KR102257942B1 - 음향 방사력 임펄스를 위한 주파수 스위프 - Google Patents

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Abstract

음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 스캐닝에서 주파수가 스위핑된다(30). ARFI 동안 상이한 시간들에 상이한 주파수들이 사용된다. 예컨대, ARFI 송신 빔에서 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 포커싱된다(32). 주파수 스위프가, 에코들이 수신되게 하는 송신 펄스가 아니라 ARFI 푸싱 펄스에 사용되기 때문에, 주파수의 변화율은 사운드의 속력에 의해 좌우되지 않는다. 주파수의 변화율은 다른 인자들, 이를테면 조직의 유형에 기반하여 세팅되거나 또는 조정가능할 수 있다(34). 시변 초점 포지션과의 결합 시, 주파수 스위프는, 초점 스위프 단독인 경우와 비교할 때, 손실을 더욱 잘 보상할 수 있다. 주파수 스위프는, 단일점 초점 ARFI와 비교할 때, 손실을 더욱 잘 보상할 수 있다.

Description

음향 방사력 임펄스를 위한 주파수 스위프{FREQUENCY SWEEP FOR ACOUSTIC RADIATION FORCE IMPULSE}
[0001] 본 실시예들은 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 이미징에 관한 것이다. ARFI 푸싱 펄스(pushing pulse)를 송신함으로써, 직접적으로 또는 전단파 또는 종파의 생성을 통해 조직을 변위시키기 위해 초음파가 사용될 수 있다. 푸싱 펄스로부터 발생하는 변위는, 추가적인 초음파 스캐닝을 사용하여 측정될 수 있다. 탄성, 전단, 또는 다른 유형들의 매개변수 이미징이 ARFI 펄스에 의해 유발된 변위에 기반하여 조직 특성들을 측정한다. 상이한 특성들을 갖는 조직은 상이하게 변위에 반응한다.
[0002] ARFI 펄스는 포커싱된 빔(focused beam)으로서 송신된다. 빔은, 좁은 부분이 단일 초점에 있는 모래시계 형상을 갖는다. 빔 형상이 불균일한 응답을 유발하여서, 일부 위치들에서 측정된 변위들에 대한 더 낮은 신호-대-잡음비가 야기된다. 그 결과, 주어진 ARFI 펄스에 대한 조직 특성들을 측정하기 위해, 제한된 범위의 위치들이 이용가능하다. 깊이들의 범위에 걸쳐 측정하기 위해, 상이한 깊이들에 포커싱되는 별개의 ARFI 펄스들의 빠른 시퀀스(sequence)가 생성된다. 측방향에서, 초점에서의 좁은 빔 폭은 측정들이 적용될 수 있는 측방향 범위를 제한한다. 측방향으로 이격된 상이한 위치들에서의 변위를 측정하기 위해 ARFI 푸싱 펄스들이 반복된다. ARFI의 반복은 원치 않는 변환기 가열을 유발할 수 있으며, 스캐닝 시 지연들을 도입할 수 있다.
[0003] 미국 특허 번호 제9,332,963호에서, 깊이에 걸쳐 더욱 균일한 푸시(push)를 획득하기 위해 ARFI의 초점은 깊이에 걸쳐 스위핑된다(swept). 그 결과, 사용가능한 이미징 깊이 범위가 확장되고, 고정 초점 ARFI 펄스의 모래시계 형상에 의해 유발되는 이미지 아티팩트(image artifact)들이 감소된다. 감쇠에 기인하여, ARFI 푸시 펄스의 세기는 깊이에 따라 감소한다. 초점을 스위핑(sweeping)하는 것은, 이 손실을 보상하기에 적합하지 않을 수 있다.
[0004] 도입부로서, 아래에서 설명된 바람직한 실시예들은 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법들, 명령들, 및 시스템(system)들을 포함한다. ARFI 동안 상이한 시간들에 상이한 주파수들이 사용된다. 예컨대, ARFI 송신 빔에서 상이한 주파수들이 상이한 깊이들에 포커싱된다. 에코(echo)들이 수신되게 하는 송신 펄스가 아니라 ARFI에 주파수 스위프(sweep)가 사용되기 때문에, 주파수의 변화율은 사운드(sound)의 속력(speed)에 의해 좌우되지 않는다. 주파수의 변화율은 다른 인자들, 이를테면 조직의 유형에 기반하여 설정되거나 또는 조정가능할 수 있다. 시변(time-varying) 초점 위치와 결합하면, 주파수 스위프는, 초점 스위프 단독인 경우와 비교할 때, 손실을 더욱 잘 보상할 수 있다. 주파수 스위프는, 단일점 초점 ARFI와 비교할 때, 손실을 더욱 잘 보상할 수 있다.
[0005] 제1 양상에서, 초음파 시스템에 의한 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법이 제공된다. 초음파 시스템은 초음파 변환기로부터 음향 방사력 임펄스로서, 주파수 스위프를 이용하여 송신 빔을 송신한다. 송신 빔의 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 포커싱된다. 초음파 변환기를 사용하는 초음파 시스템은 상이한 깊이들에서의 조직의 변위들을 추적한다. 변위는 음향 방사력 임펄스에 대한 응답으로 이루어진다. 상이한 깊이들에서의 조직의 변위의 함수로써 이미지(image)가 생성된다.
[0006] 제2 양상에서, 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 시스템이 제공된다. 초음파 변환기는 환자로 음향 방사력 임펄스를 송신하기 위한 것이다. 송신 빔형성기(beamformer)는, 음향 방사력 임펄스에 대한 파형들을 생성하도록 구성된다. 음향 방사력 임펄스를 야기하는 파형들은, 변환기에 더 가까운 초점 존(zone)들에 포커싱된 더 높은 주파수들 및 변환기로부터 더 멀리 있는 초점 존들에 포커싱된 더 낮은 주파수들을 갖는다. 수신 빔형성기는, 음향 방사력 임펄스에 기인하는 조직의 움직임에 응답하여 수신된 음향 신호들의 함수로써 공간 위치들을 표현하는 데이터(data)를 출력하도록 구성된다. 프로세서(processor)는, 출력된 데이터의 함수로써 시간에 걸쳐 환자의 조직의 변위를 추정하도록 구성된다. 디스플레이(display)는 이미지를 디스플레이(display)하도록 동작가능하다. 이미지는 변위의 함수이다.
[0007] 제3 양상에서, 초음파 시스템에 의한 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법이 제공된다. 초음파 시스템은, 초음파 변환기로부터 음향 방사력 임펄스로서 송신 빔을 송신하며, 송신 빔의 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 포커싱되고 시변 초점 위치를 갖는다. 초음파 변환기를 사용하는 초음파 시스템은 상이한 깊이들에서의 조직의 변위들을 추적한다. 변위는 음향 방사력 임펄스에 대한 응답으로 이루어진다. 상이한 깊이들에서의 조직의 변위의 함수로써 이미지가 생성된다.
[0008] 본 발명은 다음의 청구항들에 의해 정의되고, 본 섹션(section)의 아무것도 그러한 청구항들에 대한 제한으로서 취해지지 않아야 한다. 본 발명의 추가적인 양상들 및 장점들은 바람직한 실시예들과 함께 아래에서 논의되고, 독립적으로 또는 결합하여 추후에 청구될 수 있다.
[0009] 구성요소들 및 도면들이 반드시 실척에 맞는 것은 아니며, 대신에, 본 발명의 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다. 게다가, 도면들에서, 유사한 참조 부호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표기한다.
[0010] 도 1은 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법의 일 실시예의 흐름도 다이어그램(diagram)이고;
[0011] 도 2는 ARFI에서의 주파수 스위프에 대한 시간의 함수로써 예시적인 주파수이고;
[0012] 도 3은 도 2의 주파수 스위프를 이용하여 송신 빔을 생성하기 위한 요소에서의 파형 신호의 예시적인 스펙트럼(spectrum)이고;
[0013] 도 4는 스위핑되는 주파수 및 시변 초점을 갖는 ARFI 송신 빔에 대한 시간의 함수로써 예시적인 신호 크기를 도시하고;
[0014] 도 5는 도 4로부터의 신호들의 스펙트럼들을 도시하며; 그리고
[0015] 도 6은 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 시스템의 일 실시예이다.
[0016] ARFI는 주파수 스위프를 사용한다. 예컨대, 고주파수들은 얕은 깊이들에 포커싱되고, 저주파수들은 깊은 깊이들에 포커싱된다. ARFI에 대한 음향 에코들이 수신 및 프로세싱되지(processed) 않기 때문에, 주파수의 변화율은 사운드의 속력 이외의 고려 사항들, 이를테면 조직의 유형에 기반할 수 있다(예컨대, 상이한 감쇠에 대해 상이함).
[0017] 일 실시예에서, 스위핑되는 주파수와 초점 둘 모두가 ARFI에 사용된다. ARFI 푸시 펄스의 초점과 주파수는 동시에 스위핑된다. ARFI 펄스의 최적 지속기간, 주파수와 초점의 변화율들, 및/또는 애퍼처(aperture) 성장률을 결정하기 위해 관심 조직, 관심 구역의 사이즈(size), 및 관심 구역의 위치가 사용될 수 있다.
[0018] 주파수 스위프가 깊이에 따른 더욱 균일한 푸시 펄스를 제공하여서, 신호-대-잡음 변동(variation)이 제한되며 단일 ARFI에 대한 응답으로 조직 특성들을 측정하기 위해 이용가능한 위치들의 수가 증가될 수 있다. 일 구역에서의 조직 특성들을 측정하기 위해 다중 ARFI를 송신하기 위한 변환기 가열 및 지연들이 회피될 수 있다. 주파수 스위프와 초점 스위프 둘 모두를 사용하는 것은, 더욱 정확한 측정들로 이어지는 훨씬 더 큰 균일성을 제공할 수 있다.
[0019] 도 1은 초음파 시스템에 의한 ARFI 스캐닝에서의 주파수 스위프를 위한 방법을 도시한다. 조직 변위를 생성하기 위해 초음파 송신이 사용된다. 주어진 ARFI 펄스의 주파수를 스위핑(sweeping)함으로써, 단일 송신 빔은 음향 에너지(energy)의 더욱 균일한 분포를 제공한다. 상이한 주파수들은 상이하게 감쇠하며, 따라서 깊이별로 주파수를 스위핑하는 것이, 조직을 변위시키기 위한 더욱 균일한 분포를 제공하여서, 변위가 검출될 수 있는 더 큰 측방향 범위 및/또는 더 큰 범위의 깊이들이 가능하게 될 수 있다.
[0020] 방법은 도 6의 시스템 또는 상이한 시스템에 의해 구현된다. 예컨대, 송신 빔형성기는 요소 파형들을 생성하기 위해 사용되며, 변환기는 요소 파형들에 대한 응답으로 ARFI 송신 빔을 생성한다. 송신 빔형성기 및 수신 빔형성기는 ARFI 송신 빔에 의해 유발되는, 조직에서의 변위들을 추적하기 위해 사용된다. 초음파 시스템은 변위들로부터 이미지를 생성한다.
[0021] 부가적인, 상이한, 또는 더 적은 수의 동작들이 제공될 수 있다. 예컨대, 방법은 동작(38)에서 이미지를 생성하지 않고 수행된다. 다른 예로서, 동작(30)은 동작들(32 또는 34) 중 하나 이상 없이 수행된다. 또 다른 예에서, 변위들로부터 조직 특성들 또는 속성들을 추정하기 위한 동작들이 제공된다.
[0022] 동작들은 설명되거나 또는 도시된 순서로(예컨대, 위에서 아래로 또는 수치 순서로) 수행되지만, 다른 순서들로 수행될 수 있다. 예컨대, 동작들(32 및 34)은 변환기의 요소들에 대해 생성된 파형들에 기반하여 동시에 수행된다.
[0023] 동작(30)에서, 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 빔이 송신된다. 빔은 주파수 스위프를 갖는다. 초음파 변환기에서의 요소들의 어레이(array)가 전기 파형들로부터 컨버팅된(converted) ARFI 빔을 송신한다. 주파수 스위프를 갖는 음향 에너지가 환자의 조직에 송신된다.
[0024] 음향 파형은 조직을 변위시키기 위한 응력으로서, 전단파, 종파, 또는 다른 파를 생성하기 위해 송신된다. 여기(excitation)는 초음파 푸싱 펄스이다. 음향 에너지는, 초점 위치 또는 위치들로부터 조직을 통해 이동하는 하나 이상의 파들의 생성을 유발하기에 충분한 에너지를 적용하기 위해 포커싱된다. 음향 파형 자체가 조직을 변위시킬 수 있다.
[0025] 전단파 또는 전단파들은 초점 구역에서 생성되고, 초점 구역으로부터 측방향으로, 축방향으로, 그리고/또는 다른 방향들로 전파된다. 파들은 다수의 방향들로 이동할 수 있다. 파들이 조직을 통해 이동함에 따라, 파들은 진폭이 감소한다.
[0026] 파를 생성하기 위해, 높은 진폭 또는 전력 여기들이 원해진다. 예컨대, 여기는, 초점 위치들 중 임의의 초점 위치에서 그리고/또는 시야에서 1.9에 가깝지만 1.9를 초과하지 않는 기계적 인덱스(index)를 갖는다. 보수적이 되도록 그리고 프로브(probe) 변동을 고려하기 위해, 1.7의 기계적 인덱스 또는 다른 수준이 상한치로서 사용될 수 있다. 더 많은 전력들(예컨대, MI가 1.9를 초과함) 또는 더 적은 전력들이 사용될 수 있다.
[0027] 요소들에 적용되는 파형들은 연속적인 파형들로서 생성된다. 파형들은 변하는데, 이를테면 구형파, 정현파(sinusoidal wave)들, 또는 다른 유니폴라(unipolar) 또는 바이폴라(bipolar) 교류 파형들이다. 파형은, 파형을 시작 및 종료하는 것 이외의 제로(zero) 출력의 어떤 확장 기간들도 갖지 않는다. 확장 기간은 하나 이상의 사이클(cycle)들이다. 유니폴라 구형파에 대해서와 같이 제로에 각각의 사이클의 일부가 있을 수 있지만, 사이클의 다른 부분은 사이클마다 넌-제로(non-zero)(양의 또는 음의) 출력을 갖는다.
[0028] ARFI 빔은 임의의 수의 사이클들을 갖는 파형들을 이용하여 송신된다. 일 실시예에서, 송신 이벤트(event)를 위한 하나의 파형, 대부분의 파형들, 또는 파형들 전부는 100-2,000 개의 사이클들을 갖는다. 사이클들의 수는 ARFI 빔을 위해 어레이의 요소들에 적용되는 연속적인 송신 파형들의 경우 수십, 수백, 수천, 또는 그 이상이다. 1-5 개의 사이클들인 이미징 펄스들과는 달리, ARFI 푸싱 펄스는, 검출하기에 충분한 진폭으로 조직을 변위시키기 위한 파(예컨대, 전단파)를 유발하기에 충분한 응력을 생성하기 위한 더 많은 수의 사이클들을 갖는다. 음향 에너지의 푸싱 펄스 빔이 송신된다. 기간에 걸친 어레이의 요소들에 대한 연속적인 송신 파형들의 적용에 의해 어레이로부터 ARFI가 송신된다.
[0029] 진폭과 결합된 송신의 길이는 조직에 음향 파워(power)를 제공한다. 이 파워는 조직의 온도의 상승을 유발할 수 있다. 동일한 또는 인접한 스캔 라인(scan line)들을 따라 송신하는 것은 조직이 시간에 걸쳐 온도가 증가하게 할 수 있다. 생물학적 영향들은 약 41-45℃의 조직 온도에서의 고열, 43-45℃ 초과의 온도들에서의 단백질 변성, 및 50℃ 초과의 온도들에서의 조직 괴사를 포함할 수 있다. 조직 강성도는 심지어 43-45℃ 미만의 온도들에서도 영향받을 수 있다. 43-45℃ 초과의 온도들에서는, 점성 및/또는 강성도의 증가가 발생할 수 있다. 50℃ 초과의 온도들에서, 조직은 높은 강성도 및/또는 높은 감쇠를 가질 수 있다. 섭씨 2도 이상의 온도 증가를 방지함으로써, 생물학적 영향들은 제한된다. 대안적으로, 송신들은 생물학적 영향들을 유발할 수 있다.
[0030] 스위핑되는 초점과 스위핑되는 주파수를 사용함으로써, 더 넓은 구역이 각각의 ARFI 빔에 대한 조직 변위를 겪어서, 주어진 관심 구역을 스캐닝(scan)하기 위해 변환기 및/또는 조직에 대한 더 적은 온도 상승이 야기된다. 여기는, 관심 조직(예컨대, 가능한 종양을 둘러싸는, 그리고/또는 가능한 종양을 포함하는 조직 구역)에서의 더 넓은 범위의 깊이들에 걸친 결과적 전단파 또는 전단파들의 검출을 가능하게 하기 위해 복수의 위치들에 포커싱된다. 상이한 깊이들에 상이한 주파수들을 포커싱(focusing)하는 것은, 단일 초점을 사용하는 것 또는 시변 초점에 걸쳐 단일 주파수를 사용하는 것보다 더 넓은 조직 구역에서 변위들을 샘플링(sampling)하는 것을 가능하게 할 수 있다.
[0031] ARFI 빔은, 일정한 진폭 변조를 이용하여 생성된다. 대안적인 실시예에서, 송신 빔의 진폭은 주파수 변화에 따라 시간에 걸쳐 변화된다. 예컨대, 더 깊은 깊이들에서의 초점 위치들에 대해 더 큰 진폭들이 제공된다. 빔을 생성하기 위해 요소들에 적용되는 전기 파형들의 진폭들은 기간에 걸쳐 시간의 함수로써 변한다. 변동율은 일정하지만, 변할 수 있다.
[0032] ARFI 빔은, 일정한 애퍼처를 이용하여 생성된다. 예컨대, 각각의 주파수에 모두 128 개 또는 256 개의 요소들이 사용된다. 다른 실시예들에서, 애퍼처 사이즈(예컨대, 채널 마스크(channel mask))는 시변 주파수에 따라 변한다. 일정한 F#을 유지하기 위해, 주파수에 기반하여 애퍼처의 사이즈가 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 일부 요소들은 스위프의 모든 주파수들이 아닌 일부 주파수들에 사용된다. 애퍼처는 더 낮은 주파수들에 대해서는 더 작을 수 있고(예컨대, 더 적은 수의 요소들), 더 높은 주파수들에 대해서는 더 클 수 있다.
[0033] ARFI 송신 빔은 주파수 스위프를 갖는다. 송신 기간 동안, 주파수 콘텐츠(content)가 변화한다. 예컨대, 초기 사이클에 대한 중심 주파수는 마지막 사이클에 대한 중심 주파수와 상이하다. 일 실시예에서, 주파수가 시간에 따라 선형으로 변화하는 경우 처프(chirp)가 사용된다. 도 2는 예를 도시한다. 다른 실시예들에서, 시간에 걸친 비-선형 주파수 스위프가 사용된다. 시간에 따라 주파수의 기울기(slope)가 계단식(stepped)으로 변동될 수 있다. 유사하게, 주파수 대역은 시간에 걸쳐 시프팅(shift)한다. 주파수들의 범위, 최저 주파수, 및/또는 최고 주파수는 연속적인 ARFI 송신 동안 시간에 걸쳐 변한다. 피크(peak)로부터 이를테면 10 또는 20 dB 낮은, 대역의 가장자리에 대한 임의의 측정치(measure)가 사용될 수 있다.
[0034] 요소 파형들 각각에 대해 동일한 주파수 스위프가 제공된다. 각각의 요소는 동일한 시간에 또는 상이한 시간들에 동일한 또는 유사한(예컨대, 5% 내) 중심 주파수에서 음향 에너지를 송신한다. 초점이 고정되는 경우, 요소에 의해 생성된 음향 에너지가 초점 위치에 수렴할 때 동일한 또는 유사한 주파수를 갖도록, 상대적 지연 또는 페이징(phasing)이 각각의 요소에 대한 주파수를 좌우한다. 요소들에 대한 중심 주파수가 시간에 걸쳐 변하는 경우, 초점 위치 또는 위치들에서의 송신 빔의 주파수가 또한, 시간에 걸쳐 변한다. 주파수 스위프는, 펄서(pulser)들에 의한 펄싱(pulsing)의 주파수를 변화시키는 송신 빔형성기에 의해 그리고/또는 주파수 스위프를 갖는 파형들의 생성에 의해 구현된다. 변환기에 대한 파형들의 적용에 대한 응답으로 생성된 송신 빔의 경우, 송신 빔의 초점 위치 또는 위치들에서의 주파수는 시간에 걸쳐 변한다.
[0035] 스위핑되는 초점과 결합하여, ARFI의 송신 빔은 상이한 깊이들에 송신되는 상이한 주파수들을 갖는다. 상이한 중심 주파수들은 상이한 깊이들에 송신된다. 주파수 스위프에서 시간에 걸쳐 주파수가 변화함에 따라, 시변 초점에서 초점 깊이가 변한다. 연속적으로 더 높은 주파수들은 연속적으로 더 가까운 초점 존들에 포커싱되거나, 또는 그 반대로도 가능하다. 임의의 범위의 위치들 및/또는 범위의 주파수들이 사용될 수 있다. 시간에 걸친 초점 깊이의 변화는, 원하는 주파수가 원하는 초점 위치에 제공되도록 요소 파형들 사이의 상대적 주파수의 변화를 야기할 수 있다.
[0036] 동작(32)에서, 파 또는 파들을 생성하기 위한 초점이 스위핑된다. 초점을 스위핑하기 위해, 초점의 위치는 시간에 걸쳐 변화된다. 주어진 ARFI 송신이 기간에 걸쳐 발생한다. 하나 이상의 요소들이 먼저 음향 에너지를 출력하기를 시작하고, 다른 요소들은 상대적 지연 또는 페이징에 기반하여 상이한 시간들에 합류한다. 각각의 요소에 대한 파형들은 계속되는데, 일부는 다른 요소들이 종료하기 전에 종료한다. 이 기간은 하나의 빔 또는 푸싱 펄스 송신을 위한 것이며, 어레이가 음향 에너지를 생성하기를 시작하는 시간부터 확장되고, 그런 다음 어레이가 음향 에너지를 생성하기를 중단하는 시간에 종료한다. 초점의 스위프, 및/또는 주파수 스위프는 주어진 송신 빔을 생성하기 위한 기간 동안 발생한다.
[0037] 여기는, 기계식 초점을 갖거나 또는 갖지 않는 페이즈드(phased) 어레이를 사용하여 포커싱된다. 기계식 초점은 고도 초점과 같이 주어진 방향에 대해 제공될 수 있다. 방위각 및/또는 축방향 기계식 초점이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 방향과 가능하게는 모두 세 개의 방향들(예컨대, 축방향, 방위각, 및 고도)로, 요소들의 어레이가 전자식으로 포커싱된다. 전자식 초점은 기간 동안 초점의 변동을 가능하게 한다. 주파수의 스위프는 각각의 요소에 적용되는 파형들에서 발생한다.
[0038] 시변 초점은 라인 초점을 가질 수 있다. 라인은 직선이거나 또는 만곡된다. 라인은 연속적이지만, 다수의 이산 구역들(연속적이지 않음)을 위한 것일 수 있다. 송신 빔이 생성되는 기간에 걸쳐 초점 위치가 변화한다.
[0039] 초점을 스위핑하기 위해, 위상 프로파일(profile), 지연 프로파일 또는 둘 모두는 동작(32)의 기간에 걸쳐 변경된다. 초점을 스위핑하기 위한 다른 접근법들이 사용될 수 있다. 단일 초점을 갖는 빔을 송신하기 위해, 위상 프로파일은 시간상 일정하다. 기간 동안, 상이한 요소들의 파형들 사이의 동일한 상대적 위상이 사용된다. 스위핑되는 초점을 위해, 어레이에 걸친 위상 프로파일은 기간 동안 변한다. 어레이의 요소들의 둘 이상의 파형들 사이의 상대적 위상차의 양(amount)이 변화한다. 위상은, 일부 파형들 및 대응하는 요소들에 대해서는 다른 파형들 및 대응하는 요소들에 대해서와는 상이하게 변화된다. 상이한 위치에 포커싱하기 위해, 상이한 위상 프로파일이 사용된다. 위상 프로파일은, 요소들 사이에 상이한 상대적 지연들을 가짐으로써 상이하다. 초점 위치를 이동시키기 위해 초점을 스위핑할 때, 상이한 지연 프로파일들이 구현된다. 기간의 상이한 시간들에, 상이한 상대적 페이징이 적용된다.
[0040] 주어진 요소에 대한 주어진 파형이 생성됨에 따라, 다른 파형들에 대한 위상이 변화한다. 위상 회전기 또는 지연 조정이 사용될 수 있다. 대안적으로, 파형은, 상대적 위상 또는 지연의 분산(variance)을 이용하여 생성된다. 어레이에 걸친 상대적 위상들 또는 지연들의 변화들은 개개의 파형들의 일부분들이 상이한 위치들에 포커싱되게 한다. 송신 빔에 대한 초점은 빔이 생성되는 기간 동안 변한다. 파형들은, 초점을 스위핑하기 위한 변동과 주파수 스위프 둘 모두 포함하도록 생성되고 그리고/또는 변환기에 적용된다.
[0041] 임의의 변화 함수(change function)가 위상 또는 지연에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 위상 프로파일들은 시간에 걸쳐 끊임없이 변화한다. 변화는 송신 빔형성기의 매 N 개의 클록(clock) 사이클들마다 발생하며, 여기서, N은 정수이다. 일정한 변화를 위해 N은 1일 수 있다. 덜 빈번한 변화를 위해, N은 더 큰 수일 수 있다. 다른 접근법들에서, N이 1보다는 더 크지만 연속적인 초점 구역을 따라 피크로부터 2 dB 미만으로 낮게 하기에는 충분한 상태로, 일정한 변화가 제공된다.
[0042] 초점 위치들에 따라, 하나 이상의 파형들 및/또는 요소들에 대한 위상은 전혀 변화하지 않거나 또는 다수의 클록 사이클들에 대해 변화하지 않을 수 있다. 예컨대, 어레이에 대한 법선을 따라 축방향으로 초점이 스위핑되는, 어레이의 중심 요소에 대한 파형에 적용되는 위상은 전체 기간에 대해 동일할 수 있다. 애퍼처의 단부들에 있는 요소들의 파형들에 대한 위상들은 최대 분산 및 변화율들을 가질 수 있다. 어레이의 경우, 하나 이상의 위상 항(term)들이 끊임없이 변화하고 있다.
[0043] 위상 변화는 위상 회전기를 사용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 위상은, 상이한 위상 항들, 이를테면 일정한 위상, 선형 위상, 및 이차 위상 항들을 사용하여 제어된다. 부가적인, 상이한, 또는 더 적은 수의 위상 항들이 사용될 수 있다. 단일 초점에 대해 동일한 상대적 위상을 유지하기 위해, 위상 항들은 시간상 일정하다. 초점을 스위핑하기 위해, 하나의 위상 항, 더 많은 위상 항들, 또는 위상 항들 전부가 시간에 걸쳐 변할 수 있다. 스위핑되는 초점을 위한 위상 항들은, 단지 단일 초점 위치에 대한 채널 의존적이 아니라, 채널 및 시간 의존적이다.
[0044] 주어진 요소들에 대한 위상 또는 위상 프로파일의 변화율은 일정하다. 애퍼처 내에서의 요소 포지션 및 스티어링(steering) 각도에 따라, 상이한 요소들에 대해서 그 변환율은 상이할 수 있다. 다른 실시예들에서, 위상의 변화율은 변한다. 예컨대, 변화율은, 일부 범위의 초점 위치들에 대해, 그 구역 또는 범위의 위치들로 포커싱되면서 송신되는 음향 에너지의 양 또는 체류 시간을 증가시키기 위해, 더 느려질 수 있다. 적어도 기간의 일부에 대해, 일부 초점 위치들에 대한 변화율은 제로일 수 있다. 초점 위치는 시간에 걸쳐 일정한 변화율이 아니라 위치가 계단형으로 변할 수 있다.
[0045] 단일 송신 빔은, 시변 초점 위치 및 주파수 스위프를 이용하여 송신된다. 다른 실시예들에서, 주어진 송신 이벤트는 하나보다 많은 빔(예컨대, 동시 다중-빔(multi-beam))을 형성할 수 있다. 하나의 송신 빔, 일부 송신 빔들, 또는 송신 빔들 전부는 시변 초점들 및 주파수 스위프를 갖는다. 주어진 송신 이벤트 동안 단일 빔을 송신하든 또는 다수의 빔들을 송신하든 간에, 송신 이벤트는 어레이에 의한 음향 에너지의 중단되지 않는 생성의 기간에 걸쳐 발생한다. 기간 동안의 임의의 지점에 적어도 하나의 요소가 음향 에너지를 생성하고 있다. 후속하는 빔들은, 이를테면 음향 에너지를 생성하는 어레이의 어떤 요소들도 없이 하나 이상의 파형 사이클들의 기간을 가짐으로써, 비-연속적인 방식으로 형성될 수 있다. 비-연속적이란 것은, 요소들의 대부분 또는 음향 에너지를 생성하지 않는 다른 수의 요소들에 기반할 수 있다.
[0046] 초점 위치 및 대응하는 주파수는 축방향으로 변하거나, 측방향으로 변하거나, 또는 축방향으로 그리고 측방향으로 변한다. 시변 초점 위치 및 주파수는 축방향 위치에 따라 변한다.
[0047] 일 실시예에서, 주파수 스위프는, 변환기에 대한 적용을 위해 지연들 또는 위상 회전기들에 의한 파형들의 상대적 지연 또는 페이징 그리고 주파수 스위프를 갖는 요소 파형들을 생성함으로써 제공된다. 다른 실시예에서, 요소 파형들은 주파수 스위프와 시변 초점 둘 모두를 제공하도록 생성된다. 그런 다음, 예컨대, 초점 및 주파수가 시간에 따라 선형으로 변화한다고 가정하면, ARFI 푸싱 펄스는 다음과 같이 표현된다:
Figure 112019031536125-pat00001
여기서, t는 시간이고, ωmax는 최대 각주파수이며, 그리고
Figure 112019031536125-pat00002
는 각주파수의 변화율이다. Δt의 펄스 지속기간에 대해, 주파수의 변화율은 다음과 같다:
Figure 112019031536125-pat00003
선형 또는 비-선형을 포함하는 다른 함수들이 변화율에 사용될 수 있다. 일정한 변화율 또는 시변 변화율이 사용될 수 있다. 시간-의존 초점은 다음과 같이 표현된다:
Figure 112019031536125-pat00004
여기서, d는 깊이이며, 그리고
Figure 112019031536125-pat00005
는 초점에 대한 변화율이다. 선형 또는 비-선형을 포함하는 다른 함수들이 변화율에 사용될 수 있다. 일정한 변화율 또는 시변 변화율이 사용될 수 있다.
[0048] 선형 어레이 상의 방위각 위치 xi에 있는 각각의 변환기 요소 i의 시간-의존 지연(여기서, i는 1 내지 L임)은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112019031536125-pat00006
방정식 1의 s(t)는 다음과 같이 다시 기록될 수 있다:
Figure 112019031536125-pat00007
여기서, n은 인덱스(index)이고, δ는 크로네커 델타(Kronecker delta) 함수이며, 그리고 T는 두 델타 함수들 사이의 기간이다. 다른 지연 또는 페이징 함수들이 사용될 수 있다. 델타 함수는 각각의 요소에 대한 파형에 상대적 지연 및/또는 페이징을 도입한다. 각각의 요소 상에서 송신되는 파형은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112019031536125-pat00008
이를테면 어레이에서의 곡률을 고려하기 위해 다른 함수들이 사용될 수 있다. 사인(sine) 함수 항은 주파수 스위프를 제공하고, 크로네커 델타 함수 항은 대응하는 시변 초점을 제공한다.
[0049] 애퍼처에서의 각각의 요소에 대해 생성된 파형은 구형파들 또는 정현파들이다. 생성된 파형들은 동기화 시 요소들에 적용되어서, 주파수 스위프와 초점 스위프를 이용한 ARFI 송신 빔의 생성이 야기된다.
[0050] 주파수의 변화율 및/또는 시변 초점의 변화율은 조정가능할 수 있다. 상이한 세팅들이 사용될 수 있다. 예컨대, 하나의 유형의 조직에 변화율에 대한 하나의 세팅이 사용되고, 다른 유형의 조직에 다른 세팅이 사용된다. 또한 또는 대안적으로, 변화율을 세팅(set)하기 위해 관심 구역(즉, ARFI 스캔 구역)의 사이즈 및/또는 관심 구역의 위치가 사용될 수 있다. 주파수의 변화율 및 시변 초점의 변화율을 세팅하기 위해 동일한 또는 상이한 정보가 사용될 수 있다. 감쇠 및/또는 다른 정보가 사용될 수 있다.
[0051] 그런 다음, 응답하는 에코들을 수신하기 위해 송신 빔이 사용되는 경우, 변화율은 사운드의 속력에 대응한다. 동적 수신 포커싱(focusing)에서, 초점 위치는 사운드의 속력에 따라 변화한다. 그런 다음, 송신 및 수신 초점을 정렬하기 위해, 송신 초점 및 대응하는 주파수 스위프는 사운드의 속력에 따라 변화한다. 조직 변위를 유발하고, 응답하는 에코들을 수신하지 않기 위해 ARFI가 사용되기 때문에, 조정가능한 변화율들은 사운드의 속력과는 상이할 수 있다. 예컨대, 주파수의 변화율은 사운드의 속력인 1,540 m/s와는 10 배만큼 상이한 100 m/s일 수 있다. 다른 차이들이 사용될 수 있다.
[0052] 변화율이 조정가능하기 때문에, 다양한 선형 또는 비-선형 함수들이 사용될 수 있다. 위의 방정식 2는 일 예이다. 변화율이 조정가능하기 때문에, 변화율은 사용자로부터의 입력에 기반하여 세팅될 수 있다. 예컨대, 사용자가 애플리케이션(application)을 선택한다. 애플리케이션은 조직의 유형을 표시한다. 상이한 조직들은 주파수의 함수로써 상이한 감쇠 및/또는 흡수를 갖는다. 초점 위치 및 주파수의 변화율은 선택된 애플리케이션에 기반하여 세팅된다. 다른 예로서, 관심 구역(예컨대, 전단파가 이미징될(imaged) 구역)의 위치 및/또는 사이즈가 사용자에 의해 입력된다. 초점 위치들 및 주파수들의 범위는 관심 구역의 사이즈와 관련될 수 있다. 구역의 위치는 최소 및/또는 최대 주파수들 및/또는 초점 위치들을 결정할 수 있다. 초점 위치 및/또는 주파수의 변화율은 관심 구역 사이즈 및 위치에 기반하여 세팅된다. 또 다른 예에서, 사용자는 변화율에 대한 세팅을 직접적으로 선택하는데, 이를테면 변화율 값을 선택한다. 사용자 입력 변화율 값은, 방정식 2 대신에 사용되거나, 또는 그런 다음 최대 및 최소 주파수들을 세팅하여 선택된 변화율을 제공하기 위해 사용된다.
[0053] 도 4 및 도 5는 방정식 6에 기반하여 요소 파형들로부터 생성되는 예시적인 송신 빔들을 도시한다. ARFI 펄스 지속기간은 Δt = 400 ㎲이다. 주파수는 fmax = 4 MHz 내지 fmin = 2 MHz에서 변화한다. 초기 초점은 dmin = 2 cm이고, 최종 초점은 dmax = 10 cm이다. 그 결과, 주파수의 변화율은
Figure 112019031536125-pat00009
이고, 초점 깊이의 변화율은
Figure 112019031536125-pat00010
이다. 도 4는 시간의 함수로써 상이한 깊이들(예컨대, 3 cm, 5 cm, 7 cm, 및 9 cm)에서의 송신 빔의 ARFI 신호를 도시한다. 송신 빔은, 주파수 스위프 및 시변 초점을 사용하여 생성된다. 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 송신된다. 도 4에서 펄스의 긴 지속기간에 기인하여 시간에 따른 오실레이션(oscillation)의 주파수를 시각화하는 것은 가능하지 않지만, 관심 주파수에서 최대 에너지를 갖는 처프(예컨대, 얕은 깊이들에서의 고주파수들, 그리고 깊은 깊이들에서의 저주파수들)가 제공된다. 도 5는 도 4의 신호들의 스펙트럼들을 도시한다. 도 5에서, 스펙트럼들은, 특정 깊이에서 푸시 에너지의 대부분이 좁은 주파수 대역으로 집중된다는 것을 나타낸다. 도 4는 도 5와 동일한 정보를 표현하지만 시간 도메인(domain)으로 표현한다. 감쇠 및/또는 회절에 기인하여, 상이한 깊이들에서의 신호들의 진폭은 상이하다. 진폭들을 더욱 유사하게 만들기 위해 진폭 변조가 사용될 수 있다.
[0054] 동작(36)에서, 빔형성기, 변환기, 및 이미지 프로세서를 사용하는 초음파 시스템은 ARFI 송신 빔으로부터 생성된 파에 의해 유발되는, 조직에서의 변위들을 추적한다. 빔형성기는 송신 파형들을 생성하고, 변환기는 파형들을 송신 빔들로 컨버팅(convert)하고, 송신 빔들의 에코들을 수신 신호들로 컨버팅하며, 빔형성기는 수신 신호들로부터 수신 빔들을 형성하며, 그리고 이미지 프로세서는 수신 빔들 또는 수신 빔들로부터의 데이터를 상관시켜 변위들을 결정한다.
[0055] 조직 반응은 조직 특성들 및 ARFI 빔에 의해 생성된 파의 함수이다. 시간에 걸친 조직의 변위는, 조직 특성들 또는 반응과 파형의 컨볼루션(convolution)으로서 표현될 수 있다. 조직 반응은 조직의 점탄성 속성들을 반영한다. 점탄성 속성들을 측정하기 위해, 푸싱 펄스에 대한 응답으로 시간에 걸친 조직의 변위가 측정된다. 생성된 파 또는 ARFI 펄스 자체에 의해 유발되는, 조직의 변위는 시간에 걸쳐 결정된다. 주어진 위치를 파가 통과함에 따라, 피크 양까지 증가하고 그런 다음 조직이 휴식으로 되돌아감에 따라 감소하는 양 또는 거리만큼, 조직은 변위한다.
[0056] 동작(36)에서, 변위는 시간의 함수로써 계산된다. 변위를 결정하기 위해 조직은 다수 번 스캐닝되는데(scanned), 이를테면 9 개의 상이한 시간들에서의 변위들을 결정하기 위해 구역은 적어도 10 번 스캐닝된다. 조직은, 푸싱 파형에 대한 조직의 반응 동안 변위를 스캐닝(scanning)할 수 있는 임의의 이미징 양식(modality)을 사용하여 스캐닝된다. 스캔은 원하는 파형(예컨대, 전단파)이 조직을 통과하고 있을 시간들의 범위에 걸쳐 발생한다.
[0057] 초음파 스캐닝을 위해, 파는 ARFI 푸싱 펄스에 대한 초점 구역에 인접한 그리고/또는 이 초점 구역으로부터 이격된 위치들에서 검출된다. 관심 구역에서의 파들에 대한 조직 반응을 검출하기 위해, 이 구역으로의 송신들이 이루어지고, 이 구역에서 검출이 수행된다. 이들 다른 송신들은 파 또는 변위를 유발하기 위한 것이 아니라 파들 또는 변위를 검출하기 위한 것이다. 검출을 위한 송신들은, 더 낮은 전력 및/또는 짧은 펄스들(예컨대, 1-5 개의 반송파 사이클들)을 갖고 ARFI 빔과 동일한 또는 상이한 스캔 라인을 사용할 수 있다. 검출을 위한 송신들은 복수의 스캔 라인을 따라 수신 샘플(sample)들을 동시에 형성하기 위해 적어도 하나의 차원을 따라, 이를테면 측방향으로 더 넓은 빔 프로파일을 가질 수 있다.
[0058] ARFI 송신 빔은 에코들을 수신하기 위해 사용되지 않는다. 송신에 사용되는 추적 파형들의 주파수와 수신을 위한 주파수는 ARFI 빔에 사용되는 주파수들과는 독립적이다. 예컨대, ARFI가 1-3 MHz 처프를 갖는 반면에, 추적 빔들은 1.5 MHz의 중심 송신 주파수 및 1.5 MHz 또는 3 MHz 고조파의 수신 주파수를 갖는 B-모드(mode) 빔들이다. ARFI가 수신에 사용되지 않기 때문에, ARFI로부터의 신호는 추적을 위한 수신 신호들과의 간섭을 갖지 않거나 또는 제한된 간섭을 갖는다.
[0059] 파 또는 변위는 하나, 둘, 또는 그보다 더 많은 방향들로 모니터링될(monitored) 수 있다. 파를 검출하기 위해 관심 구역이 모니터링된다. 관심 구역은 임의의 사이즈이다. 스위핑되는 초점 위치들 및/또는 주파수 스위프를 사용하여 초점 구역이 확장되기 때문에, 모니터링(monitoring)은 더 큰 깊이, 측방향 범위, 면적, 또는 체적에 걸쳐 이루어질 수 있다. 초점을 따라 파들이 생성된다. 일 예에서 축방향으로 확장되는 초점을 위해, 깊이가 4 cm이고 방위각이 6 mm인 면적이 모니터링될 수 있다. 측방향으로 이격된 위치들은 각각의 깊이에 대해 독립적으로 모니터링된다. 변위들은, 각각의 깊이에 대해, 측방향으로 이격된 복수의 위치들 각각에서 추적된다. 깊이들의 범위에 걸친 정보를 결합하지 않고, 추적이 수행된다. 이는 가능한데, 그 이유는 충분한 세기의 푸싱이 축방향 범위에 걸쳐 적용되어서 더 큰 깊이 분해능(resolution)을 이용한 ARFI 이미징이 가능하게 되기 때문이다.
[0060] 검출 구역은 초음파에 의해 모니터링된다. 임의의 수의 스캔 라인들에 대한 모니터링이 수행된다. 예컨대, 각각의 모니터링 송신에 대한 응답으로 4 개, 8 개, 또는 그보다 더 많은 수의 수신 빔들이 형성된다. 파 또는 변위를 생성하기 위해 주파수 스위핑되는 ARFI 여기를 송신한 후에, 하나 이상의 송신 스캔 라인들을 따라 반복적으로 B-모드 송신들이 수행되고, 대응하는 수신 스캔 라인들을 따라 수신들이 수행된다. 다른 실시예들에서, 각각의 송신에 대한 응답으로, 단지 단일 수신 빔 또는 다른 수들의 수신 빔들이 형성된다. 초음파 데이터의 일부, 이를테면 반복들의 시작 또는 끝에서의 초음파 데이터는 파 또는 변위에 응답하지 않을 수 있다.
[0061] 이미지 프로세서는 초음파 스캔 데이터(예컨대, 빔형성된(beamformed) 샘플들 또는 B-모드 검출 데이터)로부터 변위들을 계산한다. 조직은 2 번의 스캔들 사이에서 움직인다. 하나의 스캔의 데이터는 다른 스캔에서의 데이터에 대해 1 차원으로, 2 차원으로, 또는 3 차원으로 번역된다(translated). 각각의 가능한 상대적 위치에 대해, 일 위치 주위의 데이터에 대한 유사성의 양이 계산된다. 유사성의 양은 상관, 이를테면 교차-상관을 이용하여 결정된다. 절대차들의 최소 합계 또는 다른 함수가 사용될 수 있다. 가장 높은 또는 충분한 상관을 갖는 공간 오프셋(offset)이, 주어진 위치에 대한 변위의 양과 방향을 표시한다. 다른 실시예들에서, 상이한 시간들로부터 수신된 데이터의 위상 오프셋이 계산된다. 위상 오프셋은 변위의 양을 표시한다. 또 다른 실시예들에서, 상이한 시간들에서의 라인(예컨대, 축방향)을 표현하는 데이터는 그 라인을 따른 복수의 깊이들 각각에 대한 시프트(shift)를 결정하기 위해 상관된다.
[0062] 변위들은 이를테면 순차적인 스캔들과 연관된 상이한 시간들에, 주어진 위치에 대해 결정된다. 변위는 스캔 데이터의 초기 또는 기준 프레임(frame)에 대해 결정된다(즉, 누적 변위). 대안적으로, 지속적으로(on an ongoing basis) 기준으로서 이전 프레임을 할당하는 것과 같이, 변위는 스캔 데이터의 직전 프레임으로부터 결정된다(즉, 증분 변위). 주어진 위치에 대한 시간 프로파일은 시간에 걸쳐 파에 의해 유발되는 변위를 표시한다.
[0063] 원하는 측정들을 위해 초점 구역이 충분히 확장되는 경우, 단일 ARFI 푸싱 펄스가 사용된다. 시변 초점에도 불구하고 더 넓은 관심 구역이 존재하는 경우, 동작들(30-36)은 반복될 수 있다. 변위 검출을 위한 송신들과 수신들은 조직의 상이한 구역들을 스캐닝하기 위해 ARFI 빔들과 인터리빙된다(interleaved). 더 큰 구역을 모니터링하기 위해, 다른 위치들에 대해 동작들(30-36)이 반복된다. 각각의 수신 빔 위치에 대해, 움직임 정보의 시간 프로파일(즉, 변위들)이 제공된다. 각각의 축방향 깊이 및/또는 측방향 위치에 대해 별개의 시간 프로파일이 제공된다.
[0064] 조직의 특성을 결정하기 위해, 시간 프로파일을 갖거나 또는 갖지 않는 변위 정보가 사용된다. 각각의 위치에서의 특성이 결정된다. 임의의 특성, 이를테면 탄성, 변형, 전단 속도(velocity), 종파 속도, 계수(modulus), 또는 다른 점탄성 속성이 결정될 수 있다. 변위들 자체, 이를테면 변위의 크기는 조직을 표현하기 위해 사용될 수 있다.
[0065] 동작(38)에서, 이미지가 생성된다. 이미지는 조직 특성 또는 속성을 표현한다. 이미지는 변위들의 함수이다. 변위들 자체 또는 변위들로부터 유도되는 특성(예컨대, 전단 계수 또는 속도)을 사용하여, 디스플레이될(displayed) 정보가 계산된다. 예컨대, 속성의 숫자 또는 텍스트(textual) 표시가 디스플레이될 수 있다. 다른 실시예들에서, 플롯(plot) 및/또는 근사(fit) 라인 그리고 기울기 값이 출력된다. 예컨대, 하나 이상의 위치들 각각에 대한 시간에 걸친 변위가 디스플레이된다. 점탄성 속성은 이미지에서 사용자에게 통신된다. 이미지는 그래프(graph), 이를테면 위치의 함수로써 값들의 플롯일 수 있다.
[0066] 이미지는 공간 또는 위치의 함수로써 속성, 변위, 또는 다른 파 정보의 1-차원, 2-차원, 또는 3-차원 표현을 포함할 수 있다. 예컨대, 일 구역 전체에 걸친 전단 속도가 디스플레이된다. 전단 속도 값들은 회색-스케일(gray-scale) 변조된 B-모드 이미지에서 일 구역의 픽셀(pixel)들에 대한 색을 변조한다. 이미지는 변위 정보, 이를테면 상이한 위치들에 대한 전단 또는 계수(moduli)(예컨대, 전단 계수)를 표현할 수 있다. 디스플레이 그리드(display grid)는 변위들이 계산되는 그리드 및/또는 스캔 그리드와는 상이할 수 있다. 픽셀들의 색, 밝기, 휘도, 색조, 또는 다른 특성은 변위들로부터 유도되는 정보의 함수로써 변조된다.
[0067] 다른 실시예들에서, 변위들은 전단파 속도 이미징에 사용된다. 2-차원 또는 3-차원 구역에서의 전단 속도들의 분포가 결정되고 이미지 값들에 매핑된다(mapped). 다른 실시예에서, 전단파 속도 지점 정량화(point quantification)가 수행된다. 일 위치에서의 전단파 속도의 값은 텍스트(text) 또는 숫자 값으로서 디스플레이된다.
[0068] 일 실시예에서, 이미지는 상이한 깊이들로부터의 변위들의 함수이다. 1-차원, 2-차원, 또는 3-차원 이미징을 사용하여, 이미지에서 표현되는 조직의 상이한 위치들은 상이한 깊이들을 포함한다. 숫자 또는 텍스트 정보의 경우, 상이한 깊이들에 대한 값 또는 값들을 유도하기 위해, 상이한 깊이들로부터의 변위들이 사용된다. ARFI 빔의 스위핑되는 초점에 기인하여, 상이한 깊이들에서의 변위가 검출될 수 있다. 상이한 측방향 위치들에 대한 변위가 검출된다. ARFI 빔들에 대한 초점을 확장시킴으로써, 일 면적 또는 체적에서의 더 많은 위치들이 모니터링되고 이미징에 사용될 수 있다. 주파수 스위프를 사용함으로써, 위치들에 대한 신호-대-잡음비는 주파수 스위프가 없는 경우보다 더 우수하다. 더 큰 구역이 샘플링될(sampled) 수 있고, 그리고/또는 결정된 조직 특성은 주파수 스위프가 없는 경우보다 더 정확하다. ARFI에 대한 깊이의 함수로써의 세기는, 주파수 스위프를 사용하여 더욱 균일할 수 있다.
[0069] 도 6은 ARFI 스캐닝에서의 주파수 스위프를 위한 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 초음파는 이를테면 전단파 또는 종파의 생성을 통해 조직 변위를 생성하며, 그리고 속성을 결정하기 위해, 변위에 반응하는 조직에 응답하는 스캔 데이터가 사용된다. 주어진 ARFI 송신에 대한 변위를 측정하기 위한 증가된 구역 사이즈 및/또는 측정 위치들에 대한 더 우수한 신호-대-잡음비를 위해, ARFI는, 주파수 스위프를 이용하여 송신된다. 상이한 주파수들을 상이한 깊이들에 포커싱(focusing)함으로써, 추가적인 개선이 제공된다.
[0070] 시스템(10)은 의료 진단 초음파 이미징 시스템이다. 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 분포된 다른 어레인지먼트(arrangement)이다. 빔형성기-수행 스캔으로부터의 데이터는 컴퓨터 또는 다른 프로세싱 디바이스(device)에 의한 프로세싱을 위해 컴퓨터 네트워크 또는 메모리(memory)를 통해 이용가능하다.
[0071] 시스템(10)은 도 1의 방법 또는 다른 방법들을 구현한다. 시스템(10)은 송신 빔형성기(12), 변환기(14), 수신 빔형성기(16), 이미지 프로세서(18), 디스플레이(20), 및 메모리(22)를 포함한다. 부가적인, 상이한, 또는 더 적은 수의 구성요소들이 제공될 수 있다. 예컨대, 정보가 획득될 관심 구역의 수동 또는 보조된 지정을 위해, 또는 애플리케이션의 입력, 조직의 유형, 및/또는 주파수 및/또는 초점 위치의 변화율들의 세팅을 위해, 사용자 입력이 제공된다.
[0072] 송신 빔형성기(12)는 초음파 송신기, 메모리, 펄서, 파형 생성기, 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 구성된다. 파형들은 시간에 걸친 주파수 변동을 포함한다. 주파수는 시작부터 종료까지 또는 연속적인 파형의 일부분 동안 선형으로 또는 비-선형으로 스위핑되거나 또는 변화된다. 주어진 ARFI(예컨대, 100-1000 개의 사이클들)에 대해, 파형의 주파수(예컨대, 중심 주파수 및/또는 대역)가 변화한다. 이 주파수 변동은 송신 빔형성기(12)의 채널들의 서브-세트(sub-set) 또는 전부에 대해 수행된다.
[0073] 일 실시예에서, 시변 초점을 이용하여, 파형들이 생성되어 변환기 어레이에 적용된다. 예컨대, 상대적 페이징은 송신 빔의 생성 동안 시간에 걸쳐 변한다. 각각의 채널의 파형들이 위상 변동을 통합하여서, 스위핑되는 초점 또는 다수의 초점 위치들을 갖는 ARFI 펄스 또는 빔이 야기된다. 주파수 변동에 대응하여, 상이한 주파수들이 상이한 깊이들 또는 위치들에 포커싱된다. 예컨대, 1 MHz는 10 cm에 포커싱되고, 3 MHz는 3 cm에 포커싱되며, 그리고 다른 중심 주파수들은 3 MHz와 1 MHz 사이에서 3 cm 내지 10 cm의 라인을 따른 위치들에 선형으로 매핑된다. 주파수별 감쇠의 차이들에 기인하여, 변환기(14)에 더 가까운 초점 존들에 더 높은 주파수들이 포커싱되고, 변환기(14)로부터 더 멀리 있는 초점 존들에 더 낮은 주파수들이 포커싱된다. 대안적으로, 더 높은 주파수들이 더 낮은 주파수들보다 더 멀리 포커싱될 수 있다.
[0074] 스위프에 사용되는 주파수 범위는 조정가능하다. 주파수 범위를 세팅하기 위해, 검사되고 있는 조직의 감쇠 및/또는 흡수가 사용될 수 있다. 예컨대, 간 조직은 유방 조직과는 상이한 감쇠를 가지며, 따라서 상이한 유형들의 조직에 대한 상이한 주파수들 및 결과적 스위프 범위는 상이하다.
[0075] 관심 구역의 위치 및 사이즈가 주파수 범위를 결정할 수 있다. 사이즈와 위치가, 스캐닝되고 있는 위치들을 결정한다. 감쇠에 기인하여, 가장 깊은 위치들에 사용되는 주파수는 가장 가까운 위치들에 사용되는 주파수보다 더 낮을 수 있다. 분해능을 위해 더 높은 주파수들이 원해지지만, 감쇠가 더 깊은 위치들에 전파되는 주파수들을 제한한다.
[0076] 사용되는 주파수들(예컨대, 주파수 범위)은 사운드의 속력과는 독립적이다. 시간에 걸친 주파수의 기울기가 사운드의 속력에 기반하는 주파수 스위프가 아니라, 주파수 스위프는 사운드의 속력과는 독립적일 수 있다. 송신으로부터의 에코들을 위해 신호들이 수신되는 경우, 동적 수신 포커싱은 송신 주파수 스위프가, 사운드의 속력으로 발생하는 동적 포커싱과 일치해야 하는 상이한 깊이들에 포커싱된 주파수들을 갖게 한다. ARFI에 대해 수행되는 수신 동작이 없기 때문에, 주파수들 및 대응하는 초점 위치들은 임의의 레이트(rate)로 변화할 수 있다. 주파수 및 초점 위치의 변화율들은 조정가능한데, 이를테면 사용자 세팅가능(settable)하고, 애플리케이션(예컨대, 조직 유형)에 기반하여 세팅가능하며, 그리고/또는 구역 사이즈 및 위치에 기반하여 세팅된다.
[0077] 시변 초점에 대한 다른 실시예에서, 송신 빔형성기(12)는 각각의 채널에 위상 회전기들(13)을 포함한다. 각각의 위상 회전기(13)는 생성된 파형 또는 생성되고 있는 파형에 한 번에 일 위상을 적용하도록 제어된다. 송신 빔형성기(12)의 채널들의 위상 회전기들(13)은 변환기(14)의 애퍼처에 걸친 상이한 위상 프로파일들을 시간에 걸쳐 그리고/또는 동일한 진행중인 파형들에 적용하도록 구성된다. 결과적 파형들은, ARFI 펄스를 생성하기 위해 송신 빔형성기(12)에 의해 생성된다. 위상 회전기들(13)은 단일 송신 빔 동안 초점을 스위핑하는 데 필요한 위상의 변화들에 응답한다. 초점은, 동일한 송신 빔에서 시간에 걸쳐 초점들의 라인을 생성하는 것과 같이, 측방향으로, 축방향으로, 또는 둘 모두로 시프팅된다.
[0078] 다른 실시예에서, 송신 빔형성기(12)의 파형 생성기들(예컨대, 디지털-아날로그 컨버터(digital-to-analog converter)들을 갖는 메모리 또는 펄서들)은 파형의 일부로서 상대적 지연 또는 페이징을 갖는 채널들에 대한 파형들을 생성한다. 예컨대, 주파수 스위프와 시변 초점을 구현하기 위해, 방정식 6에 대해 위에서 설명된 바와 같이 크로네커 델타 함수가 사용된다.
[0079] 송신 빔형성기(12)는 이를테면 송신/수신 스위치(switch)를 통해 변환기(14)와 연결된다. 생성된 파형들에 대한 응답으로 변환기(14)로부터 음향 파들의 송신 시, 주어진 송신 이벤트 동안 하나 이상의 빔들이 형성된다. 적어도 하나의 빔은, 스위핑되는 초점을 갖거나 또는 갖지 않는, 주파수 스위프를 갖는 ARFI 펄스이다.
[0080] 조직 변위를 스캐닝하기 위해, ARFI가 송신된 후에 다른 송신 빔들의 시퀀스(sequence)가 생성된다. 송신 빔들의 시퀀스는 1-차원, 2-차원 또는 3-차원 구역을 스캐닝한다. 섹터(sector), Vector®, 선형, 또는 다른 스캔 포맷(format)들이 사용될 수 있다. 동일한 구역이 다수 번 스캐닝된다(scanned). 송신 빔형성기(12)에 의한 스캐닝은 ARFI 펄스의 송신 후에 발생한다. 변환기(14)의 동일한 요소들이 조직을 스캐닝할 뿐만 아니라 조직을 변위시키기 위해서도 사용되지만, 상이한 요소들, 변환기들, 및/또는 빔형성기들이 사용될 수 있다.
[0081] 변환기(14)는 압전기 또는 용량성 멤브레인(membrane) 요소들의 1-차원, 1.25-차원, 1.5-차원, 1.75-차원 또는 2 차원 어레이이다. 변환기(14)는 음향 에너지와 전기 에너지 사이를 변환하기 위한 복수의 요소들을 포함한다. 예컨대, 변환기(14)는 약 64-256 개의 요소들을 갖는 1-차원 PZT 어레이이다.
[0082] 변환기(14)는 전기 파형들을 음향 파형들로 컨버팅하기 위한 송신 빔형성기(12)와 연결되고, 음향 에코들을 전기 수신 신호들로 컨버팅하기 위한 수신 빔형성기(16)와 연결된다. 변환기(14)는 ARFI를 송신한다. ARFI의 송신 빔은 환자의 관심 조직 구역 또는 관심 위치에 포커싱된다. 변환기 요소들에 전기 파형들을 적용하는 것에 대한 응답으로, 음향 파형이 생성된다. ARFI는 파(예컨대, 전단파)의 생성을 통해 또는 직접적으로 조직 변위를 유발한다.
[0083] 변위를 검출(추적)하기 위해 초음파를 이용한 스캐닝의 경우, 변환기(14)는 송신 빔형성기(12)로부터의 추가적인 파형들에 기반하여 음향 에너지를 송신하며, 그리고 에코들을 수신한다. 변환기(14)의 요소들에 충돌하는 초음파 에너지(에코들)에 대한 응답으로, 수신 신호들이 생성된다.
[0084] 수신 빔형성기(16)는 증폭기들, 지연들, 및/또는 위상 회전기들을 갖는 복수의 채널들, 그리고 하나 이상의 합산기(summer)들을 포함한다. 각각의 채널은 하나 이상의 변환기 요소들과 연결된다. 수신 빔형성기(16)는, 검출을 위한 각각의 송신에 대한 응답으로 하나 이상의 수신 빔들을 형성하기 위해 상대적 지연들, 위상들, 및/또는 아포다이제이션(apodization)을 적용한다. 수신 시 동적 포커싱(focusing)이 제공될 수 있다. 수신 빔형성기(16)는, 수신 음향 신호들을 사용하여, 공간 위치들을 표현하는 데이터를 출력한다. 상이한 요소들로부터의 신호들의 상대적 지연들 및/또는 페이징 그리고 합산이 빔형성(beamformation)을 제공한다. 대안적인 실시예들에서, 수신 빔형성기(16)는 푸리에(Fourier) 또는 다른 변환들을 사용하여 샘플들을 생성하기 위한 프로세서이다.
[0085] 수신 빔형성기(16)는 필터(filter), 이를테면, 송신 주파수 대역에 대해 제2 고조파 또는 다른 주파수 대역에서의 정보를 격리하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 그러한 정보는 원하는 조직, 조영제, 및/또는 흐름 정보를 포함할 가능성이 높을 수 있다. 다른 실시예에서, 수신 빔형성기(16)는 메모리 또는 버퍼(buffer), 그리고 필터 또는 가산기(adder)를 포함한다. 원하는 주파수 대역, 이를테면 제2 고조파 대역, 입방(cubic) 기본 대역, 또는 다른 대역에서의 정보를 격리시키기 위해, 둘 이상의 수신 빔들이 결합된다.
[0086] 수신 빔형성기(16)는 공간 위치들을 표현하는 빔 합산 데이터를 출력한다. 단일 위치, 일 라인을 따른 위치들, 면적을 위한 위치들, 또는 체적을 위한 위치들에 대한 데이터가 출력된다. 데이터는 상이한 목적들을 위한 것일 수 있다. 예컨대, 전단파 검출을 위해서와는 상이한 스캔들이 B-모드 또는 조직 데이터에 대해 수행된다. 대안적으로, B-모드 이미징을 위한 스캔이, 조직 변위들을 결정하기 위해 사용된다. 수신 빔형성기(16)는, ARFI에 기인하는 조직의 움직임에 응답하여 수신된 음향 신호들의 함수로써 공간 위치들을 표현하는 데이터를 출력한다. ARFI로부터의 직접적인 에코들이 변환기(14)에 충돌하는 동안 수신 빔형성기(16)는 동작하지 않으며, 따라서 수신 빔형성기(16)는 ARFI로부터의 음향 에코들 없이 데이터를 출력 하도록 구성된다.
[0087] 프로세서(18)는 빔형성된(beamformed) 초음파 샘플들로부터 정보를 검출 및 프로세싱(processing)하기 위한 B-모드 검출기, 도플러(Doppler) 검출기, 펄스형(pulsed) 파 도플러 검출기, 상관 프로세서, 푸리에 변환 프로세서, 주문형 집적 회로, 일반 프로세서, 제어 프로세서, 이미지 프로세서, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array), 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 이들의 결합들, 또는 다른 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 디바이스(device)이다.
[0088] 일 실시예에서, 프로세서(18)는 하나 이상의 검출기들 및 별개의 프로세서를 포함한다. 별개의 프로세서는, 변위를 결정하고 그리고/또는 조직 속성들을 계산하기 위한 제어 프로세서, 일반 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 그래픽스(graphics) 프로세싱 유닛(unit), 주문형 집적 회로, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 네트워크(network), 서버(server), 프로세서들의 그룹(group), 데이터 경로, 이들의 결합들, 또는 다른 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 디바이스이다. 프로세서(18)는 동작들을 수행하도록 소프트웨어(software) 및/또는 하드웨어(hardware)에 의해 구성된다.
[0089] 일 실시예에서, 프로세서(18)는 수신 빔형성기(16)로부터의 출력 데이터의 함수로써 시간에 걸쳐 조직 변위를 추정한다. 변위들은 시간의 함수로써 변위의 크기의 곡선을 표현하는 프로파일 또는 데이터로서 추정된다. 변위 프로파일은, 기준 데이터와 상이한 시간에서의 조직을 표현하기 위해 획득된 데이터 사이의 유사성의 수준을 상관 시키거나 또는 다른 방식으로 결정함으로써 획득될 수 있다.
[0090] 프로세서(18)는 시간에 걸친 조직의 변위들로부터 조직 특성들을 계산하도록 구성된다. 예컨대, 시간에 걸친 변위로부터 전단 속도가 계산된다. 변위의 양을 시간으로 나눈 것이 속도를 제공한다. 일 실시예에서, 프로세서(18)는 점성 및/또는 계수를 계산한다. 프로세서(18)는 다른 속성들, 이를테면 변형 또는 탄성을 계산할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 프로세서(18)는 특성으로서 최대 변위 또는 변위의 다른 특성 또는 변위 프로파일을 결정한다.
[0091] 프로세서(18)는 속성으로부터 디스플레이(20)로 매핑되는(mapped) 이미지 또는 디스플레이 값들을 생성 및 출력한다. 예컨대, 전단 계수 또는 다른 값이 결정된다. 속성의 텍스트 또는 숫자 표시가 사용자에게 디스플레이된다. 시간에 걸친 속성의 그래프가 디스플레이될 수 있다.
[0092] 일 실시예에서, 속성은 위치의 함수로써 디스플레이된다. 단일 초점을 갖는 ARFI 펄스에 대한 응답으로, 제한된 수의 위치들에 대한 변위들이 이용가능하다. ARFI 펄스에 대해 스위핑되는 초점을 이용하여, 더 많은 수의 위치들 그리고 개개의 더 큰 선형, 면적, 또는 체적 범위에 대한 변위들이 이용가능하다. 주파수 스위프를 이용하여, 위치들에 대한 더 우수한 신호-대-잡음이 제공되어서, 단일 ARFI에 더 큰 구역이 사용될 수 있게 된다. 값들, 그래프들, 및/또는 조직 표현들은 상이한 위치들에서의 변위들을 사용하여 디스플레이될 수 있다. ARFI 펄스에 대해 단일 초점과 비교할 때 스위핑되는 초점을 사용함으로써, 유사-실시간(quasi-real-time)(예컨대, 5-19 Hz) 이미징을 위해 더 적은 수의 ARFI 펄스 송신들을 이용하여 동일한 수의 위치들이 모니터링될 수 있다. ARFI 펄스에 대해 단일 초점과 비교할 때 스위핑되는 초점을 사용함으로써, 변위들에 대한 더 큰 공간 분해능 및 대응하는 조직 특성들이 제공될 수 있다. 주파수 스위프를 사용함으로써, 더욱 균일한 파 생성이 제공되어서, 주파수 스위프 없이 스위핑되는 초점을 사용하는 것보다 더 우수한 신호-대-잡음비가 야기될 수 있다. 변위의 추정치들은 더 우수한 신호-대-잡음비에 기인하여 정확할 가능성이 높으며, 따라서 진단, 예후, 및/또는 치료에 대한 더 우수한 정보를 의사에게 제공한다.
[0093] 조직의 표현을 위해, 조직 특성의 크기는 조직 구역을 표현하는 상이한 픽셀들에 대한 색, 색조, 밝기, 및/또는 다른 디스플레이 특성을 변조한다. 프로세서(18)는 픽셀 값(예컨대, RGB) 또는 픽셀 값으로 컨버팅되는 스칼라(scalar) 값을 결정한다. 이미지는 스칼라 또는 픽셀 값들로서 생성된다. 이미지는 비디오(video) 프로세서, 룩-업 테이블(look-up table), 색 맵(map)에 출력되거나, 또는 디스플레이(20)에 직접적으로 출력될 수 있다.
[0094] 프로세서(18) 및 송신 빔형성기(12)는 메모리(22) 또는 다른 메모리에 저장된 명령들에 따라 동작한다. 명령들은, 제어기에 로딩됨으로써(loaded), 값들의 테이블(예컨대, 위상 프로파일 테이블)의 로딩(loading)을 유발함으로써, 그리고/또는 실행됨으로써 동작을 위해 프로세서(18) 및/또는 송신 빔형성기(12)를 구성한다. 송신 빔형성기(12)는, 스위핑되는 초점을 갖거나 또는 갖지 않는, 주파수 스위프를 이용한 ARFI 빔의 생성을 유발하도록 명령들에 의해 구성된다. 프로세서(18)는, 조직 변위를 측정하고 이미지를 생성하도록 프로그램된다(programmed).
[0095] 메모리(22)는 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체이다. 본원에서 논의된 프로세스(process)들, 방법들 및/또는 기법들을 구현하기 위한 명령들은 컴퓨터-판독가능 저장 매체 또는 메모리들, 이를테면, 캐시(cache), 버퍼, RAM, 착탈가능 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 이러한 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 명령들의 하나 이상의 세트(set)들에 대한 응답으로 실행된다. 기능들, 동작들 또는 태스크들은 특정 유형의 명령 세트, 저장 매체, 프로세서 또는 프로세싱(processing) 전략과는 독립적이며, 그리고 단독으로 또는 결합하여 동작하여, 소프트웨어, 하드웨어, 집적 회로들, 펌웨어(firmware), 마이크로 코드(micro code) 등에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱 전략들은 멀티프로세싱(multiprocessing), 멀티태스킹(multitasking), 병렬 프로세싱 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 명령들은, 로컬(local) 또는 원격 시스템들에 의한 판독을 위해 착탈가능 매체 디바이스 상에 저장된다. 다른 실시예들에서, 명령들은, 컴퓨터 네트워크를 통한 또는 전화 라인들을 통한 전송을 위해 원격 위치에 저장된다. 또 다른 실시예들에서, 명령들은 주어진 컴퓨터, CPU, GPU 또는 시스템 내에 저장된다.
[0096] 디스플레이(20)는 2-차원 이미지들 또는 3-차원 표현들을 디스플레이(displaying)하기 위한 CRT, LCD, 프로젝터(projector), 플라즈마(plasma), 또는 다른 디스플레이이다. 디스플레이(20)는, 조직 특성 또는 변위들로부터 유도되는 다른 정보를 표현하는 하나 이상의 이미지들을 디스플레이한다. 예로서, 위치의 함수로써의 변위 또는 조직 특성들의 2-차원 이미지 또는 3-차원 표현이 디스플레이된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이미지는 그래프이거나, 숫자이거나, 또는 값 또는 그래프의 텍스트 표현이다. 예컨대, 전단 속도, 전단 계수, 변형, 탄성 또는 다른 값 또는 그래프가 이미지로서 디스플레이된다.
[0097] 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 것이 의도된다.

Claims (13)

  1. 초음파 시스템(10)에 의한 음향 방사력 임펄스 스캐닝(impulse scanning)에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법으로서,
    상기 초음파 시스템(10)에 의해 그리고 초음파 변환기(14)로부터, 음향 방사력 임펄스로서 주파수 스위프(frequency sweep)를 이용하여 송신 빔을 송신하는 단계(30) ―이때, 상기 송신 빔의 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 포커싱됨―;
    상기 초음파 시스템(10)에 의해 상기 초음파 변환기(14)를 사용하여, 상이한 깊이들에서의 조직의 변위들을 추적하는 단계(36) ―상기 변위는 상기 음향 방사력 임펄스에 대한 응답으로 발생함―; 및
    상기 상이한 깊이들에서의 상기 조직의 상기 변위의 함수인 이미지를 생성하는 단계(38)
    를 포함하는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는 상기 주파수 스위프 및 시변(time-varying) 초점 위치를 이용하여 상기 송신 빔을 송신하는 단계(32)를 포함하는,
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는, 시간에 걸쳐 연속적이고 100개 이상의 사이클(cycle)들을 갖는 요소 파형들을 갖는 상기 송신 빔을 생성하는 단계를 포함하는,
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는, 시간에 걸쳐 상기 주파수들의 변화를 조정할 수 있도록 송신하는 단계(34)를 포함하는,
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는, 사운드(sound)의 속력에 기반한 것과는 상이한 상기 변화를 이용하여 송신하는 단계(30)를 포함하고,
    상기 추적하는 단계(36)는 상기 송신 빔으로부터의 에코(echo)들을 수신하지 않고 추적하는 단계(36)를 포함하는,
    방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는, 조직의 유형, 관심 구역의 크기, 및 상기 관심 구역의 위치에 기반하여 설정된 변화율로 상기 변화를 설정하여 송신하는 단계(34)를 포함하는,
    방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 시변 초점 위치를 이용하여 송신하는 단계(32)는, 주파수 범위의 사인(sin) 함수 및 깊이 범위의 크로네커 델타(Kronecker delta) 함수의 함수로써 요소 파형들을 생성하는 단계를 포함하는,
    방법.
  8. 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 시스템으로서,
    환자로 음향 방사력 임펄스를 송신(30)하기 위한 초음파 변환기(14);
    상기 음향 방사력 임펄스에 대한 파형들을 생성하도록 구성된 송신 빔형성기(beamformer)(12) ―상기 파형들은 상기 음향 방사력 임펄스의 더 높은 주파수들이 변환기(14)에 더 가까운 초점 존(focal zone)들에 포커싱되고 더 낮은 주파수들이 상기 변환기(14)로부터 더 멀리 있는 초점 존들에 포커싱되도록 함―;
    상기 음향 방사력 임펄스에 의한 조직의 움직임에 응답하여 수신된 음향 신호들의 함수로써 공간 위치들을 표현하는 데이터를 출력하도록 구성된 수신 빔형성기(16);
    상기 출력된 데이터의 함수로써 시간에 걸쳐 상기 환자의 상기 조직의 변위를 추정하도록 구성된 프로세서(18); 및
    상기 변위의 함수인 이미지를 표시하도록 동작가능한 디스플레이(20)
    를 포함하는,
    시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송신 빔형성기(12)는 상기 조직의 감쇠의 함수인 주파수 범위의 함수로써 상기 더 높은 주파수들 및 상기 더 낮은 주파수들을 제공하도록 구성되는,
    시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수신 빔형성기(16)는 상기 음향 방사력 임펄스로부터의 음향 에코들 없이 상기 데이터를 출력하도록 구성되고, 상기 송신 빔형성기(12)는 사운드의 속력과는 독립적인 상기 더 높은 주파수들 및 상기 더 낮은 주파수들을 제공하도록 구성되는,
    시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 송신 빔형성기(12)는, 주파수의 변화율에 대한 설정에 기반하여 상기 더 높은 주파수들 및 상기 더 낮은 주파수들을 제공하고, 상기 음향 방사력 임펄스의 시변 초점 위치에 대한 파형들을 생성하도록 구성되며, 상기 시변 초점 위치는 초점의 변화율에 대한 설정에 기반하는,
    시스템.
  12. 초음파 시스템(10)에 의한 음향 방사력 임펄스 스캐닝에서 스위핑되는 주파수를 위한 방법으로서,
    상기 초음파 시스템(10)에 의해 그리고 초음파 변환기(14)로부터, 시변 초점 위치를 갖는 음향 방사력 임펄스로서 송신 빔을 송신하는 단계(30) ―상기 송신 빔의 상이한 주파수들은 상이한 깊이들에 포커싱됨―;
    상기 초음파 시스템(10)에 의해 상기 초음파 변환기(14)를 사용하여, 상이한 깊이들에서의 조직의 변위들을 추적하는 단계(36) ―상기 변위는 상기 음향 방사력 임펄스에 대한 응답으로 발생함―; 및
    상기 상이한 깊이들에서의 상기 조직의 상기 변위의 함수인 이미지를 생성하는 단계(38)
    를 포함하는,
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 송신하는 단계(30)는, 상기 시변 초점 위치에 대한 조정가능한 초점 변화율로 그리고 상기 상이한 주파수들에 대한 조정가능한 주파수 변화율로 상기 상이한 깊이들에 송신하는 단계(32, 34)를 포함하는,
    방법.
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