KR102187153B1 - 코히어런스를 사용하는 전단 속력 이미징 - Google Patents

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Abstract

환자 조직에서의 전단 속력을 추정(44)하기 위해 사용되는 변위들에 대한 신호-대-잡음비를 증가시키기 위해, 다수의 전단파들로부터의 보강 간섭이 사용된다. 상이한 위치들에 초점이 맞춰진 음향 방사력 임펄스들을 송신(32)함으로써, 결과적 전단파들이 관심 구역 내에서 보강 간섭할 수 있다. 이 보강 간섭은 변위의 더 큰 진폭을 유발한다. 이러한 더욱 쉽게 검출(42)되는 더 큰 간섭의 위치, 및 송신되는 음향 방사력 임펄스들의 시간의 차이는, 조직에 대한 전단파 속력을 추정(44)하기 위해 사용된다.

Description

코히어런스를 사용하는 전단 속력 이미징{SHEAR SPEED IMAGING USING COHERENCE}
[0001] 본 실시예들은 전단 속력 이미징(shear speed imaging)에 관한 것이다. 조직의 전단 속력은 진단적으로 유용할 수 있으며, 따라서 환자의 조직의 전단 속력을 추정하기 위해 초음파가 사용된다. 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse)를 송신함으로써, ARFI 초점에서 전단파가 생성된다. 초음파 스캐닝(scanning)은 전단파의 전파를 모니터링한다(monitor). 조직에서의 전단파의 속도(velocity)를 결정하기 위해, 전단파의 원점(origin)으로부터 일 거리에서의 파두장 변위(time-to-peak displacement)가 사용된다.
[0002] 전단파 속력 이미징에서 침투는 문제이다. 음향 푸시 펄스(push pulse)(즉, ARFI)의 감쇠 및 초음파 전력에 대한 안전 제한치들은 더 깊은 깊이들에서 더 약한 푸시 펄스들을 야기한다. 신호-대-잡음비는 정확한 속도 추정치를 획득하는데 실패를 야기할 수 있다. 추정된 전단 속력 값들은 신뢰성이 없게 된다. 특히 더 경직성의 조직(예컨대, 섬유성 간)의 경우, 심지어 더 얕은 깊이들에서도, 신호-대-잡음비는 추정치의 더 낮은 신뢰성을 야기할 수 있다.
[선행기술문헌]
등록특허공보 제10-1586998호 (2016.01.20.)
[0003] 도입부로서, 아래에서 설명된 바람직한 실시예들은 전단 속력 이미징을 위한 방법들, 명령들을 갖는 컴퓨터(computer) 판독가능 저장 매체, 및 시스템(system)들을 포함한다. 전단 속력을 추정하기 위해 사용되는 변위들에 대한 신호-대-잡음비를 증가시키기 위해, 다수의 전단파들로부터의 보강 간섭이 사용된다. 상이한 위치들에 초점이 맞춰진 ARFI를 송신함으로써, 결과적 전단파들은 관심 구역 내에서 보강 간섭할 수 있다. 이 보강 간섭은 변위의 더 큰 진폭을 유발한다. 이러한 더욱 쉽게 검출되는 더 큰 간섭의 위치 및 송신되는 ARFI들의 시간의 차이는, 조직에 대한 전단파 속력을 추정하기 위해 사용된다.
[0004] 제1 양상에서, 초음파 스캐너(scanner)를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법이 제공된다. 초음파 스캐너의 변환기로부터의, 그리고 제1 양(amount)만큼 시간적으로 분리된 제1 음향 방사력 펄스(pulse) 및 제2 음향 방사력 펄스가 환자의 조직의 관심 구역의 반대측들(opposite sides)에 송신된다. 제1 음향 방사력 펄스 및 제2 음향 방사력 펄스에 기인하여, 반대측들 상에서 제1 전단파 및 제2 전단파가 생성된다. 제1 전단파 및 제2 전단파가 관심 구역에서 전파될 때, 초음파 스캐너는 관심 구역을 초음파로 반복적으로 스캐닝한다(scan). 관심 구역에서의 더 큰 변위의 위치 ―더 큰 변위는 이 위치에서의 제1 전단파 및 제2 전단파의 코히어런스(coherence)에 기인함― 가 검출된다. 이 위치는 스캐닝(scanning)에 의해 획득된 데이터(data)로부터 결정된다. 이 위치 및 시간의 제1 양의 함수로써, 조직의 전단파 속력이 계산된다. 환자의 조직의 전단파 속력의 이미지(image)가 생성된다.
[0005] 제2 양상에서, 초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법이 제공된다. 상이한 시간들에 대한 위치들의 함수로써 변위들이 검출된다. 변위들은 상이한 초점들에 송신된 복수의 푸싱(pushing) 펄스들에 의해 생성되는 복수의 전단파들에 응답한다. 변위들에 기반하여 전단파들의 보강 간섭에 대한 포지션(position)이 결정된다. 푸싱 펄스들 사이의 시간 차이 및 상이한 초점들에 대한 보강 간섭의 포지션에 기반하여 전단파 속력이 계산된다. 전단파 속력의 출력이 생성된다.
[0006] 제3 양상에서, 전단 속력 이미징을 위한 시스템이 제공된다. 송신 빔형성기(beamformer)는, 환자의 조직에 대한 상이한 위치들로 상이한 시간들에 제1 펄스 및 제2 펄스를 송신하도록 구성된다. 수신 빔형성기는, 상이한 시간들 후의 스캐닝으로부터 신호들을 수신하도록 구성된다. 프로세서(processor)는, 이 신호들로부터, 상이한 시간들의 차이, 그리고 상이한 위치들 사이의 중간 지점과 제1 펄스 및 제2 펄스에 응답하는 전단파들로부터의 최대 진폭의 위치의 차이에 기반하여, 조직에서의 전단 속도(velocity)를 결정하도록 구성된다. 디스플레이(display)는 속도를 출력하도록 구성된다.
[0007] 본 발명은 다음의 청구항들에 의해 정의되며, 이 섹션(section)의 아무것도 그 청구항들에 대한 제한으로서 취해지지 않아야 한다. 본 발명의 추가적인 양상들 및 장점들은 바람직한 실시예들과 함께 아래에서 논의되며, 독립적으로 또는 결합하여 추후에 청구될 수 있다.
[0008] 구성요소들 및 도면들이 반드시 실척일 필요는 없으며, 대신에, 본 발명의 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다. 게다가, 도면들에서, 유사한 참조 부호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표기한다.
[0009] 도 1은 초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법의 일 실시예의 흐름도 다이어그램(diagram)이고;
[0010] 도 2는 다수의 전단파들로부터의 보강 간섭의 검출을 위한 예시적인 공간 및 시간 송신 분포를 예시하고;
[0011] 도 3은 다수의 전단파들로부터의 보강 간섭을 이용하는, 조직의 구역에 대한 예시적인 변위 맵(map)을 도시하고;
[0012] 도 4는 관심 구역에서의 상이한 시간들에 대한 횡방향 변위 프로파일(profile)들의 예를 도시하며; 그리고
[0013] 도 5는 전단 속력 이미징을 위한 시스템의 일 실시예의 블록(block) 다이어그램이다.
[0014] 전단 속력 이미징은 신호-대-잡음비(SNR; signal-to-noise ratio)를 증가시키기 위해 전단파들의 코히어런스를 사용한다. 전단파 속력을 추정하기 위해, 다수의 ARFI 푸시(push) 펄스들로부터의 전단파들의 보강 간섭이 사용된다. 예컨대, 전단파 속력은, 관심 구역(ROI; region of interest)의 상이한 측들에서 2개의 푸시 펄스들로부터 도출되는 파들의 보강 간섭을 사용하여 추정된다. 보강 간섭의 위치에서의 커다란 조직 변위들은 높은 SNR을 야기하며, 높은 SNR은, 특히 깊은 깊이들에서, 전단파 속력 측정들의 성공률을 개선시킨다.
[0015] 일 실시예에서, ROI의 각각의 측에 하나씩, 2개의 ARFI 푸시 펄스들이 송신된다. 2개의 푸시 펄스들은 Δt만큼 시간적으로 분리되며, ROI의 중심으로부터 동일한 거리에 있다. 2개의 ARFI 푸시 펄스들로부터의 전단파들은 간섭 패턴(pattern)을 생성한다. ROI의 중심으로부터 거리 Δx의 하나의 위치에서, 2개의 파들이 보강 간섭하여서(즉, 코히어런트하게(coherently) 합산되어서), 높은 변위 크기가 야기된다. 이 위치는, 초음파 스캐닝을 사용하여 검출된다. 전단파 속력은 Δx 및 Δt로부터 추정된다. 프로세스(process)는 관심 조직에서의 전단파 속력의 분포를 도시하기 위해 상이한 구역들에 대해 반복될 수 있다.
[0016] 도 1은 초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법의 일 실시예를 도시한다. 다수의 전단파들이 생성되며, 보강 간섭한다. 보강 간섭이 더 큰 변위를 유발하여서, 단 1개의 전단파가 사용되는 경우보다 더 큰 SNR이 야기된다. 보강 간섭의 위치는, 초음파 스캐닝을 이용하여 검출된다. 이 위치는, 조직에서의 전단파 속력을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 더 큰 깊이들(예컨대, 5 cm, 6 cm, 또는 8 cm 초과)에서의 전단 속력을 추정하기 위해, 전단 속력 추정치는 보강 간섭의 사용에 기인하여 더욱 신뢰성 있다. 예컨대, ARFI들은 8 cm를 초과하는 깊이의 초점들에 대해 송신된다. 보강 간섭의 위치는 8 cm를 초과하는 깊이에서 검출된다. 8 cm를 초과하는 깊이에서의 전단파 속력이 추정된다.
[0017] 방법은 도 5의 시스템 또는 상이한 시스템에 의해 구현된다. 송신 빔형성기(beamformer) 및 수신 빔형성기는, 동작들(32-38)에서 ARFI를 적용하고 조직 응답을 추적하는 것을 포함하여, 환자에 송신하고 환자로부터 수신하기 위해 변환기를 사용한다. 프로세서(processor)는, 동작들(40-46)에서, 조직 운동을 결정하고, 보강 간섭의 위치를 결정하고, 속도(velocity)를 계산하며, 그리고 이미지를 생성한다. 동작(46)을 위해 디스플레이(display)가 사용될 수 있다. 상이한 디바이스(device)들, 이를테면 초음파 스캐너의 다른 부분들이 동작들 중 임의의 동작을 수행할 수 있다.
[0018] 동작들은 설명되거나 또는 도시된 순서로(즉, 위에서 아래로) 수행되지만, 다른 순서들로 수행될 수 있다. 예컨대, 동작(32)에서의 ARFI들의 송신 사이에 동작(34)이 적어도 부분적으로 인터리빙될(interleaved) 수 있다. 다른 예로서, 동작들(36 및 38)이 반복될 때, 동작(40)이 인터리빙되거나 또는 동시에 수행될 수 있다(예컨대, 스캐닝이 정보를 제공하고 반복될 때, 변위들이 계산된다).
[0019] 부가적인, 상이한, 또는 더 적은 개수의 동작들이 제공될 수 있다. 예컨대, 초음파 스캐너를 구성하고, 변환기를 포지셔닝(positioning)하며, 그리고/또는 결과들을 레코딩(recording)하기 위한 동작들이 제공된다. 다른 예에서, 동작(32) 전에, 기준 스캐닝이 수행된다. 대안적인 실시예들에서, 전단파들의 생성 후의 동작들(36 및 38)의 초기 스캔(scan)이 기준 스캔으로서 사용된다.
[0020] 전단파들에 의해 유발되는 조직 운동을 결정하기 위해, 이완 상태의, 또는 전단파를 겪지 않거나 또는 비교적 작은 전단파를 겪는 조직이 기준으로서 검출된다. 초음파 스캐너는 기준 조직 정보를 검출한다. 스캐닝은 동작(32)에서의 ARFI의 송신 전에 발생하지만, 다른 시간들에 수행될 수 있다.
[0021] 기준 정보에 대해 스캐닝하기 위해, 응력의 적용 전에, 이미징 펄스들의 시퀀스(sequence)가 조직에 송신된다. 응력에 대한 조직 응답이 피크(peak) 응력을 기준으로 전에, 그 후에 또는 둘 모두에서 측정될 수 있기 때문에, 응력의 적용 전에 또는 조직이 이완 상태로 되돌아간 후에 기준 조직 포지션(position)에 대한 송신이 수행된다.
[0022] 시퀀스는 동작(36)에서 제공되는 것과 동일한데, 이를테면 전부 동일한 주파수 대역 및 중심 주파수를 갖는 펄스들의 시퀀스이다. N개의 펄스들의 하나의 세트(set)는 ARFI가 적용되기 전에 송신되며, 변위 추정을 위한 기준 데이터를 획득하기 위해 사용된다. N은 각각의 공간 위치 또는 공간 위치들의 그룹(group)에 대한 임의의 양의 정수(positive integer)일 수 있다. 임의의 유형의 검출, 이를테면 세기의 B-모드(mode) 검출이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 검출 없이 빔형성된(beamformed) 데이터가 기준으로서 사용된다.
[0023] 동작(32)에서, 초음파 스캐너는 응력을 조직에 적용하기 위해 변환기를 사용한다. 예컨대, 일 지점에 초점이 맞춰진 ARFI가 송신된다. 초점이 맞춰진 영역에 ARFI가 적용될 때, 조직은 움직임으로써 이 적용된 힘에 응답한다. ARFI는 조직을 통해 횡방향으로 전파되는 전단파를 생성한다. 전단파는 조직의 변위를 유발한다. 초점으로부터 이격된 각각의 주어진 공간 위치에서, 이 변위는 증가하고, 이후, 제로(zero)로 회복되어서, 시간 변위 프로파일(profile)이 야기된다. 조직 특성들은 변위에 영향을 끼친다.
[0024] ARFI는 임의의 개수의 사이클(cycle)들(예컨대, 수십 또는 수백개의 사이클들)의 주기적인 펄스형(pulsed) 파형에 의해 생성될 수 있다. 예컨대, ARFI는 100-1000개의 사이클들을 갖는 푸싱 펄스로서 송신된다. 송신되는 음향파가 관심 구역에 전파되어서, 에너지(energy)의 축적(deposition)이 유발되고, 전단파가 유도된다.
[0025] 코히어런트한(coherent) 간섭을 위해, 2개 이상의 전단파들이 생성된다. 예컨대, 초음파 스캐너의 변환기로부터 2개의 ARFI들이 송신된다. 상이한 ARFI들은, 동일한 개수의 사이클들, 송신 애퍼처(aperture), 진폭, 및 아포다이제이션(apodization) 프로파일을 갖게 생성되는 동일한 주파수 대역을 갖는 동일한 중심 주파수에 있는 것과 같이, 동일한 특징들 중 일부를 갖는다. 이들 특징들은 상이한 ARFI들에 대해 상이할 수 있다. 다른 특징들은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
[0026] ARFI들은 상이한 초점들을 갖는 푸싱 펄스들로서 송신된다. 상이한 전단파들이 생성되도록, 전단파들을 생성하기 위한 초점들이 상이한 위치들에 있어서, 초점들 중 어느 하나와 상이한 위치에서 코히어런트한 합산이 허용된다. 일 실시예에서, 초점들은 전부 동일한 깊이에 있지만, 상이한 횡방향 위치들에 있다. 변위들을 추적하기 위해, ROI가 사용된다. 이 ROI는 사용자에 의해 세팅되며(set), 그리고/또는 추적에 사용되는 동시 수신 빔(beam)들의 공간 분포에 기반하여 세팅된다. 초점들은 ROI에 대해 상이한 포지션들에 있다. 초점들은 ROI의 안 및/또는 밖에 있다. 예컨대, 상이한 초점들은 ROI의 반대측들에서, ROI의 밖에 있다. 일 실시예에서, ROI는 5 mm 폭이며, 반대측들에서의 초점들은 ROI의 중심으로부터 4.5 mm이다. 초점들은 중심으로부터 동등한 거리이지만, ROI의 중심으로부터 동등하지 않은 거리들에 있을 수 있다. 초점들 및 ROI의 중심은 동일한 깊이에 있지만, 상이한 깊이들에 있을 수 있다. 초점들의 임의의 공간 분포가 사용될 수 있다.
[0027] 도 2는 예를 도시한다. 2개의 푸싱 펄스들(52, 54)(즉, ARFI 송신 빔들)이 ROI(62)의 반대측들에 초점들(60)을 갖게 생성된다. ROI(62)는, 중심(56)의 스캔 라인(line)을 포함하여, 추적에 사용되는 복수의 스캔 라인들(이 예에서, 홀수개)을 포함한다. 짝수개의 스캔 라인들이 사용되어서, 중심(56)에 스캔 라인이 없을 수 있다.
[0028] ARFI들 또는 푸싱 펄스들은 상이한 시간들에 송신된다. 2개의 푸시 펄스들은, Δt만큼 시간적으로 분리되어 연속적으로 송신된다. 시간의 임의의 양, 이를테면 1 ms이 송신들을 분리할 수 있다. 결과적 전단파들이 ROI에서 보강 간섭하도록, 시간의 차이가 선택된다. 예컨대, 차이는 2 ms 미만이다. ROI의 사이즈(size)에 따라, 다른 최대 차이들이 사용될 수 있다. 시간의 차이는, 첫 번째 또는 초기 ARFI가 다음 차례의 ARFI의 시작 전에 송신을 완료할 수 있도록 하기 위해 충분히 큰데, 이를테면 시간 차이는 0.1 ms를 초과한다. 다른 실시예들에서, ARFI들의 송신들은 중첩되며, 그리고/또는 동시적이다. 다중 빔 송신은, 변환기에 대한 적용 전의 전기 파형들의 합산에 기반하여 상이한 초점들(즉, 상이한 위상 및/또는 지연 프로파일들)을 갖는 빔들이 생성될 수 있게 한다.
[0029] 시간 차이는 두 ARFI 송신들에 대한 시작들 사이 또는 초점들에서의 음향 에너지의 도착 사이에 있다. 차이는 송신들의 끝들, 중심 또는 다른 부분들의 사이, 또는 음향 에너지 도착 사이에 있을 수 있다.
[0030] 시간 차이에 의해 분리된 시퀀스로 상이한 초점들로의 푸싱 펄스들의 송신에 대한 응답으로, 상이한 전단파들이 생성된다. 예컨대, 전단파들은 ARFI들에 대한 응답으로 ROI의 반대측들에서 생성된다. 전단파들은, 부분적으로, ROI를 향해 그리고/또는 ROI에서 이동한다. 2개의 푸시 펄스들로부터의 전단파들이 ROI 내에서 간섭 패턴을 형성할 것이다. ROI가 균질하면, 전단파들은 횡방향 포지션 x = x0+Δx에서 보강 간섭하며, 여기서 x0는 ROI의 중심이고, 그리고/또는 푸싱 펄스들의 초점들 사이의 중간 지점이다. 보강 간섭의 위치는 시간 차이 Δt에 기인하는, 초점들 사이의 중간 지점으로부터의 오프셋(offset)이다. 보강 간섭의 위치에서, 변위 크기는 단일 푸시 펄스가 사용될 때와 비교하여 상당히 더 크다.
[0031] 동작(34)에서, 초음파 스캐너는 환자의 조직을 스캐닝한다. 전단파들에 의해 유발되는, 상이한 위치들에서의 조직 운동의 양을 결정하기 위해, 스캐닝은 임의의 횟수로 반복된다. 동작들(36 및 38)은 시퀀스가 송신되고 결과적 에코(echo)들이 수신되는, 스캐닝의 일 실시예를 제공한다. 변위를 결정하기 위해, 검출된 조직은 조직의 기준 스캔과 비교된다.
[0032] 응력에 응답하는 조직을 추적하기 위해, 도플러(Doppler) 또는 B-모드 스캐닝이 사용될 수 있다. 초음파의 송신들에 대한 응답으로, 초음파 데이터가 수신된다. 송신들 및 수신들은, 일 영역에 걸쳐 또는 일 체적에 걸쳐, 횡방향으로 이격된 상이한 위치들에 대해 수행된다. 송신들 및 수신들의 시퀀스가 시간에 걸쳐 추적하기 위한 각각의 공간 위치에 대해 제공된다.
[0033] 동작들(36 및 38)은, 푸싱 펄스들이 적용된 후에 그리고 조직이 응력에 반응하고 있는 동안에 발생한다. 예컨대, 송신 및 수신은, 응력의 적용 또는 변화 후에 그리고 조직이 이완 상태에 이르기 전에 발생한다. 초음파 이미징은, 응력이 적용되기 전에, 그 동안에 그리고/또는 그 후에 수행된다.
[0034] 추적을 위한 동작(36)에서, 초음파 스캐너는 송신 빔들 또는 추적 펄스들의 시퀀스를 송신한다. 응력에 응답하는 조직에 복수의 초음파 신호들이 송신된다. 복수의 신호들은 별개의 송신 이벤트(event)들에서 송신된다. 송신 이벤트는, 송신에 응답하는 에코들의 수신 없이 송신들이 발생하는 연속 간격이다. 송신 단계 동안에, 어떤 수신도 없다. 송신 이벤트들의 시퀀스가 수행되는 곳에서, 수신 이벤트들의 대응하는 시퀀스가 또한 동작(38)에서 수행된다. 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로, 그리고 다음 차례의 송신 이벤트 전에, 수신 이벤트가 수행된다.
[0035] 송신 이벤트를 위해, 송신 빔이 형성된다. 각각의 송신 빔은 주파수 응답을 갖는다. 예컨대, 송신 빔은 2.0 MHz 펄스의 2개의 사이클들에 의해 형성된다. 임의의 대역폭이 제공될 수 있다. 송신 빔들을 형성하기 위한 펄스들은 임의의 개수의 사이클들을 갖는다. 임의의 엔벨로프(envelope), 펄스 유형(예컨대, 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar), 또는 사인형(sinusoidal)) 또는 파형이 사용될 수 있다.
[0036] 동작(38)에서, 변환기는 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 초음파 에코들을 수신한다. 변환기는 에코들을 수신 신호들로 전환하며, 이 수신 신호들은 하나 이상의 공간 위치들을 표현하는 초음파 데이터로 수신 빔형성된다(beamformed). 수신 빔들에 대한 스캔 라인들에서의 조직의 응답이 검출된다.
[0037] 각각의 추적 송신에 대한 응답으로 다수의 수신 빔들의 수신을 사용하여, 복수의 횡방향으로 이격된 위치들에 대한 데이터가 동시에 수신될 수 있다. 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 ROI의 스캔 라인들 전부를 따라 수신함으로써, 각각의 수신 이벤트에 대해 전체 ROI가 스캐닝된다(scanned). 임의의 개수의 스캔 라인들에 대해 모니터링(monitoring)이 수행된다. 예컨대, 각각의 송신에 대한 응답으로 4개, 8개, 16개, 또는 32개의 수신 빔들이 형성된다. 도 2는 9개의 수신 빔들 및 대응하는 스캔 라인들의 사용을 도시한다. 다른 실시예들에서, 각각의 송신에 대한 응답으로 다른 개수들의 수신 빔들이 형성된다. 또 다른 실시예들에서, 전체 ROI를 커버(cover)하기 위해, 상이한 송신 이벤트들 및 대응하는 수신 스캔 라인들이 시퀀스로 스캐닝된다.
[0038] 초음파 스캐너는 수신 신호들의 시퀀스를 수신한다. 수신은 시퀀스의 송신과 인터리빙된다. 각각의 송신 이벤트에 대해, 수신 이벤트가 발생한다. 수신 이벤트는, 관심 깊이 또는 깊이들로부터 에코들을 수신하기 위한 연속 간격이다. 변환기가 주어진 송신에 대한 음향 에너지의 생성을 완료한 후에, 변환기는 응답하는 에코들의 수신에 사용된다. 이후, 변환기가, 동일한 공간 위치 또는 위치들에 대한 다른 송신 및 수신 이벤트 쌍을 반복하기 위해 사용되어서, 시간에 걸쳐 조직 응답을 추적하기 위한 인터리빙(예컨대, 송신, 수신, 송신, 수신, ...)이 제공된다. 전단파들이 ROI를 통해 전파되는 동안에 상이한 시간들에서의 조직 응답을 표현하는 초음파 데이터를 획득하기 위해, 동작(34)에서 초음파를 이용하는 ROI의 스캐닝은 반복적이다. 각각의 반복은 동일한 구역 또는 위치들을, 그러한 위치들에 대한 조직 응답을 결정하기 위해 모니터링한다(monitor). 임의의 횟수(M)의 반복들이 사용될 수 있는데, 이를테면 약 50-100 회 반복된다. 반복들은 조직이 응력으로부터 회복되는 동안에 가능한 한 자주, 그러나 수신을 간섭하지 않고 발생한다.
[0039] 동작(40)에서, 초음파 스캐너는 조직 운동을 결정한다. 조직 운동은 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원의 변위로서 검출된다. 생성된 전단파들에 응답하는 운동은, 동작(38)으로부터 출력되는 초음파 데이터 또는 수신된 추적으로부터 검출된다. 시간에 걸쳐 초음파 펄스들의 송신과 초음파 에코들의 수신을 반복함으로써, 시간에 걸친 변위들이 결정된다. 조직 운동은 상이한 시간들에 검출된다. 상이한 시간들은 상이한 추적 스캔들(즉, 송신 및 수신 이벤트 쌍들)에 대응한다.
[0040] 조직 운동은, 기준 조직 정보에 대한 변위를 추정함으로써 검출된다. 예컨대, 스캔 라인들을 따른 조직의 변위가 결정된다. 변위는 조직 데이터, 이를테면 B-모드 초음파 데이터로부터 측정될 수 있지만, 검출 전의 빔형성기 출력 정보(예컨대, 동상 및 직교상(IQ; in-phase and quadrature) 데이터) 또는 흐름(예컨대, 속도)이 사용될 수 있다.
[0041] 스캔 라인들을 따라 이미징되고(imaged) 있는 조직이 변형되기 때문에, B-모드 세기 또는 다른 초음파 데이터가 변할 수 있다. 스캔들 사이(예컨대, 기준 스캔과 현재 스캔 사이)의 변위를 결정하기 위해 상관, 교차-상관, 위상 편이 추정, 절대 차이들의 최소 합 또는 다른 유사성 측정치(measure)가 사용된다. 예컨대, 변위를 획득하기 위해, 각각의 IQ 데이터 쌍은 이 각각의 IQ 데이터 쌍의 대응하는 기준과 상관된다. 복수의 공간 위치들을 표현하는 데이터는 기준 데이터와 상관된다. 다른 예로서, (예컨대, 스캔 라인들을 따른) 복수의 공간 위치들로부터의 데이터는 시간의 함수로써 상관된다. 각각의 깊이 또는 공간 위치에 대해, 복수의 깊이들 또는 공간 위치들(예컨대, 중심 깊이가 프로파일이 계산되는 지점인 64개의 깊이들의 커널(kernel))에 걸친 상관이 수행된다. 주어진 시간에 가장 높은 또는 충분한 상관을 갖는 공간 오프셋이 변위의 양을 표시한다. 각각의 위치에 대해, 시간의 함수로써의 변위가 결정된다. 공간에서의 3 차원 또는 2 차원 변위가 사용될 수 있다. 스캔 라인들 또는 빔들과 상이한 방향을 따른 1 차원 변위가 사용될 수 있다.
[0042] 에코들이 수신되는 동안에 또는 그 후에, 조직 운동의 검출이 발생한다. 데이터가 수신될 때, 수신된 정보가 검출에 사용된다. 일 실시예에서, 수신된 정보는 저장되며, 추후 검출에 사용될 수 있다.
[0043] 주어진 시간 또는 스캐닝의 반복에 대해, 상이한 위치들에서의 변위들이 결정된다. 위치들은 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원으로 분포된다. 예컨대, ROI에서 상이한 깊이들의 변위들의 평균들로부터, 횡방향으로 이격된 상이한 위치들에서의 변위들이 결정된다. 상이한 위치들은 동일한 또는 상이한 변위 진폭을 갖는다. 위치의 함수로써 변위의 이들 프로파일들은 상이한 시간들에 대해, 이를테면 스캐닝의 각각의 반복에 대해 결정된다. 다른 위치들 및/또는 다른 시간들에서의 변위를 결정하기 위해, 라인 근사(fitting) 또는 보간이 사용될 수 있다.
[0044] 변위들은 상이한 초점들에 송신된 복수의 푸싱 펄스들에 의해 생성되는 복수의 전단파들에 응답한다. 전단파들의 원점 위치들, 및 변위에 대한 스캐닝의 상대적 타이밍(timing)에 기인하여, 임의의 주어진 시간에서의 임의의 주어진 위치는 어떤 전단파-유발 변위도 겪지 않거나, 전단파들 중 하나의 전단파로부터의 변위를 겪지만 다른 전단파로부터의 변위를 겪지 않거나, 또는 전단파들 둘 모두에 의해 유발되는 변위를 겪을 수 있다. 어떤 시간에, 전단파들 둘 모두로부터의 최대 또는 보강 간섭을 겪는 위치가 있다.
[0045] 도 3은 예시적인 변위 맵(map)을 도시한다. ROI의 반대측들에서의, 그리고 Δt = 1 ms만큼 시간적으로 분리된 2개의 ARFI 푸시 펄스들을 사용하여, 조직 모방 팬텀(tissue mimicking phantom)에서의 변위 맵이 생성된다. 맵은 시간의 함수로써 상이한 위치들에서의 변위들을 표현한다. x-축(시간)을 따른 변위들은 시간의 함수로써 일 깊이에서의 각각의 횡방향 포지션에 대한 변위를 도시한다. y-축(횡방향 포지션)을 따른 변위들은 횡방향 포지션의 함수로써 각각의 시간에 대한 변위들을 도시한다. 더 옅은 그레이스케일(grayscale)은 더 큰 변위를 표현한다. 최고 변위 크기는 보강 간섭의 횡방향 위치에 있다. 도 3에서, 이 최고 변위 크기는 시간 3.8 ms에서 ROI의 중심으로부터 횡방향 포지션 0.68 mm 주위에서 발생한다. 다른 포지션들 및 시간들이 야기될 수 있다.
[0046] 동작(42)에서, 초음파 스캐너는 전단파들의 코히어런스의 포지션을 결정한다. 도 3의 예에서, 이미지 프로세서는 최대 변위를 갖는 횡방향 포지션으로서 0.68 mm를 결정한다. 최대 변위를 발견함으로써 피크 변위가 식별될 수 있다. 변위들은, 최대치를 발견하기 위해 탐색된다. 탐색은, 이를테면 인접한 변위들의 평균이 피크의 주어진 수준 내에 있도록 요구함으로써 제약될 수 있다. 피크 변위는 횡방향 포지션의 함수로써 변위들의 곡선들로부터, 시간의 함수로써 변위들의 곡선들(즉, 변위들의 시간 프로파일들)로부터, 또는 변위들의 집합으로부터 계산될 수 있다. 최대 변위는 피크 변위를 표시한다.
[0047] 피크 변위는 전단파들의 최대 보강 간섭을 표현한다. 이 변위의 크기는 임의의 더 적은 개수의 전단파들로부터 도출되는 크기보다 더 크다.
[0048] 전단파들의 보강 간섭의 포지션이 결정된다. 피크는 일 포지션에서 발생한다. 피크 변위를 발견함으로써, 전단파들의 코히어런트한 합의 포지션이 발견된다. 도 2 및 도 3의 예에서, 횡방향 포지션이 발견된다.
[0049] 도 4는 포지션을 결정하는 것의 다른 표현을 도시한다. 도 3에 사용된 것과 동일한 데이터가 도 4에서 사용된다. 도 4에서, 라인들은 횡방향 포지션의 함수로써 변위에 근사된다. 각각의 곡선은 상이한 시간(즉, 추적 스캔의 상이한 반복)에서의 횡방향 변위 프로파일을 표현한다. 이들 횡방향 분포들에서 최대 변위가 있는 위치(예컨대, 횡방향 포지션)가 발견된다. 라인 근사를 사용함으로써, 최대치의 위치는 스캐닝에서 샘플링되는(sampled) 임의의 위치와 상이할 수 있다(즉, 서브-샘플링 레졸루션(sub-sampling resolution)). 도 4의 예에서, 0.5 미크론(micron) 크기의 변위를 갖는 최대 변위가 0.68 mm의 횡방향 포지션에서 발생한다. 발생 시간은 사용되지 않지만, 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
[0050] 중간 지점으로부터의(예컨대, 동등한 거리의 초점들에 대한 ROI의 중심으로부터의) 포지션의 변화가 검출된다. 도 2를 참조하면, 푸시 펄스들(52, 54)의 초점들(60) 사이의 중간에 있는 제로 위치로부터 횡방향 포지션이 측정되다. ROI(62)의 중심(56)이 초점들 사이의 중간에 있으면, 중심(56)은 횡방향 포지션 0.00이다. 보강 간섭의 횡방향 포지션(58)은 중심(56)으로부터의 거리이며, 따라서 중간 지점 또는 중심으로부터 거리의 차이 Δx를 표현한다. 이 차이의 절대 값이, 속도를 계산하기 위해 사용된다. 이후, 중간 지점이 횡방향 포지션 0.00(즉, 원점)으로서 표기되지 않은 곳에서, 중간 지점(예컨대, 중심(56))과 최대치의 포지션(예컨대, 위치(58)) 사이의 차이가 계산된다. 차이는 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원 거리이다. 차이의 크기가 사용된다.
[0051] 다른 실시예들에서, 코히어런스의 위치는 변위들의 프로파일의 형상에 기반하여 발견된다. 변위들의 프로파일은 시간 또는 공간에 걸쳐 있다. 시간 및 공간 둘 모두를 따른 변위들의 2 차원 분포가 사용될 수 있다. 템플레이트 매칭(template matching) 또는 다른 프로세스에 의해, 형상은, 코히어런스의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 코히어런스의 위치에서, 교차하는 공간 및 시간에서의, 또는 그 위치에 대한 프로파일들은 다른 위치들 또는 시간들에서와 상이한 형상을 가질 것이다. 프로파일의 형상 또는 프로파일로부터 도출되는 특징은, 위치를 식별하기 위해 사용될 수 있다.
[0052] 도 1의 동작(44)에서, 초음파 스캐너는 조직의 전단파 속력을 계산한다. 조직의 전단파 속력은 조직을 통과하는 전단파들의 속도이다. 상이한 조직들은 상이한 전단파 속력을 갖는다. 상이한 탄성 및/또는 강성도를 갖는 동일한 조직은 상이한 전단파 속력을 갖는다. 조직의 다른 점탄성 특징들이 상이한 전단파 속력을 야기할 수 있다.
[0053] 전단파 속력은 푸싱 펄스들 사이의 시간의 양(즉, Δt), 및 코히어런트한 간섭의 위치에 기반하여 계산된다. 전단파 속력은 최고 진폭을 갖는, 변위 프로파일의 피크에 대응하는 횡방향 포지션을 발견함으로써 추정된다. 상이한 초점들에 대한 보강 간섭의 포지션, 및 푸싱 펄스들 사이의 시간 차이는, 속도를 추정하기 위한 다른 정보와 함께 또는 다른 정보 없이 사용된다.
[0054] 일 실시예에서, 전단파 속력은, 관심 구역의 중심으로부터 코히어런스의 위치의 거리의 2 배 나누기 ARFI들 사이의 시간 차이로서 계산된다. 이 전단파 속력은 다음에 의해 표현된다:
Figure 112018007958721-pat00001
여기서, Vs는 전단 속도이다. 전단파 속력은, 초점들 사이의 중심으로부터 포지션의 차이 나누기 시간 차이의 함수이다. 이를테면 ARFI들의 동시 송신을 설명하기 위해 다른 함수들이 사용될 수 있다.
[0055] 도 3 및 도 4의 예에서, Δx는 0.68이고, Δt는 1 ms이다. 이 균질한 팬텀의 경우, 추정된 전단파 속력은 1.36 m/s이다. 이는, 단일 전단파를 사용하는 전단파 이미징보다 더욱 정확할 수 있다. 환자보다 더 적은 잡음 문제들을 갖지만 동일한 진폭의 단 1개의 ARFI를 사용하는 동일한 팬텀에서, 전단파 속력은 1.31 m/s로서 측정되며, 이는 결과들이 적어도 비슷하다는 것을 나타낸다. 전단파들의 코히어런스의 사용으로 SNR은 더 높아야 한다.
[0056] 조직의 다른 특징들은 코히어런스의 위치 및/또는 시간으로부터 추정될 수 있다. 감쇠에 대해 정규화된 피크 변위의 크기, 피크 변위에 이르는 시간, 영률(Young's modulus), 또는 다른 탄성 값들이 추정될 수 있다. 임의의 점탄성 정보가 추정될 수 있다.
[0057] 동작(46)에서, 초음파 스캐너는 전단파 속력의 출력을 생성한다. 출력은, 환자의 조직의 전단파 속력의 그래프(graph), 알파뉴메릭 텍스트(alphanumeric text), 및/또는 이미지(image)이다.
[0058] 동작(46)에서 공간 이미지를 생성하기 위해, 상이한 위치들에서의 전단파 속력들이 추정된다. 푸싱 펄스들의 송신, 스캐닝, 변위들의 결정, 코히어런스의 포지션을 결정하는 것, 그리고 추정은 상이한 공간 위치들 또는 ROI들에 대해 반복된다. 상이한 깊이들에서 측정하기 위해 동일한 푸싱 펄스들이 사용되는 경우, 푸싱 펄스들은 반복되지 않을 수 있다. 상이한 위치들에 대한 속도의 결과적 추정치들은, 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원을 따른 전단 속력의 분포를 표현하는 전단파 속력 이미지를 생성하기 위해 사용된다. 상이한 공간 위치들에 대한 출력 속도들은, 이를테면 속도에 의한 상이한 픽셀(pixel)들 또는 복셀(voxel)들의 컬러(color) 또는 그레이스케일(grayscale) 변조에 의한 이미징에서 사용된다.
[0059] 대안적으로 또는 부가적으로, 이미지는, 이미지로서 알파뉴메릭 텍스트(예컨대, "1.36 m/s")를 갖거나, 또는 조직의 B-모드 또는 흐름-모드(flow-mode) 이미지 상에 주석으로서 오버레이된다(overlaid). 속도 또는 속도들의 그래프, 표, 또는 차트(chart)가 이미지로서 출력될 수 있다. 코히어런스의 사용에 기인하여, 출력 속도는 더욱 신뢰성 있게 결정될 수 있으며(예컨대, 획득하기 위해 더 적은 반복을 요구함), 그리고/또는 더 나은 SNR에 기인하여 더욱 정확할 수 있다.
[0060] 도 5는 전단 속력 이미징을 위한 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 상이한 위치들에서 비롯되는 다수의 전단파들의 코히어런스는, 환자의 조직의 전단 속도를 추정하기 위해 사용된다. 시스템(10)은 도 1의 방법 또는 다른 방법들을 구현한다.
[0061] 시스템(10)은 의료 진단 초음파 이미징 시스템 또는 초음파 스캐너이다. 대안적인 실시예들에서, 시스템(10)은 개인용 컴퓨터(computer), 워크스테이션(workstation), PACS 스테이션(station), 또는 실시간 또는 획득 후 이미징을 위해 동일한 위치에 있거나 또는 네트워크(network)에 걸쳐 분산된 다른 어레인지먼트(arrangement)이며, 따라서 빔형성기들(12, 16) 및 변환기(14)를 포함하지 않을 수 있다.
[0062] 시스템(10)은 송신 빔형성기(12), 변환기(14), 수신 빔형성기(16), 이미지 프로세서(18), 디스플레이(display)(20), 및 메모리(memory)(22)를 포함한다. 부가적인, 상이한, 또는 더 적은 개수의 구성요소들이 제공될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 맵들의 수동 또는 지원형 선택, 결정될 조직 특성들의 선택, 관심 구역 선택, 송신 시퀀스들의 선택, 또는 다른 제어를 위해 사용자 입력이 제공된다.
[0063] 송신 빔형성기(12)는 초음파 송신기, 메모리, 펄서(pulser), 아날로그(analog) 회로, 디지털(digital) 회로, 또는 이들의 결합들이다. 송신 빔형성기(12)는 상이한 또는 상대적인 진폭들, 지연들, 및/또는 페이징(phasing)을 갖는, 복수의 채널(channel)들에 대한 파형들을 생성하도록 구성가능하다.
[0064] 송신 빔형성기(12)는 펄스들을 송신하도록 구성된다. 생성된 파들에 대한 응답으로 변환기(14)로부터 음향파들의 송신 시, 하나 이상의 빔들이 형성된다. ARFI 송신들은 송신 빔형성기(12)에 의해 생성된다. 2개 이상의 푸싱 펄스들이 환자의 관심 조직에 대한 상이한 위치들로 상이한 시간들에 송신된다. 조직 변위를 추적하기 위해, ROI를 커버하는 송신 빔들의 시퀀스가 생성된다. 2 차원 또는 3 차원 구역을 스캐닝하기 위해 송신 빔들의 시퀀스들이 생성된다. 섹터(sector), 벡터(vector), 선형, 또는 다른 스캔 포맷(format)들이 사용될 수 있다. 송신 빔형성기(12)는 더욱 신속한 스캐닝을 위해 평면파 또는 발산파를 생성할 수 있다.
[0065] 송신 빔들은 상이한 에너지 또는 진폭 수준들로 형성된다. 각각의 채널에 대한 증폭기들 및/또는 애퍼처 사이즈(aperture size)는 송신되는 빔의 진폭을 제어한다. ARFI 송신 빔들은 조직 운동을 이미징 또는 검출하기 위한 것보다 더 큰 진폭들을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 사용되는 ARFI 펄스 또는 파형의 사이클들의 개수는 통상적으로, 추적에 사용되는 펄스를 초과한다(예컨대, ARFI의 경우 100개 이상의 사이클들, 그리고 추적의 경우 1-6개의 사이클들).
[0066] 변환기(14)는 압전기 또는 용량성 멤브레인(membrane) 소자들의 1-차원, 1.25-차원, 1.5-차원, 1.75-차원, 또는 2 차원 어레이(array)이다. 변환기(14)는 음향 에너지와 전기 에너지 사이를 변환하기 위한 복수의 소자들을 포함한다. 변환기의 소자들에 충돌하는 초음파 에너지(에코들)에 대한 응답으로 수신 신호들이 생성된다. 소자들은 송신 및 수신 빔형성기들(12, 16)의 채널들과 연결된다.
[0067] 송신 빔형성기(12) 및 수신 빔형성기(16)는 송신/수신 스위치(switch) 또는 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 변환기(14)의 동일한 소자들과 연결된다. 소자들은 송신 이벤트 및 수신 이벤트 둘 모두에 대해 공유된다. 하나 이상의 소자들은 이를테면 송신 애퍼처 및 수신 애퍼처가 상이한 경우(단지 중첩되거나 또는 완전히 상이한 소자들을 사용하는 경우) 공유되지 않을 수 있다.
[0068] 수신 빔형성기(16)는 증폭기들, 지연들, 및/또는 위상 회전기들을 갖는 복수의 채널들, 그리고 하나 이상의 합산기들을 포함한다. 각각의 채널은 하나 이상의 변환기 소자들과 연결된다. 수신 빔형성기(16)는 송신에 대한 응답으로 하나 이상의 수신 빔들을 형성하기 위해 상대적 지연들, 위상들, 및/또는 아포다이제이션을 적용한다. 대안적인 실시예들에서, 수신 빔형성기(16)는 푸리에(Fourier) 또는 다른 변환들을 사용하여 샘플(sample)들을 생성하기 위한 프로세서이다. 수신 빔형성기(16)는 병렬 수신 빔형성(beamforming), 이를테면 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 2개 이상의 수신 빔들을 형성하기 위한 채널들을 포함할 수 있다. 수신 빔형성기(16)는 각각의 빔에 대해 빔 합산 데이터, 이를테면 IQ 또는 라디오(radio) 주파수 값들을 출력한다.
[0069] 수신 빔형성기(16)는 추적을 위한 송신 이벤트들의 시퀀스에서의 갭(gap)들 동안에 동작한다. 추적 송신 펄스들과 신호들의 수신을 인터리빙(interleaving)함으로써, 송신 빔들의 시퀀스에 대한 응답으로 수신 빔들의 시퀀스가 형성된다. 각각의 송신 펄스 후에 그리고 다음 차례의 송신 펄스 전에, 수신 빔형성기(16)는 음향 에코들로부터의 신호들을 수신한다. 잔향 감소를 허용하기 위해, 수신 및 송신 동작들이 발생하지 않는 데드(dead) 시간이 인터리빙될 수 있다.
[0070] 수신 빔형성기(16)는 주어진 시간에 공간 위치들을 표현하는 빔 합산 데이터를 출력한다. 상이한 횡방향 위치들(예컨대, 상이한 수신 스캔 라인들을 따른 방위각 이격된 샘플링(sampling) 위치들), 깊이에서의 일 라인을 따른 위치들, 일 영역에 대한 위치들, 또는 일 체적에 대한 위치들에 대한 데이터가 출력된다. 동적 초점 맞추기가 제공될 수 있다. 데이터는 상이한 목적들을 위한 것일 수 있다. 예컨대, 전단파 속도 추정을 위한 것과 상이한 스캔들이 B-모드 또는 조직 데이터에 대해 수행된다. B-모드 또는 다른 이미징을 위해 수신되는 데이터가 전단파 속도의 추정에 사용될 수 있다. 전단파들의 코히어런트한 간섭을 사용하여 전단파들의 속도를 결정하기 위해, 푸싱 펄스들의 초점들로부터 이격된 위치들에서의 전단파가 모니터링된다(monitored).
[0071] 프로세서(18)는 B-모드 검출기, 도플러 검출기, 펄스형(pulsed) 파 도플러 검출기, 상관 프로세서, 푸리에 변환 프로세서, 주문형 집적 회로, 일반 프로세서, 제어 프로세서, 이미지 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array), 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 네트워크, 서버(server), 프로세서들의 그룹(group), 데이터 경로, 이들의 결합들, 또는 빔형성된(beamformed) 초음파 샘플(sample)들로부터 디스플레이를 위한 정보를 검출하여 프로세싱(processing)하기 위한 다른 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 디바이스(device)이다. 일 실시예에서, 프로세서(18)는 하나 이상의 검출기들 및 별개의 프로세서를 포함한다. 프로세서(18)는 하나 이상의 디바이스들일 수 있다. 멀티-프로세싱(multi-processing), 병렬 프로세싱, 또는 순차적인 디바이스들에 의한 프로세싱이 사용될 수 있다.
[0072] 프로세서(18)는 도 1에서 도시된 동작들(40-46) 중 하나 이상의 동작들의 임의의 결합을 수행한다. 프로세서(18)는 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware), 및/또는 펌웨어(firmware)에 의해 구성된다.
[0073] 검출 전에 또는 그 후에, 프로세서(18)는 음향 방사력에 응답하는 조직의 변위들을 검출하도록 구성된다. 상관, 유사성의 다른 측정치, 또는 다른 기법을 사용하여, 기준에 대한 조직의 움직임이 초음파 데이터로부터 결정된다. 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원 공간에서 데이터의 기준 세트(set)에 대해 데이터의 추적 세트를 공간적으로 오프세팅(offsetting)함으로써, 최대 유사성을 갖는 오프셋이 조직의 변위를 표시한다. 프로세서(18)는 각각의 시간 및 위치에 대한 변위를 검출한다. 검출되는 변위들 중 일부는 통과하는 전단파 또는 전단파들에 응답하는 크기들을 가질 수 있다.
[0074] 프로세서(18)는 조직에서의 전단 속도를 결정하도록 구성된다. 이 결정은, 다수의 ARFI들에 의해 생성되는 전단파들에 응답하는 조직을 추적하는 것으로부터의 신호들에 기반한다. 신호들은, 변위들을 검출하기 위해 사용된다. 속도를 결정하기 위해, 변위들이 사용된다.
[0075] (a) 다수의 푸싱 펄스들에 응답하는 전단파들에 기인하는 최대 진폭 변위의 위치와, (b) 상이한 위치들 사이의 중간 지점의 차이가 결정된다. 최대 진폭의 위치는 시간 및 위치에 걸친 변위들 중 최대치이다. 예컨대, 상이한 시간들에서의 위치의 함수로써 변위들은, 최대 크기 변위를 발견하기 위해 검사된다. 이 최대 변위는, 다수의 전단파들의 보강 간섭으로부터 도출되는 더 나은 신호-대-잡음비를 표현한다.
[0076] ARFI들의 상이한 송신 시간들의 차이가 또한 룩-업되거나(looked-up), 레코딩되거나(recorded), 또는 결정된다. 송신 시간은 ARFI 송신의 시작, 끝 또는 다른 지점, 또는 음향 에너지가 초점에 이를 때의 시작, 끝 또는 다른 지점에 기반한다.
[0077] 프로세서(18)는 공간 차이 및 시간 차이로부터 조직에서의 전단파의 속도를 결정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 속도는, 중간 지점으로부터 위치의 차이의 2 배 나누기 상이한 시간들의 차이이다. 다른 함수들이 사용될 수 있다.
[0078] 프로세서(18)는 디스플레이 데이터, 이를테면 주석, 그래픽 오버레이(graphic overlay), 및/또는 이미지를 생성한다. 디스플레이 데이터는 임의의 포맷, 이를테면 매핑(mapping) 전의 값들, 그레이 스케일(gray scale) 또는 컬러-매핑된(color-mapped) 값들, 적색-녹색-청색(RGB; red-green-blue) 값들, 스캔 포맷 데이터, 디스플레이 또는 데카르트(Cartesian) 좌표 포맷 데이터, 또는 다른 데이터로 있다. 프로세서(18)는, 디스플레이 디바이스(20)를 구성하는 적절한 속도 정보를 디스플레이 디바이스(20)에 출력한다. 다른 디바이스들로의 출력들, 이를테면 저장을 위한 메모리(22)로의 출력, 다른 메모리(예컨대, 환자 의료 레코드 데이터베이스(record database))로의 출력, 및/또는 다른 디바이스(예컨대, 사용자 컴퓨터 또는 서버)로의 네트워크를 통한 전송이 사용될 수 있다.
[0079] 디스플레이 디바이스(20)는 전단 속도, 그래픽들(graphics), 사용자 인터페이스(interface), 검증 표시, 2 차원 이미지들, 또는 3 차원 표현들을 디스플레이하기(displaying) 위한 CRT, LCD, 프로젝터(projector), 플라즈마(plasma), 프린터(printer), 또는 다른 디스플레이이다. 디스플레이 디바이스(20)는 초음파 이미지들, 속도, 및/또는 다른 정보를 디스플레이한다. 예컨대, 디스플레이(20)는 조직 응답 정보, 이를테면 속도의 1 차원, 2 차원, 또는 3 차원 분포를 출력한다. 상이한 공간 위치들에 대한 속도들이 이미지를 형성한다. 다른 이미지들도 또한 출력될 수 있는데, 이를테면 그레이 스케일 B-모드 이미지 상에, 컬러-코딩된(color-coded) 변조로서 속도가 오버레이된다(overlaying).
[0080] 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스(20)는 환자의 일 구역의 이미지, 이를테면 2 차원 도플러 조직 또는 B-모드 이미지를 출력한다. 이미지는 속도에 대한 위치 표시자를 포함한다. 위치 표시자는, 속도 값이 계산되는 이미징되는(imaged) 조직을 지정한다. 속도는 구역의 이미지 상에 또는 그에 인접하게 알파뉴메릭 값으로서 제공된다. 이미지는, 환자의 공간 표현과 함께 또는 이 공간 표현 없이, 알파뉴메릭 값을 가질 수 있다.
[0081] 프로세서(18)는 메모리(22) 또는 다른 메모리에 저장된 명령들에 따라 동작한다. 메모리(22)는 컴퓨터 판독가능 저장 매체이다. 본원에서 논의된 프로세스들, 방법들 및/또는 기법들을 구현하기 위한 명령들은 컴퓨터-판독가능(computer-readable) 저장 매체 또는 메모리들, 이를테면 캐시(cache), 버퍼(buffer), RAM, 착탈형 매체, 하드 드라이브(hard drive) 또는 다른 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 제공된다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 다양한 유형들의 휘발성 및 비휘발성 저장 매체를 포함한다. 본원에서 설명되거나 또는 도면들에서 예시된 기능들, 동작들 또는 태스크(task)들은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 또는 그 상에 저장된 명령들의 하나 이상의 세트(set)들에 대한 응답으로 실행된다. 기능들, 동작들 또는 태스크들은 특정 유형의 명령들 세트, 저장 매체, 프로세서 또는 프로세싱 전략에 독립적이며, 단독으로 동작하여 또는 결합하여, 소프트웨어, 하드웨어, 집적 회로들, 펌웨어, 마이크로 코드(micro code) 등에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱 전략들은 멀티프로세싱(multiprocessing), 멀티태스킹(multitasking), 병렬 프로세싱 등을 포함할 수 있다.
[0082] 일 실시예에서, 명령들은, 로컬(local) 또는 원격 시스템들에 의한 판독을 위해 착탈형 매체 디바이스 상에 저장된다. 다른 실시예들에서, 명령들은, 컴퓨터 네트워크를 통한 또는 전화 라인들을 거친 전송을 위해 원격 위치에 저장된다. 또 다른 실시예들에서, 명령들은 주어진 컴퓨터, CPU, GPU 또는 시스템 내에 저장된다.
[0083] 대안적으로 또는 부가적으로, 메모리(22)는, 2개 이상의 전단파들로부터의 코히어런트한 간섭을 사용하는 속도의 추정에서 사용되는 데이터를 저장한다. 예컨대, ARFI 및 추적에 대한 송신 시퀀스들 및/또는 빔형성기 매개변수들이 저장된다. 다른 예로서, ROI, 수신된 신호들, 검출된 변위들, 최대 크기 변위의 결정된 위치, ARFI 초점들 사이의 중간 지점과 최대치의 위치의 차이, 상이한 ARFI들의 송신 또는 상이한 전단파들의 생성 사이의 시간 차이, 근사 라인들, 및/또는 추정된 속도 또는 속도들이 저장된다.
[0084] 본 발명이 다양한 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 많은 변화들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 앞선 상세한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로서 간주되며, 본 발명의 사상 및 범위를 정의하도록 의도되는 것은, 모든 등가물들을 포함하는 다음의 청구항들이라는 것이 이해되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 초음파 스캐너(scanner)를 이용하는 전단 속력 이미징(shear speed imaging)을 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    제1 양(amount)만큼 시간적으로 분리되고 상이한 위치들에 초점이 맞춰진 제1 음향 방사력 펄스(pulse) 및 제2 음향 방사력 펄스를 상기 초음파 스캐너의 변환기로부터 환자의 조직의 관심 구역의 반대측들(opposite sides)에 송신하는 단계(32) ― 상이한 위치들에 초점이 맞춰진 상기 제1 음향 방사력 펄스 및 상기 제2 음향 방사력 펄스에 기인하여 상기 반대측들에서 제1 전단파 및 제2 전단파가 생성되고, 상기 제1 음향 방사력 펄스는 상기 관심 구역의 일측의 제1 위치에 송신되고, 상기 제2 음향 방사력 펄스는 상기 관심 구역의 타측의 제2 위치에 송신됨 ―;
    상기 제1 전단파 및 상기 제2 전단파가 상기 관심 구역에서 전파될 때, 상기 초음파 스캐너에 의해, 상기 관심 구역을 초음파로 반복적으로 스캐닝(scanning)하는 단계(34);
    횡방향으로 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 관심 구역에서의 더 큰 변위의 위치를 검출하는 단계(42) ― 상기 더 큰 변위는 상기 위치에서의 상기 제1 전단파와 상기 제2 전단파의 코히어런스(coherence)에 기인하며, 상기 위치는 상기 스캐닝하는 단계(34)에 의해 획득된 데이터(data)로부터 결정됨 ―;
    상기 위치 및 상기 제1 양의 시간의 함수로써 상기 조직의 전단파 속력을 계산하는 단계(44); 및
    상기 환자의 조직의 상기 전단파 속력의 이미지(image)를 생성하는 단계(46)
    를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(32)는, 상기 반대측들에서 상기 관심 구역의 중심으로부터 동등한 거리로 상기 제1 음향 방사력 펄스 및 상기 제2 음향 방사력 펄스를 송신하는 단계(32)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(32)는, 동일한 중심 주파수를 갖는 제1 음향 방사력 펄스 및 제2 음향 방사력 펄스를 이용하여 송신하는 단계(32)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 위치를 검출하는 단계(42)는, 상이한 시간들에서 상기 관심 구역에 걸친 변위들의 횡방향 분포들을 검출하는 단계(42) 및 상기 횡방향 분포들 중 최대 변위로서 상기 위치를 발견하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 위치를 검출하는 단계(42)는, 상기 관심 구역의 중심으로부터 포지션(position)의 변화를 검출하는 단계(42)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계(42)는, 상기 제1 전단파와 상기 제2 전단파의 최대 코히어런스를 갖는 것으로서 상기 위치를 검출하는 단계(42)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전단파 속력을 계산하는 단계(44)는, 상기 관심 구역의 중심으로부터 상기 위치까지의 거리의 2 배를 상기 제1 양으로 나눔으로써, 상기 전단파 속력을 계산하는 단계(44)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(32)는, 8 cm를 초과하는 깊이에서의 초점들을 이용하여 송신하는 단계(32)를 포함하며, 상기 위치를 검출하는 단계(42)는, 상기 8 cm를 초과하는 깊이에서 상기 위치를 검출하는 단계(42)를 포함하며, 상기 계산하는 단계(44)는, 상기 8 cm를 초과하는 깊이에서의 전단파 속력을 계산하는 단계(44)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  9. 초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    상이한 시간들에 대한 위치들의 함수로써 변위들을 검출하는 단계(40) ― 상기 변위들은 상이한 초점들에 송신된 복수의 초점이 맞춰진(focused) 푸싱(pushing) 펄스들에 의해 생성되는 복수의 전단파들에 대한 응답이고, 상기 상이한 초점들은 적어도 제1 초점 및 제2 초점을 포함함 ―;
    상기 변위들에 기반하여 상기 전단파들의 보강 간섭에 대한 포지션을 결정하는 단계(42) ― 상기 포지션은 횡방향으로 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 사이에 있음 ―;
    상기 초점이 맞춰진 푸싱 펄스들 사이의 시간 차이 및 상기 상이한 초점들에 대한 상기 보강 간섭의 포지션에 기반하여 전단파 속력을 계산하는 단계(44); 및
    상기 전단파 속력의 출력을 생성하는 단계(46)
    를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 시간 차이만큼 분리된 시퀀스(sequence)로 상기 상이한 초점들에 상기 초점이 맞춰진 푸싱 펄스들을 송신하는 단계(32)
    를 더 포함하며, 상기 상이한 초점들은 상기 포지션의 반대측들에 있는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계(42)는, 상기 위치들 중 상기 변위들의 최대치가 발생하는 위치로서 상기 포지션을 결정하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계(44)는, 초점들 사이의 중심으로부터 상기 포지션의 차이를 상기 시간 차이로 나눈 것의 함수로써, 상기 전단파 속력을 계산하는 단계(44)를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 전단 속력 이미징을 위한 방법.
  13. 전단 속력 이미징을 위한 시스템(system)으로서, 상기 시스템은,
    상이한 시간들에서 환자의 조직에 대해 상이한 위치들에 초점이 맞춰진 제1 펄스 및 제2 펄스를 송신하도록 구성된 송신 빔형성기(beamformer)(12) ― 상기 제1 펄스는 제1 위치에 송신되고, 상기 제2 펄스는 제2 위치에 송신됨 ―;
    상기 상이한 시간들 후의 스캐닝(scanning)(34)으로부터 신호들을 수신하도록 구성된 수신 빔형성기(16);
    상기 신호들로부터, 상기 상이한 위치들 사이의 중간 지점으로부터 상기 제1 펄스 및 상기 제2 펄스에 응답하는 전단파들로부터의 최대 진폭의 위치의 차이 및 상기 상이한 시간들의 차이에 기반하여, 상기 조직에서의 전단 속도(velocity)를 결정하도록 구성된 프로세서(processor)(18) ― 상기 제1 펄스 및 상기 제2 펄스는 상기 상이한 위치들에 초점이 맞춰지고, 상기 최대 진폭의 위치는 횡방향으로 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에 있음 ―; 및
    상기 속도를 출력하도록 구성된 디스플레이(display)(20)
    를 포함하는,
    전단 속력 이미징을 위한 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 프로세서(18)는 상이한 시간들에서의 위치의 함수로써 변위를 결정하도록 구성되며, 상기 최대 진폭의 위치가 상기 변위들 중 최대치를 갖는,
    전단 속력 이미징을 위한 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 프로세서(18)는, 상기 중간 지점으로부터 상기 위치의 차이의 2 배를 상기 상이한 시간들의 차이로 나눔으로써, 상기 속도를 결정하도록 구성되는,
    전단 속력 이미징을 위한 시스템.
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