KR102212892B1 - 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법 - Google Patents

Abstract

데이터 처리 장치가 개시된다. 본 데이터 처리 장치는, 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 인터페이스부, 디스플레이부 및 인터페이스부를 통해 수신된 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출하고, 혈관의 특정 지점이 선택되면, 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하도록 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법{APPARATUS FOR PROCESSING DATA AND METHOD OF PROCESSING DATA}

본 발명은 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출하고 디스플레이하는 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법에 관한 것이다.

전 세계적으로 심혈관계 질환(Cardiovascular Disease, CVD)으로 인한 사망자가 급속도로 증가하여 세계 1위 사망원인으로 지목되고 있다. 그 중 죽상동맥경화증은 가장 큰 부분을 차지하고 있다. 여러 연구에 의하여 죽상동맥경화증이 혈관 경직도와 연관성이 있다는 사실이 알려져 있다. 따라서, 혈관의 탄성 정보를 측정하는 기술은 죽상동맥경화증과 관계된 심혈관 질환 또는 무증상의 죽상동맥경화증 발병 가능성을 진단하는 도구가 될 수 있다.

한편, 혈관의 탄성 정보를 측정하기 위한 방법으로 초음파를 이용하는 방법이 있는데, 초음파를 이용하여 혈관 조직의 탄성 정보를 산출하기 위해서는 대상으로부터 연속적으로 얻은 데이터로부터 대상의 움직임을 추정하여야 한다. 이를 수행하기 위한 기법으로 블록 매칭(block matching)을 통해 대상의 움직임을 추적하는 방법과 신호 간의 위상 차를 이용하는 방법 등이 존재한다.

블록 매칭 방식은 deformable mesh 기법을 사용하는데, deformable mesh 기법은 내부의 모든 지점에서 correlation 등의 연산을 통해 이동 변위를 추정하기 때문에 연산량이 크다는 단점이 있다. 그리고, 관심 영역이 설정된 부분의 지역적인 탄성 정보만을 제공할 수 있기 때문에 동시에 제공될 수 있는 초음파 B-mode 영상에서 보이는 다른 조직의 전반적인 정보가 제한된다는 단점이 있다. 물론, 혈관 조직의 전반적인 탄성 정보를 블록 매칭 방식으로 구하는 것이 가능하기는 하지만, 연산량 면에서 매우 비효율적이다.

한편, 신호 간의 위상 차를 이용하는 방식은 이차원 영상으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공할 수 있지만, 특정 부분의 정보를 연속적으로 제공할 수 없다는 한계점이 있다.

따라서, 적은 연산량으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공하면서, 특정 부분의 탄성 정보를 연속적으로 제공할 수 있는 기술에 대한 필요성이 대두 된다.

본 발명은 상술한 문제점에 따른 것으로, 위상 차를 이용한 탄성 정보 산출 방식을 기반으로 혈관의 전반적인 탄성 정보와 특정 부분의 탄성 정보를 함께 제공할 수 있는 데이터 처리 장치 및 데이터 처리 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치는 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 인터페이스부, 디스플레이부 및 상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하고, 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 수신된 RF 신호를 이용하여 상기 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 디스플레이하고, 상기 초음파 B 모드 영상 내에서 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 상기 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 혈관의 탄성 정보는, 상기 혈관의 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률을 포함하며, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는, 상기 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 연속된 두 데이터는, 상기 혈관의 n 번째 영상에 관한 제 1 데이터 및 상기 혈관의 n+1 번째 영상에 관한 제 2 데이터이며, 상기 제어부는, 상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 자기 상관을 적용하여 산출된 상기 위상 차에 기초하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 상기 제 1 데이터 상의 데이터와 상기 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하고, 상기 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 위치를 추적하여 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보와 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 함께 디스플레이할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 데이터 처리 방법은, 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 단계 및 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 수신된 RF 신호를 이용하여 상기 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계는, 상기 초음파 B 모드 영상 내에서 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이할 수 있다.

그리고, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 상기 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 혈관의 탄성 정보는, 상기 혈관에 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률을 포함하며, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는, 상기 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연속된 두 데이터는, 상기 혈관의 n 번째 영상에 관한 제 1 데이터 및 상기 혈관의 n+1 번째 영상에 관한 제 2 데이터이며, 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 단계는, 상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 자기 상관을 적용하여 산출된 상기 위상 차에 기초하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다.

또한, 상기 시간에 따른 탄성 정보를 디스플레이하는 단계는, 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 상기 제 1 데이터 상의 데이터와 상기 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하는 단계, 상기 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 위치를 추적하는 단계 및 상기 추적된 위치에 대응되는 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 다양한 실시 예들에 따르면, 적은 연산량으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공하면서, 선택된 혈관의 특정 지점에 대한 연속적인 탄성 정보를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치를 포함하는 초음파 진단 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치의 제어부의 구체적인 동작을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치가 초음파 B 모드 영상 위에 혈관의 탄성 정보를 색상으로 디스플레이한 것을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치가 혈관의 특정 지점의 시간에 따른 탄성 정보를 디스플레이하는 과정을 나타내는 도면 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다. 이하에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.

초음파는 인간의 가청주파수(20~20,000Hz)보다 진동수가 높은 음파로서, 초음파 진단 시스템은 초음파를 인체에 입사시켰을 때, 생체 조직에 따라 음향 특성이 다르기 때문에 조직의 경계에서 초음파가 반사되는 점을 이용하여 생체 내부 구조를 영상화하여 질병 유무를 진단하는 시스템이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치를 포함하는 초음파 진단 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1 에 따르면, 초음파 진단 시스템(10)은 프로브(11), 데이터 처리부(12) 및 디스플레이부(13)를 포함한다.

프로브(11)는 인체(20)의 내부의 다양한 조직에 대한 데이터를 얻기 위해 초음파 신호를 발생시켜 인체(20)로 송신하고, 반사되어 온 초음파 신호를 수신하여 전기 신호로 전환하여 데이터 처리부(12)로 제공할 수 있다. 이때, 데이터 처리부(12)로 제공되는 전기 신호는 RF 신호가 되며, 인체(20)의 내부 조직에 대한 정보가 포함될 수 있다.

특히, 프로브(11)는 초음파 신호를 생성하여 인체(20)로 송신하고 인체(20)의 혈관에서 반사되는 초음파를 수신하여, 인체(20)의 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 데이터 처리부(12)로 제공할 수 있다.

이를 위해, 프로브(11)는 수정, 전기석, 세라믹 등과 같은 압전 효과를 갖는 소자를 포함하여 구성될 수 있다.

데이터 처리부(12)는 프로브(11)로부터 인체(20)에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호가 수신되면, 수신된 RF 신호를 처리하여 인체(20) 내부 조직에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보를 디스플레이부(13)에 디스플레이할 수 있다.

특히, 데이터 처리부(12)는 프로브(11)로부터 수신된 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 연속된 두 데이터는 예를 들어, 혈관의 n 번째 영상에 대한 데이터와 n+1 번째 영상에 대한 데이터일 수 있으며, 산출된 혈관의 탄성 정보는 혈관의 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률일 수 있다.

또한, 데이터 처리부(12)는 혈관의 특정 지점이 선택되면, 위상 차를 이용하여 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이부(13)에 디스플레이할 수 있다. 여기서, 선택된 혈관지점의 탄성 정보는 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 시간에 따른 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 데이터 처리부(12)는 수신된 RF 신호를 이용하여 초음파 B 모드 영상을 디스플레이부(13)에 디스플레이하고, 초음파 B 모드 영상 내에서 혈관의 특정 지점이 선택되면, 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이부(13)에 디스플레이할 수 있다. 또한, 데이터 처리부(12)는 위상 차를 이용하여 산출된 혈관의 탄성 정보를 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이할 수 있다.

한편, 혈관은 혈관 내의 혈압의 변화에 따라 혈관 벽이 움직이므로, 선택된 혈관 지점에 관한 탄성 정보를 시간에 따라 연속적으로 획득하기 위해서는 선택된 혈관 지점의 움직임을 추적하는 과정이 필요하다. 이에 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 도 1의 초음파 진단 시스템(10)은 데이터 처리부(12) 및 디스플레이부(13)가 별개의 장치로 표현되었으나, 데이처 처리부(12)와 디스플레이부(13)는 하나의 장치로 구현될 수도 있다. 그리고, 도 1에서는 프로브(11)가 데이터 처리부(12)와 유선으로 연결되어 있는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 프로브(12)는 데이터 처리부(12)와 무선으로 연결될 수도 있으며, 또한, 실시 예에 따라, 외부의 프로브(11)로부터 얻은 데이터가 인터넷과 같은 네트워크를 통해 데이터 처리부(12)로 제공되는 것도 가능할 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치(100)는 인터페이스부(110), 제어부(120) 및 디스플레이부(130)를 포함하는데, 도 1의 초음파 시스템(10)에서 데이터 처리부(12) 및 디스플레이부(13)를 포함하는 구성이 도 2에 도시된 데이터 처리 장치(100)에 대응될 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리부(12)는 수신된 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 산출된 혈관에 대한 탄성 정보를 이용하여 혈관의 특정 지점의 시간에 따른 탄성 정보를 그래프로 디스플레이하면서, 동시에 초음파 B 모드 영상 위에 혈관의 전반적인 탄성 정보를 디스플레이할 수 있으므로, 적은 연산량으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공하면서, 선택된 혈관의 특정 지점에 대한 연속적인 탄성 정보를 제공할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 따르면, 데이터 처리 장치(100)는 인터페이스부(110), 제어부(120) 및 디스플레이부(130)를 포함한다.

인터페이스부(110)는 초음파 진단을 위한 프로브(11)와 연결되어 프로브(11)로부터 제공되는 인체(20)에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 구성이다. 특히, 인터페이스부(110)는 초음파 진단을 위한 프로브(11)로부터 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신할 수 있다. 인터페이스부(110)의 구성은 공지의 것이 이용될 수 있으며, 그 구체적인 구성은 본 발명의 요지와 무관하므로 자세한 설명은 생략한다.

디스플레이부(130)는 영상을 디스플레이하는 구성이다. 특히, 디스플레이부(130)는 제어부(120)의 제어를 받아 혈관의 초음파 B 모드 영상을 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이부(130)는 제어부(120)의 제어를 받아 혈관의 전반적인 탄성 정보를 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 겹쳐서(overlay) 디스플레이할 수 있으며, 시간에 따라 변동되는 혈관의 특정 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이할 수 있다.

이를 위해, 디스플레이부(130)는 CRT(Cathode-Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes), PDP(Plasma Display Panel) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 디스플레이부(130)는 데이터 처리 장치(100)의 나머지 구성과 함께 하나의 장치로 구현될 수도 있고, 별도의 장치로 구현되어 나머지 구성과 연결될 수도 있음은 물론이다.

제어부(120)는 데이터 처리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 제어부(120)는 인체(20)의 초음파 진단을 위한 프로브(11)로부터 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호가 인터페이스부(110)를 통해 수신되면, 수신된 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다.

여기서, 프로브(11)로부터 제공되는 RF 신호는 프로브(11)가 혈관에 대해 기설정된 시간 간격으로 초음파를 송신하고, 반사된 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환한 것이므로, 혈관에 대한 데이터 역시 기설정된 시간 간격으로 획득되어 RF 신호에 포함되게 된다. 따라서, RF 신호에 포함된 혈관에 대한 데이터는 혈관의 n 번째 영상을 나타내는 제 1 데이터 및 n+1 번째 영상을 나타내는 제 2 데이터와 같이 구분될 수 있다.

따라서, 제어부(120)는 혈관의 n번째 영상을 나타내는 제 1 데이터 및 n+1 번째 영상을 나타내는 제 2 데이터에 자기 상관(autocorrelation)을 적용하여 두 데이터 간의 위상 차를 계산하고, 계산된 위상 차에 기초하여 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 산출된 혈관의 탄성 정보는 인터페이스부(110)를 통해 수신된 데이터에 포함된 혈관의 전반적인 탄성 정보를 의미한다.

한편, 제어부(120)는 혈관의 특정 지점이 선택되면, 위상 차를 이용하여 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 변동되는 혈관의 탄성 정보를 디스플레이하도록 디스플레이부(130)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(120)는 인터페이스부(110)를 통해 수신된 RF 신호에 포함된 혈관에 대한 데이터를 이용하여 해당 혈관의 초음파 B 모드 영상을 생성하여 디스플레이부(130)에 디스플레이할 수 있으며, 디스플레이된 혈관의 초음파 B 모드 영상 내에서 혈관의 특정 지점이 선택될 수 있다.

한편, 혈관 내의 혈압의 변화에 따라 혈관 벽이 움직이므로, 선택된 혈관 지점에 관한 탄성 정보를 시간에 따라 연속적으로 획득하기 위해서는 선택된 혈관 지점의 움직임을 추적하는 과정이 필요하다.

이를 위해, 초음파 B 모드 영상 내에서 혈관의 특정 지점이 선택되면, 제어부(120)는 시간에 따라 위치가 변동되는 선택된 혈관 지점을 추적(트래킹, tracking)하여 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이할 수 있다.

구체적으로, 제어부(120)는 선택된 혈관 지점에 대응되는 제 1 데이터 상의 데이터와 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 선택된 혈관 지점이 시간에 따라 변동된 이동 변위를 산출하고, 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 선택된 혈관 지점의 위치를 추적할 수 있다.

이에 따라, 제어부(120)는 추적되는 위치에 대응되는 기산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이할 수 있다. 이때, 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 시간에 따른 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그래프로 디스플레이될 수 있다.

한편, 제어부(120)는 인터페이스부(110)를 통해 수신된 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 이용하여 해당 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 생성하고, 생성된 초음파 B 모드 영상 위에 산출된 혈관의 탄성 정보를 색상으로 겹쳐서 디스플레이할 수 있다.

예를 들어, 혈관의 탄성 정보가 프로브(11)로부터 수신된 데이터가 나타내는 혈관의 영상에 대한 기설정된 지점들의 변형률인 경우, 제어부(120)는 각 지점의 변형률을 특정 색상에 매칭시켜 초음파 B 모드 영상의 각 대응되는 지점 위에 겹쳐서(overlay) 디스플레이하도록 디스플레이부(130)를 제어할 수 있다.

한편, 이상의 산출된 혈관의 탄성 정보와 선택된 혈관 지점의 탄성 정보가 제어부(120)에 의해 디스플레이부(130)에 함께 디스플레이될 수도 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 인터페이스부(110)를 통해 수신된 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 제어부(120)가 처리하여 디스플레이부(130)에 디스플레이하는 과정을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 변형률 추정(strain estimaioin)과 이동 변위 산출(motion vector caculation)과 같이 추정(estimation)과 산출(calculation)을 구분하여 사용하였으나, 이는 관용적 표현이며 어떤 값을 구한다는 면에서 추정, 산출, 계산은 동일한 의미를 갖는다.

도 3에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(120)의 데이터 처리 과정은 크게 변형률 추정 과정(320)과 이동 변위 산출 과정(330)을 포함할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 변형률 추정 과정(320)을 통해 추정된 변형률을 이용하여 B 모드 영상 위에 혈관의 전반적인 2D 변형률 영상(350)을 디스플레이할 수 있으며, 이동 변위 산출 과정(330)을 통해 산출된 이동 변위와 변형률 추정 과정(320)에서 추정된 변형률을 이용하여 혈관의 특정 지점의 변형률 또는 변형률의 변화량 그래프(340)를 디스플레이할 수 있다.

이하에서, 혈관의 변형률을 추정하는 과정(320) 및 이동 변위를 산출하는 과정(330)을 구체적으로 설명하고, 추정된 변형률과 산출된 이동 변위를 이용하여 혈관의 2D 변형률 영상 및 혈관의 특정 지점의 변형률 및 변형률의 변화량을 디스플레이하는 결과 표시 과정(340, 350)을 도 4 및 도 5와 함께 설명한다.

<변형률 추정( Strain Estimation ) 과정>

인터페이스부(110)를 통해 혈관의 n 번째 영상을 나타내는 n 번째 프레임(311) 및 그와 연속된 n+1 번에 영상을 나타내는 n+1 번째 프레임(312)에 대한 RF 데이터가 인터페이스부(110)를 통해 수신되면, 제어부(120)는 수신된 각각의 RF 데이터를 복조(Demodulation, 321-1, 321-2)한다. 구체적으로, 제어부(120)는 수신된 각각의 RF 데이터에 그 중심 주파수와 같은 exponential term을 곱하고 저역 필터(미도시)를 적용하여 기저대역 복소 신호(complex baseband signal)로 변환한다.

이후, 제어부(120)는 변환된 기저대역 복소 신호들에 자기 상관(Autocorrelation, 322)을 적용하여 기설정된 샘플 지점마다 두 신호 간의 위상 차를 산출한다. 여기서, 기설정된 샘플 지점의 개수나 위치는 데이터 처리 장치(100)의 제조자에 의해 실험적으로 정해지거나 사용자에 의해 임의로 선택되어 설정된 것일 수 있다.

구체적으로, 두 신호 간의 위상 차는 다음의 수학식으로부터 구할 수 있다.

여기서, r은 기저대역 복소 신호, t는 시간, n은 프레임 인덱스, y는 자기상관(autocorrelation) 결과를 나타낸다.

여기서, 자기 상관 계산이 수행되는 기저대역 복소 신호들은 혈관에 대한 n 번째 프레임과 n+1 번째 프레임에 대한 신호이며, 각 프레임의 동일한 샘플 지점에 대한 자기 상관 결과가 산출됨을 알 수 있다. 이는 혈관으로 송신된 초음파의 속도가 일정하므로, 시간 t가 동일하다면, 동일한 지점을 나타내는 것이 되기 때문이다. 따라서, t는 시간을 나타내면서 동시에 데이터 상의 샘플 지점의 위치 즉, 뎁스(depth)를 나타낼 수도 있다.

이후, 제어부(120)는 자기 상관 결과 y를 이용하여 혈관의 변형률을 추정(323)하게 된다. 구체적으로, 제어부(120)는 두 신호 간의 위상 차의 각도 성분(즉, 위상 각)을 추출하여 데이터 매 샘플 지점에서의 변위를 추정한다. 위상 각으로부터 변위를 추정하는 과정은 다음 수학식으로 표현될 수 있다.

여기서, d는 변위, C는 초음파의 속도, fs는 샘플링 주파수를 나타낸다.

그리고, 제어부(120)는 기설정된 매 샘플 지점마다 일정 구간을 설정한 후, 구간의 양끝 지점에 대해 추정된 변위 간의 차이를 이용하여, 해당 구간의 변형률을 구할 수 있다. 이 과정은 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.

여기서, st는 혈관의 변형률(strain), τ는 일정 구간을 구성하는 기설정된 두 샘플 지점 사이의 간격 또는 두 샘플 지점 사이를 초음파가 진행하는 시간 간격을 나타낸다.

이와 같이, 제어부(120)는 인터페이스부(110)를 통해 수신된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다.

<이동 변위 산출( Motion Vector Caculation ) 과정>

한편, 혈관의 특정 지점의 변형률을 관찰하기 위해서는 혈관 내 혈압의 변화에 따른 혈관 벽의 움직임을 추적하여 해당 영역의 값을 연속적으로 취하는 과정이 필요하다.

이를 위해, 제어부(120)는 혈관의 특정 지점이 선택되면, 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 계산하여 시간에 따라 변동되는 혈관의 위치를 추적할 수 있다.

구체적으로, 인터페이스부(110)를 통해 혈관의 n 번째 영상을 나타내는 n 번째 프레임(311) 및 그와 연속된 n+1 번에 영상을 나타내는 n+1 번째 프레임(312)에 대한 RF 데이터가 인터페이스부(110)를 통해 수신되면, 제어부(120)는 수신된 각 데이터를 이용하여 초음파 B 모드 영상을 생성(331-1, 331-2)할 수 있다.

여기서, 초음파 B 모드 영상은 반사된 초음파 신호의 진폭을 점의 밝기(Brightness)로 표시한 영상이다. 제어부(120)가 인터페이스부(110)를 통해 수신된 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 이용하여 초음파 B 모드 영상을 생성하는 방법은 공지의 기술이 이용될 수 있으며, 본 발명의 요지와 무관하므로, 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이후, 초음파 B 모드 영상에서 혈관의 특정 지점이 선택되면, 제어부(120)는 n 번째 프레임 영상에서 선택된 지점을 중심으로 하는 일정 크기의 블록을 선택(332)하고, 선택된 블록을 포함하는 검색 영역을 n+1 번째 프레임 영상에서 선택(333)하여, n 번째 프레임 영상에서 선택된 블록의 데이터와 n+1 번째 프레임 영상의 검색 영역의 데이터와의 상관계수를 계산한다.

이에 따라, n+1 번째 프레임 영상 내에서 계산된 상관 계수가 가장 큰 블록의 위치를 구하는 것을 통해 선택된 혈관 지점이 n 번째 영상과 n+1 번째 영상 사이에 움직인 이동 변위를 산출할 수 있다.

도 5의 (a)는 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상 내에서 혈관의 특정 지점(501)이 선택된 예를 나타낸다. 또한, 도 5의 (b)는 선택된 혈관의 특정 지점이 연속된 데이터 상에서 움직였을 때, 그 이동 변위를 산출하는 과정의 예를 나타낸다.

구체적으로, 도 5의 (a)와 같이 사용자에 의해 혈관의 특정 지점(501)이 선택되면, 제어부(120)는 n 번째 프레임 영상(510) 내의 선택된 블록(512)을 n+1 번째 프레임 영상(520)의 검색 영역(Search Area) 상에서 이동시키면서 자신과 상관 계수(correlation coefficient)가 가장 큰 지점을 찾게 된다. 이때, 상관 계수는 블록 단위로 계산될 수 있다. 이와 같이, n+1 번째 프레임 영상(520)에서 상관 계수가 가장 큰 블록(522)이 찾아지면, 제어부(120)는 각 블록의 중심의 차이를 두 연속적인 데이터 사이의 이동 변위로 계산할 수 있다.

< 결과 표시 과정>

제어부(120)는 상술한 바와 같이 산출된 혈관의 변형률을 2D 변형률 영상(350)으로 디스플레이부(130)에 디스플레이할 수 있다. 구체적으로, 제어부(120)는 변형률 산출 과정(323)을 통해 산출된 변형률을 적절하게 color-coded하여 초음파 B 모드 영상 위에 겹쳐서(overlay) 이차원 영상으로 디스플레이하도록 디스플레이부(130)를 제어할 수 있다. 도 4는 이와 같이, 초음파 B 모드 영상 위에 혈관의 변형률이 색상으로 디스플레이된 하나의 예를 도시하고 있다.

한편, 제어부(120)는 도 5의 (a)와 같이 초음파 B 모드 영상에서 혈관의 특정 지점(501)이 선택되면, 상술한 바와 같이, 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하여 시간에 따라 변동되는 혈관 지점의 위치를 추적할 수 있다. 이에 따라, 제어부(120)는 추적되는 위치에 대응되는 추정된 변형률 이용하여 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 또는 변형률의 변화량 그래프(340)를 디스플레이할 수 있다.

구체적으로, 제어부(120)는 선택된 혈관 지점에 대해 추정된 연속적인 변형률을 누적하여 시작 시점으로부터의 해당 지점의 총 변형률을 구할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 선택된 혈관 지점에 대해 추정된 변형률을 초당 변화량으로 변환하여 변형률의 변화량을 구할 수 있다. 이와 같이 구해진 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량은 시간을 가로축으로 하는 그래프로 디스플레이부(130)에 디스플레이될 수 있다.

도 5의 (c)는 디스플레이부(130)에 표시된 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률의 변화량(530), 시간에 따른 변형률(540) 및 선택된 혈관 지점의 초음파 M mode 영상(550)의 예를 나타낸다. 여기서, 초음파 M 모드 영상(550)은 초음파 진단 대상의 움직임을 주기적으로 보여주는 영상인데, 혈관의 실제 움직임과 추정된 결과의 상관도를 보여주고 있다.

이상과 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 장치(100)에 의하면, 인터페이스부(110)를 통해 수신된 RF 신호에 포함된 혈관에 대한 데이터 중 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출하고, 이와 같이 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 변동되는 혈관의 특정 지점에 대한 탄성 정보를 디스플레이할 수 있으며, 또한, 산출된 혈관의 탄성 정보를 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 함께 디스플레이할 수 있으므로, 적은 연산량으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공하면서, 선택된 혈관의 특정 지점에 대한 연속적인 탄성 정보를 제공할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 따르면, 데이터 처리 장치(100)는 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호가 수신되면(S610), 수신된 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출한다(S620). 여기서, 혈관의 탄성 정보는 혈관에 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률을 포함할 수 있다.

구체적으로, 데이터 처리 장치(100)가 혈관의 탄성 정보를 산출하기 위해 이용하는 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터는 혈관의 n 번째 영상에 관한 제 1 데이터 및 상기 혈관의 n+1 번째 영상에 관한 제 2 데이터이며, 데이터 처리 장치(100)는 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 자기 상관을 적용하여 산출된 상기 위상 차에 기초하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출할 수 있다.

이후, 혈관의 특정 지점이 선택되면(S630, Y), 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이한다(S640). 구체적으로, 데이터 처리 장치(100)는 수신된 RF 신호를 이용하여 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 디스플레이하고, 디스플레이된 초음파 B 모드 영상 내에서 혈관의 특정 지점이 선택되면, 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이할 수 있다.

보다 구체적으로, 데이터 처리 장치(100)는 혈관의 특정 지점이 선택되면, 선택된 혈관 지점의 제 1 데이터 상의 데이터와 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하고, 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 선택된 혈관 지점의 위치를 추적한 후, 추적된 위치에 대응되는 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이할 수 있다.

여기서, 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 데이터 처리 장치(100)는 S620 단계에서 산출된 혈관의 탄성 정보를 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 적은 연산량으로 혈관의 전반적인 탄성 정보를 제공하면서, 선택된 혈관의 특정 지점에 대한 연속적인 탄성 정보를 제공할 수 있게 된다.

한편, 상술한 다양한 실시 예에 따른 데이터 처리 장치의 제어부의 동작이나 데이터 처리 방법은 프로그램 코드로 구현되어, 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory readable medium)에 저장된 상태로 제공될 수 있다. 이러한 비일시적 판독 가능 매체가 탑재되는 데이터 처리 장치는 그 프로그램 코드를 실행시켜, 상술한 다양한 실시 예에 따른 데이터 처리 방법을 실행할 수 있다.

일 예로, 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 단계, 수신된 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 혈관의 탄성 정보를 산출하는 단계 및 혈관의 특정 지점이 선택되면, 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드가 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

여기서, 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, CD, DVD, 하드디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.

110 : 인터페이스부 120 : 제어부
130 : 디스플레이부

Claims (14)

1. 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 인터페이스부;
   디스플레이부; 및
   상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하고, 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부;를 포함하는 데이터 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 수신된 RF 신호를 이용하여 상기 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 디스플레이하고, 상기 초음파 B 모드 영상 내에서 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 상기 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈관의 탄성 정보는, 상기 혈관의 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률을 포함하며,
   상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는, 상기 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연속된 두 데이터는,
   상기 혈관의 n 번째 영상에 관한 제 1 데이터 및 상기 혈관의 n+1 번째 영상에 관한 제 2 데이터이며,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 자기 상관을 적용하여 산출된 상기 위상 차에 기초하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 상기 제 1 데이터 상의 데이터와 상기 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하고, 상기 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 위치를 추적하여 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 산출된 혈관의 탄성 정보와 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 함께 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
8. 혈관에 대한 데이터를 포함하는 RF 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 RF 신호에 포함된 연속된 두 데이터 간의 위상 차를 이용하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 단계; 및
   상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 시간에 따라 위치가 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계;를 포함하는 데이터 처리 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 수신된 RF 신호를 이용하여 상기 혈관에 대한 초음파 B 모드 영상을 디스플레이하는 단계;를 더 포함하며,
   상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계는,
   상기 초음파 B 모드 영상 내에서 상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 그래프로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 상기 초음파 B 모드 영상 위에 색상으로 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 혈관의 탄성 정보는, 상기 혈관에 기설정된 복수의 지점 각각에 대한 변형률을 포함하며,
    상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보는, 상기 선택된 혈관 지점의 시간에 따른 변형률 및 변형률의 변화량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 연속된 두 데이터는,
    상기 혈관의 n 번째 영상에 관한 제 1 데이터 및 상기 혈관의 n+1 번째 영상에 관한 제 2 데이터이며,
    상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 단계는,
    상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터에 자기 상관을 적용하여 산출된 상기 위상 차에 기초하여 상기 혈관의 탄성 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시간에 따른 탄성 정보를 디스플레이하는 단계는,
    상기 혈관의 특정 지점이 선택되면, 상기 선택된 혈관 지점의 상기 제 1 데이터 상의 데이터와 상기 제 2 데이터 간의 상관 계수를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 이동 변위를 산출하는 단계;
    상기 산출된 이동 변위에 기초하여 시간에 따라 변동되는 상기 선택된 혈관 지점의 위치를 추적하는 단계; 및
    상기 추적된 위치에 대응되는 상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 이용하여 상기 선택된 혈관 지점의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 산출된 혈관의 탄성 정보를 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리
    방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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