KR102232468B1 - 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 동작방법 - Google Patents

초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는 제1 초음파 변환부가 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 대상체에 포함되는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환부가 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 제3 영역에 공기방울을 형성할 수 있다. 레이저 제공부가 영상 레이저를 대상체에 송신할 수 있다. 제1 초음파 변환부가 영상 레이저에 의해 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는 초음파 변환부는 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 송신집속하여 제3 영역에 공기방울을 형성함으로써 초음파 영상장치의 영상가능한 깊이를 증가시킬 수 있다.

Description

초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 동작방법{UTRASOUND IMAGING DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 초음파 영상장치 및 초음파 영상장치의 동작 방법에 관한 것이다.
초음파 영상장치에서 제공되는 초음파 영상은 영상의 깊이가 증가함에 따라 해상도는 감소할 수 있다. 영상의 깊이가 증가함에 따라 해상도는 감소하는 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
(한국등록특허) 제10-0790707호 (등록일자, 2007.12.24)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초음파 영상의 영상 깊이에 따른 해상도 감소를 방지하는 초음파 영상장치의 동작방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초음파 영상의 영상 깊이에 따른 해상도 감소를 방지하는 초음파 영상장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는 제1 초음파 변환부가 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 상기 대상체에 포함되는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환부가 상기 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 공기방울을 형성할 수 있다. 레이저 제공부가 영상 레이저를 상기 대상체에 송신할 수 있다. 상기 제1 초음파 변환부가 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 초음파 변환부는 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되고, 상기 제2 초음파 변환부 및 상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 제2 방향에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제1 영역 사이의 간격은 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제2 영역 사이의 간격보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제2 영역 사이의 간격은 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제3 영역 사이의 간격보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상장치의 동작방법은 상기 공기방울이 상기 제3 영역에 형성되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 영역에 상기 공기방울이 형성되지 않은 경우, 상기 제2 초음파 변환부는 상기 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 다시 송신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 영역에 형성되는 공기방울의 크기에 따라 상기 영상 레이저가 상기 대상체에 침투하는 침투깊이가 변동하고, 상기 공기방울의 크기가 증가함에 따라 상기 침투깊이는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 공기방울의 크기는 초음파 신호의 크기, 펄스 폭 및 펄스 반복주기에 따라 변동할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상장치의 동작방법은 상기 제1 스캔영상 및 상기 제2 스캔영상을 합성하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 대한 합성영상을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치는 레이저 제공부, 제1 초음파 변환부 및 제2 초음파 변환부를 포함할 수 있다. 레이저 제공부는 영상 레이저를 대상체에 송신할 수 있다. 제1 초음파 변환부는 송신 초음파 신호를 상기 대상체에 송신하고, 상기 대상체에 포함되는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득하고, 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환부는 상기 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 공기방울을 형성할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는 초음파 변환부가 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 상기 대상체에 포함되는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득할 수 있다. 상기 초음파 변환부가 상기 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 공기방울을 형성할 수 있다. 레이저 제공부가 영상 레이저를 상기 대상체에 송신할 수 있다. 상기 초음파 변환부가 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 변환부는 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되고, 상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 제2 방향에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 변환부는 제1 초음파 변환기 및 제2 초음파 변환기를 포함할 수 있다. 제1 초음파 변환기는 상기 제1 스캔영상 및 상기 제2 스캔영상을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환기는 상기 대상체에 포함되는 상기 제3 영역에 상기 초음파 신호를 집속하여 상기 공기방울을 형성할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치는 레이저 제공부 및 초음파 변환부를 포함할 수 있다. 레이저 제공부는 영상 레이저를 대상체에 송신할 수 있다. 초음파 변환부는 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 상기 대상체에 포함되는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득하고, 상기 초음파 변환부가 상기 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 공기방울을 형성하고, 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는, 초음파 변환부가 대상체에 포함되는 집속영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 집속영역에 공기방울을 형성할 수 있다. 레이저 제공부가 영상 레이저를 상기 대상체에 송신할 수 있다. 상기 초음파 변환부가 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 스캔영역으로부터 생성되는 수신 초음파 신호에 기초하여 스캔영상을 획득할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치에서는 초음파 변환부가 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 송신집속하여 제3 영역에 공기방울을 형성함으로써 초음파 영상장치의 영상가능한 깊이를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는 초음파 변환부는 대상체에 포함되는 제3 영역에 초음파 신호를 송신집속하여 제3 영역에 공기방울을 형성함으로써 초음파 영상장치의 영상가능한 깊이를 증가시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 변환부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 초음파 영상장치의 동작방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 6은 도 2의 제3 영역에 형성되는 공기방울의 크기에 따른 영상 레이저의 침투깊이를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 초음파 영상장치에 포함되는 제2 초음파 변환부가 송신하는 초음파 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 초음파 영상장치에 포함되는 초음파 변환부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 초음파 영상장치에 포함되는 제1 초음파 변환부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)는 레이저 제공부(100), 제1 초음파 변환부(200a) 및 제2 초음파 변환부(200b)를 포함할 수 있다. 레이저 제공부(100)는 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다. 제1 초음파 변환부(200a)는 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득하고, 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환부(200b)는 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)의 동작방법에서는, 제1 초음파 변환부(200a)가 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득할 수 있다(S100). 예를 들어, 대상체(300)는 제1 영역(RG1), 제2 영역(RG2) 및 제3 영역(RG3)을 포함할 수 있다. 제1 영역(RG1)의 폭은 제1 간격(H1)일 수 있고, 제2 영역(RG2)의 폭은 제2 간격(H2)일 수 있고, 제3 영역(RG3)의 폭은 제3 간격(H3)일 수 있다. 제1 영역(RG1)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격은 제2 영역(RG2)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 또한, 제1 영역(RG1)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격은 제3 영역(RG3)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 또한, 제2 영역(RG2)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격은 제3 영역(RG3)과 제1 초음파 변환부(200a) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
이 경우, 제1 초음파 변환부(200a)를 이용하여 구성되는 초음파 영상의 해상도는 영상의 깊이가 증가함에 따라 낮아질 수 있다. 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)의 해상도는 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)의 해상도보다 높을 수 있고, 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)의 해상도는 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)의 해상도보다 높을 수 있다.
제2 초음파 변환부(200b)가 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성할 수 있다(S110). 예를 들어, 제2 초음파 변환부(200b)는 제3 영역(RG3)에 포함되는 일정부분에 초음파 신호(US)를 집속하여 송신할 수 있다. 제2 초음파 변환부(200b)가 제3 영역(RG3)에 포함되는 일정부분에 초음파 신호(US)를 집속하여 송신하는 경우, 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성될 수 있다. 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)의 크기는 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)에 따라 변동할 수 있다.
레이저 제공부(100)가 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다(S120). 제1 초음파 변환부(200a)가 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다(S130). 예를 들어, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성된 이후, 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신하는 경우, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)는 미산란(Mie secattering)을 일으킬 수 있다. 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 미산란(Mie secattering)을 일으키는 경우, 영상 레이저(LA)가 대상체(300)에서 침투하는 깊이는 더욱 증가할 수 있다. 이 경우, 영상 레이저(LA)에 의해 제2 영역(RG2)으로부터 초음파가 발생할 수 있다. 영상 레이저(LA)에 의해 제2 영역(RG2)으로부터 생성된 초음파는 제2 수신 신호에 포함될 수 있다. 제1 초음파 변환부(200a)는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다.
반면에 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성되지 않은 경우, 영상 레이저(LA)가 미산란(Mie secattering)을 일으킬 수 없고, 레일리 산란 (Rayleigh scattering)을 일으킬 수 있다. 영상 레이저(LA)가 제3 영역(RG3)에서 레일리 산란 (Rayleigh scattering)을 일으키는 경우, 영상 레이저(LA)가 대상체(300)에서 침투하는 깊이는 증가할 수 없다. 이 경우, 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 구성되는 제2 스캔영상(SCI2)의 해상도는 떨어질 수 있다.
제1 초음파 변환부(200a)는 제1 스캔영상(SCI1) 및 제2 스캔영상(SCI2)을 합성하여 제1 영역(RG1) 및 제2 영역(RG2)에 대한 합성영상(SYI)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 초음파 변환부(200a)는 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득할 수 있다. 또한, 제1 초음파 변환부(200a)는 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성된 이후, 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 영상 레이저(LA)에 의해 생성된 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다. 제1 초음파 변환부(200a)는 제1 영역(RG1)의 제1 간격(H1)까지는 제1 스캔영상(SCI1)을 이용하고, 제2 영역(RG2)의 제2 간격(H2)까지는 제2 스캔영상(SCI2)을 이용하여 제1 영역(RG1) 및 제2 영역(RG2)에 대한 합성영상(SYI)을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 초음파 변환부(200a)는 대상체(300)를 기준으로 제1 방향(D1)에 배치되고, 제2 초음파 변환부(200b) 및 레이저 제공부(100)는 대상체(300)를 기준으로 제2 방향(D2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 초음파 변환부(200a)는 대상체(300)를 기준으로 제1 방향(D1)에 배치되고, 제2 초음파 변환부(200b) 및 레이저 제공부(100)는 대상체(300)를 기준으로 제2 방향(D2)에 배치되는 경우, 도 2는 초음파 영상장치의 단면을 나타내는 도면으로 레이저 제공부(100)와 제2 초음파 변환부(200b)가 분리된 것처럼 보이나, 실제로 레이저 제공부(100)는 제2 초음파 변환부(200b)에 둘러싸인 형태로 구현될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 초음파 변환부(200a)와 제1 영역(RG1) 사이의 간격은 제1 초음파 변환부(200a)와 제2 영역(RG2) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 초음파 변환부(200a)와 제2 영역(RG2) 사이의 간격은 제1 초음파 변환부(200a)와 제3 영역(RG3) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)에서는 제2 초음파 변환부(200b)가 대상체에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 송신집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성함으로써 초음파 영상장치(10)의 영상가능한 깊이를 증가시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 초음파 영상장치의 동작방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 초음파 영상장치(10)의 동작방법은 공기방울(AB)이 제3 영역(RG3)에 형성되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성되지 않은 경우, 영상 레이저(LA)를 통해서 획득한 제2 스캔영상(SCI2)의 해상도는 떨어질 수 있다. 따라서, 제2 초음파 변환부(200b)가 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 송신한 이후, 공기방울(AB)이 제3 영역(RG3)에 형성되었는지 여부를 판단할 필요가 있다.
일 실시예에 있어서, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성되지 않은 경우, 제2 초음파 변환부(200b)는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 다시 송신할 수 있다. 예를 들어, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성되지 않은 경우, 제2 초음파 변환부(200b)는 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성하기 위하여 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)를 조절할 수 있다. 제2 초음파 변환부(200b)가 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)를 조절하고, 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 다시 송신하는 경우, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성될 수 있다.
도 5 및 6은 도 2의 제3 영역에 형성되는 공기방울의 크기에 따른 영상 레이저(LA)의 침투깊이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)의 크기에 따라 영상 레이저(LA)가 대상체(300)에 침투하는 침투깊이가 변동하고, 공기방울(AB)의 크기가 증가함에 따라 침투깊이는 증가할 수 있다. 예를 들어, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)의 크기가 작은 경우, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 일으키는 미산란(Mie secattering)의 크기는 작을 수 있다. 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 일으키는 미산란(Mie secattering)의 크기가 작은 경우, 영상 레이저(LA)가 침투하는 깊이는 작을 수 있다.
반면에, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)의 크기가 도 5의 공기방울(AB)보다 큰 경우, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 일으키는 미산란(Mie secattering)의 크기는 클 수 있다. 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 일으키는 미산란(Mie secattering)의 크기는 큰 경우, 영상 레이저(LA)가 대상체(300)로 침투하는 깊이는 도 5의 경우보다 클 수 있다. 영상 레이저(LA)가 침투하는 깊이가 큰 경우, 제2 영역(RG2)의 제2 간격(H2)은 도 5의 경우보다 클 수 있다. 제2 영역(RG2)의 제2 간격(H2)이 큰 경우, 제2 스캔영상(SCI2)에 포함되는 영상가능한 제2 영역(RG2)의 넓이는 클 수 있다.
도 7은 도 2의 초음파 영상장치에 포함되는 제2 초음파 변환부가 송신하는 초음파 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 공기방울(AB)의 크기는 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)에 따라 변동할 수 있다. 예를 들어, 제2 초음파 변환부(200b)가 송신하는 초음파 신호(US)의 크기(A)가 작을수록 공기방울(AB)의 크기는 작을 수 있고, 제2 초음파 변환부(200b)가 송신하는 초음파 신호(US)의 펄스 폭(PW)이 작을수록 공기방울(AB)의 크기는 작을 수 있다. 또한, 제2 초음파 변환부(200b)가 송신하는 초음파 신호(US)의 펄스 반복주기(PRT)가 클수록 공기방울(AB)의 크기는 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)에 따라 공기방울(AB)의 개수가 변동할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 제1 초음파 변환부(200a)가 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득할 수 있다(S100). 제2 초음파 변환부(200b)가 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성할 수 있다(S110). 레이저 제공부(100)가 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다(S120). 제1 초음파 변환부(200a)가 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다(S130). 제1 초음파 변환부(200a)가 제1 스캔영상(SCI1) 및 제2 스캔영상(SCI2)을 합성하여 제1 영역(RG1) 및 제2 영역(RG2)에 대한 합성영상(SYI)을 획득할 수 있다(S140).
예를 들어, 제1 초음파 변환부(200a)는 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득할 수 있다. 또한, 제1 초음파 변환부(200a)는 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성된 이후, 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 영상 레이저(LA)에 의해 생성된 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다. 제1 초음파 변환부(200a)는 제1 영역(RG1)의 제1 간격(H1)까지는 제1 스캔영상(SCI1)을 이용하고, 제2 영역(RG2)의 제2 간격(H2)까지는 제2 스캔영상(SCI2)을 이용하여 제1 영역(RG1) 및 제2 영역(RG2)에 대한 합성영상(SYI)을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 초음파 영상장치에 포함되는 초음파 변환부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)는 레이저 제공부(100) 및 초음파 변환부(200)를 포함할 수 있다. 레이저 제공부(100)는 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다. 초음파 변환부(200)는 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득하고, 초음파 변환부(200)가 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성하고, 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)의 동작방법에서는, 초음파 변환부(200)가 송신 초음파 신호(U_TX)를 대상체(300)에 송신하고, 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호(U_RX1)에 기초하여 제1 스캔영상(SCI1)을 획득할 수 있다(S200). 예를 들어, 대상체(300)는 제1 영역(RG1), 제2 영역(RG2) 및 제3 영역(RG3)을 포함할 수 있다. 제1 영역(RG1)의 폭은 제1 간격(H1)일 수 있고, 제2 영역(RG2)의 폭은 제2 간격(H2)일 수 있고, 제3 영역(RG3)의 폭은 제3 간격(H3)일 수 있다. 제1 영역(RG1)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격은 제2 영역(RG2)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 또한, 제1 영역(RG1)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격은 제3 영역(RG3)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 또한, 제2 영역(RG2)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격은 제3 영역(RG3)과 초음파 변환부(200) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
이 경우, 초음파 변환부(200)를 이용하여 구성되는 초음파 영상의 해상도는 영상의 깊이가 증가함에 따라 낮아질 수 있다. 대상체(300)에 포함되는 제1 영역(RG1)의 해상도는 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)의 해상도보다 높을 수 있고, 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)의 해상도는 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)의 해상도보다 높을 수 있다.
초음파 변환부(200)가 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성할 수 있다(S210). 예를 들어, 초음파 변환부(200)는 제3 영역(RG3)에 포함되는 일정부분에 초음파 신호(US)를 집속하여 송신할 수 있다. 초음파 변환부(200)가 제3 영역(RG3)에 포함되는 일정부분에 초음파 신호(US)를 집속하여 송신하는 경우, 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성될 수 있다. 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)의 크기는 초음파 신호(US)의 크기(A), 펄스 폭(PW) 및 펄스 반복주기(PRT)에 따라 변동할 수 있다.
레이저 제공부(100)가 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다(S220). 초음파 변환부(200)가 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다(S230). 예를 들어, 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)이 형성된 이후, 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신하는 경우, 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)는 미산란(Mie secattering)을 일으킬 수 있다. 제3 영역(RG3)에 형성되는 공기방울(AB)에 의해 영상 레이저(LA)가 미산란(Mie secattering)을 일으키는 경우, 영상 레이저(LA)가 대상체(300)에서 침투하는 깊이는 더욱 증가할 수 있다. 이 경우, 영상 레이저(LA)에 의해 제2 영역(RG2)으로부터 초음파가 발생할 수 있다. 영상 레이저(LA)에 의해 제2 영역(RG2)으로부터 생성된 초음파는 제2 수신 신호에 포함될 수 있다. 초음파 변환부(200)는 제2 영역(RG2)으로부터 생성되는 제2 수신 초음파 신호(U_RX2)에 기초하여 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 초음파 변환부(200)는 대상체(300)를 기준으로 제1 방향(D1)에 배치되고, 레이저 제공부(100)는 대상체(300)를 기준으로 제2 방향(D2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 초음파 변환부(200)는 제1 초음파 변환기(210) 및 제2 초음파 변환기(220)를 포함할 수 있다. 제1 초음파 변환기는 제1 스캔영상(SCI1) 및 제2 스캔영상(SCI2)을 획득할 수 있다. 제2 초음파 변환기는 대상체(300)에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 집속하여 공기방울(AB)을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)에서는 초음파 변환부(200)가 대상체에 포함되는 제3 영역(RG3)에 초음파 신호(US)를 송신집속하여 제3 영역(RG3)에 공기방울(AB)을 형성함으로써 초음파 영상장치(10)의 영상가능한 깊이를 증가시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 12 및 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치(10)는 초음파 변환부(200) 및 레이저 제공부(100)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 초음파 변환부(200)는 대상체(300)를 기준으로 제1 방향(D1)에 배치되고, 레이저 제공부(100)는 대상체(300)를 기준으로 제2 방향(D2)에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)의 동작방법에서는, 초음파 변환부(200)가 대상체(300)에 포함되는 집속영역(BFR)에 초음파 신호(US)를 집속하여 집속영역(BFR)에 공기방울(AB)을 형성할 수 있다(S300). 예를 들어 집속영역(BFR)은 도 1 내지 11에서 설명하는 제3 영역(RG3)에 상응하는 영역일 수 있다.
레이저 제공부(100)가 영상 레이저(LA)를 대상체(300)에 송신할 수 있다(S310). 초음파 변환부(200)가 영상 레이저(LA)에 의해 대상체(300)에 포함되는 스캔영역(SCR1, SCR2)으로부터 생성되는 수신 초음파 신호(U_RX)에 기초하여 스캔영상을 획득할 수 있다(S320). 예를 들어, 스캔영역은 제1 스캔영역(SCR1) 및 제2 스캔영역(SCR2)을 포함할 수 있다. 제1 스캔영역(SCR1)은 도 1 내지 11에서 설명하는 제1 영역(RG1)에 상응하는 영역일 수 있고, 제2 스캔영역(SCR2)은 제2 영역(RG2)에 상응하는 영역일 수 있다.
10: 초음파 영상장치 100: 레이저 제공부
200: 초음파 변환부 200a: 제1 초음파 변환부
200b: 제2 초음파 변환부 300: 대상체

Claims (15)

  1. 제1 초음파 변환부가 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 상기 대상체를 3개의 영역들로 구분하며, 상기 3개의 영역들 중 상기 제1 초음파 변환부와 가장 가까이 배치되는 영역에 해당하는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득하는 단계;
    제2 초음파 변환부가 상기 3개의 영역들 중 레이저 제공부와 가장 가까이 배치되는 영역에 해당하는 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 공기방울을 형성하는 단계;
    레이저 제공부가 영상 레이저를 상기 대상체에 송신하는 단계; 및
    상기 제1 초음파 변환부가 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 광음향 효과에 의해 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 초음파 변환부가 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되는 경우, 상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 상기 제1 방향의 반대방향에 해당하는 제2 방향에 고정되어 배치되고,
    상기 제2 초음파 변환부는 상기 대상체를 기준으로 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 선택적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환부는 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되고,
    상기 제2 초음파 변환부 및 상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 제2 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환부와 상기 제1 영역 사이의 간격은 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제2 영역 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환부와 상기 제2 영역 사이의 간격은 상기 제1 초음파 변환부와 상기 제3 영역 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 영상장치의 동작방법은,
    상기 공기방울이 상기 제3 영역에 형성되었는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 영역에 상기 공기방울이 형성되지 않은 경우, 상기 제2 초음파 변환부는 상기 제3 영역에 초음파 신호를 집속하여 다시 송신하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 영역에 형성되는 공기방울의 크기에 따라 상기 영상 레이저가 상기 대상체에 침투하는 침투깊이가 변동하고,
    상기 공기방울의 크기가 증가함에 따라 상기 침투깊이는 증가하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공기방울의 크기는 초음파 신호의 크기, 펄스 폭 및 펄스 반복주기에 따라 변동하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 영상장치의 동작방법은,
    상기 제1 스캔영상 및 상기 제2 스캔영상을 합성하여 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 대한 합성영상을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  10. 삭제
  11. 초음파 변환부가 복수의 초음파 변환기들을 포함하고, 상기 복수의 초음파 변환기들 중 초음파 영상을 생성하기 위해 초음파를 송수신하는 제1 초음파 변환기가 송신 초음파 신호를 대상체에 송신하고, 상기 대상체를 3개의 영역들로 구분하며, 상기 3개의 영역들 중 상기 초음파 변환부와 가장 가까이 배치되는 영역에 해당하는 제1 영역으로부터 반사되는 제1 수신 초음파 신호에 기초하여 제1 스캔영상을 획득하는 단계;
    상기 초음파 변환부에 포함되는 상기 복수의 초음파 변환기들 중 공기방울을 생성하기 위해 초음파 신호를 송신하는 제2 초음파 변환기가 상기 3개의 영역들 중 레이저 제공부와 가장 가까이 배치되는 영역에 해당하는 제3 영역에 상기 초음파 신호를 집속하여 상기 제3 영역에 상기 공기방울을 형성하는 단계;
    상기 레이저 제공부가 영상 레이저를 상기 대상체에 송신하는 단계; 및
    상기 초음파 변환부가 상기 영상 레이저에 의해 상기 대상체에 포함되는 제2 영역으로부터 광음향 효과에 의해 생성되는 제2 수신 초음파 신호에 기초하여 제2 스캔영상을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 초음파 변환부가 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되는 경우, 상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 상기 제1 방향의 반대방향에 해당하는 제2 방향에 고정되어 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 초음파 변환부는 상기 대상체를 기준으로 제1 방향에 배치되고,
    상기 레이저 제공부는 상기 대상체를 기준으로 제2 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 변환부는,
    상기 제1 스캔영상 및 상기 제2 스캔영상을 획득하는 제1 초음파 변환기; 및
    상기 대상체에 포함되는 상기 제3 영역에 상기 초음파 신호를 집속하여 상기 공기방울을 형성하는 제2 초음파 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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