KR102106542B1 - Method and apparatus for analyzing elastography of tissue using ultrasound - Google Patents

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Abstract

초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법 및 장치는 초음파 프로브를 이용하여 전단파(shear wave)가 유도된 관심 영역에 진단용 초음파를 조사하고 에코 초음파를 수신하여 관심 영역에 대한 초음파 영상들을 획득함으로써 관심 영역의 조직의 탄성 정보를 분석한다.The method and apparatus for analyzing elasticity of tissue using ultrasound use the ultrasound probe to irradiate ultrasound for diagnosis on a region of interest in which a shear wave is induced, receive echo echo ultrasound, and obtain ultrasound images of the region of interest to obtain tissue of the region of interest. Analyze the elasticity information.

Figure R1020190060812
Figure R1020190060812

Description

초음파를 이용하여 조직의 탄성을 분석하는 방법 및 장치{Method and apparatus for analyzing elastography of tissue using ultrasound}Method and apparatus for analyzing elasticity of tissue using ultrasound

초음파를 이용하여 신체 내부의 조직의 탄성을 분석하는 방법 및 장치에 관한다.It relates to a method and apparatus for analyzing the elasticity of tissue inside the body using ultrasound.

의료기관에서 초음파 영상을 이용하여 질병의 진단, 치료계획 수립, 또는 치료경과 평가 등을 수행하고자 할 경우, 의사는 모니터에 표시된 환자의 초음파 영상을 판독하여 종양 또는 암 조직 등의 상태나 경시 변화를 관찰한다. 그런데, 초음파 영상은 의사가 수작업으로 판독하여야 하므로, 동일한 초음파 영상일지라도 의사의 시각에 따라 다른 의미가 부여되어 측정 오차의 한계가 크다는 문제가 있었다. 또한, 의사의 실수로 초음파 영상 내에 존재하는 종양 또는 암 조직 등과 같은 비정상 조직을 인지하지 못하는 경우도 적지 않게 발생된다.When a medical institution wants to diagnose a disease, establish a treatment plan, or evaluate treatment progress using ultrasound images, doctors read ultrasound images of patients displayed on a monitor and observe changes in the condition or aging of tumors or cancer tissues, etc. do. However, since the ultrasound image must be manually read by the doctor, even if the same ultrasound image is given, different meanings are given according to the doctor's view, and thus there is a problem that the limit of measurement error is large. In addition, there are many cases in which a doctor's mistake does not recognize abnormal tissue such as tumor or cancer tissue present in the ultrasound image.

하지만, 최근 컴퓨터 보조진단(CAD, Computer Aided Diagnosis)과 같이 초음파 영상, MRI 영상, CT 영상 등과 같은 의료 영상을 일차적으로 판별하여 비정상 조직의 유무와 위치 등을 의사에게 제공하는 컴퓨터 보조진단 시스템이 개발되고 있다. 컴퓨터 보조진단 시스템은 의료 영상 내의 비정상 조직의 유무, 비정상 조직의 크기, 비정상 조직의 위치 등을 컴퓨터로 처리하여 비정상 조직을 검출하고 검출 결과를 의사에게 제공함으로써 의사의 영상진단을 보조하는 시스템으로서, 초음파 장치, MRI 장치, CT 장치 등과 같은 의료 장치와 결합되어 활용이 가능하다.However, in recent years, computer-assisted diagnostic systems (CAD, Computer Aided Diagnosis), such as ultrasound images, MRI images, CT images, etc., primarily identify medical images and provide the presence and location of abnormal tissues to doctors, are developed. Is becoming. A computer-assisted diagnosis system is a system that assists a doctor in diagnosis by detecting abnormal tissues by processing the presence or absence of abnormal tissues in a medical image, the size of abnormal tissues, and the location of abnormal tissues and providing detection results to a doctor. It can be used in combination with medical devices such as ultrasound devices, MRI devices, and CT devices.

초음파를 이용하여 신체 내부의 조직의 탄성을 분석하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다. 본 실시예가 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It is to provide a method and apparatus for analyzing the elasticity of tissue inside the body using ultrasound. In addition, it is to provide a computer-readable recording medium recording a program for executing the method on a computer. The technical problem to be solved by the present embodiment is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

일 측면에 따르면, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법은 2차원의 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 전단파(shear wave)가 유도된 신체 내의 관심 영역을 향해 진단용 초음파를 조사하는 단계; 상기 초음파 프로브에 수신된 상기 진단용 초음파의 에코 초음파를 이용하여 상기 관심 영역에 대한 3차원 초음파 영상들을 획득하는 단계; 상기 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 상기 관심 영역에서의 상기 전단파의 변위를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 전단파의 변위를 이용하여 상기 관심 영역의 조직의 탄성 정보를 분석하는 단계를 포함한다.According to an aspect, a method for analyzing elasticity of tissue using ultrasound includes irradiating ultrasound for diagnosis toward a region of interest in a body where a shear wave is induced using an ultrasound probe having a two-dimensional transducer array; Obtaining 3D ultrasound images of the region of interest using echo ultrasound of the diagnostic ultrasound received by the ultrasound probe; Measuring displacement of the shear wave in the region of interest from the obtained 3D ultrasound images; And analyzing elasticity information of the tissue of the region of interest using the measured displacement of the shear wave.

다른 일 측면에 따르면, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.According to another aspect, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for executing an elasticity analysis method of tissue using ultrasound on a computer.

또 다른 일 측면에 따르면, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치는 2차원의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 전단파(shear wave)가 유도된 신체 내의 관심 영역을 향해 진단용 초음파를 조사하는 초음파 프로브; 상기 초음파 프로브에서 수신된 상기 진단용 초음파의 에코 초음파를 이용하여 상기 관심 영역에 대한 3차원 초음파 영상들을 획득하는 초음파 영상 처리부; 상기 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 상기 관심 영역에서의 상기 전단파의 변위를 측정하는 변위 측정부; 및 상기 측정된 전단파의 변위를 이용하여 상기 관심 영역의 조직의 탄성 정보를 분석하는 탄성 분석부를 포함한다.According to another aspect, the apparatus for analyzing elasticity of tissue using ultrasound includes an ultrasound probe that irradiates ultrasound for diagnosis toward a region of interest in a body where a shear wave is induced using a two-dimensional transducer array; An ultrasound image processing unit that acquires 3D ultrasound images of the region of interest using echo ultrasound of the diagnostic ultrasound received from the ultrasound probe; A displacement measurement unit measuring displacement of the shear wave in the region of interest from the obtained 3D ultrasound images; And an elasticity analysis unit that analyzes elasticity information of the tissue of the region of interest using the measured displacement of the shear wave.

상기된 바에 따르면, 관심 영역(region of interest, ROI)에 대한 3차원 초음파 영상들을 고속으로 얻을 수 있으므로, 보다 정확하게 신체 내부의 조직에 유도된 전단파의 변위를 측정할 수 있다. 또한, 3차원 초음파 영상들을 이용하여 전단파의 변위를 3차원적으로 측정할 수 있는바, 보다 정확하게 신체 내부의 조직의 탄성 계수(shear modulus)를 계산하여 제공할 수 있다. 나아가서, 분석된 탄성 정보를 이용하여 환자의 질병에 관한 진단 또는 치료에 대한 의사의 의사 결정을 보조할 수 있다.According to the above, since 3D ultrasound images of a region of interest (ROI) can be obtained at high speed, it is possible to more accurately measure the displacement of shear waves induced in tissues inside the body. In addition, since the displacement of the shear wave can be measured in three dimensions using 3D ultrasound images, it is possible to more accurately calculate and provide a shear modulus of tissue inside the body. Furthermore, the analyzed elastic information may be used to assist a doctor's decision regarding diagnosis or treatment of a patient's disease.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단파를 설명하는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 관심 영역(30)에 전단파가 유도된 것을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 볼륨 획득(3D volume acquisition) 방식에 의해 진단용 초음파를 조사하는 경우를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 평면 스캔(3D plane scan) 방식에 의해 진단용 초음파를 조사하는 경우를 도시한 도면이다.
도 4a는 기존의 1차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 2차원 초음파 영상을 획득한 후 탄성 계수를 분석한 경우를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 3차원 초음파 영상을 획득한 후 탄성 계수를 분석한 경우를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법의 흐름도이다.
1 is a configuration diagram of an elastic analysis device 1 for tissue using ultrasound according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram illustrating a shear wave according to an embodiment of the present invention.
2B is a diagram illustrating that shear waves are induced in the region of interest 30 according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram illustrating a case in which ultrasound for diagnosis is irradiated by a 3D volume acquisition method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a diagram illustrating a case where a diagnostic ultrasound is irradiated by a 3D plane scan method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a diagram showing a simulation result obtained by analyzing a modulus of elasticity after acquiring a 2D ultrasound image using an existing ultrasound probe having a 1D transducer array.
FIG. 4B is a diagram illustrating a result of simulating a case where an elastic modulus is analyzed after obtaining a 3D ultrasound image using an ultrasound probe having a 2D transducer array according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for analyzing elasticity of tissue using ultrasound according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)의 구성도이다. 도 1을 참고하면, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)는 프로세서(10) 및 초음파 프로브(20)를 포함한다. 그리고, 프로세서(10)는 초음파 영상 처리부(110), 변위 측정부(120) 및 탄성 분석부(130)을 포함한다.1 is a configuration diagram of an elastic analysis device 1 for tissue using ultrasound according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a device 1 for analyzing elasticity of tissue using ultrasound includes a processor 10 and an ultrasound probe 20. In addition, the processor 10 includes an ultrasound image processing unit 110, a displacement measurement unit 120, and an elastic analysis unit 130.

도 1에서는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 본 실시예에 관련된 하드웨어 구성요소(hardware component)들만을 기술하기로 한다. 다만, 본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)에는 도 1에 도시된 하드웨어 구성요소들 외에 다른 범용적인 하드웨어 구성요소들이 포함될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.In FIG. 1, only hardware components related to the present embodiment will be described in order to prevent blurring of features of the present embodiment. However, a person having ordinary knowledge in the art that the apparatus 1 for elasticity analysis of tissue using ultrasound according to the present embodiment may include other general-purpose hardware components in addition to the hardware components shown in FIG. 1. Ramen can understand.

최근, 컴퓨터 보조진단(CAD, Computer Aided Diagnosis) 시스템과 같이 초음파 영상, MRI(magnetic resonance imaging) 영상, CT(computed tomography) 영상 등의 의료 영상을 일차적으로 판별하여 비정상 조직의 유무와 위치 등을 의사에게 제공하는 시스템이 사용되고 있다. 이와 같은 시스템을 이용하면, 초음파 영상 등과 같은 의료 영상 내의 비정상 조직의 유무, 비정상 조직의 크기, 비정상 조직의 위치 등을 컴퓨터로 처리하여 비정상 조직을 검출하고 검출 결과를 의사에게 제공하여 의사의 영상진단을 보조할 수 있다.Recently, medical images such as ultrasound images, magnetic resonance imaging (MRI) images, and computed tomography (CT) images, such as computer aided diagnosis (CAD) systems, are primarily discriminated to determine the presence and location of abnormal tissue. System is being used. Using such a system, the presence or absence of abnormal tissue in a medical image such as an ultrasound image, the size of the abnormal tissue, the location of the abnormal tissue, etc. are processed by a computer to detect abnormal tissue and provide detection results to a doctor to diagnose a doctor's image Can assist.

본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)는 이와 같은 시스템에서 사용될 수 있는 장치이다. 탄성 초음파(Ultrasound Elastography) 기술은 조직의 탄성을 분석하여 정상 조직과 비정상 조직의 강도(stiffness) 차이를 구분하여 진단하는 기술이다. 특히, 본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)는 초음파를 이용하여 조직의 탄성을 분석함으로써, 암, 종양과 같은 비정상 조직이 있는지 또는 HIFU(high intensity focused ultrasound) 등을 이용하여 조직을 치료할 때 치료가 완료되었는지와 같은 신체 내부의 조직의 상태를 판별하는데 활용될 수 있다.The elasticity analysis apparatus 1 for tissue using ultrasound according to the present embodiment is a device that can be used in such a system. Elastic ultrasound (Ultrasound Elastography) technology analyzes the elasticity of tissues and distinguishes the difference between stiffness between normal and abnormal tissues and diagnoses them. In particular, the apparatus 1 for analyzing elasticity of tissue using ultrasound according to the present embodiment analyzes elasticity of tissue using ultrasound, thereby using whether there is abnormal tissue such as cancer or tumor or high intensity focused ultrasound (HIFU). Therefore, when treating tissue, it may be used to determine the state of tissue inside the body, such as whether the treatment is completed.

일반적으로, 비정상 조직은 정상 조직과의 강도(stiffness) 차이가 발생하게 되고, 이 차이를 분석하면 비정상 조직을 판별할 수 있다는 점이 알려져 있다. 따라서, 암, 종양과 같은 비정상 조직은 정상 조직보다 높은 탄성을 가질 수 있다. 이로 인하여, 암, 종양과 같은 비정상 조직은 주변의 정상 조직보다 탄성이 높으므로, 탄성 계수(shear modulus)가 높게 나타난다. 또한, HIFU와 같은 치료용 초음파를 이용하여 조직을 괴사(necrosis)시켜 치료할 경우에도, 조직이 괴사가 진행됨에 따라 탄성이 높게 나타난다. 즉, 조직의 상태의 변화는 조직의 탄성의 변화로 대변될 수 있다. 따라서, 초음파를 이용하여 조직의 탄성을 파악할 수 있다면, 의사가 눈으로 직접 신체 내부의 조직을 보지 않더라도 비침습적으로 조직의 상태를 모니터링할 수 있다.In general, it is known that abnormal tissues have a difference in stiffness from normal tissues, and by analyzing these differences, abnormal tissues can be discriminated. Therefore, abnormal tissues such as cancer and tumor may have higher elasticity than normal tissues. Due to this, since abnormal tissues such as cancer and tumor have higher elasticity than the surrounding normal tissues, the shear modulus is high. In addition, even when the tissue is treated by necrosis using a therapeutic ultrasound such as HIFU, elasticity is high as the tissue progresses. That is, a change in tissue state can be represented by a change in tissue elasticity. Therefore, if the elasticity of the tissue can be grasped using ultrasound, the condition of the tissue can be monitored non-invasively even if the doctor does not directly see the tissue inside the body.

초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)는 의료기관에서 의사의 영상진단을 보조할 수 있는 시스템으로서, 초음파 영상을 이용하여 조직의 탄성을 분석한 결과를 제공함으로써 질병의 진단, 치료계획 수립, 또는 치료경과 평가 등을 수행하는데 있어서 활용될 수 있다. 이하에서는 본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)의 구성 및 동작에 관하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.The apparatus for analyzing elasticity of tissue using ultrasound 1 is a system capable of assisting a doctor in diagnosis of an image in a medical institution, and provides diagnosis results of tissue elasticity using ultrasound images to diagnose a disease, establish a treatment plan, or It can be used to perform treatment progress evaluation, etc. Hereinafter, the configuration and operation of the elastic analysis apparatus 1 for tissue using ultrasound according to the present embodiment will be described in more detail.

초음파 프로브(20)는 탄성을 분석하기 이전에, 신체의 피부 내부의 관심 영역(30)에 진단용 초음파를 조사하여 전단파(shear wave)를 유도한다. 진단용 초음파를 이용하여 정량적으로 탄성을 분석하기 위해서는, 미리 진단용 초음파와 같은 Acoustic radiation force impulse(ARFI)를 신체 내부에 가하여 조직의 변위(displacement)를 야기시키는 것이 필요하다. 이와 같이, ARFI에 의하여 조직에는 전단파가 유도됨으로써, 조직의 변위가 생길 수 있다.Before analyzing the elasticity, the ultrasound probe 20 irradiates diagnostic ultrasound to the region of interest 30 inside the skin of the body to induce a shear wave. In order to quantitatively analyze the elasticity using diagnostic ultrasound, it is necessary to apply an acoustic radiation force impulse (ARFI), such as diagnostic ultrasound, to the inside of the body to cause tissue displacement. As described above, shear waves are induced to the tissues by ARFI, thereby causing displacement of the tissues.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전단파를 설명하는 도면이다. 도 2를 참고하면, point impulse의 힘(force)이 Z축 방향으로 가해지는 경우, 종파인 p파, 횡파인 s파, 그리고 두 파가 결합된(coupling) ps파가 생성된다. 여기서, 전단파는 힘이 가해진 진동원으로부터 파동 진행 방향으로 진동하고 Y축 방향으로 진행하는 파로써, s파를 의미한다.2A is a diagram illustrating a shear wave according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, when the force of the point impulse is applied in the Z-axis direction, a p wave as a longitudinal wave, a s wave as a transverse wave, and a ps wave coupling two waves are generated. Here, the shear wave is a wave that vibrates in a wave propagation direction from a force-applied vibration source and propagates in the Y-axis direction, which means s wave.

전단파를 유도하기 위한 point impulse의 힘(force)으로서, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 초음파 프로브(20)의 진단용 초음파를 이용하는 것으로 설명하도록 하겠다. 하지만, 이에 한정되지 않고 전단파의 유도는 탄성 분석 장치(1)의 외부에 마련된 HIFU 장치와 같은 치료용 초음파 장치 또는 바이브레이터(vibrator)도 마찬가지로 이용될 수 있다. 즉, 관심 영역(30)에 전단파를 유도하기 위한 수단은 어느 하나에 한정되지 않고 다양할 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자는 이해할 수 있다.As the force (force) of the point impulse for inducing the shear wave, in this embodiment, for convenience of description, it will be described as using diagnostic ultrasound of the ultrasonic probe 20. However, the induction of the shear wave is not limited thereto, and a therapeutic ultrasound device or a vibrator such as a HIFU device provided outside the elastic analysis device 1 may also be used. That is, a person skilled in the art can understand that the means for inducing the shear wave in the region of interest 30 may be various without being limited to any one.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 관심 영역(30)에 전단파가 유도된 것을 도시한 도면이다. 도 2b를 참고하면, 초음파 프로브(20) 등은 신체의 피부 내의 관심 영역(30)에 초점이 형성되도록 깊이 방향(depth-axis)으로 진단용 초음파 등을 조사함으로써 관심 영역(30)에 전단파를 유도한다.2B is a diagram illustrating that shear waves are induced in the region of interest 30 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2B, the ultrasonic probe 20 or the like induces a shear wave in the region of interest 30 by irradiating diagnostic ultrasound or the like in a depth-axis so that focus is formed on the region of interest 30 in the skin of the body do.

다시 도 1을 참고하면, 초음파 프로브(20)는 관심 영역(30)에 전단파가 유도된 후에, 관심 영역(30) 및 관심 영역(30) 주변의 초음파 영상을 얻기 위하여 관심 영역(30)을 향해 진단용 초음파를 조사한다.Referring back to FIG. 1, after the shear wave is induced in the region of interest 30, the ultrasound probe 20 is directed toward the region of interest 30 to obtain an ultrasound image around the region of interest 30 and the region of interest 30. Examine the diagnostic ultrasound.

초음파 프로브(20)는 디포커싱(defocusing) 방식으로 진단용 초음파를 빔포밍함(beamforming)으로써 평면파(plane wave)를 조사할 수 있다. 디포커싱 방식의 평면파를 이용하는 이유는 보다 넓은 범위에서 전단파가 관측될 수 있기 때문이다.The ultrasound probe 20 may irradiate a plane wave by beamforming ultrasound for diagnosis in a defocusing method. The reason for using the defocusing plane wave is that shear waves can be observed in a wider range.

보다 상세하게 설명하면, 초음파 프로브(20)는 디포커싱 방식을 이용함으로써 포커싱(focusing) 방식의 진단용 초음파보다 넓은 범위에서 전단파의 변위를 관측할 수 있다. 또한, 체내에 깊은 곳에 도달하여도 강도가 비교적 일정하게 유지되는 평면파를 이용함으로써, 체내에 깊은 곳에 도달할수록 강도가 약해지는 구면파(spherical wave)보다는 전단파의 변위를 정확하게 관측할 수 있다.In more detail, the ultrasound probe 20 can observe the displacement of the shear wave in a wider range than the ultrasound for focusing using the defocusing method. In addition, by using a plane wave whose intensity remains relatively constant even when it reaches deep in the body, it is possible to accurately observe the displacement of the shear wave rather than a spherical wave whose intensity decreases as it reaches deep in the body.

특히, 본 실시예에 따른 초음파 프로브(20)는 2차원의 트랜스듀서(transducer) 어레이를 포함할 수 있다. 초음파 프로브(20)가 2차원의 트랜스듀서 어레이를 갖는 이유는 3차원 초음파 영상들을 고속으로 획득하기 위함이다. 이에 대해서는 도 3a 및 도 3b를 참고하여 설명하도록 하겠다.In particular, the ultrasonic probe 20 according to the present embodiment may include a two-dimensional transducer array. The reason why the ultrasonic probe 20 has a two-dimensional transducer array is to acquire three-dimensional ultrasound images at high speed. This will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 볼륨 획득(3D volume acquisition) 방식에 의해 진단용 초음파를 조사하는 경우를 도시한 도면이다. 도 3a를 참고하면, 초음파 프로브(20)는 2차원의 트랜스듀서(transducer) 어레이를 이용하여 관심 영역(30) 및 관심 영역(30) 주변의 3차원 볼륨이 한번에 스캔될 수 있도록 진단용 초음파를 조사할 수 있다.3A is a diagram illustrating a case in which ultrasound for diagnosis is irradiated by a 3D volume acquisition method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, the ultrasound probe 20 irradiates ultrasound for diagnosis so that a 3D volume around the region of interest 30 and the region of interest 30 can be scanned at one time using an array of 2D transducers. can do.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 평면 스캔(3D plane scan) 방식에 의해 진단용 초음파를 조사하는 경우를 도시한 도면이다. 도 3b를 참고하면, 초음파 프로브(20)는 2차원의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 관심 영역(30) 및 관심 영역(30) 주변을 평면 단위로 스캔한 후 관심 영역(30)에 대한 3차원 볼륨 데이터가 생성될 수 있도록 진단용 초음파를 조사할 수 있다.FIG. 3B is a diagram illustrating a case where a diagnostic ultrasound is irradiated by a 3D plane scan method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3B, the ultrasound probe 20 scans the region of interest 30 and the region of interest 30 in a plane unit using a two-dimensional transducer array, and then the 3D volume of the region of interest 30 Diagnostic ultrasound can be irradiated so that data can be generated.

다시 도 1을 참고하면, 초음파 프로브(20)는 관심 영역(30) 및 관심 영역(30) 주변으로부터 반사된 진단용 초음파의 에코 초음파를 수신한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 초음파 프로브(20)는 2차원의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 3차원 볼륨 획득(3D volume acquisition) 방식 또는 3차원 평면 스캔(3D plane scan) 방식으로 진단용 초음파를 조사하는바, 초음파 프로브(20)는 관심 영역(30) 및 관심 영역(30) 주변의 3차원 정보를 포함하는 에코 초음파를 수신할 수 있다.Referring back to FIG. 1, the ultrasound probe 20 receives echo ultrasound of diagnostic ultrasound waves reflected from the region of interest 30 and the region of interest 30. As described above, the ultrasonic probe 20 according to the present embodiment uses the 2D transducer array to perform diagnostic ultrasound using a 3D volume acquisition method or a 3D plane scan method. Upon irradiation, the ultrasound probe 20 may receive echo ultrasound including 3D information around the region of interest 30 and the region of interest 30.

보통 인체 내에서의 전단파의 이동 속도(wave speed)는 1~10m/s 정도로 알려져 있다. 따라서, 이를 수 ㎜의 해상도(resolution)로 관측하기 위해서는 초음파 영상들을 초당 수천 프레임 단위로 획득하여야 한다. 이와 같이 초당 수천 프레임의 초음파 영상들을 획득하기 위해서는, 전단파의 이동 속도보다 빠른 속도로 진단용 초음파를 조사하고 수신하는 것이 필요하다. 이 때, 기존의 3D 라인 스캔(3D line scan) 방식으로는 초당 수천 프레임의 초음파 영상들을 획득할 수 없으므로, 전단파의 이동을 정확히 측정하기 어려울 수 있다. 따라서, 도 3a 또는 도 3b와 같은 방식을 이용한다면, 2차원의 트랜스듀서 어레이로 초당 수천 프레임의 3차원의 초음파 영상을 얻을 수 있는바, 전단파의 이동을 정확하게 측정할 수 있다.Usually, the wave speed of the shear wave in the human body is known to be about 1-10 m / s. Therefore, in order to observe this at a resolution of several millimeters, ultrasound images must be acquired in thousands of frames per second. In order to acquire ultrasound images of thousands of frames per second, it is necessary to irradiate and receive diagnostic ultrasound at a rate faster than the moving speed of the shear wave. At this time, since it is impossible to acquire thousands of frames per second of ultrasound images using a conventional 3D line scan method, it may be difficult to accurately measure shear wave movement. Therefore, if the method shown in FIG. 3A or 3B is used, a three-dimensional ultrasound image of thousands of frames per second can be obtained with a two-dimensional transducer array, so that the movement of the shear wave can be accurately measured.

초음파 영상 처리부(110)는 초음파 프로브(20)에서 수신된 에코 초음파를 처리하여 초당 수천 프레임의 3차원의 초음파 영상들을 획득한다. 다시 말하면, 초음파 영상 처리부(110)는 초음파 프로브(20)에서 수신된 에코 초음파를 관심 영역(30)에 대해 빔포밍하여 처리함으로써 수천 프레임의 3차원 초음파 영상들을 획득한다. 에코 초음파를 이용하여 초음파 영상들을 처리하는 일반적인 과정은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.The ultrasound image processing unit 110 processes echo echo received from the ultrasound probe 20 to acquire three-dimensional ultrasound images of thousands of frames per second. In other words, the ultrasound image processing unit 110 obtains thousands of frames of 3D ultrasound images by beamforming and processing the echo ultrasound received from the ultrasound probe 20 to the region of interest 30. Since the general process of processing ultrasound images using echo ultrasound is obvious to those skilled in the art, detailed descriptions thereof will be omitted.

변위 측정부(120)는 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 관심 영역(30)에서의 전단파의 변위를 측정한다. 앞서, 초음파 영상 처리부(110)로부터 3차원 초음파 영상들을 획득하였는바, 변위 측정부(120)에서 측정된 전단파의 변위는 전단파의 3차원적인 이동을 측정한 것에 해당된다. 즉, 측정된 전단파의 변위는 임의의 3차원 좌표 공간의 x축, y축 및 z축에 대응되는 변위 성분들을 갖는다.The displacement measurement unit 120 measures the displacement of the shear wave in the region of interest 30 from the obtained 3D ultrasound images. Earlier, since 3D ultrasound images were obtained from the ultrasound image processing unit 110, the displacement of the shear wave measured by the displacement measurement unit 120 corresponds to a measurement of the 3D movement of the shear wave. That is, the measured displacement of the shear wave has displacement components corresponding to the x-axis, y-axis, and z-axis of an arbitrary three-dimensional coordinate space.

수천 프레임들의 3차원 초음파 영상들에 나타난 전단파의 이동을 분석하여 전단파의 변위를 측정하는 일반적인 과정은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.Since the general process of measuring the displacement of the shear wave by analyzing the movement of the shear wave displayed on the 3D ultrasound images of thousands of frames is obvious to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.

탄성 분석부(130)는 측정된 전단파의 변위를 이용하여 관심 영역(30)의 조직의 탄성 정보를 분석한다. 본 실시예에서 분석된 탄성 정보는 탄성 계수(shear modulus)를 포함할 수 있다.The elastic analysis unit 130 analyzes the elastic information of the tissue of the region of interest 30 using the measured displacement of the shear wave. The elastic information analyzed in this embodiment may include a shear modulus.

탄성 분석부(130)는 측정된 전단파의 변위에 포함된 3차원 좌표축들(x축, y축 및 z축) 각각에 대응되는 변위 성분들을 이용하여 관심 영역(30)의 조직의 탄성 계수(shear modulus)를 계산한다. 이 때, 탄성 분석부(130)는 전단파에 관한 파동 함수(wave equation)를 이용하여 탄성 계수를 계산할 수 있다.The elasticity analysis unit 130 uses the displacement components corresponding to each of the three-dimensional coordinate axes (x-axis, y-axis, and z-axis) included in the measured displacement of the shear wave, and the elastic modulus of the tissue of the region of interest 30 (shear) modulus). At this time, the elastic analysis unit 130 may calculate the elastic modulus using a wave equation related to the shear wave.

보다 상세하게 설명하면, 탄성 분석부(130)는 우선, 측정된 전단파의 변위에 포함된 3차원 좌표축들 각각에 대응되는 변위 성분들을 이용하여 전단파의 이동 속도를 계산한다.In more detail, the elasticity analysis unit 130 first calculates the moving speed of the shear wave by using displacement components corresponding to each of the three-dimensional coordinate axes included in the measured shear wave displacement.

Figure 112019053130972-pat00001
Figure 112019053130972-pat00001

수학식 1을 참고하면, u는 전단파의 변위를 의미하고, Cs는 전단파의 이동 속도를 의미한다. 본 실시예에서 탄성 분석부(130)는 수학식 1을 이용하여 전단파의 이동 속도를 계산하는 것을 예로 들어 설명하겠으나, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.Referring to Equation 1, u means the displacement of the shear wave, C s means the moving speed of the shear wave. In this embodiment, the elastic analysis unit 130 will be described as an example of calculating the moving speed of the shear wave using Equation 1, but the present embodiment is not limited thereto.

다음으로, 탄성 분석부(130)는 계산된 전단파의 이동 속도(Cs)를 이용하여 관심 영역(30)의 조직의 탄성 계수를 계산한다.Next, the elastic analysis unit 130 calculates the elastic modulus of the tissue of the region of interest 30 using the calculated moving speed C s of the shear wave.

Figure 112019053130972-pat00002
Figure 112019053130972-pat00002

수학식 2를 참고하면, G는 탄성 계수(shear modulus)를 의미하고, ρ는 매질의 밀도를 의미한다. 앞서, 탄성 분석부(130)는 수학식 1을 이용하여 전단파의 이동 속도(Cs)를 계산하였고, ρ는 이미 알려진 값에 해당되는바, 탄성 분석부(130)는 수학식 2를 이용하여 탄성 계수(G)를 계산할 수 있다. 본 실시예에서 탄성 분석부(130)는 수학식 2를 이용하여 탄성 계수를 계산하는 것을 예로 들어 설명하겠으나, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.Referring to Equation 2, G means the elastic modulus (shear modulus), ρ means the density of the medium. Previously, the elastic analysis unit 130 calculated the moving speed (C s ) of the shear wave using Equation 1, and ρ corresponds to a known value, so the elastic analysis unit 130 uses Equation 2 Elastic modulus (G) can be calculated. In this embodiment, the elastic analysis unit 130 will be described as an example of calculating the elastic modulus using Equation 2, but the present embodiment is not limited thereto.

만약, 탄성 분석부(130)가 3차원 초음파 영상들 중 적어도 2 프레임 단위로 탄성 계수를 분석한다면, 탄성 분석부(130)는 각각 계산된 탄성 계수들의 평균을 계산함으로써 최종적인 탄성 계수를 계산할 수 있다.If the elasticity analysis unit 130 analyzes the elasticity modulus in at least two frame units among the 3D ultrasound images, the elasticity analysis unit 130 may calculate the final elasticity modulus by calculating the average of the calculated elasticity coefficients, respectively. have.

한편, 탄성 분석부(130)는 아래의 수학식 3을 이용하여서도 탄성 계수(G)를 계산할 수 있다. Meanwhile, the elasticity analysis unit 130 may calculate the elasticity coefficient G using Equation 3 below.

Figure 112019053130972-pat00003
Figure 112019053130972-pat00003

Figure 112019053130972-pat00004
Figure 112019053130972-pat00004

즉, 탄성 분석부(130)는 수학식 1 및 2가 조합된 수학식 3을 이용하여서도 탄성 계수(G)를 계산할 수 있다.That is, the elasticity analysis unit 130 may also calculate the elasticity coefficient G using Equation 3 in which Equations 1 and 2 are combined.

앞서 설명한 바와 같이, 초음파 영상 처리부(110)에서는 수천 프레임들의 3차원 초음파 영상들을 획득하였고, 변위 측정부(120)에서는 3차원의 변위 성분들을 갖는 전단파의 변위를 측정하였는바, 탄성 분석부(130)는 3차원의 변위 성분들을 모두 고려하여 탄성 계수를 계산할 수 있다. 즉, 2차원적으로만 변위를 측정하여 탄성 계수를 계산할 때보다, 본 실시예에 따른 탄성 분석부(130)에서 계산된 탄성 계수는 보다 정확한 값을 갖는다.As described above, the ultrasound image processing unit 110 obtained three-dimensional ultrasound images of thousands of frames, and the displacement measurement unit 120 measured the displacement of the shear wave having the three-dimensional displacement components, as the elastic analysis unit 130 ) Can calculate the modulus of elasticity by considering all three-dimensional displacement components. That is, the elastic modulus calculated by the elastic analysis unit 130 according to the present embodiment has a more accurate value than when calculating the elastic modulus by measuring displacement only in two dimensions.

따라서, 예를 들어 1차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 2차원 초음파 영상을 획득하고 이를 토대로 탄성 계수를 분석하는 경우보다, 본 실시예에 따라 2차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브(20)를 이용하여 3차원 초음파 영상을 획득하고 이를 토대로 탄성 계수를 분석하는 경우에 보다 정확하게 탄성 계수를 분석할 수 있다.Thus, for example, an ultrasound probe 20 having a two-dimensional transducer array according to the present embodiment is obtained, rather than acquiring a two-dimensional ultrasound image using an ultrasound probe having a one-dimensional transducer array and analyzing elastic modulus based thereon. ), It is possible to more accurately analyze the elastic modulus when acquiring a 3D ultrasound image and analyzing the elastic modulus based on this.

도 4a는 기존의 1차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 2차원 초음파 영상을 획득한 후 탄성 계수를 분석한 경우를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 4a를 참고하면, 전단파의 2차원적 변위를 나타내는 변위 맵(displacement map)과 이에 대응되는 탄성 계수 맵(shear modulus map)이 도시되어 있다.FIG. 4A is a diagram showing a simulation result obtained by analyzing a modulus of elasticity after acquiring a 2D ultrasound image using an ultrasound probe having an existing 1D transducer array. Referring to FIG. 4A, a displacement map representing a two-dimensional displacement of a shear wave and a shear modulus map corresponding thereto are illustrated.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 2차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 3차원 초음파 영상을 획득한 후 탄성 계수를 분석한 경우를 시뮬레이션한 결과를 도시한 도면이다. 도 4b를 참고하면, 전단파의 3차원적 변위를 나타내는 변위 맵(displacement map)과 이에 대응되는 탄성 계수 맵(shear modulus map)이 도시되어 있다.FIG. 4B is a diagram illustrating a result of simulating a case where an elastic modulus is analyzed after acquiring a 3D ultrasound image using an ultrasound probe having a 2D transducer array according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4B, a displacement map representing a three-dimensional displacement of a shear wave and a corresponding shear modulus map are illustrated.

비교하여 보면, 도 4a에 따라 1차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 2차원 초음파 영상을 획득한 경우에는 전단파의 변위를 3차원 공간의 모든 방향들로 고려할 수 없어 오차가 생기므로, 탄성 계수가 정확하게 분석될 수 없다.In comparison, when a 2D ultrasound image is acquired using an ultrasound probe having a 1D transducer array according to FIG. 4A, since the displacement of the shear wave cannot be considered in all directions in the 3D space, an error occurs, resulting in elasticity Coefficients cannot be analyzed accurately.

하지만, 도 4b의 본 실시예에 따라 2차원 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 3차원 초음파 영상들을 획득한 경우에는 전단파의 변위를 3차원 공간의 모든 방향들(x축, y축 및 z축)로 고려할 수 있으므로, 도 4a의 경우보다 탄성 계수가 정확하게 분석될 수 있다. However, in the case of acquiring 3D ultrasound images using an ultrasound probe having a 2D transducer array according to the present embodiment of FIG. 4B, the displacement of the shear wave is determined in all directions (x-axis, y-axis, and z of the 3-dimensional space). Axis), the elastic modulus can be more accurately analyzed than in the case of FIG. 4A.

다시 도 1을 참고하면, 탄성 분석부(130)는 이와 같이 계산된 탄성 계수에 기초한 탄성 정보를 제공한다. 도 1에서는 도시되지 않았지만, 탄성 분석부(130)에서 분석된 탄성 계수와 같은 탄성 정보는 디스플레이 장치(미도시) 등을 통하여 의사 등의 사용자에게 제공되어 조직의 상태나 조직의 특성 변화를 파악하는데 활용될 수 있다.Referring back to FIG. 1, the elasticity analysis unit 130 provides elasticity information based on the calculated elastic modulus. Although not illustrated in FIG. 1, elastic information such as elastic modulus analyzed by the elastic analysis unit 130 is provided to a user, such as a doctor, through a display device (not shown) to grasp the state of the tissue or change in the characteristics of the tissue. Can be utilized.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법의 흐름도이다. 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법은 도 1에 도시된 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1 에 도시된 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치(1)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 방법에도 적용된다.5 is a flowchart of a method for analyzing elasticity of tissue using ultrasound according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the method for analyzing elasticity of tissue using ultrasound according to the present embodiment includes steps processed in time series in the apparatus for analyzing elasticity of tissue 1 using ultrasound shown in FIG. 1. Accordingly, even if omitted below, the description of the elasticity analysis apparatus 1 for tissues using ultrasound shown in FIG. 1 is also applied to the elasticity analysis method for tissues using ultrasound according to the present embodiment.

501 단계에서 초음파 프로브(20)는 2차원의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 전단파가 유도된 신체 내의 관심 영역(30)을 향해 진단용 초음파를 조사한다.In step 501, the ultrasound probe 20 irradiates ultrasound for diagnosis toward the region of interest 30 in the body where the shear wave is induced using the two-dimensional transducer array.

502 단계에서 초음파 영상 처리부(110)는 초음파 프로브에서 수신된 진단용 초음파의 에코 초음파를 이용하여 관심 영역(30)에 대한 3차원 초음파 영상들을 획득한다.In operation 502, the ultrasound image processing unit 110 acquires 3D ultrasound images of the region of interest 30 using echo ultrasound of the diagnostic ultrasound received from the ultrasound probe.

503 단계에서 변위 측정부(120)는 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 관심 영역(30)에서의 전단파의 변위를 측정한다.In step 503, the displacement measurement unit 120 measures the displacement of the shear wave in the region of interest 30 from the obtained 3D ultrasound images.

504 단계에서 탄성 분석부(130)는 측정된 전단파의 변위를 이용하여 관심 영역(30)의 조직의 탄성 정보를 분석한다.In step 504, the elastic analysis unit 130 analyzes the elastic information of the tissue of the region of interest 30 using the measured displacement of the shear wave.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written in a program executable on a computer and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of the data used in the above-described embodiment of the present invention can be recorded on a computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 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.So far, the present invention has been focused on the preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.

1: 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치
10: 프로세서 20: 초음파 프로브
30: 관심 영역 110: 초음파 영상 처리부
120: 변위 측정부 130: 탄성 분석부
1: Device for analyzing elasticity of tissue using ultrasound
10: processor 20: ultrasonic probe
30: region of interest 110: ultrasound image processing unit
120: displacement measurement unit 130: elastic analysis unit

Claims (17)

탄성 분석 장치에 의해 수행되는 조직의 탄성 분석 방법에 있어서,
2차원의 트랜스듀서 어레이를 갖는 초음파 프로브를 이용하여 전단파(shear wave)를 유도하는 단계;
상기 초음파 프로브의 상기 2차원 트랜스듀서 어레이를 이용하여 상기 전단파가 유도된 신체 내의 관심 영역을 평면 단위로 스캔하기 위하여, 3차원 평면 스캔(3D plane scan) 방식을 이용하여 상기 관심 영역을 향해 진단용 초음파를 조사하는 단계;
상기 초음파 프로브에 의해 상기 전단파의 이동 속도 보다 빠른 속도로 수신된 상기 진단용 초음파의 에코 초음파를 이용하여 상기 관심 영역에 관한 복수의 프레임들을 포함하는 3차원 초음파 영상들을 획득하는 단계;
상기 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 상기 관심 영역에서의 상기 전단파의 변위를 측정하는 단계;
상기 측정된 전단파의 변위에 포함된 3차원 좌표축들 각각에 대응되는 변위 성분들을 이용하여 상기 전단파의 이동 속도를 계산하는 단계;
상기 계산된 상기 전단파의 이동 속도를 이용하여, 상기 관심 영역 내 조직의 탄성 계수(shear modulus)를 계산하는 단계; 및
상기 탄성 분석 장치의 디스플레이부 상에 계산된 상기 전단파의 이동 속도 및 상기 관심 영역의 탄성 계수를 상기 3차원 초음파 영상들과 함께 디스플레이하는 단계; 를 포함하는, 방법.
In the elastic analysis method of the tissue performed by the elastic analysis device,
Inducing a shear wave using an ultrasonic probe having a two-dimensional transducer array;
In order to scan an area of interest in the body where the shear wave is induced in a plane unit by using the two-dimensional transducer array of the ultrasonic probe, ultrasound for diagnosis toward the area of interest using a 3D plane scan method Investigating;
Obtaining 3D ultrasound images including a plurality of frames related to the region of interest using echo ultrasound of the diagnostic ultrasound wave received at a speed faster than the shear wave movement speed by the ultrasound probe;
Measuring displacement of the shear wave in the region of interest from the obtained 3D ultrasound images;
Calculating a moving speed of the shear wave using displacement components corresponding to each of three-dimensional coordinate axes included in the measured shear wave displacement;
Calculating a shear modulus of the tissue in the region of interest using the calculated moving speed of the shear wave; And
Displaying the calculated moving speed of the shear wave and elastic modulus of the region of interest together with the 3D ultrasound images on the display unit of the elastic analysis device; Including, method.
제1 항에 있어서,
상기 측정된 전단파의 변위는
상기 획득된 3차원 초음파 영상들 사이에 나타난 상기 전단파의 3차원적인 이동을 측정한 것인 방법.
According to claim 1,
The measured displacement of the shear wave is
A method for measuring a three-dimensional movement of the shear wave appearing between the obtained three-dimensional ultrasound images.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 탄성 계수를 계산하는 단계는
상기 전단파에 관한 파동 함수(wave equation)를 이용하여 상기 탄성 계수를 계산하는, 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the elastic modulus is
And calculating the modulus of elasticity using a wave equation for the shear wave.
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 진단용 초음파를 조사하는 단계는
디포커싱(defocusing) 방식으로 상기 진단용 초음파를 빔포밍함(beamforming)으로써 평면파(plane wave)를 조사하는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The step of irradiating the diagnostic ultrasound
A method characterized by irradiating a plane wave by beamforming the diagnostic ultrasound wave in a defocusing method.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 초음파 영상들을 획득하는 단계는
상기 에코 초음파를 상기 관심 영역에 대해 빔포밍하여 처리함으로써 상기 3차원 초음파 영상들을 획득하는 방법.
According to claim 1,
Acquiring the 3D ultrasound images
A method of obtaining the 3D ultrasound images by beamforming the echo ultrasound to the region of interest.
제1 항에 있어서,
상기 전단파를 유도하는 단계는, 진단용 프로브, 치료용 초음파 장치 및 바이브레이터(vibrator) 중 적어도 하나를 이용하여 상기 관심 영역에 전단파(shear wave)를 유도하는, 방법.
According to claim 1,
The step of inducing the shear wave may induce a shear wave in the region of interest using at least one of a diagnostic probe, a therapeutic ultrasound device, and a vibrator.
신체 내의 관심 영역에 전단파(shear wave)를 유도하고, 2차원의 트랜스듀서 어레이를 이용하여 상기 관심 영역을 평면 단위로 스캔하기 위하여, 3차원 평면 스캔(3D plane scan) 방식을 이용하여 상기 관심 영역을 향해 진단용 초음파를 조사하는 초음파 프로브;
상기 초음파 프로브에 의해 상기 전단파의 이동 속도 보다 빠른 속도로 서 수신된 상기 진단용 초음파의 에코 초음파를 이용하여 상기 관심 영역에 대한 복수의 프레임들을 포함하는 3차원 초음파 영상들을 획득하고, 상기 획득된 3차원 초음파 영상들로부터 상기 관심 영역에서의 상기 전단파의 변위를 측정하고, 상기 측정된 전단파의 변위에 포함된 3차원 좌표축들 각각에 대응되는 변위 성분들을 이용하여 상기 전단파의 이동 속도를 계산하고, 상기 계산된 상기 전단파의 이동 속도를 이용하여 상기 관심 영역 내 조직의 탄성 계수(shear modulus)를 계산하는 프로세서; 및
상기 계산된 전단파의 이동 속도 및 상기 관심 영역의 탄성 계수를 상기 3차원 초음파 영상들과 함께 디스플레이하는 디스플레이부;
를 포함하는, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치.
In order to induce a shear wave in a region of interest in the body and scan the region of interest in a plane unit using a two-dimensional transducer array, the region of interest is used by using a 3D plane scan method. An ultrasonic probe that irradiates ultrasound for diagnosis toward the body;
Acquiring 3D ultrasound images including a plurality of frames for the region of interest by using echo ultrasound of the diagnostic ultrasound received at a speed faster than the moving speed of the shear wave by the ultrasound probe, and the acquired 3D Measure the displacement of the shear wave in the region of interest from ultrasound images, calculate the movement speed of the shear wave using displacement components corresponding to each of the 3D coordinate axes included in the measured shear wave displacement, and calculate A processor for calculating a shear modulus of tissue in the region of interest using the moving speed of the shear wave; And
A display unit that displays the calculated moving speed of the shear wave and the elastic modulus of the region of interest together with the 3D ultrasound images;
A device for analyzing elasticity of tissue using ultrasound.
제10 항에 있어서,
상기 측정된 전단파의 변위는
상기 획득된 3차원 초음파 영상들 사이에 나타난 상기 전단파의 3차원적인 이동을 측정한 것인, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치.
The method of claim 10,
The measured displacement of the shear wave is
A device for analyzing elasticity of tissue using ultrasound, which measures the three-dimensional movement of the shear wave that appears between the obtained three-dimensional ultrasound images.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제10 항에 있어서,
상기 초음파 프로브는
디포커싱(defocusing) 방식으로 상기 진단용 초음파를 빔포밍함(beamforming)으로써 평면파(plane wave)를 조사하는 것을 특징으로 하는, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치.
The method of claim 10,
The ultrasonic probe
A device for elasticity analysis of tissue using ultrasound, characterized in that a plane wave is irradiated by beamforming the diagnostic ultrasound wave in a defocusing method.
제10 항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 에코 초음파를 상기 관심 영역에 대해 빔포밍하여 처리함으로써 상기 3차원 초음파 영상들을 획득하는, 초음파를 이용한 조직의 탄성 분석 장치.
The method of claim 10,
The processor
A device for elastic analysis of tissue using ultrasound, which acquires the 3D ultrasound images by beamforming the echo ultrasound to the region of interest.
제1 항, 제2 항, 제4 항, 및 제7 항 내지 제9 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체. A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of any one of claims 1, 2, 4 and 7 to 9 in a computer.
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