on the demodulated data converted by the data conversion module.
제2 연산모듈은 상기 제1 연산모듈에서 연산된 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산한다. The second calculation module calculates the displacement of the tissue by converting the phase difference calculated in the first calculation module into the moving distance of the tissue in the region of interest.
도달시간추정부(170)는 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는데, 특히 적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 횡파의 도달시간으로 추정할 수 있다. 이러한 도달시간추정부(170)는 검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하고, 미분연산된 적어도 하나의 조직 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산하며, 연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정할 수 있다. 또한, 도달시간추정부(170)는 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간 변화에 따른 변위 신호와, 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 상기 위치에 인접한 위치 또는 상기 횡파의 최초 발생 위치에서 시간 변화에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정할 수 있다.The arrival
속도추정부(190)는 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 조직 내 전파되는 상기 횡파의 속도를 추정한다. 이러한 속도추정부(190)는 상기 조직의 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직 변위 주변에 각각 인접한 위치에서 상기 횡파의 도달시간차 및 거리를 이용하여 상기 횡파의 속도를 추정한다. The
또한 이와 더불어, 상술한 횡파 속도를 추정하는 시스템을 이용하여 피검체의 관심영역 내 병변조직이 발생하였는지 여부도 진단할 수 있다. In addition, it is also possible to diagnose whether or not lesion tissue in the region of interest of the subject has occurred using the above-described system for estimating the transverse wave velocity.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 시스템은 초음파 변환자, 영상생성부, 변위검출부, 도달시간추정부, 속도추정부, 탄성도연산부 및 병변진단부를 포함한다. The intra-tissue lesion diagnosis system using the transverse wave velocity according to another embodiment of the present invention includes an ultrasound transducer, an image generator, a displacement detector, a arrival time estimator, a velocity estimator, an elasticity calculator, and a lesion diagnosis unit.
이때, 상기 초음파 변환자, 변위검출부, 도달시간추정부, 속도추정부는 앞서 기술한 횡파 속도를 추정하는 시스템의 구성과 동일하므로, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다. Here, the ultrasonic transducer, the displacement detector, the arrival time estimator, and the velocity estimator are the same as those of the system for estimating the transverse wave velocity described above, so that the description of the same components will be omitted.
상기 횡파 속도를 추정하는 시스템과 차이나는 구성 중 하나인 영상생성부는 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 따라 빔포밍하여 상기 관심영역 내 조직에 대한 기준 영상을 생성하고, 이에 더하여 상기 기준 영상을 복조하여 포락선 검출을 수행한 후, 각 위치에서 신호의 크기를 로그 압축(log compression)하여 밝기로 나타내는 B-모드(Brightness)영상도 생성한다. 이와 같이, 생성된 B-모드 영상은 초음파 신호가 크게 반사되는 위치일수록 밝은 색이 나타나는 특성을 갖는다. 또한 상기 영상생성부는 상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제2 초음파 신호에 따라 빔포밍하여 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상도 함께 생성한다.The image generating unit, which is different from the system for estimating the transverse wave velocity, generates a reference image for the tissue in the ROI by beam forming according to the first ultrasonic signal received by the ultrasound transducer, And envelope detection is performed. Then, logarithm compression of the magnitude of the signal at each position is performed to generate a B-mode (brightness) image, which represents brightness. As described above, the generated B-mode image has a characteristic in which a bright color appears at a position where the ultrasonic signal is largely reflected. The image generating unit also generates a tracking image for tracking the displacement of tissue in the ROI by beamforming according to the reflected second ultrasound signal received by the ultrasound transducer.
탄성도연산부가 추정된 횡파의 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 상기 B-모드 영상에 컬러값으로 매핑하여 반영한다. The elasticity calculator calculates the elasticity of the tissue in the region of interest based on the estimated velocity of the transverse waves, and maps the calculated elasticity to the B-mode image as a color value for reflection.
병변진단부가 조직으로부터 반사된 제1 초음파 신호의 반사계수를 2차원 영상으로 나타낸 B-모드(Brightness) 영상과 상기 탄성도를 매핑한 B-모드 영상을 상호 비교하여 상기 조직이 정상조직인지 또는 병변조직인지 여부를 진단한다. 이때, 상기 병변진단부가 흑백 상태인 B-모드 영상과, 컬러 상태인 탄성 영상간 위치를 맞춘 후, 상기 B-모드 영상에 상기 탄성 영상을 반투명하게 합성시킨 후, 상호 비교를 수행할 수 있다.The B-mode image showing the reflection coefficient of the first ultrasound signal reflected from the lesion diagnostic unit as a two-dimensional image and the B-mode image mapped with the elasticity are compared with each other to determine whether the tissue is normal tissue or lesion Diagnose whether or not it is an organization. At this time, after the lesion diagnosis unit positions the B-mode image in a monochrome state and the elastic image in a color state, the elasticity image is semi-transparently synthesized with the B-mode image, and then the comparison can be performed.
이하, 도 2를 기준하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a method of estimating the transverse wave velocity according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 추정하는 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a method for estimating a transverse wave velocity according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법은 먼저, 초음파 변환자(110)가 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 갖는 제1 초음파 신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제1 초음파 신호를 수신한다(S210). As shown in FIG. 2, in the method of estimating the transverse wave velocity of the present invention, first, after the
이후, 영상생성부(130)가 상기 초음파 변환자(110)가 수신한 제1 초음파 신호를 빔포밍하여 상기 관심영역에 대한 2차원 형태의 기준 영상을 생성하고(S220), 이어서, 생성한 기준 영상을 기저 대역으로 다운시프트하여 상기 기준 영상에 대한 복조 데이터를 더 생성할 수 있다.Thereafter, the
상기 초음파 변환자(110)가 기설정된 시간 동안 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파한다(S230). 특히, 상기 피검체의 관심영역으로 하나의 푸싱 펄스를 송신하기 때문에 상기 피검체에 인가되는 에너지가 적게 되어, 상기 피검체가 더 안전할 수 있다.The
상기 초음파 변환자(110)가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 갖는 제2 초음파 신호를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파 신호를 수신한다(S240). The
상기 영상생성부(130)가 상기 초음파 변환자(110)가 수신한 제2 초음파 신호를 빔포밍하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 2차원 형태의 트래킹 영상을 생성한다(S250). 이어서, 상기 영상생성부(130)가 생성한 트래킹 영상을 기저 대역으로 다운시프트하여 상기 트래킹 영상에 대한 복조 데이터를 더 생성할 수 있다.The
이처럼, 상기 초음파 변환자가 동일한 관심영역으로 제1 내지 제2 초음파 신호를 송신하여 이에 따른 영상을 생성하는 순서는 도 3 내지 도 4와 같다. 3 to 4 illustrate the sequence in which the ultrasound transducer transmits the first and second ultrasound signals to the same area of interest and generates an image according to the same.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 변환자가 피검체의 관심영역으로 기준 펄스를 갖는 제1 초음파 신호를 먼저 송신하고, 횡파 발생을 위해 미리 설정된 일정한 시간 동안 푸싱 펄스를 송신한다. 이에 따라, 상기 푸싱 펄스를 수신한 관심영역 내 조직의 변위가 발생하며, 이와 같이 발생된 조직의 변위를 따라 횡파가 발생하여 전파하게 된다. As shown in FIGS. 3 to 4, the ultrasound transducer first transmits a first ultrasound signal having a reference pulse to a region of interest of a subject, and transmits a pushing pulse for a preset predetermined time for generating a transverse wave. Accordingly, a displacement occurs in the tissue within the region of interest, which receives the pushing pulse, and transverse waves are generated and propagated along the tissue displacement thus generated.
이처럼 횡파가 발생한 상기 관심영역으로 상기 초음파 변환자가 조직의 변위를 추적하기 위해, 복수 개의 트래킹 펄스를 갖는 제2 초음파 신호를 송신한다. The second ultrasonic signal having a plurality of tracking pulses is transmitted to track the displacement of the ultrasonic transducer to the region of interest in which the transverse waves are generated.
다시 도 2로 돌아가서, 변위검출부(150)가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 상기 트래킹 영상 내 조직의 변위를 적어도 하나 검출한다(S260). 이때, 상기 변위검출부(150)가 상기 영상생성부(130)로부터 기준 복조 데이터(Reference IQ data)와 트래킹 복조 데이터(Tracking IQ data)를 각각 입력받고, 입력받은 기준 복조 데이터 및 트래킹 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산한 후, 연산된 상기 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산할 수 있다. 또는 변위검출부(150)가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 보간(interpolation)한 후, 교차상관(cross-correlation)을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간지연으로부터 적어도 하나의 변위를 검출할 수 있다. Referring back to FIG. 2, the
이어서, 도달시간추정부(170)가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정한다(S270). 이때, 상기 도달시간추정부(170)가 적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정할 수 있는데, 이를 위해 검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하고, 미분연산된 적어도 하나의 조직 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산한 후, 연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정한다. 또는 상기 도달시간추정부(170)가 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간 변화에 따른 변위 신호와, 횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 상기 위치에 인접한 위치 또는 상기 횡파의 최초 발생 위치에서 시간 변화에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정할 수 있다.Next, the arrival
이에 따라, 속도추정부(190)가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정한다(S280). 즉, 상기 속도추정부(190)가 상기 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직 변위 주변에 각각 인접한 위치간에 상기 횡파의 도달시간차 및 거리를 이용하여 상기 횡파의 속도를 추정할 수 있다. Accordingly, the
또한 이러한 횡파 속도를 추정하는 방법을 이용하여 피검체의 관심영역 내 병변 조직이 발생하였는지 여부도 진단할 수 있다. Also, it is possible to diagnose whether or not the lesion tissue in the region of interest of the subject has occurred using the method of estimating the transverse wave velocity.
이러한 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 방법은 앞서 상술한 횡파 속도를 추정하는 방법과 일부 동일하게 적용됨에 따라, 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Since the intra-tissue lesion diagnosis method using the transverse wave velocity is applied to a part of the method for estimating the transverse wave velocity described above, the detailed description of the same configuration will be omitted.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 방법은 상술한 횡파 속도를 추정하는 방법과 일부 동일하며, 이때 영상생성부가 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호를 빔포밍하여 관심영역에 대한 2차원 형태의 기준 영상을 생성하며, 상기 기준 영상을 복조하여 포락선 검출을 수행한 후, 각 위치에서 신호의 크기를 로그 압축하여 밝기로 나타냄으로써, 관심영역에 대한 2차원 형태의 B-모드(Brightness) 영상을 더 생성한다. 또한, 상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제2 초음파 신호에 따라 빔포밍하여 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상도 함께 생성한다. The intra-tissue lesion diagnosis method using the transverse wave velocity according to another embodiment of the present invention is partially the same as the method of estimating the transverse wave velocity described above. In this case, the image generating unit performs beamforming of the first ultrasonic signal received by the ultrasonic transducer, Dimensional reference image with respect to the region of interest, performs the envelope detection on the reference image, log-compresses the signal size at each position, Mode (Brightness) image. Also, the image generator generates a tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI by beamforming according to the reflected second ultrasound signal received by the ultrasound transducer.
이에 따라, 앞서 기술한 횡파 속도를 추정하는 방법과 동일한 방법을 통해 횡파의 속도를 추정한 후, 탄성도연산부가 상기 횡파의 추정된 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 앞서 영상생성부에서 생성한 B-모드 영상에 매핑하여 반영한다. Accordingly, after estimating the velocity of the transverse wave through the same method as the above-described method of estimating the transverse wave velocity, the elasticity calculator calculates the elasticity of the tissue in the region of interest based on the estimated velocity of the transverse wave, The computed elasticity is mapped and reflected on the B-mode image generated by the image generation unit.
도 5는 B-모드 영상과 탄성 영상을 합성한 영상을 나타낸 도면이다.5 is a view showing an image obtained by combining a B-mode image and an elastic image.
도 5에 도시된 바와 같이, 병변진단부가 도 5(a)에 도시된 흑백상태의 B-모드 영상과 도 5(b)에 도시된 컬러 상태의 탄성 영상간 위치를 맞춘 후, 상기 B-모드 영상에 상기 탄성 영상을 반투명하게 합성시킴으로써, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 상호 비교를 수행할 수 있다.As shown in FIG. 5, after the lesion diagnosis unit aligns the B-mode image in the monochrome state shown in FIG. 5 (a) with the elastic image in the color state shown in FIG. 5 (b) By comparing the elastic image with the image semi-transparently, it is possible to perform mutual comparison as shown in Fig. 5 (c).
결과적으로, 병변진단부가 조직으로부터 반사된 제1 초음파 신호의 반사계수를 2차원 영상으로 나타낸 B-모드(Brightness) 영상과 상기 탄성도를 매핑한 B-모드 영상을 상호 비교하여 매핑된 탄성도가 기준치를 벗어난 경우, 상기 조직이 정상조직인지 또는 병변조직인지 여부를 진단한다. 또한, 상기 병변진단부가 상기 탄성도를 매핑한 B-모드 영상 중 일부 영역에 대한 탄성도를 획득한 후, 획득한 탄성도가 동일한 조직 내 다른 영역에 대한 탄성도 보다 높은 경우, 상기 조직 내 탄성도를 획득한 영역에 대한 병변 조직이 발생하였다고 진단할 수 있다. 또는 상기 병변진단부가 상기 탄성도를 매핑한 B-모드 영상 중 일부 영역에 대한 탄성도를 획득한 후, 획득한 탄성도와 동일한 조직 내 인접한 다른 영역에 대한 탄성도 평균값을 비교하여 획득한 탄성도가 인접한 다른 영역에 대한 탄성도 평균값보다 높은 경우, 탄성도를 획득한 해당 영역에 병변 조직이 발생하였다고 진단할 수 있다.As a result, the B-mode image showing the reflection coefficient of the first ultrasound signal reflected from the lesion diagnostic unit as a two-dimensional image and the B-mode image mapped with the elasticity map are compared with each other and the mapped elasticity If the reference value is exceeded, it is diagnosed whether the tissue is a normal tissue or a lesion tissue. In addition, when the lesion diagnosis unit acquires the elasticity of a portion of the B-mode image mapped with the elasticity, and the obtained elasticity is higher than the elasticity of the other regions in the same tissue, It is possible to diagnose that a lesion tissue has occurred in the region where the degree of acquisition is obtained. Or the lesion diagnosis unit obtains the elasticity of a portion of the B-mode image mapped with the elasticity, and then calculates the elasticity obtained by comparing the obtained elasticity with the average value of the elasticity of the other region in the same tissue When the elasticity of the adjacent region is higher than the average value, it can be diagnosed that lesion tissue has occurred in the region where the elasticity is obtained.
이하, 구체적인 수학식을 이용하여 조직 내 횡파 생성과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, the transverse wave generation process in the tissue will be described in detail using a specific formula.
조직 내 발생되는 횡파(또는 전단파라고도 한다. Shear wave)의 방향이 ｚ일 때, ｚ 방향으로 조직에 전달되는 음향 복사력의 크기 
이때, 상기 
탄성 고체(Elastic solid)에서 횡파에 의한 조직의 변위(displacement)는 하기의 기재된 수학식 2와 같이, 나비에 - 코시 방정식(Navier-Cauchys equation)을 통해 그 특성을 확인할 수 있다.The displacement of the tissue due to the transverse waves in the elastic solid can be confirmed by Navier-Cauchy's equation as shown in
이때, 상기 
이때, 상기 종파의 속도는 
이때, 횡파 속도 
대부분의 연 조직의 종파의 속도는 약 1000~1600 m/s이며, 상기 횡파 속도는 1~10m/s이다. 또한 연 조직의 푸아송비(Poisson's ratio)는 
이와 같이 생성된 횡파를 감지하기 위해, 사용되는 초음파 화상 진단에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. In order to detect the transverse waves generated in this way, the ultrasonic image diagnosis used will be described in detail.
초음파 의료 영상 장치는 초음파가 인체 내를 진행할 때 인체 조직의 음향 반응(acoustic response)을 이용하여 진단에 필요한 임상 정보를 발생한다.The ultrasonic medical imaging device generates the clinical information necessary for the diagnosis by using the acoustic response of the human tissue when the ultrasonic wave propagates through the human body.
이러한 임상정보를 발생시키기 위해, 초음파 의료 영상 장치는 프로브를 통해 초음파를 피검체 내 관심영역으로 송신하고, 조직으로부터 반사된 신호의 크기와 위치를 측정하고, 이를 영상화한다. 특히, 피검체 내 관심영역으로 송신된 초음파는 조직 내에서 진행하면서 음향 임피던스가 다른 조직의 경계에서 강하게 반사된다. 또한, 초음파의 파장보다 작은 입자들과 부딪힐 때 이차적으로 발생한 신호들의 간섭에 의해 산란(scattering) 현상이 발생한다. 이러한 산란 현상은 영상에서 스페클(speckle)로 나타나기 때문에 스페클의 움직임을 통해 조직의 움직임을 추정할 수 있다.To generate such clinical information, the ultrasound medical imaging device transmits ultrasound through the probe to the region of interest in the subject, measures the size and position of the reflected signal from the tissue, and images it. In particular, the ultrasonic waves transmitted to the region of interest in the subject are strongly reflected at the boundary of the tissue with the acoustic impedance proceeding in the tissue. In addition, scattering occurs due to interference between particles smaller than the wavelength of the ultrasonic wave and secondary signals generated when the particles collide with each other. Since this scatter phenomenon appears as a speckle in the image, the motion of the tissue can be estimated through the movement of speckle.
일반적인 초음파 B-모드 영상에서는 초음파 신호의 한 번의 송수신 과정을 거쳐 축(axial)방향의 1차원 스캔라인이 형성되며, 2차원 영상(axial-lateral)은 다수의 스캔라인을 신호처리한 후 합성하여 영상을 획득한다. 그러나, 횡파를 추적하기 위해서는 빠른 속도(약 5-15kHz)로 영상을 구성해야 하므로, 평면파를 한 번에 송수신하여 하나의 2차원 영상를 형성한다. In a general ultrasonic B-mode image, a one-dimensional scan line in an axial direction is formed through a single transmission / reception process of an ultrasonic signal, and a two-dimensional image (axial-lateral) Obtain the image. However, in order to track a transverse wave, an image must be formed at a high speed (about 5-15 kHz), so that a plane wave is transmitted and received at one time to form a two-dimensional image.
이때, 송신된 평면파는 매질의 모든 위치에서 각각 반사된 신호들이 섞인 상태로 수신되므로, 수신된 데이터로부터 각 위치에 해당하는 신호를 추출해 합산하는 빔포밍 과정이 수행되어야 한다. 이에 따라 빔포밍된 데이터는 초음파 대역으로 변조(modulation)되어 있기 때문에 기저대역(baseband)으로 복조(demodulation)하여 복소 동상 및 쿼드러쳐 데이터(complex in-phase and quadrature data)를 획득하고, 이와 같이 획득한 상기 복소 동상 및 쿼드러쳐 데이터는 스페클의 움직임을 구하기 위해 사용될 수 있다.At this time, since the transmitted plane waves are received in a state in which reflected signals are mixed at all positions of the medium, a beam forming process for extracting and summing signals corresponding to respective positions from the received data must be performed. Accordingly, since the beamformed data is modulated into an ultrasonic wave band, it is demodulated into a baseband to obtain complex in-phase and quadrature data, The complex in-phase and quadrature data can be used to obtain speckle motion.
이하, 조직의 변위를 연산하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, the process of calculating the displacement of the tissue will be described in detail.
ｚ방향(축 방향)으로 인가된 음향 복사력은 ｚ방향으로의 변위를 생성한다. 따라서, 횡파 변위가 
먼저, 횡파를 발생시키기 전에 움직임이 없는 상태의 2차원 스페클 영상을 기준 영상으로 획득한다. 이후 푸싱펄스가 관심영역으로 일정시간 동안 송신됨에 따라 발생된 횡파가 전파되는 동안 빠른 속도로 얻은 다수의 영상을 트래킹 영상으로 생성한다. First, a two-dimensional speckle image without movement is acquired as a reference image before a transverse wave is generated. After the pushing pulse is transmitted to the region of interest for a predetermined time, a plurality of images obtained at a high speed during the propagation of the transverse waves are generated as tracking images.
이때, 조직의 변위는 각각의 스캔라인별 1차원 스페클 트래킹 기법이 적용되어 연산될 수 있다. At this time, the displacement of the tissue can be calculated by applying a one-dimensional speckle tracking technique for each scan line.
도 6은 기준 영상과 트래킹 영상 간 비교를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a comparison between a reference image and a tracking image.
도 6에 도시된 바와 같이, 기준 영상을 나타내는 제1 초음파 신호와, 트래킹 영상을 나타내는 제2 초음파 신호간에 존재하는 지연 차이로 변위를 계산할 수 있다. 이러한 스페클 트래킹 기법은 복조 전의 RF 데이터 또는 복조된 기저 대역 복조 데이터에 적용될 수 있다. 이때, 상기 RF 데이터를 이용하는 방법은 데이터를 보간(interpolation)한 후, 교차 상관(cross-correlation)을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬(kernel) 내의 시간 지연으로 변위를 계산한다. As shown in FIG. 6, the displacement can be calculated by a delay difference existing between the first ultrasonic signal representing the reference image and the second ultrasonic signal representing the tracking image. This speckle tracking technique can be applied to pre-demodulation RF data or demodulated baseband demodulated data. At this time, the method using the RF data interpolates data and calculates the displacement with a time delay in a kernel centered on each axis position through cross-correlation.
이와 달리, 복조 데이터를 이용하는 방법은 기준 영상을 나타내는 제1 초음파 신호와, 트래킹 영상을 나타내는 제2 초음파 신호간에 위상 시프트를 연산하여 변위를 연산한다. 이때, 위상 시프트를 연산하는 방법은 앞서 기술한 교차 상관 방법과 비교하여 연산량이 감소하지만, 감지할 수 있는 변위의 크기가 파장의 절반으로 한정되어 있다. 하지만 본 발명에서 사용되는 변위의 크기는 수 마이크로미터 정도로 사용되는 초음파 신호의 파장의 길이에 비해 훨씬 작기 때문에 상술한 위상 시프트 감지 방법을 사용할 수 있다.Alternatively, the method using demodulated data computes the phase shift between the first ultrasonic signal representing the reference image and the second ultrasonic signal representing the tracking image to calculate the displacement. In this case, the computation amount of the phase shift is reduced as compared with the cross-correlation method described above, but the size of the detectable displacement is limited to half of the wavelength. However, since the size of the displacement used in the present invention is much smaller than the wavelength of the ultrasonic signal used in the order of several micrometers, the above-described phase shift sensing method can be used.
이하에서는 횡파의 속도를 추정하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, the process of estimating the velocity of the transverse waves will be described in detail.
횡파의 속도를 추정하기 위해, 먼저 횡파의 도달시간을 추정해야 한다. To estimate the velocity of the transverse waves, the arrival time of the transverse waves must first be estimated.
상기 횡파는 처음 여기(excitation)된 위치로부터 관심 영역 전체로 퍼져나가며, 각 위치에서 상기 횡파가 도착한 시간을 연산할 수 있다. The transverse waves propagate from the excited position to the entire region of interest, and the time at which the transverse waves arrive at each position can be calculated.
도 7은 시간에 따른 횡파의 변위 상태를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a displacement state of a transverse wave with respect to time.
도 7에 도시된 바와 같이, 조직 내 고정된 깊이 15mm 이고, 측면 위치가 15, 20, 25, 30, 35 mm인 위치에서 시간에 따른 변위를 확인할 수 있다. 이를 통해 한 지점에서 발생한 횡파가 측면 방향으로 전파되면서 각 위치에서 횡파가 도착하는 시간이 서로 다르다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the displacement with time can be confirmed at a position where the fixed depth in the tissue is 15 mm and the side positions are 15, 20, 25, 30, and 35 mm. As a result, it can be seen that the transverse waves at one point propagate in the lateral direction and the transit waves arrive at different positions at different times.
이와 같이, 각 위치에서 서로 다른 횡파의 도달시간을 추정하기 위해, 첫째, 한 위치에서 최대 변위일 때의 시점을 도착 시간으로 가정할 수 있다(Time to peak 방식). 이때, 축 위치 ｚ, 측면 위치 ｘ에서의 도착 시간 
둘째, 속도가 다른 매질의 경계에서의 반사파와의 중첩으로 인해 진폭이 커지는 경우에 도달시간을 정확히 추정하기 어렵고, 반사파에 의한 허상(artifact)을 줄이기 위해, 하기의 수학식 7과 같이 횡파의 도달시간을 추정할 수 있다(Time to peak slope 방식).Secondly, it is difficult to accurately estimate the arrival time when the amplitude is increased due to superimposition with the reflected wave at the boundary of the different velocity media. In order to reduce the artifact due to the reflected wave, Time can be estimated (time to peak slope method).
이에 따라, 축 방향의 속도를 계산하여 최대 속도를 갖는 때의 시점을 각 위치에서의 횡파의 도달시간으로 추정한다. 특히, 최대 속도시점은 최대 변위량 시점보다 빠르기 때문에 반사파에 의한 허상이 적은 장점을 갖는다.Accordingly, the velocity in the axial direction is calculated and the time when the maximum velocity is obtained is estimated as the arrival time of the transverse waves at each position. Particularly, since the maximum speed point is faster than the maximum displacement point, there is an advantage that the virtual image due to the reflected wave is small.
셋째, 측정 위치 
이때, 상기 
이때, 적분 구간을 조절하여 최대한 반사에 영향을 받지 않도록 에러를 줄일 수 있다.At this time, by controlling the integral section, it is possible to reduce the error so as not to be influenced by the maximum reflection.
이와 같이, 추정한 횡파의 도달시간을 이용하여 횡파의 속도를 추정할 수 있다. Thus, the estimated transverse wave arrival time can be used to estimate the transverse wave velocity.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 횡파는 다른 성질을 갖는 매질을 지날 때 굴절되어 진행방향이 바뀌게 되는데, 이때, 모든 위치에서 각각의 횡파의 진행 방향과, 진행방향으로의 속도를 추정할 수 있다. 특히, 횡파의 파면은 굴절로 인해 휘어 있어도 윈도우 크기가 충분히 작다면 상기 횡파의 파면은 직선으로 가정할 수 있다. 결과적으로, 충분히 작은 윈도우 영역 내에서는 횡파의 파면이 직선이고, 일정한 속력과 방향을 가진다고 가정할 수 있다.That is, as shown in FIG. 8, the transverse waves are refracted when passing through a medium having different properties, and the traveling direction is changed. At this time, the traveling direction of each transverse wave and the velocity in the traveling direction can be estimated have. In particular, if the window size is sufficiently small even if the wavefront of the transverse wave is bent due to the refraction, the wavefront of the transverse wave can be assumed to be a straight line. As a result, it can be assumed that the wavefront of the transverse wave is straight and has a constant speed and direction within a sufficiently small window area.
이러한 가정을 이용하여 횡파의 속도를 측정하기 위해, 직각이 되는 두 방향으로의 횡파 도달 시간의 차이를 이용한다.In order to measure the velocity of the transverse waves using this assumption, the difference in the transverse wave arrival times in two orthogonal directions is used.
도 9는 횡파의 속도 추정을 위한 실시 예를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing an embodiment for velocity estimation of a transverse wave.
도 9에 도시된 바와 같이, 관찰점 
도달시간 추정부가 상기 관찰점 
이때, 상기 관찰점과의 거리가 ｘ방향으로 
특히, 수직이 되는 두 방향은 초음파 빔의 방향과, 이에 대한 수직 방향뿐만 아니라, 수직 관계에 있는 모든 두 방향을 포함할 수 있다.In particular, the two perpendicular directions may include not only the direction of the ultrasonic beam, but also the vertical direction, as well as all two directions in a vertical relationship.
이에 따라, 다수의 지점들로부터 복수개의 횡파의 속력 및 방향 값으로부터 노이즈에 강한 값을 획득할 수 있다. Thus, a strong value for noise can be obtained from the speed and direction values of a plurality of transverse waves from a plurality of points.
특히, 관찰점으로부터 ｘ방향으로 
이때, 모든 지점들 중 임의의 몇 지점을 선택하여 도달시간차 
예를 들어, 사각형으로 표시된 4개의 지점만을 이용하여 도달시간차를 연산하는 경우에는 
상술한 방법 외에도, 임의의 각 지점에서 획득한 
이와 같이 연산한 평균값 
뿐만 아니라, 2차원 영상이 아닌 3차원 영상을 이용할 수도 있는데, 이러한 경우에는 수직이 되는 방향이 하기의 수학식 16과 같이 세 방향이 된다. In addition, the three-dimensional image may be used instead of the two-dimensional image. In this case, the vertical direction becomes three directions as shown in the following equation (16).
이에 따라, 인접지점들의 도달시간차끼리 더하거나 빼는 연산과정을 통해 
또는 상술한 바와 같이 연산된 
이에 따라, 횡파의 방향을 고려하여 측정하므로 굴절에 의한 허상을 많이 제거할 수 있다. 더불어, 간단한 연산만으로 계산이 가능함에 따라 연산량이 매우 적은 효과가 있다. Accordingly, since the measurement is performed in consideration of the direction of the transverse wave, a large number of virtual images due to refraction can be removed. In addition, since calculation is possible only by a simple operation, the amount of calculation is very small.
본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 피검체의 조직 변위에 따른 횡파의 속도를 용이하게 추정하고, 이러한 횡파 속도의 추정을 통해 상기 조직의 탄성도를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다. A method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and a method and system for diagnosing a tissue in a tissue using the same, can easily estimate the transverse velocity according to the tissue displacement of the subject, Can be accurately grasped.
또한 본 발명의 횡파 속도를 추정하는 방법 및 시스템과 이를 이용한 조직 내 병변 진단 방법 및 시스템은 조직 내 횡파 속도의 추정을 통해 상기 조직의 탄성도를 연산한 후, 이에 기초하여 조직의 탄성도를 영상화함으로써, 병변 조직이 발생하였는지 여부를 용이하게 진단할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method and system for estimating the transverse wave velocity of the present invention, and the method and system for diagnosing a lesion in tissue using the same, calculate the elasticity of the tissue through estimation of the transverse wave velocity in tissue, Thereby, it is possible to easily diagnose whether lesion tissue has occurred or not.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Do.
110: 초음파 변환자 130: 영상생성부
150: 변위검출부 170: 도달시간추정부
190: 속도추정부110: ultrasound transducer 130: image generating unit
150: displacement detecting unit 170: arrival time estimating unit
190:
Claims (16)
영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상을 생성하는 단계;
상기 초음파 변환자가 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하는 단계;
상기 초음파 변환자가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파 신호를 수신하는 단계;
상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제2 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 단계;
변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계;
도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계; 및
속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계;
를 포함하되,
상기 횡파의 속도를 추정하는 단계는,
상기 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직 변위를 중심으로 직각을 이루는 두 방향으로 각각 인접한 두 개의 위치까지의 상기 횡파의 도달시간차 및 거리에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
Receiving a first ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a reference pulse to a region of interest of the subject;
Generating a reference image for the ROI based on the first ultrasound signal received by the ultrasound transducer;
Transmitting the pushing pulse to the region of interest by the ultrasonic transducer and propagating the transverse wave by the displacement caused by the movement of tissue in the region of interest;
Receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a tracking pulse to the region of interest where the transducer propagates;
Generating the tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI based on the second ultrasound signal received by the ultrasound transducer;
Comparing the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue;
Estimating a time of arrival of the transverse wave from at least one tissue displacement in which a time of arrival estimate has been detected; And
Estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave;
, ≪ / RTI &
The step of estimating the velocity of the transverse waves comprises:
Estimating a velocity of the transverse wave based on at least one tissue displacement detected in the region of interest and a time of arrival and distance of the transverse wave to two positions adjacent to each other in two directions perpendicular to the tissue displacement And estimating the transverse wave velocity.
상기 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계는
상기 트래킹 영상과 기준 영상을 기저대역으로 다운시프트하여 변환된 각각의 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산하는 과정; 및
연산된 상기 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the displacement detector compares the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue
Calculating a phase difference between the tracking image and the reference image based on the demodulated data obtained by downshifting the tracking image and the reference image to a baseband; And
Calculating a displacement of the tissue by converting the calculated phase difference into a moving distance of the tissue in the ROI;
And estimating a transverse wave velocity.
상기 변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계는
상기 트래킹 영상과 기준 영상을 보간(interpolation)한 후, 교차 상관(cross-correlation)을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간 지연으로부터 적어도 하나의 변위를 검출하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the displacement detector compares the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue
Interpolating the tracking image and the reference image and then detecting at least one displacement from the in-kernel time delay centered on each axis position by cross-correlation. How to estimate.
상기 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위에서 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계는
적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of estimating the arrival time of the transverse waves at the at least one tissue displacement detected by the arrival time estimator
Estimating a time at which a variation with respect to at least one tissue displacement is the largest, as a time of arrival of the transverse wave.
상기 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계는
검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하는 과정;
미분연산된 적어도 하나의 조직 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산하는 과정; 및
연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of estimating the arrival time of the transverse waves from the at least one tissue displacement detected by the arrival time estimating section
Calculating differentials of the detected at least one tissue displacement with time;
Calculating an axial speed with respect to at least one tissue displacement that is differentiated by time; And
Estimating a time at which the calculated axial velocity becomes maximum as an arrival time of the transverse wave;
And estimating a transverse wave velocity.
상기 도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계는
횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간에 따른 변위 신호와 상기의 추정하고자 하는 위치에 인접한 위치 또는 횡파의 최초 발생 위치에서의 시간에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
The step of estimating the arrival time of the transverse waves from the at least one tissue displacement detected by the arrival time estimating section
Calculating a delay time between a displacement signal according to time at a position at which the arrival time of the transverse wave is to be estimated and a displacement signal according to a time at a first occurrence position of a position or a transverse wave adjacent to the position to be estimated, And estimating a transverse wave arrival time.
상기 속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계는
상기 조직 변위를 중심으로 직각을 이루는 두 방향으로 각각 인접한 두 개의 위치까지의 상기 횡파의 도달시간차 및 거리로부터 각각 상기 두 개의 위치에서의 횡파의 속력과 방향을 산출하고, 산출된 상기 속력의 평균 및 상기 방향의 평균으로부터 상기 횡파의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of estimating the velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave
Calculating the speed and direction of the transverse waves at the two positions from the arrival time difference and the distance of the transverse waves to two adjacent positions in two directions perpendicular to the tissue displacement, And estimating a velocity of the transverse wave from an average in the direction.
영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상 및 B-모드(Brightness) 영상을 생성하는 단계;
상기 초음파 변환자가 상기 관심영역으로 푸싱 펄스(Pushing Pulse)를 송신하여, 상기 관심영역 내 조직의 이동에 따라 발생하는 변위에 의해 횡파를 전파하는 단계;
상기 초음파 변환자가 상기 횡파가 전파되는 관심영역으로 트래킹 펄스(Tracking Pulse)를 송신한 후, 상기 관심영역으로부터 반사된 제2 초음파신호를 수신하는 단계;
상기 영상생성부가 상기 초음파 변환자가 수신한 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 단계;
변위검출부가 상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 단계;
도달시간추정부가 검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 단계;
속도추정부가 상기 검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 단계;
탄성도연산부가 상기 횡파의 추정된 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 상기 B-모드 영상에 매핑하는 단계; 및
병변진단부가 상기 조직의 B-모드 영상과 상기 탄성도가 매핑된 B-모드 영상을 상호 비교하여 상기 조직 내 병변 발생을 진단하는 단계;
를 포함하는 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 방법.
Receiving a first ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a reference pulse to a region of interest of the subject;
Generating a reference image and a B-mode (Brightness) image for the ROI based on the first ultrasound signal received by the ultrasound transducer;
Transmitting the pushing pulse to the region of interest by the ultrasonic transducer and propagating the transverse wave by the displacement caused by the movement of tissue in the region of interest;
Receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest after transmitting a tracking pulse to the region of interest where the transducer propagates;
Generating the tracking image that tracks the displacement of the tissue in the ROI based on the second ultrasound signal received by the ultrasound transducer;
Comparing the tracking image with a reference image to detect at least one displacement of the tissue;
Estimating a time of arrival of the transverse wave from at least one tissue displacement in which a time of arrival estimate has been detected;
Estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave;
Calculating a degree of elasticity of the tissue in the ROI based on the estimated velocity of the transverse waves, and mapping the calculated elasticity to the B-mode image; And
Comparing the B-mode image of the tissue with the B-mode image mapped with the elasticity to diagnose lesion occurrence in the tissue;
A method for diagnosing an intra-tissue lesion using transverse wave velocity.
9. A computer-readable recording medium on which a program for executing the method according to any one of claims 1 to 8 is recorded.
상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상을 생성하고, 반사된 상기 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 영상생성부;
상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 변위검출부;
검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 도달시간추정부; 및
검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부;
를 포함하되,
상기 속도추정부는,
상기 관심영역 내 검출된 적어도 하나의 조직 변위와, 상기 조직 변위를 중심으로 직각을 이루는 두 방향으로 각각 인접한 두 개의 위치까지의 상기 횡파의 도달시간차 및 거리에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
A first ultrasonic signal having a reference pulse is transmitted to a region of interest of the subject, a first ultrasonic signal reflected from the region of interest is received, and a pushing pulse is transmitted to the region of interest, A second ultrasonic signal having a tracking pulse is transmitted to a region of interest in which the transverse wave is propagated and then a second ultrasonic signal reflected from the region of interest is transmitted, An ultrasound transducer for receiving the ultrasound transducer;
Generating a reference image for the region of interest based on the reflected first ultrasonic signal received by the ultrasonic transducer and generating a tracking image for tracking the displacement of the tissue within the region of interest based on the reflected second ultrasonic signal An image generating unit;
A displacement detector for detecting at least one displacement of the tissue by comparing the tracking image with a reference image;
A arrival time estimating unit estimating arrival time of the transverse waves from the detected at least one tissue displacement; And
A velocity estimator for estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave;
, ≪ / RTI &
The speed estimator may include:
Estimating a velocity of the transverse wave based on at least one tissue displacement detected in the region of interest and a time of arrival and distance of the transverse wave to two positions adjacent to each other in two directions perpendicular to the tissue displacement A system for estimating a transverse wave velocity.
상기 영상생성부는
상기 기준 영상과 트래킹 영상을 기저대역으로 다운시프트하여 상기 기준 영상과 트래킹 영상에 대한 각각의 복조 데이터를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
11. The method of claim 10,
The image generation unit
Wherein the reference image and the tracking image are down-shifted to a baseband to generate demodulated data for the reference image and the tracking image, respectively.
상기 변위검출부는
상기 트래킹 영상과 기준 영상에 대한 각각의 복조 데이터에 기초하여 상기 트래킹 영상과 기준 영상간 위상차를 연산하는 제1 변위연산모듈; 및
연산된 상기 위상차를 상기 관심영역 내 조직의 이동거리로 환산하여 상기 조직의 변위를 연산하는 제2 변위연산모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
12. The method of claim 11,
The displacement detector
A first displacement calculation module for calculating a phase difference between the tracking image and the reference image based on respective demodulated data for the tracking image and the reference image; And
A second displacement calculation module for calculating the displacement of the tissue by converting the calculated phase difference into a movement distance of the tissue in the ROI;
And estimating the transverse wave velocity.
상기 변위검출부는
상기 트래킹 영상과 B-모드 영상에 대한 각각의 복조 데이터를 보간한 후, 교차 상관을 통해 각각의 축 위치를 중심으로 한 커넬 내 시간 지연으로부터 상기 조직에 대한 적어도 하나의 변위를 연산하는 제3 변위연산모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
12. The method of claim 11,
The displacement detector
Calculating a third displacement to interpolate each demodulated data for the tracking image and the B-mode image and then calculating at least one displacement for the tissue from the in-kernel time delay centered on each axis position through cross- Computing module;
And estimating the transverse wave velocity.
상기 도달시간추정부는
적어도 하나의 조직 변위에 대한 변화량이 가장 큰 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 제1 시간추정모듈;
검출된 적어도 하나의 조직 변위를 시간에 따라 미분연산하고, 미분연산된 적어도 하나의 횡파 변위에 대하여 시간에 따른 축방향 속도를 연산하며, 연산된 상기 축방향 속도가 최대가 되는 시간을 상기 횡파의 도달시간으로 추정하는 제2 시간추정모듈;
횡파의 도달시간을 추정하고자 하는 위치에서의 시간에 따른 변위 신호와 상기의 추정하고자 하는 위치에 인접한 위치 또는 횡파의 최초 발생 위치에서의 시간에 따른 변위 신호간의 지연 시간을 교차 상관을 통해 연산하여 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 제3 시간추정모듈;
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
11. The method of claim 10,
The arrival time estimating unit
A first time estimating module for estimating a time at which a variation with respect to at least one tissue displacement is largest as a time of arrival of the transverse wave;
Calculates at least one of the detected tissue displacements according to time, calculates an axial speed with respect to at least one transverse wave displacement differentiated by time, and calculates a time at which the calculated axial speed becomes maximum, A second time estimation module for estimating the arrival time;
Calculating a delay time between a displacement signal according to time at a position at which the arrival time of the transverse wave is to be estimated and a displacement signal according to a time at a first occurrence position of a position or a transverse wave adjacent to the position to be estimated, A third time estimation module for estimating the arrival time of the transverse waves;
Wherein the at least one transverse wave velocity estimator comprises at least one of a transverse wave velocity estimator and a transverse wave velocity estimator.
상기 속도추정부는
상기 조직 변위를 중심으로 직각을 이루는 두 방향으로 각각 인접한 두 개의 위치까지의 상기 횡파의 도달시간차 및 거리로부터 각각 상기 두 개의 위치에서의 횡파의 속력과 방향을 산출하고, 산출된 상기 속력의 평균 및 상기 방향의 평균으로부터 상기 횡파의 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 횡파 속도를 추정하는 시스템.
11. The method of claim 10,
The velocity estimator
Calculating the speed and direction of the transverse waves at the two positions from the arrival time difference and the distance of the transverse waves to two adjacent positions in two directions perpendicular to the tissue displacement, And estimates the velocity of the transverse wave from an average in the direction.
상기 초음파 변환자가 수신한 반사된 제1 초음파 신호에 기초하여 상기 관심영역에 대한 기준 영상 및 B-모드(Brightness) 영상을 생성하고, 반사된 상기 제2 초음파신호에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 변위를 추적하는 트래킹 영상을 생성하는 영상생성부;
상기 트래킹 영상과 기준 영상을 비교하여 조직의 변위를 적어도 하나 검출하는 변위검출부;
검출된 적어도 하나의 조직 변위로부터 상기 횡파의 도달시간을 추정하는 도달시간추정부;
검출된 조직 변위 및 추정한 횡파의 도달시간에 기초하여 상기 횡파의 속도를 추정하는 속도추정부;
상기 횡파의 추정된 속도에 기초하여 상기 관심영역 내 조직의 탄성도를 연산하고, 연산한 탄성도를 상기 B-모드 영상에 매핑하는 탄성도연산부; 및 상기 조직의 B-모드 영상과 상기 탄성도가 매핑된 B-모드 영상을 상호 비교하여 상기 조직 내 병변 발생을 진단하는 병변진단부;
를 포함하는 횡파 속도를 이용한 조직 내 병변 진단 시스템.The method includes receiving a first ultrasound signal reflected from the ROI after transmitting a reference pulse to a ROI of a subject, transmitting a pushing pulse to the ROI, An ultrasound transducer for transmitting a tracking pulse to a region of interest in which the transverse wave is propagated and receiving a second ultrasound signal reflected from the region of interest;
Generating a reference image and a B-mode (Brightness) image for the ROI based on the reflected first ultrasound signal received by the ultrasound transducer, and generating a B-mode image based on the reflected second ultrasound signal, An image generating unit for generating a tracking image tracking a displacement;
A displacement detector for detecting at least one displacement of the tissue by comparing the tracking image with a reference image;
A arrival time estimating unit estimating arrival time of the transverse waves from the detected at least one tissue displacement;
A velocity estimator for estimating a velocity of the transverse wave based on the detected tissue displacement and the arrival time of the estimated transverse wave;
An elasticity calculator for calculating the elasticity of the tissue in the region of interest based on the estimated velocity of the transverse waves and mapping the calculated elasticity to the B-mode image; And a lesion diagnosis unit for comparing the B-mode image of the tissue with the B-mode image mapped with the elasticity to diagnose the intra-tissue lesion;
A system for diagnosing an intra-tissue lesion using a transverse wave velocity including a transverse wave velocity.
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