KR102501915B1

KR102501915B1 - 초음파 이미지를 렌더링하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102501915B1
Application number: KR1020177016948A
Authority: KR
Inventors: 게랄드 슈뢰커; 에두아르드 그뢸러; 알렉세이 카리모프; 스테판 브루크너; 다니엘 벅톤
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2023-02-20
Also published as: CN106999160A; KR20170087924A; WO2016081719A1; US9655592B2; US20160143623A1; CN106999160B

Abstract

초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기(340) 위한 방법(300)은, 문턱값에 대한 복셀 에코 강도의 비교에 기초하여, 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314) 및 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321)를 포함한다. 상기 방법은 제1 프로토콜(323)에 따라 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계 및 제2 프로토콜(325)에 따라 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 제2 그룹의 복셀들(316) 모두를 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)를 더 포함한다.

Description

초음파 이미지를 렌더링하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RENDERING AN ULTRASOUND IMAGE}

본 발명의 실시형태들은 일반적으로 초음파 이미지들을 렌더링하는 것에 관련된다. 특정 실시형태들은 태아 초음파 이미징(fetal ultrasound imaging)에 관련된다.

초음파 의료 이미징은 통상적으로 진단 목적으로 내부 구조를 조사하는데 사용된다. 초음파는, MRI의 경우 수초에 비해 0.5초 정도의 비교적 짧은 이미지 취득 시간, 환자의 위험을 최소화하면서 많은 이미지를 취득할 수 있는 능력, 이미징 시스템 제어 루프의 일부로서의 기술자를 위한 상호 작용 역할을 포함하는 몇 가지 고유 특징들을 갖는다. 따라서, 초음파는 움직이는 내부 구조를 이미징하기 위해, 예컨대 임신 중 태아 이미징을 위해 특히 유용하다.

태아 이미징과 관련하여 초음파는 단지 진단 목적 이상의 역할을 한다. 예비 부모들에 대한 라이브 이미지의 제시는, 부모의 자녀와의 감정적인 유대감을 촉진할 수 있으며 산과 전문의에 의해 권장되는 유치원생의 관행을 준수할 동기를 강화할 수 있다. 또한, 예비 부모들은 자궁 내의 사물이 어떻게 나타나는지 보는 것을 기쁘게 생각한다. 인식할 수 있는 바와 같이, 자궁과 태아의 이미지들, 그리고 실제로는 높은 수준의 사실감을 나타내는 모든 초음파 이미지가 바람직하다.

태아 초음파에서, 양수(amniotic fluid)는 광에 영향을 미치지 않거나 임의의 산란 또는 굴절 효과들을 일으키지 않는 완전히 투명한 물질로 처리된다(treated). 이 처리는 양수의 문턱값 이하의 스칼라 값(scalar value)들에 대한 불투명도 함수를 0(zero)으로 설정함으로써 달성된다. 따라서, 양수는 이미지 렌더링 중에 고려되지 않는다. 그러나, 양수에 대한 고려가 실패하면 현실적이지 않은 이미지가 나타날 수 있다. 예컨대, 양수는 태아 주위에서 "광"(초음파)을 산란시킨다. 또한, 양수의 화학적 조성, 주로 지질은 태아의 피부에 강한 정반사성 하이라이트(specular highlight)들을 초래한다.

상기를 고려하여, 태아 이미지의 사실감을 향상시키기 위한 특히 초음파 이미지에서 양수를 나타내는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태에서, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하는 방법은, 문턱값에 대한 복셀 에코 강도(voxel echo intensity)의 비교에 기초하여, 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들 및 제2 그룹의 복셀들로 분할하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제1 프로토콜에 따라 제1 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계 및 제2 프로토콜에 따라 제2 그룹의 픽셀들을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 렌더링 이미지의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 제1 그룹의 복셀들 및 프로세싱된 제2 그룹의 복셀들 모두를 포함하는 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

다른 실시형태에서, 초음파 이미징을 통해 양수를 시각화하는 방법은, 다수의 복셀들을 포함하는 초음파 이미지 데이터를 취득하는 단계 및 다수의 복셀들로부터 조직 복셀들과 양수 복셀들을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 넌제로(non-zero) 값을 양수 복셀들의 감쇠 계수에 할당하는 단계 및 조직뿐만 아니라 양수를 포함하는 초음파 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하는 장치를 제공한다. 상기 장치는, 초음파 탐침으로부터 초음파 이미지 데이터를 취득하기 위해 동작 가능하게 접속되는 디스플레이 프로세싱 유닛을 포함하고, 디스플레이 프로세싱 유닛은, 문턱값에 대한 복셀 에코 강도의 비교에 기초하여 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들 및 제2 그룹의 복셀들로 분할하는 단계, 제1 프로토콜에 따라 제1 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계, 제2 프로토콜에 따라 제2 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계, 및 렌더링 이미지의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 제1 그룹의 복셀들과 프로세싱된 제2 그룹의 복셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 프로세스를 구현하도록 구성된다.

본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 비제한적 실시형태들에 대한 이하의 설명을 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태를 구현하도록 구성된 초음파 진단 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른, 양수를 렌더링하는 방법을 참여 매체(participating medium)로서 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 불투명도 함수(α(I))를 종래의 불투명도 함수에 비교한 그래프이다.
도 4는 도 2에 도시된 방법의 입사 복사 전파 단계(incident radiance propagation step)에서 생성된 조명 캐시(illumination cache)를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 이미지를 제공하기 위해 복셀들을 광선 추적하기(raytracing) 위한 의사코드(pseudocode)를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이며, 그 예들은 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능하다면, 도면 전체에 걸쳐 사용된 동일한 도면부호는 중복 설명없이 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다. 본 발명의 예시적인 실시형태들이 태아 이미징, 태아 조직 및 양수와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 실시형태들은 또한 일반적으로 참여 영상 매체를 일반적으로 초음파 영상으로 표현하는데 유용하다. 특히, 본 발명의 실시형태들은 피부, 근육, 지방, 기관 등의 조직과, 뼈, 물 등과 같은 비-조직 물질들 모두를 포함하는 이미지를 렌더링하는데 사용될 수 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 인간 조직의 렌더링에 국한되지 않으며, 실시형태들은 적절한 경우 수의학 및 인간 응용분야 모두에서 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "실질적으로", "일반적으로", 및 "약"이라는 용어는 콤포넌트 또는 어셈블리의 기능적 목적을 달성하기에 적합한 이상이고 바람직한 조건들에 비해 합리적으로 달성 가능한 제조 및 어셈블리 공차 내의 조건들을 나타낸다.

배경으로, 본 발명의 실시형태들은 도 1에 도시된 장치(100)와 같은 초음파 진단 장치와 함께 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 장치(100)는 피검체, 예를 들어, 환자의 신체 내로 초음파 펄스(ultrasonic pulse)를 송신하고 피검체 내부로부터 초음파 에코(ultrasonic echo)를 수신하는 초음파 탐침(ultrasonic probe)(1)을 포함한다. 장치(100)는 초음파 에코에 기초하여 초음파 이미지를 생성하는 초음파 진단 장치 본체(2)와, 초음파 이미지를 표시하는 모니터(3)를 더 포함한다. 초음파 진단 장치 본체(2)에는 조작자의 지시를 받아들이는 조작 패널(4)과, 이미지들로부터 측정된 각 항목의 초음파 이미지들 및 각 값을 기억하는 스토리지 디바이스(5), 예를 들면 하드 드라이브가 제공되어 있다. 도시된 바와 같이, 조작자의 패널은, 예컨대 이미지 리스트 버튼(BM), 기록 버튼(B1), 이미지 픽업 조건 호출 버튼(B2), 디스플레이 줌 버튼(BR), 프리즈 버튼(freeze button)(BF), 위치 기록 버튼(BL), 및 커서 트랙볼(TR)을 포함하는 종래의 초음파 이미징 제어부를 포함한다.

장치(100)는 디스플레이 프로세싱 유닛(6)을 더 포함한다. 디스플레이 프로세싱 유닛(6)의 실제 하드웨어의 실시예는, 프로세싱을 수행하는 중앙 처리 장치(central processing unit), 상기 구성의 프로그램이 저장되는 판독 전용의 ROM, 및 작업 영역으로서 사용될 수 있고 다양한 데이터를 재기록 가능하게 저장할 수 있는 RAM을 포함할 수 있다. 모든 하드웨어 콤포넌트들은 버스를 통해 상호접속될 수 있다.

사용시, 초음파 탐침(1)은 펄스 반복 주파수에서 스케줄링된 하나 이상의 초음파 펄스들을 방출하고 피검체로부터 복수의 2차원적으로 분포된 샘플링 포인트들로 리턴되는 초음파 에코 신호들을 복원한다(recover). 탐침(1)은 초음파 펄스 시퀀스들을 송신하고 종래의 동작 모드들 및 이미지 픽업 조건들, 예컨대 사용된 초음파 탐침의 타입에 따라 에코 신호들을 수신한다. 이어서, 탐침(1)은 초음파 에코 신호들을 디스플레이 프로세싱 유닛으로 전송되는 디지털 데이터로 변환한다. 이어서, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 초음파 탐침(1)으로부터 제공된 디지털 데이터에 기초하여 초음파 이미지들을 생성하고, 모니터 또는 다른 디스플레이(3)로 초음파 이미지들을 전송한다.

이제 도 2로 돌아가면, 양수와 같은 비조직 물질을 참여 매체로서 나타내기 위한 방법(300)이 본 발명의 실시형태에 따라 도시된다. 도면에서, 점선 화살표는 프로세스 또는 방법 단계로의 데이터 흐름에 대응하고, 실선은 프로세스 또는 방법 단계로부터의 데이터 흐름에 대응한다. 특정 실시형태들에서, 방법(300)은 이미지 프로세싱 유닛, 특히 장치(100)의 디스플레이 프로세싱 유닛(6) 내에서 구현될 수 있다.

도시된 바와 같이, 방법(300)은 초음파 이미지(볼륨) 데이터(312)를 취득하는 단계를 포함한다. 특히, 이 단계에서, 초음파 탐침(1)은 초음파 펄스 시퀀스들을 송신하게 되고, 종래의 동작 모드들 및 이미지 픽업 조건들에 따라 에코 시리즈(echo series)를 수신하게 된다. 초음파 이미지 데이터에 기초하여, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 이미지(350)를 렌더링한다(340). 이미지(350)는 RGB 픽셀 어레이(예컨대, PNG 또는 JPG) 또는 벡터 그래픽 파일(vector graphics file)(예컨대, SVG), 또는 믹스 포맷(mixed format)(예컨대, EPS)으로서 포맷될 수 있다. 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은, 후술되는 바와 같이, 예컨대 다양한 시야각들 및/또는 다양한 조명 값들로부터 다수의 이미지들(350)을 렌더링할 수 있다.

특정 실시형태들에서, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 입사 조명을 먼저 계산하여(320) 조명 캐시(330)를 생성함으로써 이미지(350)를 렌더링한다(340). 이어서 유닛(6)은 이미지(350)를 렌더링하기(340) 위해 조명 캐시(330)로부터 조명 데이터를 수집한다(gather). 그러나, 입사 조명을 계산하는 것(320)은 본 발명의 본질적 양태가 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시형태들에 따르면, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 초음파 이미지 데이터의 직접 볼륨 렌더링(direct volume rendering)을 간단하게 구현할 수 있다. 대안적으로, 도 2를 참조하여 논의된 계산을 넘어, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 다수의 광원을 부가적으로 사용할 수 있고, 이미지 볼륨(imaged volume) 내의 광의 산란을 시뮬레이션하기 위해 표면 및 볼륨 위상 함수들을 사용할 수 있고 그리고/또는 서로 다른 재료들 사이의 경계에서 렌더링 광선들의 굴절을 계산할 수 있다.

계속해서 도 2를 참조하면, 조명을 계산하는 단계(320)는 입사 복사 전파(322)의 계산을 포함한다. 조명 계산(320)은 조명 캐시(330)를 생성하고 이어서 조명 수집(340)의 계산으로 진행된다(passed). 조명 수집 계산 단계(340)는 이미지(350)를 렌더링한다. 여기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 비조직 물질, 예컨대 양수는 참여 매체로서 고려된다.

특정 실시형태들에 따르면, 조명 캐시(330)를 채우기(populate) 위해, 이미지 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 각 광원으로부터 초음파 이미지(볼륨) 데이터(312)의 각 복셀로의 입사 복사 전파(322)를 계산한다(320). 실시형태들에서, 입사 복사 전파(322)는 각각의 광 전파 방향(들)을 따라 각 광원으로부터의 광선 투사(ray casting)에 의해 달성된다. 각 투사 광선(cast ray)을 따른 각 복셀에서, 광은 감쇠된다. 즉, 광의 일부가 각 복셀 내에서 흡수된다. 흡수된 광의 정확한 양은 감쇠 계수(327)뿐만 아니라 복셀의 전송 색(transport color)(326)에 의존한다. 전송 색(326)은 현재의 복셀에서 스칼라 에코 강도 값에 의존하는 색 함수(chromatic function)이다. 감쇠 계수(327)는 전송 색(326)에 의해 승산되는 스칼라 진폭(scalar amplitude)이다. 일반적으로, 스칼라 에코 강도 값들이 높을수록 감쇠 계수 진폭들이 더 높아서, 이러한 복셀들은 모든 파장들에 걸쳐 광을 더 흡수한다.

양수 또는 비조직 물질들은 통상적으로 약 0.2보다 작은 스칼라 에코 강도들을 갖는 모든 복셀들에 대하여 전송 색(326) 및 감쇠 계수(327)를 널(null) 또는 제로(zero) 값으로 설정함으로써 입사 복사 계산들(320)로부터 문턱값이 정해졌다(thresholded). 그러나, 본 발명의 양태는 양수와 같은 비조직 물질들을 계산들(320)로부터 배제하지 않는다.

특히, 본 발명의 실시형태들은 조직 강도의 함수로서 초음파 이미지 데이터(312)를 구별한다. 예컨대, 데이터(312)는 독립된 프로세싱 및 최종 렌더링 초음파 이미지 내의 포함을 위한 태아 조직과 같은 조직을 나타내는 복셀들 및 양수 또는 다른 비조직 물질을 나타내는 복셀들로 분할될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 데이터(312)는 단계(321)에서 조직으로 식별되는 제1 그룹의 복셀들(314) 또는 양수 또는 비조직 물질로 식별되는 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할된다. 특정 실시형태들에서, 복셀들의 분할은 문턱값에 대한 복셀 에코 강도의 비교에 의해 이루어진다. 예컨대, 특정 실시형태에서, 약 0.2 즉 문턱값 이상의 스칼라 에코 강도를 갖는 복셀들은 태아 조직으로 간주되고, 약 0.2 미만의 스칼라 에코 강도를 갖는 복셀들은 양수로 간주된다. 문턱값은 약 0.2로 설정될 수 있지만 특정 실시형태들에서 이 값은 0.2보다 크거나 작을 수 있다.

예시적 실시형태들은 복셀들을 2개의 그룹들로 분할하지만, 다른 실시형태들에서 복셀들은 2개 이상의 그룹들로 분할될 수 있다. 예컨대, 복셀들은 나중에 렌더링 이미지에 포함시키기 위해 조직, 뼈 및 체액(fluid)과 같은 상이한 물질들에 대응하는 3개 이상의 그룹으로 분할될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 단계(321)에서 복셀들이 제1 및 제2 그룹들로 분할된 후에, 그룹들은 상이하게 프로세싱된다. 실시형태에서, 복셀들의 각 그룹들은 제1 및 제2 프로토콜들에 따라 프로세싱된다. 각 프로토콜들은 각각의 그룹에 적어도 하나의 광학 특성들을 할당한다. 본 개시의 내용에서, "광학 특성"은 인간-가시 광선, 즉 약 400 nm 내지 약 700 nm 사이의 파장을 갖는 광의 전파에 영향을 미치는 물질 특성을 지칭한다. 예시적 광학 특성들은 불투명도(감쇠 계수), 전송 색, 표면 색, 굴절 계수, 표면 위상 함수(surface phase function) 등을 포함한다.

광학 특성들은 복셀 에코 강도 값들 및/또는 복셀 위치에 기초하여 할당될 수 있다. 광학 특성들 중 적어도 하나에 대하여, 광학 특성의 값들은 제2 그룹의 복셀들(316)의 광학 특성의 값들을 할당하기 위해 사용되는 것과 상이한 함수에 따라 제1 그룹의 복셀들(314)에 할당된다.

여기에 사용된 바와 같이, "함수"는 각 입력이 정확히 하나의 허용 가능한 출력과 관련되는 특성을 가진 입력들의 세트와 출력들의 세트 사이의 관계를 의미한다. 예컨대, 함수는 스칼라 입력(예컨대, 초음파 에코 강도 값) 또는 벡터 입력(예컨대, 초음파 복셀 위치)을 가질 수 있다. 마찬가지로, 함수는 스칼라 출력(예컨대, 감쇠 계수) 또는 벡터 출력(예컨대, 색 공간에서의 벡터로 표현되는 전송 색 함수(transport color function))을 가질 수 있다. 임의의 경우에, 임의의 가능한 입력 값에 대하여, 함수는 하나의 대응하는 출력 값만을 갖는다.

예컨대, 도 3에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 복셀들의 그룹들 각각은 제1 및 제2 프로토콜들(323, 325)에 따라 프로세싱될 수 있다. 제1 프로토콜(323) 하에서, 태아 조직을 나타내는 제1 그룹의 복셀들(314)은 전송 색(326)에 대해 일정한 값(constant value)이 할당되고, 스칼라 에코 강도 값의 선형 함수로서 감쇠 계수(327)의 값이 할당된다. 양수를 나타내는 제2 그룹의 복셀들(316)에 대하여, 제2 프로토콜(325)은 스칼라 에코 강도 값의 함수로 전송 색(326)을 할당하고, 실시형태에서 상수가 될 수 있는 넌제로 값으로 감쇠 계수(327)를 할당한다.

특히, 제1 프로토콜(323)에 따르면, 조직 복셀들의 불투명도(감쇠 계수)(327)), 즉 제1 그룹의 복셀들(314)은 스칼라 에코 강도의 선형 함수로 설정된다. 대조적으로, 제 2 프로토콜(325)에 따르면, 양수 복셀들(316)의 불투명도(감쇠 계수 (327))는 넌제로의 편평한(flat) 감쇠 상수로 설정된다. 즉, 임의의 파장의 광은 양수를 통과하면서 약간 감쇠한다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 제1 프로토콜(323)은 (조직) 제1 그룹의 복셀들(314)의 감쇠 계수(327)에 대해 균일하게 높은 값(예컨대, 0.9)을 부과할 수 있고, 제2 프로토콜(325)은 계단 함수, 램프 함수, 전력 함수, 지수 함수와 같은 복셀 에코 강도의 임의의 넌제로 함수에 따라 제2 그룹의 복셀들(양수)(316)의 감쇠 계수(327)에 대하여 값들을 할당할 수 있다.

또한, 제2 프로토콜(325)은 양수 복셀들의 제 2 그룹(316)에 대한 전송 색 함수(326)를 물(water)의 측정된 광학 특성을 근사화하도록 설정할 수 있다. 제2 그룹의 복셀들(316)에 대한 이러한 근사화는 스칼라 에코 강도의 증가하는 값들에 따라 투명으로부터 밝은 청색까지 변화하는 전송 색 함수(326)를 산출할 수 있다. 일반적으로, 레일리 산란(Rayleigh scattering)을 기반으로 실제 측정된 수상(water phase) 함수는 참여 매체인 양수의 처리에 대한 시작점으로 사용될 수 있다. 인식 할 수 있는 바와 같이, 특정 실시형태들에서, 물 이외의 체액 근사(fluid approximation)를 이용하는 것이 가능할 수 있다.

계속 도 2를 참조하면, 각 복셀(314 또는 316)은 전송 색(326)에 의해 그리고 감쇠 계수(327)에 의해 특징지어진다. 실시형태들에 따르면, 제1 그룹의 복셀들(314)의 각각은 확산 표면색(diffuse surface color)(329)에 의해 기술될(described) 수도 있다. 확산 표면색(329)은 물리적 조명 모드를 더욱 향상시키기 위해 위상 함수를 이용하여 입사광과 출사 방향 사이의 각도(및 분포)에 의존하게 될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 입사 복사 전파(322)를 계산하는 동안, 이미지 디스플레이 프로세싱 유닛(106)은 조명 캐시(330) 내에 방향 콤포넌트들과 색 강도(331)의 (R, G, B 채널 마다의) 결과로 얻어진 복셀-바이-복셀 값들을 저장한다. 또한, 조명 캐시(330) 내의 이 단계(stage)에서 하드 섀도우(hard shadow)들이 형성된다. 조명 캐시(330) 내에 저장된 데이터는 도 4에 그래픽으로 도시되어 있다.

다시 도 2를 참조하면, 조명 수집 계산 단계(340)에서, 디스플레이 프로세싱 유닛(6)은 디스플레이 픽셀(341)에서 포커싱된 각 복셀(314 또는 316)에 대한 조명 캐시(330)로부터 취득된 입사 복사로부터의 각 디스플레이 픽셀(341) 색 및 불투명도 값을 누적시킨다(accumulate). 예컨대, 도 5는 조명 수집 계산(340)의 실시형태에 대한 의사코드를 나타낸다.

따라서, 본 발명의 실시형태들은, 문턱값에 대한 복셀 에코 강도(voxel echo intensity)의 비교에 기초하여 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들 및 제2 그룹의 복셀들로 분할하는 단계를 포함하는 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하는 방법을 구현한다. 상기 방법은 제1 프로토콜에 따라 제1 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계 및 제2 프로토콜에 따라 제2 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 방법은 렌더링 이미지의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 제1 그룹의 복셀들 및 프로세싱된 제2 그룹의 복셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 실시형태들에서, 제1 그룹의 복셀들이 조직과 연관된 에코 강도 값들을 갖고 제2 그룹의 복셀들이 비조직 물질과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 문턱값이 선택된다. 비조직 물질은 뼈, 혈관, 및/또는 체액들을 포함한다. 특정 실시형태들에서, 제1 그룹의 복셀들이 태아 조직과 연관된 에코 강도 값들을 갖고 제2 그룹의 복셀들이 양수와 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 문턱값이 선택된다. 실시형태에서, 제1 프로토콜은 제1 함수에 따라 적어도 하나의 광학 특성의 값들을 설정하고, 제2 프로토콜은 제1 함수와 상이한 제2 함수에 따라 적어도 하나의 광학 특성의 값들을 설정한다. 적어도 하나의 광학 특성은 불투명도, 표면색, 전송 색, 위상 함수, 또는 굴절 계수 중 하나를 포함한다. 실시형태들에서, 약 0.2 이상의 에코 강도를 가지면, 각 복셀은 제1 그룹으로 분할되고, 약 0.2 미만의 에코 강도를 가지면 제2 그룹으로 분할된다. 제2 프로토콜은 물의 파장 함수를 근사화할 수 있는 에코 강도의 함수로 전송 색을 할당하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 프로토콜과 제2 프로토콜은 적어도 하나의 광원으로부터 광선 투사를 통해 달성될 수 있는 입사 복사를 전파하고 감쇠시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 실시형태에서, 제2 프토토콜 하에서의 감쇠 계수는, 적어도 제1 프로토콜에 따른 감쇠 계수로 할당되는 값보다 크지 않은 넌제로 값으로 간주된다.

다른 실시형태들에서, 초음파 이미징을 통해 양수를 시각화하는 방법은, 다수의 복셀들을 포함하는 초음파 이미지 데이터를 취득하는 단계 및 다수의 복셀들로부터 조직 복셀들과 양수 복셀들을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 넌제로 값을 양수 복셀들의 감쇠 계수에 할당하는 단계 및 조직뿐만 아니라 양수를 포함하는 초음파 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다. 실시형태들에서, 조직 복셀들과 양수 복셀들을 식별하는 단계는 약 0.2가 될 수 있는 문턱값에 다수의 복셀들의 에코 강도를 비교하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 에코 강도의 함수로 양수 복셀들에 전송 색을 할당하는 단계를 더 포함할 수 있고, 전송 색은 물의 파장 함수를 근사화하도록 설정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태는 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하는 장치를 제공한다. 상기 장치는, 초음파 탐침으로부터 초음파 이미지 데이터를 취득하기 위해 동작 가능하게 접속되는 디스플레이 프로세싱 유닛을 포함하고, 디스플레이 프로세싱 유닛은, 문턱값에 대한 복셀 에코 강도의 비교에 기초하여 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들 및 제2 그룹의 복셀들로 분할하는 단계, 제1 프로토콜에 따라 제1 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계, 제2 프로토콜에 따라 제2 그룹의 복셀들을 프로세싱하는 단계, 및 렌더링 이미지의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 제1 그룹의 복셀들과 프로세싱된 제2 그룹의 복셀들을 포함하는 이미지를 생성하는 단계를 포함하는 프로세스를 구현하도록 구성된다. 실시형태에서, 제1 그룹의 복셀들이 조직과 연관된 에코 강도 값들을 갖고 제2 그룹의 복셀들이 비조직 물질과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 문턱값이 선택된다.

상기 설명은 제한이 아닌 예시를 의도한다는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 상기 실시형태들(및/또는 그 양태들)은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 그 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 설명에 대하여 특정 상황 또는 물질에 적합하게 되도록 다수의 수정이 이루어질 수 있다. 여기에서 설명된 물질들의 치수 및 타입은 본 발명의 파라미터를 정의하기 위한 것이지만, 결코 한정적이 아니며 예시적인 실시형태들이다. 다수의 다른 실시형태들은 상기 설명을 검토한 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위를 참조하여, 이 청구 범위가 부여되는 균등 물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다. 첨부된 청구 범위에서, "including" 및 "in which"이라는 용어는 각각 용어 "comprising" 및 "wherein"의 균등한 영어 표현으로 사용된다. 또한, 이하의 청구범위에서 용어 "제1", "제2", "제3", "상방의", "하방의", "바닥", "상부" 등은 다른 객체에 대하여 숫자적 또는 위치적인 요구사항을 도입하기 위한 의도가 아니라 단지 라벨(label)로서 사용된다. 또한, 이하의 청구범위의 한정은, 이러한 청구의 한정이 추가 구조가 없는 기능의 진술(statement)이 이어지는 "~을 위한 수단(means for)"의 문구를 명시적으로 사용하지 않으면, 수단-플러스-기능의 형식으로 기재되지 않고, 35 U.S.C. § 112, 여섯번째 단락에 기초하여 해석되는 것을 의도하지 않는다.

이와 같이 기재된 설명은 최상의 모드를 포함하는 본 발명의 몇가지 실시형태들을 설명하기 위해, 통상의 기술자가 임의의 장치들 또는 시스템들을 제작하고 사용하는 것을 포함하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 본 발명의 실시형태들을 실시할 수 있게 하기 위한 실시예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는, 청구범위에 의해 규정되고, 통상의 기술자에게 발생하는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은, 청구범위의 문자적 언어와 다르지 않은 구조적 엘리먼트를 구비하거나 청구범위의 문자적 언어와 사소한 차이를 갖는 등가의 구조적 엘리먼트를 포함한다면, 청구범위 내에 있는 것으로 의도된다.

여기에서 사용되는 바와 같이, 단수형으로 나열되고 단어 "부정관사(a)" 또는 "부정관사(an)"으로 진행되는 엘리먼트 또는 스텝은 이러한 배제가 명확하게 언급되지 않으면 복수의 상기 엘리먼트 또는 스텝을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 "일실시형태"로의 참조는, 나열된 특징부도 통합하는 추가의 실시형태의 존재를 배제하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다. 또한, 명백히 반대로 언급되지 않으면, 특정 속성을 갖는 엘리먼트 또는 복수의 엘리먼트를 "포함하고", "내포하고", 또는 "구비하는" 실시형태는 그 속성을 갖지 않는 추가적인 엘리먼트를 포함할 수 있다.

여기에 포함된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 상술된 설명에서 특정 사항이 변경될 수 있으므로, 첨부된 도면에 도시된 상기 설명의 주제는 모두 여기에서의 발명 컨셉을 예시하는 실시예로서만 해석되어야 하고, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims

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초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 문턱값은, 상기 제1 그룹의 복셀들(314)이 조직(tissue)과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 그리고 상기 제2 그룹의 복셀들(316)이 비조직 물질과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 선택되는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
제2항에 있어서,
상기 비조직 물질은 뼈 및 체액(fluid) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 문턱값은, 상기 제1 그룹의 복셀들(314)이 태아 조직과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 그리고 상기 제2 그룹의 복셀들(316)이 양수(amniotic fluid)와 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 선택되는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 제1 프로토콜(323)은 제1 함수에 따라 적어도 하나의 광학 특성(327)의 값들을 설정하고, 상기 제2 프로토콜(325)은 제2 함수에 따라 상기 적어도 하나의 광학 특성(327)의 값들을 설정하고, 상기 제2 함수는 상기 제1 함수와 상이하고, 상기 적어도 하나의 광학 특성은 불투명도(327), 표면 색, 전송 색(transport color)(326), 위상 함수, 또는 굴절 계수 중 하나를 포함하는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
각 복셀은, 0.2 이상의 에코 강도를 가지면 상기 제1 그룹으로 분할되고, 0.2 미만의 에코 강도를 가지면 상기 제2 그룹으로 분할되는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 제2 프로토콜은 에코 강도의 함수로서 전송 색(326)을 할당하는 것을 포함하는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
제7항에 있어서,
상기 제2 프로토콜은 물의 파장 함수를 근사화하기 위해 상기 전송 색(326)을 할당하는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 방법(300)에 있어서,
복셀 에코 강도(voxel echo intensity)를 문턱값에 비교한 것에 기초하여, 상기 초음파 이미지 데이터를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314)과 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 제1 프로토콜 및 상기 제2 프로토콜은 입사 복사(incident radiance)를 전파하고 감쇠시키는 것(322)을 더 포함하는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
제9항에 있어서,
상기 전파 및 감쇠(322)는 적어도 하나의 광원으로부터의 광선 투사(ray casting)를 통해 달성되고, 상기 제2 프로토콜 하에서의 감쇠 계수는 상기 제1 프로토콜에 따라 상기 감쇠 계수에 할당된 값보다 적어도 크지 않은 넌제로(non-zero) 값으로 간주되는 것인, 초음파 이미지 데이터로부터 이미지를 렌더링하기 위한 방법(300).
초음파 이미징을 통해 양수(amniotic fluid)를 시각화하기 위한 방법(300)에 있어서,
다수의 복셀들(314, 316)을 포함하는 초음파 이미지 데이터(312)를 취득하는 단계(310);
상기 다수의 복셀들로부터 조직(tissue) 복셀들(314) 및 양수 복셀들(316)을 식별하는 단계(321);
상기 양수 복셀들(316)의 감쇠 계수(327)에 넌제로(non-zero) 값을 할당하는 단계(325); 및
조직(314)뿐만 아니라 상기 양수(316)를 포함하는 초음파 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하는, 초음파 이미징을 통해 양수를 시각화하기 위한 방법(300).
제11항에 있어서,
상기 조직 복셀들(314) 및 양수 복셀들(316)을 식별하는 단계는 상기 다수의 복셀들의 에코 강도를 문턱값에 비교하는 단계를 포함하는 것인, 초음파 이미징을 통해 양수를 시각화하기 위한 방법(300).
제12항에 있어서,
상기 문턱값은 0.2인 것인, 초음파 이미징을 통해 양수를 시각화하기 위한 방법(300).
다수의 복셀들(314, 316)을 포함하는 초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 장치(100)에 있어서,
초음파 탐침(1)으로부터 상기 초음파 이미지 데이터(312)를 취득하기 위해 동작 가능하게 접속되고, 프로세스(300)를 구현하도록 구성된 디스플레이 프로세싱 유닛(6)을 포함하고,
상기 프로세스(300)는,
복셀 에코 강도를 문턱값에 비교한 것에 기초하여 상기 초음파 이미지 데이터(312)를 적어도 제1 그룹의 복셀들(314) 및 제2 그룹의 복셀들(316)로 분할하는 단계(321);
제1 프로토콜(323)에 따라 상기 제1 그룹의 복셀들(314)을 프로세싱하는 단계;
제2 프로토콜(325)에 따라 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 프로세싱하는 단계; 및
렌더링 이미지(350)의 사실감을 향상시키기 위해 프로세싱된 상기 제1 그룹의 복셀들(314) 및 프로세싱된 상기 제2 그룹의 복셀들(316)을 포함하는 이미지(350)를 생성하는 단계(340)
를 포함하고,
상기 문턱값은, 상기 제1 그룹의 복셀들(314)이 조직과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 그리고 상기 제2 그룹의 복셀들(316)이 비조직 물질과 연관된 에코 강도 값들을 갖도록 선택되는 것인, 다수의 복셀들(314, 316)을 포함하는 초음파 이미지 데이터(312)로부터 이미지(350)를 렌더링하기 위한 장치(100).
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