KR102263282B1

KR102263282B1 - 이미지 이득을 조정하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR102263282B1
Application number: KR1020177014606A
Authority: KR
Inventors: 타나시스 루파; 매튜 프레드릭 브루스; 다니 스키바
Original assignee: 수퍼소닉 이매진
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2021-06-15
Also published as: CA2964186A1; IL251551B; CN107076839B; BR112017008744A2; JP6396590B2; KR20170082554A; US20170315219A1; WO2016067073A1; JP2017532163A; EP3213109A1; CN107076839A; BR112017008744B1; EP3213109B1; BR112017008744A8; IL251551A0

Abstract

의료용 진단 이미징 시스템(1)에서, 제 1 이미징 상태(imaging state)로부터 제 2 이미징 상태로의 전이(transition) 동안 보상 이득(image gain compensation)을 조정하는 방법으로서, 제 1 보상 이득을 통해 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 1 이미지 파워 값을 결정하는 단계(600); 초기의 제 2 보상 이득을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 2 이미지 파워 값을 결정하는 단계(700); 상기 제 1 이미지 파워 값 및 상기 제 2 이미지 파워 값에 기초하여 적어도 하나의 이미지 파워 변화 값을 결정하는 단계(800); 및 상기 초기의 제 2 보상 이득 및 상기 이미지 파워 변화 값에 기초하여 적어도 하나의 조정된 제 2 보상 이득을 결정하는 단계(900)를 포함하는 방법.

Description

이미지 이득을 조정하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ADJUSTING IMAGE GAIN}

본 발명은 의료용 진단 초음파 이미징에 관한 것으로서, 특히 제 1 이미징 상태(imaging state)로부터 제 2 이미징 상태로의 전이(transition) 동안 이미지 이득(image gain)을 조정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

이득(gain) 및 시간 이득 보상(TGC: Time Gain Compensation)은 사용자가 초음파 이미지들의 외양(appearance), 특히 의료용 초음파 스캐너의 B 모드 이미지(B-mode image)들의 외양을 최적화하기 위해 사용할 수 있는 가장 중요한 컨트롤(control) 중 두 가지이다.

이득 컨트롤(gain control)은 수신된 초음파 신호에 적용되는 글로벌(global) 증폭량을 조정하여, 예를 들어, B-모드 이미지의 전반적인(overall) 밝기를 컨트롤하는 반면, 시간 이득 보상 컨트롤은 더욱 큰 깊이에서 수신된 백스캐터링된(backscattered) 초음파 신호에 의해 발생하는 증가된 감쇠(attenuation)를 보상하기 위해 깊이 의존적인 증폭을 제공한다.

이 점에서, 시간 이득 보상은 깊이 대 증폭 곡선을 정의하는 방법, 예를 들어, 몇 가지 개별(discrete) 깊이에서 원하는 증폭을 지정하는 것으로 생각될 수 있지만 반면에, 상기 이득은 전체 시간 이득 보상 곡선을 위(증가된 증폭) 또는 아래(감소된 증폭)로 전체적으로(globally) 이동시키는 수단으로 생각될 수 있다.

시간 이득 보상 외에도 이미징 시스템은, 예를 들어, 변환기(transducer) 면에 평행한 방향으로 다양한 양의 증폭을 적용함으로써, 이미지화된(imaged) 영역 내 래터럴(lateral) 감쇠를 보상할 수 있는 래터럴 이득 보상(LGC: Lateral Gain Compensation)을 제공할 수 있다. 따라서, 의료용 진단 초음파 이미징은 이미지화된 영역 내 위치의 함수들로서 증폭 곡선들을 정의하는 위치 의존적인(location dependent) 다양한 이미지 이득 보상을 제공할 수 있다.

초음파 이미징의 맥락에서 이미지 이득 및 위치 의존적인 이미지 이득 보상 컨트롤의 중요성 때문에, 초음파 검사(examination) 동안 이러한 컨트롤들을 계속적으로 최적화하기 위해 요구되는 노력과 시간을 절약하기 위해 이러한 컨트롤들을 자동적으로 최적화하기 위한 많은 시도가 있었다. 이러한 노력의 결과로, 많은 현대의(modern) 스캐너는 현재 필요할 때 사용자에 의해 활성화될 수 있는 또는 백그라운드에서 실행 중일 수 있는 자동화된 이득/TGC 최적화 기능을 제공하고, TGC 곡선 및 전반적인(overall) 이득을 정기적으로 조정할 수 있다.

이득/TGC 최적화에 사용되는 알고리즘에 대한 검토를 위해, 예를 들어, S D Pye 외, Ultrasound Med Biol, pp 205-212, 1992에 의한 “초음파 이미징을 위한 적응적(adaptive) 시간 이득 보상”을 참조한다. 또한 미국 특허 번호 6102859, 6120446, 6743174 및 미국 출원 번호 제2003/0236459 A1호는 이러한 이득/TGC 최적화 방법들의 예를 기술한다.

이러한 자동화된 이득/TGC 최적화 기능은 완전 수동(fully manual) 설정보다 향상을 보여주는 반면, 사용자가 최적의 설정의 첫 번째 근사치로서 자동적 이득/TGC 기능을 사용한 다음 사용자 최적화된 이득 및 TGC을 획득하기 위하여 이득 및 TGC 설정을 수동으로 조정하는 것이 여전히 매우 일반적이다. 이득 및 TGC의 수동 조정은 종종 사용자가 다른 구조의 관심을 조사하기 위해 변환기(transducer)를 움직이거나, 이미지 밝기에 영향을 주는 이미징 파라미터(imaging parameter)를 로컬(local) 또는 글로벌(global) 방식으로 변경할 때 이미지 내용의 변화를 따르기 위해 분당 여러 번 수행된다.

예를 들어, 기본파(fundamental)로부터 고조파(harmonic) B 모드 이미징, 또는 B 모드 전용(B-mode-only) 이미징으로부터 합성(composite) 이미징 모드(B 모드 플러스 컬러 도플러(B-mode plus color doppler), B 모드 플러스 엘라스토그래피(Elastography) 등)로 스위칭(switching)하는 것과 같은 이미징 상태 사이의 전이는 전형적인 초음파 검사 동안 극도로 일반적이다. 이미징 상태들 사이의 전이 동안, 이득 및 TGC 설정은 새로운 이미징 상태의 특정 조건에 대해 최적의 이미지 품질을 획득하기 위해 거의 항상 조정되어야 한다.

불행하게도, 전이 바로 전에 적용된 이득 및 TGC 설정은 로컬 및 글로벌 밝기에 직접적인 영향을 주는 많은 파라미터(parameter)가 변경될 수 있는 새로운 이미징 상태에 “그대로” 이어질 수 없다. 결과적으로, 사용자는 빈번하게 전이 후에 B 모드 이득 및 TGC를 즉시 재최적화(re-optimize)해야 하는데, 이러한 전이는 전형적인 초음파 검사 동안 극도로 일반적이기 때문에, 상당한 양의 시험자(examiner)의 시간과 노력을 증가시킨다.

본 발명은 주목할 만하게는, 전술한 제한을 보여주지 않는 제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 전이 동안 이미지 이득 보상을 조정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 위해, 본 발명의 제 1 목적은, 의료용 진단 이미징 시스템에서, 제 1 이미징 상태(imaging state)로부터 제 2 이미징 상태로의 전이(transition) 동안 이미지 이득 보상(image gain compensation)을 조정하는 방법으로서,

제 1 이미지 이득 보상을 통해 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 1 이미지 전력 값을 결정하는 단계;

초기의(initial) 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 2 이미지 전력 값을 결정하는 단계;

상기 제 1 이미지 전력 값 및 상기 제 2 이미지 전력 값에 기초하여 적어도 하나의 이미지 전력 변화 값을 결정하는 단계; 및

상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 이미지 전력 변화 값에 기초하여 적어도 하나의 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 결정하는 단계를 포함하는 방법이다.

일 실시예에서, 다음의 특징들 중 하나 이상을 사용할 수도 있다:

- 상기 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다:

제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 전이를 수행하라는 요청을 수신하는 단계;

제 1 이미지 이득 보상을 통해 상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계;

상기 제 1 이미징 상태로부터 상기 제 2 이미징 상태로 스위칭(switching)하는 단계;

초기의 제 2 이미지 이득 보상을 결정하는 단계;

상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 통해 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계;

상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 1 이미지 전력 값을 결정하는 단계;

상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 2 이미지 전력 값을 결정하는 단계;

상기 제 1 이미지 전력 값 및 상기 제 2 이미지 전력 값에 기초하여 이미지 전력 변화 값을 결정하는 단계; 및

상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 이미지 전력 변화 값에 기초하여 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

- 상기 이미지 이득 보상은 상기 이미지의 글로벌(global) 이득일 수 있다.

- 상기 이미지 이득 보상은 위치 의존적인 이미지 이득 보상, 특히 시간 이득 보상 또는 래터럴(lateral) 이득 보상일 수 있다.

- 복수의 제 1 이미지 전력 값들은 상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지 내 위치와 관련되어 결정되고,

복수의 제 2 이미지 전력 값들은 상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 통해 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지 내 위치와 관련되어 결정되고,

복수의 이미지 전력 변화 값들은 상기 복수의 제 1 이미지 전력 값들 및 상기 복수의 제 2 이미지 전력 값들에 기초하여 결정되고,

상기 조정된 제 2 이미지 이득 보상은 상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 이미지 전력 변화 값들에 기초하여 결정될 수 있다.

- 상기 이미지는 초음파 획득(acquisition)의 빔 포밍된(beamformed) 신호 값을 포함하고, 상기 빔 포밍된 신호 값은 상기 의료용 진단 이미징 시스템의 신호 프로세싱 체인(signal processing chain)의 중간 프로세싱(mid-end processing) 또는 후단 프로세싱(back-end processing) 부의 모듈의 출력에서 획득될 수 있다.

- 상기 이미지 전력 변화 값은 상기 의료용 진단 이미징 시스템의 신호 프로세싱 체인의 적어도 하나의 후속 모듈(subsequent module)이 상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태에서 신호 전력을 갖는 효과를 위해 보상될 수 있다.

- 상기 이미지는 의료용 진단 이미징 시스템의 신호 프로세싱 체인의 엔벨로프 검출(envelope detection) 모듈의 출력에서 획득된 빔 포밍된 초음파 획득의 엔벨로프 값을 포함하고,

상기 이미지 전력 값은 상기 엔벨로프 값의 평균 전력 값을 포함하고,

상기 이미지 전력 변화 값은 상기 제 1 이미지 전력 값을 상기 제 2 이미지 전력 값으로 나눔으로써 결정될 수 있다.

- 상기 이미지 전력 변화 값은 제 1 압축 임계치(compression threshold) 및 제 2 압축 임계치의 함수로서 결정되고,

상기 압축 임계치들은 각각 상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태에서, 각각 의료용 진단 이미징 시스템의 신호 프로세싱 체인의 로그 압축기 모듈(log compressor module)에 의해 사용될 수 있다.

- 상기 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계 동안, 복수의 n개의 이미지가 저장되고, 상기 n은 공간적으로 컴파운드된 프레임(spatially compounded frame) 형성에 사용되는 다수의 스티어링(steering) 각도의 배수일 수 있다.

- 상기 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 통해 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지를 디스플레이(display)하는 단계를 더 포함할 수 있다.

- 상기 제 1 이미징 상태는 상기 제 2 이미징 상태와 다를 수 있다.

- 상기 제 1 이미징 상태는 다음의 특징들 중 적어도 하나에 의해 상기 제 2 이미징 상태와 다를 수 있다:

송신 전압의 진폭, 상기 송신 전압의 지속 시간, 음향 전력(acoustic power), 초점 영역의 수(number of focal zones), 초점 영역의 위치, 동적 범위(dynamic range), 압축 곡선 특성, 송신 초음파 펄스(pulse)의 중심 주파수, 상기 송신 초음파 펄스의 대역폭, 수신된 초음파 신호에 적용되는 필터, 기본파 또는 고조파(harmonic) 이미징 모드(imaging mode), 스티어링 각도의 수(number of steering angles), 상기 스티어링 각도의 범위(range of steering angles), 공간 컴파운딩(spatial compounding), 송신 구멍 (transmit apertures), 수신 구멍(receive apertures), 선 밀도, B 모드 전용(B-mode-only) 이미징, 복합(composite) 이미징, 시간 대 공간 해상도 최적화 설정 또는 침투(penetration) 대 공간 해상도 최적화 설정.

- 상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태는 B 모드 이미징 상태 및/또는 B 모드 이미징 상태를 포함하는 합성(composite) 이미징 상태일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 의료용 진단 이미징 시스템에 있어서,

제 1 이미지 이득 보상을 통해 제 1 이미징 상태(imaging state)에서 적어도 하나의 이미지 및 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 획득하는 수단;

상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 1 이미지 전력 값을 결정하는 수단;

상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 2 이미지 전력 값을 결정하는 수단;

상기 제 1 이미지 전력 값 및 상기 제 2 이미지 전력 값에 기초하여 이미지 전력 변화 값을 결정하는 수단; 및

상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 이미지 전력 변화 값에 기초하여 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 결정하는 수단을 포함할 수 있다.

이러한 특징들을 통해, 제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 전이 전후에 유사한 로컬 및/또는 글로벌 이미지 밝기 패턴들을 획득하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하 비-제한적인 예로서 제공되는 여러 실시예 및 첨부된 도면의 설명으로부터 용이하게 나타날 것이다.
도면에서:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 의료용 진단 이미징 시스템(1)을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 전이 동안 이미지 이득 보상을 조정하는 방법의 흐름도이다.
상이한 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전형적인 의료용 진단 이미징 시스템(1)을 도시한다.

이미징 시스템(1)은 운영자(operator)에게 디스플레이(display)되거나, 메모리에 저장되거나, 및/또는 원거리 서버(distant server) 또는 프로세싱 유닛(processing unit)으로 전송될 수 있는 최종 이미지를 획득하기 위하여 매체(medium)의 영역(2)의 초음파 이미징을 수행할 수 있다.

이미징 시스템(1)은 A 모드, B 모드, CW 도플러, PW 도플러, 컬러 도플러(color doppler), 전력 도플러, M 모드, 고조파(harmonic) 이미징, 전단파(shear wave) 이미징, 탄성(elasticity)/변형(strain) 이미징 등과 같은 다양한 이미징 모드에서 이미지를 획득하며, 이러한 목록은 제한적이지 않다. 이미징 시스템(1)은 상술한 이미징 모드 중 몇 가지를 결합한 합성(composite) 이미징 모드에서 이미지를 획득할 수 있다.

이를 위해, 이미징 시스템(1)은 변환기(transducers)의 배열(array)(3), 신호 프로세싱 체인(signal processing chain)(5)을 컨트롤하는(controlling) 및/또는 포함하는 컨트롤 유닛(4), 디스플레이(6a), 키보드(6b), 메모리/네트워크 인터페이스(6c)와 같은 다양한 입력/출력 인터페이스 등을 포함한다.

변환기의 배열(3)은, 예를 들어, 통상적인 초음파 진단 프로브(echographic probe)에서 이미 알려진 바와 같이 X 축을 따라 병치된 수십 개의 변환기(예를 들어, 100 내지 300)를 전형적으로 포함하는 선형 배열이다(상기 배열(3)은 영역(2)의 2 차원(2D) 이미징을 수행하기 위해 적응되나, 상기 배열(3)은 또한 영역(2)의 3D 이미징을 수행하기 위해 적응된 2 차원 배열일 수도 있다).

변환기(3)는 매체 내에서 초음파(ultrasound waves)를 방출하고, 상기 영역(2) 내에서 스캐터(scatters)와 상호 작용하는 초음파에 의해 생성되는 에코를 포함하는 초음파 신호를 획득하기 위해 컨트롤 유닛(4) 및/또는 신호 프로세싱 체인(5)의 빔 포밍(beamforming) 모듈(5a)에 의해 서로 독립적으로 컨트롤된다.

초음파 신호는 신호 프로세싱 체인(5)에 의해 처리되기 전에 증폭된 신호를 획득하기 위해 증폭기 유닛(7)에 의해 증폭된다.

증폭기 유닛(7)은, 예를 들어, 가변 컨트롤 증폭기 및 저역 통과 필터를 포함 할 수 있다.

증폭기 유닛(7)은 초음파 신호에 글로벌(global) 이득을 적용 할 수 있다. 또한, 증폭기 유닛(7)은, 예를 들어, 시간 이득 보상 또는 래터럴(lateral) 이득 보상일 수 있는 위치 의존적인 이미지 이득 보상을 적용할 수 있다.

이러한 목적을 위해, 증폭기 유닛(7)은 상기 초음파 신호의 획득 시간의 함수 내 초음파 신호에 다양한 이득 보상을 적용할 수 있도록 컨트롤 유닛(4) 및/또는 신호 프로세싱 체인(5)에 의해 컨트롤된다.

또한, 증폭기 유닛(7)은 글로벌 이득 및/또는 위치 의존적인 이미지 이득 보상을 적용할 수 있는 신호 프로세싱 체인(5)에 위치한 디지털 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 증폭기 유닛(7)은 디지털 모듈들만을 포함한다.

초음파 신호의 획득(acquisition) 시간이 영역(2)에서 상기 초음파 신호를 반사시킨 스캐터의 위치와 직접적으로 연관되기 때문에, 따라서 증폭기 유닛(7)은 위치 의존적인 이미지 이득 보상을 적용할 수 있다.

신호 프로세싱 체인(5)은 영역 2의 최종 이미지를 획득하기 위해 특정 이미징 상태에 따라 증폭된 신호를 처리하는 다양한 모듈들(5a, 5b, 5c, 5i, 5j)을 포함할 수 있다.

“이미징 상태”란 원거리 유닛에 디스플레이, 저장 및/또는 전송되는 최종 이미지에 이르는 처리 단계의 순서 및 선택뿐만 아니라, 이러한 처리 단계와 관련된 파라미터 및 설정을 의미한다. 따라서, 이미징 상태는 선택된 이미징 모드(B 모드, 도플러 등) 및 초음파 신호의 획득 및 처리에 사용되는 변환기에 인가된 송신 전압의 진폭 및 지속 시간, 음향 전력(acoustic power), 초점 영역의 수(number of focal zones), 초점 영역의 위치, 동적 범위, 압축 곡선 특성, 송신 초음파 펄스의 중심 주파수, 송신 초음파 펄스의 대역폭, 수신된 초음파 신호에 적용되는 필터, 기본파 또는 고조파 이미징 모드, 스티어링 각도의 수(number of steering angles), 스티어링 각도의 범위(range of steering angles), 공간 컴파운딩(spatial compounding), 송신 구멍 (transmit apertures), 수신 구멍(receive apertures), 선 밀도, B 모드 전용(B-mode-only) 이미징, 복합(composite) 이미징, 시간 대 공간 해상도 최적화 설정 또는 침투(penetration) 대 공간 해상도 최적화 설정 등과 같은 다양한 파라미터를 포함한다. 이전 목록은 물론 제한적이지 않다.

본 설명에서, 이미징 상태의 전술한 특성(characteristics) 중 하나에 발생하는 임의의 변화는 상기 특성의 변화 이전의 제 1 이미징 상태와 상기 특성의 변화 이후의 제 2 이미징 상태 사이의 전이를 트리거링(triggering)하는 것으로 간주될 수 있다.

따라서, 제 1 이미징 상태와 제 2 이미징 상태 사이의 전이의 예는 변환기에 인가된 송신 전압의 진폭 및/또는 지속 시간을 변경하거나, 해상도로부터 침투 최적화(Penetration optimization)로 진행하거나, 기본파로부터 고조파 이미징으로 스위칭하거나, 및/또는 B 모드 전용으로부터 B 모드 플러스 컬러 도플러로 이동하는 것일 수 있으며, 이 목록은 제한적이지 않다.

이미징 상태들 사이의 이러한 전이 동안, 이미지 이득 및 위치 의존적인 이미지 이득 보상은 새로운 이미지 상태의 특정 조건들에 대한 최적의 이미지 품질을 획득하기 위해 거의 항상 조정되어야 한다.

이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따르면, 제 1 이미징 상태(imaging state)로부터 제 2 이미징 상태로의 전이(transition) 동안 이미지 이득 보상(image gain compensation)을 조정하는 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다.

제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 전이를 수행하라는 요청(100)에 이어서, 상기 방법은 제 1 이미지 이득 보상을 통해 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계(200)를 포함한다.

상기 전이를 수행하라는 요청은 운영자(operator)에 의해 전송된 명령(예를 들어, 이미징 설정의 변경)에 따라 생성되거나 이미징 시스템(1)에 의해 수행되는 자동 프로세스(automatic process)의 결과로 자동적으로 생성될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에서, 시스템(1)은 전이 전에 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지 데이터의 마지막 N_1 프레임들을 메모리에 저장한다. N_1은 운영자에 의해 선택될 수 있는 미리 정의된 수일 수도 있고, 최적의 프레임 수로 자동적으로 조정 또는 설계될 수도 있고, 또는 상기 획득(acquisition) 중에 즉시 설정될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 이미징 상태 중 어느 하나가 컴파운드된 이미징(compounded imaging)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에서 N_1은 전이 전후에 공간적으로 합성된 프레임(spatially compounded frame)을 형성하기 위해 사용되는 다수의 스티어링(steering) 각도로 선택될 수 있다.

“이미지” 및 “이미지 데이터의 프레임들”은 신호 프로세싱 체인(5)의 모듈(5i)의 출력에서 획득된 신호 값들이다. 모듈(5i)은 일반적으로 신호 프로세싱 체인(5) 내 임의의 모듈일 수 있다.

특히, 이미지 및 이미지 데이터는 빔 포밍된(beamformed) 신호 값을 포함하고, 상기 모듈(5i)은 빔 포밍(beamforming) 모듈(5a) 또는 신호 프로세싱 체인(5)을 따라 빔포밍 모듈(5a) 뒤에 위치한 모듈 중 하나이다. “이미지” 및 “이미지 데이터”는 특히 신호 프로세싱 체인(5)의 중간(mid-end) 프로세싱 부(5b) 또는 후단(back-end) 프로세싱 부(5c)의 모듈(5i)의 출력에서 획득된 빔포밍된 신호 값을 의미한다. 특정 “이미지” 또는 “이미지 데이터”는 프로세싱 체인(5)의 끝에서 획득되며, 운영자에게 디스플레이될 수 있고, 메모리에 저장될 수 있고, 및/또는 원거리(distant) 서버 또는 프로세싱 유닛에 전송될 수 있는 “최종(final) 이미지”이다.

따라서, “이미지” 및 “이미지 데이터”는, 예를 들어, 빔포머(beamformer) 모듈(5a)과 디스플레이(6a), 이전 또는 이후의 엔벨로프(envelope) 검출 모듈, 로그 압축(log compression) 모듈, 스캔 변환(scan conversion) 모듈, 공간 컴파운딩(compounding) 모듈, 후 프로세싱(post-processing module) 모듈 또는 컬러 맵핑 모듈 사이 신호 프로세싱 체인(5)의 어느 곳에서나 가져올 수 있다.

특히, “이미지” 또는 “이미지 데이터의 프레임”은 선택된 이미징 모드에서 관심 영역의 완전한 스캔(complete scan)으로 이해된다. 여기서, 완전한 스캔은 운영자에게 디스플레이되고, 메모리에 저장되고 및/또는 원거리 서버 또는 프로세싱 유닛으로 전송되는 최종 이미지를 계산하기 위해 충분한 일련의 초음파 방출 및 초음파 신호 획득을 의미한다.

“이미지 이득 보상”은 이는 이미지의 글로벌 이득 및/또는, 시간 이득 보상 및/또는 래터럴 이득 보상과 같은 여러 위치 의존적인 이미지 이득 보상으로 이해된다.

컨트롤 유닛(4)은 제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로 스위칭(300)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 스위치는 이미징 모드(A 모드, B 모드 등)의 스위칭 및/또는 신호 프로세싱 체인(5)의 파라미터들 중 하나의 변경을 수반할 수 있다.

컨트롤 유닛(4)은 제 1 이미징 상태로부터 제 2 이미징 상태로의 스위칭(300) 직후, 제 2 이미징 상태에서 초기의 획득(initial acquisition)을 위해 사용될 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 결정(400)한다.

초기의 제 2 이미지 이득 보상은 본 발명의 실시예에서 제 1 이미지 이득 보상과 동일할 수 있다. 또는, 초기의 제 2 이미지 이득 보상은 예를 들어, 자동화된 이득/TGC 최적화 방법에 의해 자동적으로 조정될 수 있다.

초기의 제 2 이미지 이득 보상이 결정되면, 이미징 시스템(1)은 제 2 이미징 상태에서 획득을 수행하고 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장(500)한다.

또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 시스템(1)은 전이 이후 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지 데이터의 제 1 N_2 프레임을 메모리에 저장한다. N_2는 운영자에 의해 선택될 수 있는 미리 정의된 수일 수도 있고, 최적의 프레임 수로 자동적으로 조정 또는 설계될 수도 있고, 또는 상기 획득(acquisition) 중에 즉시 설정될 수도 있다.

제 1 이미징 상태 및 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여, 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 결정하는 것이 가능하다.

먼저, 적어도 하나의 제 1 이미지 전력 값이 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 결정(600)된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제 1 이미지 전력 값은 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지의 글로벌 전력을 나타내는 단일 값이다. 제 1 이미징 상태에서 복수의 N_1 이미지들이 획득되는 경우, 상기 제 1 이미지 전력 값은 상기 복수의 N_1 이미지들의 평균일 수 있다. 상기 계산은 모든 이미지 데이터 값을 동일하게 처리하거나 특정 프레임, 스티어링 각도, 노이즈 대신 올바른 신호를 나타내는 값 등을 강조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 복수의 제 1 이미지 전력 값들이 결정된다. 복수의 제 1 이미지 전력 값들은 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지 또는 복수의 이미지들 내 위치에 관련된다.

따라서, 복수의 제 1 이미지 전력 값들은 예를 들어, 이미지화된 영역을 따른 복수의 깊이 위치에 관련된 전력 값들의 배열(array)일 수 있다.

또한, 적어도 하나의 제 2 이미지 전력 값은 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 결정(700)된다.

따라서, 복수의 제 2 이미지 전력 값들이 결정되고, 초기의 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지 또는 복수의 이미지 내 위치에 관련될 수 있다.

따라서, 복수의 제 1 이미지 전력 값 및 복수의 제 2 이미지 전력 값은 전이 전후의 각각의 이미지 데이터의 각각의 평균 전력 대 깊이 곡선을 형성할 수 있다.

필요한 경우, 복수의 제 1 이미지 전력 값들 중 하나 및 복수의 제 2 이미지 전력 값들 중 하나 또는 둘 모두에 대해 보간의 단계가 수행될 수 있다. 이로 인해, 전이 전후의 평균 전력 대 깊이 곡선은 동일한 공간 샘플링을 가질 수 있다.

그 다음, 적어도 하나의 이미지 전력 변화 값은 상기 제 1 이미지 전력 값 및 상기 제 2 이미지 전력 값에 기초하여 결정(800)될 수 있다.

복수의 제 1 및 제 2 이미지 전력 값이 각각 결정되면, 복수의 이미지 전력 변화 값은 상기 복수의 제 1 이미지 전력 값 및 상기 복수의 제 2 이미지 전력 값에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 이미지 전력 변화 값은 제 1 및 제 2 이미징 상태 사이의 글로벌 및/또는 로컬 이미지 전력의 변화를 나타낸다. 따라서, 이미지 전력 변화 값은 전이 전후의 평균 전력 대 깊이 곡선을 비교함으로써 획득된다.

상기 비교의 성질(nature)은 분석된 이미지 데이터의 유형에 의존한다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 이미지는 신호 프로세싱 체인(5)의 엔벨로프 검출 모듈(envelope detection module)(5d)의 출력에서 획득된 빔포밍된 초음파 획득의 엔벨로프의 값을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 이미징 상태에서 각각 획득된 이미지는, 제 1 및 제 2 이미징 상태에서 획득된 빔포밍된 초음파 획득들의 엔벨로프 값들을 각각 포함할 수 있다.

이 특정 예에서, 이미지 전력 값들은 상기 엔벨로프 값들의 평균 전력 값, 특히 이미지들의 글로벌 평균 전력 값 또는, 이미지 또는 이미지화된 영역 내 위치에 관련된 로컬 전력 값을 포함할 수 있다.

따라서, 이미지 전력 변화 값은 제 1 이미지 전력 값을 제 2 이미지 전력 값으로 나눔(dividing)으로써 결정될 수 있다. 또는, 이미지 전력 변화 값은 제 1 이미지 전력 값을 이미지 또는 이미지화된 영역 내 동일하거나 가까운 위치에 관련된 제 2 이미지 전력 값으로 나눔으로써 결정될 수 있다.

이미지 전력 변화 값은 신호 프로세싱 체인(5)의 적어도 하나의 후속 모듈(5j)이 제 1 이미징 상태 및 제 2 이미징 상태에서 신호 전력을 갖는 효과에 대해 보상될 수 있다.

예를 들어, 이미지가 신호 프로세싱 체인(5)의 엔벨로프 검출 모듈(5d)의 출력에서 획득된 빔포밍된 초음파 획득의 엔벨로프 값을 포함하는 상기 예에서, 이미지 전력 변화 값은 엔벨로프 검출 모듈(5d)을 따르는 로그 압축기 모듈(5e)의 효과에 대해 보상될 수 있다.

보다 구체적으로, 로그 압축기 모듈(5e)은 로그 압축 신호를 계산하기 위해 제 1 이미징 상태에서 제 1 압축 임계치를 사용하고 제 2 이미징 상태에서 제 2 압축 임계치를 사용할 수 있다.

이미지 전력 변화 값은 제 1 압축 임계치 및 제 2 압축 임계치의 함수로서 보상될 수 있다.

하나의 특정 예에서, B 모드 이미징 상태의 로그 압축기 및 그레이스케일(grayscale) 매핑 모듈(5e)은 다음의 수학식 1과 같이 압축된 그레이스케일 값을 계산할 수 있다:

여기서, X는 입력 엔벨로프 값이고, Y는 0에서 255 사이에서 연속적으로 잘라내진(cropped) 압축된 그레이스케일 값이고, Ct_1은 제 1 압축 임계치이고, Dr_Db는 엔벨로프 값의 동적 범위(dynamic range)이다.

이 특정 예에서, 보상된 이미지 전력 변화 값(IPC_comp)은 다음의 수학식 2와 같이 이미지 전력 변화 값(IPC), 제 1 압축 임계치(Ct_1) 및 제 2 압축 임계치(Ct_2)의 함수로서 결정될 수 있다:

상기 예에서, 제 1 및 제 2 압축 임계치는 데시벨(dB) 단위일 수 있다.

결과적으로, 조정된 제 2 이미지 이득 보상은 상기 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 이미지 전력 변화 값 또는 상기 복수의 이미지 전력 변화 값에 기초하여 결정(900)될 수 있다.

상기 예에서, 조정된 제 2 이미지 이득 보상은 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 이미지 전력 변화 값을 합산함으로써 간단하게 결정될 수 있다.

초기의 제 2 이미지 이득 보상이 위치 의존적인 이미지 이득 보상인 경우, 초기의 제 2 이미지 이득 보상 및 복수의 이미지 전력 변화 값들의 합산은, 각각의 이미지 또는 이미지화된 영역의 특정 위치에 관련된 초기의 제 2 이미지 이득 보상 값들과 동일한 위치에 관련된 이미지 전력 변화값을 합산함으로써 수행될 수 있다.

이미지는 조정된 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득될 수 있다.

조정된 제 2 이미지 이득 보상을 통해 제 2 이미징 상태에서 획득된 최종 이미지는 운영자에게 디스플레이되고, 메모리에 저장되고, 및/또는 원거리 서버 또는 프로세싱 유닛으로 전송될 수 있다.

또는, 이미징 상태들 사이의 부드러운(smooth) 전이는 초기의 제 2 이미지 이득 보상으로부터 조정된 제 2 이미지 이득 보상으로 점진적으로 변화하여 제 2 이미지 이득 보상을 통해 이미지들을 순차적으로 획득함으로써 생성될 수 있다. 이러한 점진적인 변화는 밝기 불연속성을 최소화하기 위해 일련의 작은 단계에서 수행될 수 있다. 따라서, 일련의 보간된(interpolated) 제 2 이미지 이득 보상은 초기의 제 2 이미지 이득 보상과 조정된 제 2 이미지 이득 보상 사이를 보간(interpolation)함으로써 계산될 수 있다.

또한, 선택적인 프로세싱 단계는, 예를 들어, 제 1 및 제 2 이미징 상태에서의 이미지 데이터 사이의 정규화된 상호-상관(cross-correlation) 계수 연산자를 계산하는 것과 같이, 제 1 및 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지 데이터의 유사성 결정을 포함할 수 있다. 공간적으로 변하는 초기의 제 2 이미지 이득 보상과 조정된 제 2 이미지 이득 보상의 조합(spatially-varying combination)은 이미지 또는 이미지화된 영역 내 위치 별 유사성 결과에 기초하여 계산될 수 있다.

이러한 선택적인 프로세싱 단계는 변환기가 전이 동안 급격하게 이동되는 경우 또는 전이 후 B 모드 이미지의 일부 영역이 노이즈에 인해 지배되는 경우와 같이, 전이 전후에 이미지 내용이 급격하게 변하는 경우에 유용할 수 있다.

따라서, 초기의 제 2 이미지 이득 보상, 조정된 제 2 이미지 이득 보상 및 상기 보간된 제 2 이미지 이득 보상의 공간적 조합은 이미지 획득을 위해 계산될 수 있다.

그러한 경우, 적용된 실제 이미지 이득 보상은, 예를 들어, 유사성이 없는(lack of similarity) 경우와 같은 초기의 제 2 이미지 이득 보상으로부터, 예를 들어, 완벽한 유사성의 경우와 같은 조정된 제 2 이미지 이득 보상으로 국부적으로(locally) 변할 수 있다.

상술한 방법의 단계들(100 내지 900)의 특정 순서는 단지 예로서 주어지며 어떤 식으로든 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.

특히, 본 발명을 벗어나지 않고 본 방법의 여러 단계 또는 본 방법의 모든 단계가 상이한 순서로 수행될 수 있다. 여러 단계가 병렬적으로(동시에) 수행될 수도 있다.

1: 이미징 시스템
2: 매체의 영역
3: 변환기의 배열
4: 컨트롤 유닛
5: 신호 프로세싱 체인
6: 입력/출력 인터페이스
7: 증폭기 유닛

Claims

의료용 진단 이미징 시스템(1)에서, 제 1 이미징 상태(imaging state)로부터 제 2 이미징 상태로의 전이(transition) 동안 보상 이득을 조정하는 방법으로서,
제 1 보상 이득을 적용하여 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 1 이미지 파워 값을 결정하는 단계(600);
초기의 제 2 보상 이득을 적용하여 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지에 기초하여 적어도 하나의 제 2 이미지 파워 값을 결정하는 단계(700);
상기 제 1 이미지 파워 값 및 상기 제 2 이미지 파워 값에 기초하여 적어도 하나의 이미지 파워 변화 값을 결정하는 단계(800); 및
상기 초기의 제 2 보상 이득 및 상기 이미지 파워 변화 값에 기초하여 적어도 하나의 조정된 제 2 보상 이득을 결정하는 단계(900)를 포함하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 이미지 파워 값을 결정하기 이전에,
상기 제 1 이미징 상태로부터 상기 제 2 이미징 상태로의 전이를 수행하라는 요청을 수신하는 단계(100);
상기 제 1 보상 이득을 통해 상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계(200);
상기 제 1 이미징 상태로부터 상기 제 2 이미징 상태로 스위칭(switching)하는 단계(300);
상기 초기의 제 2 보상 이득을 결정하는 단계(400);
상기 초기의 제 2 보상 이득을 통해 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계(500)를 더 포함하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 보상 이득, 상기 초기의 제2 보상 이득 또는 상기 조정된 제2 보상 이득 중에서 적어도 하나는 상기 이미지의 글로벌(global) 이득인 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 보상 이득, 상기 초기의 제2 보상 이득 또는 상기 조정된 제2 보상 이득 중에서 적어도 하나는 위치 의존적인 이미지 보상 이득인 방법.
제 1항에 있어서,
복수의 제 1 이미지 파워 값들은 상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지 내 위치와 관련되어 결정되고,
복수의 제 2 이미지 파워 값들은 상기 초기의 제 2 보상 이득을 적용하여 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지 내 위치와 관련되어 결정되고,
복수의 이미지 파워 변화 값들은 상기 복수의 제 1 이미지 파워 값들 및 상기 복수의 제 2 이미지 파워 값들에 기초하여 결정되고,
상기 조정된 제 2 보상 이득은 상기 초기의 제 2 보상 이득 및 상기 이미지 파워 변화 값들에 기초하여 결정되는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 이미지는 초음파 획득(acquisition)의 빔 포밍된(beamformed) 신호 값을 포함하고, 상기 빔 포밍된 신호 값은 상기 의료용 진단 이미징 시스템(1)의 신호 프로세싱 체인(signal processing chain)(5)의 중간 프로세싱(mid-end processing)(5b) 또는 후단 프로세싱(back-end processing)(5c) 부의 모듈(5i)의 출력에서 획득되는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 이미지 파워 변화 값은 상기 의료용 진단 이미징 시스템(1)의 신호 프로세싱 체인(5)의 적어도 하나의 후속 모듈(subsequent module)(5j)이 상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태에서 신호 전력을 갖는 효과를 위해 보상되는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 이미지는 의료용 진단 이미징 시스템(1)의 신호 프로세싱 체인(5)의 엔벨로프 검출(envelope detection) 모듈(5d)의 출력에서 획득된 빔 포밍된 초음파 획득의 엔벨로프 값을 포함하고,
상기 이미지 파워 값은 상기 엔벨로프 값의 평균 전력 값을 포함하고,
상기 이미지 파워 변화 값은 상기 제 1 이미지 파워 값을 상기 제 2 이미지 파워 값으로 나눔으로써 결정되는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 이미지 파워 변화 값은 제 1 압축 임계치(compression threshold) 및 제 2 압축 임계치의 함수로서 결정되고,
상기 압축 임계치들은 각각 상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태에서, 각각 의료용 진단 이미징 시스템(1)의 신호 프로세싱 체인(5)의 로그 압축기 모듈(log compressor module)(5e)에 의해 사용되는 방법.
제 2항에 있어서,
상기 획득된 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계 동안, 복수의 n개의 이미지가 저장되고, 상기 n은 공간적으로 컴파운드된 프레임(spatially compounded frame) 형성에 사용되는 다수의 스티어링(steering) 각도의 배수인 방법.
제 1항에 있어서,
상기 조정된 제 2 보상 이득을 적용하여 상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지를 디스플레이(display)하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 이미징 상태는 상기 제 2 이미징 상태와 다른 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서,
상기 제 1 이미징 상태는 다음의 특징들 중 적어도 하나에 의해 상기 제 2 이미징 상태와 다른 것을 특징으로 하는 방법:
송신 전압의 진폭, 상기 송신 전압의 지속 시간, 음향 전력(acoustic power), 초점 영역의 수(number of focal zones), 초점 영역의 위치, 동적 범위(dynamic range), 압축 곡선 특성, 송신 초음파 펄스(pulse)의 중심 주파수, 상기 송신 초음파 펄스의 대역폭, 수신된 초음파 신호에 적용되는 필터, 기본파 또는 고조파(harmonic) 이미징 모드(imaging mode), 스티어링 각도의 수(number of steering angles), 상기 스티어링 각도의 범위(range of steering angles), 공간 컴파운딩(spatial compounding), 송신 구멍 (transmit apertures), 수신 구멍(receive apertures), 선 밀도, B 모드 전용(B-mode-only) 이미징, 복합(composite) 이미징, 시간 대 공간 해상도 최적화 설정 또는 침투(penetration) 대 공간 해상도 최적화 설정.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 이미징 상태 및 상기 제 2 이미징 상태는 B 모드 이미징 상태 또는 상기 B 모드 이미징 상태를 포함하는 합성(composite) 이미징 상태인 방법.
의료용 진단 이미징 시스템(1)에 있어서,
제 1 보상 이득을 적용하여 제 1 이미징 상태(imaging state)에서 적어도 하나의 이미지 및 초기의 제 2 보상 이득을 적용하여 제 2 이미징 상태에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 획득하는 수단(3, 7, 5);
상기 제 1 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 1 이미지 파워 값을 결정하는 수단(4);
상기 제 2 이미징 상태에서 획득된 이미지에 기초하여 제 2 이미지 파워 값을 결정하는 수단(4);
상기 제 1 이미지 파워 값 및 상기 제 2 이미지 파워 값에 기초하여 이미지 파워 변화 값을 결정하는 수단(4); 및
상기 초기의 제 2 보상 이득 및 상기 이미지 파워 변화 값에 기초하여 조정된 제 2 보상 이득을 결정하는 수단(4)을 포함하는 시스템.