KR102541586B1 - Ultrasonic test system and ultrasonic test method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용한 비임상 연구 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상유도하 치료(Image Guide Therapy)를 위한 집속 초음파(Focused Ultrasound: 이하 FUS라 칭함)를 이용한 이미지 초음파 시험 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a non-clinical research technique using ultrasound, and more particularly, to an image ultrasound test technique using focused ultrasound (hereinafter referred to as FUS) for image-guided therapy.
암, 종양, 병변 등과 같은 생체조직을 치료하는데 초음파 신호를 이용할 수 있다. 초음파를 이용한 치료는 초음파 신호를 인체의 병변에 조사하여 병변을 치료하는 방식이다. 일반적인 외과수술이나 화학적인 치료(Chemotherapy) 방식 등에 비하여, 초음파 치료는 환자의 외상을 덜 손상시키고 비침습적 치료(Non-invasive treatment)를 실현할 수 있다. 그 적용 예로는 간암(Liver cancer), 뼈 육종(Bone sarcoma), 유방암(Breast cancer), 췌장암(Pancreas cancer), 신장암(Kidney cancer), 연조직의 종양(Soft tissue tumor) 및 골반 종양(Pelvic tumor) 등 다양하다.Ultrasound signals can be used to treat biological tissues such as cancer, tumors, and lesions. Treatment using ultrasound is a method of treating lesions by irradiating ultrasonic signals to lesions in the human body. Compared to a general surgical operation or chemotherapy method, ultrasound treatment may cause less damage to a patient's trauma and realize a non-invasive treatment. Examples of its application include liver cancer, bone sarcoma, breast cancer, pancreas cancer, kidney cancer, soft tissue tumor, and pelvic tumor ) and so on.
초음파를 비임상 등의 연구를 목적으로 사용할 수 있다. 종래의 초음파 연구용 장비는 시험체의 타겟을 확인하는 초음파 진단기기와, 타겟을 치료하기 위한 초음파 치료기기가 별도로 구성되어 있다. 이때, 시험체의 처음 타겟 위치에서 치료를 진행한 후, 다음 위치에서 치료를 진행하기 위해서는 시험체를 이동 조작해야만 한다.Ultrasound can be used for non-clinical research purposes. Conventional ultrasonic research equipment includes an ultrasonic diagnostic device for identifying a target of a test object and an ultrasonic treatment device for treating the target. At this time, after treatment is performed at the first target position of the specimen, in order to proceed with treatment at the next position, the specimen must be moved and manipulated.
또한, 종래의 초음파 연구용 장비는 시험체의 타겟 위치와 수평으로 초음파 치료 헤드가 위치하기 때문에, 소형 시험체의 호흡 유지를 위해서 초음파 치료 헤드 크기에 제약이 따른다.In addition, since the ultrasonic treatment head is positioned horizontally with the target position of the test object in the conventional ultrasonic research equipment, the size of the ultrasonic treatment head is limited in order to maintain breathing of the small test object.
나아가, 종래의 초음파 연구용 장비는 시험체의 이동이 x축, y축, z축의 병진 이동만으로 제한되어 있어, 3차원으로 타겟의 위치를 변경하기 위해서는 거치대에 고정된 시험체의 위치를 변경한 후 시험을 진행해야 하므로 시험시간이 지체되고 조작에 따른 불편함이 발생한다.Furthermore, in the conventional ultrasonic research equipment, the movement of the specimen is limited to only the translational movement of the x, y, and z axes, so in order to change the position of the target in three dimensions, the position of the specimen fixed to the cradle is changed and then the test is performed. Since the test has to be performed, the test time is delayed and inconvenience occurs due to operation.
일 실시 예에 따라, 초음파 연구를 목적으로 초음파 시험을 실시할 때 초음파 진단 및 초음파 치료를 동시에 진행할 수 있고, 시험체의 타겟 위치를 이동하기 위해 시험체를 이동하지 않아도 되며 시험체의 호흡 안정도를 높일 수 있는 초음파 시험 시스템 및 그 방법을 제안한다.According to an embodiment, when performing an ultrasound test for the purpose of ultrasound research, ultrasound diagnosis and ultrasound treatment can be performed simultaneously, the test body does not need to be moved to move the target location of the test body, and the breathing stability of the test body can be improved. An ultrasonic test system and its method are proposed.
일 실시 예에 따른 초음파 시험 시스템은, 초음파 전달 매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하며, 일 측이 경사면을 가지는 수용장치와, 초음파 시험을 목적으로 수용장치 내에 기울어져 위치하는 시험체와, 시험체를 거치 시키는 거치대와, 거치대를 이동시키는 이동 스테이지와, 거치대를 회전시키는 회전 스테이지; 및An ultrasonic test system according to an embodiment includes an accommodation device that forms an accommodation space for accommodating an ultrasound transmission medium and has an inclined surface at one side, a test body inclined in the accommodation device for the purpose of ultrasonic testing, and a test body. A cradle for mounting, a moving stage for moving the cradle, and a rotation stage for rotating the cradle; and
이미징 및 치료를 동시에 수행하는 트랜스듀서를 포함하며 수용장치의 경사면에 접촉면을 접촉시켜 기울어져 조립되는 초음파 치료 헤드를 포함한다.It includes a transducer that simultaneously performs imaging and treatment, and includes an ultrasonic treatment head that is tilted and assembled by contacting a contact surface to an inclined surface of a receiving device.
초음파 치료 헤드는, 시험체가 초기 위치에 고정된 이후 시험체의 타겟을 다음 치료 위치로 이동하기 위해 거치대의 이동 없이 상기 초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체의 타겟을 다음 치료 위치로 이동시킬 수 있다.After the test object is fixed in the initial position, the ultrasonic treatment head moves the target of the test object to the next treatment position through mechanical movement of the transducer aligned in the ultrasonic treatment head without moving the cradle to move the target of the test object to the next treatment position. can be moved
초음파 치료 헤드는, 치료 트랜스듀서와 치료 트랜스듀서의 중심에 위치하는 이미징 트랜스듀서를 포함하며 치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서가 물리적으로 정렬되는 구조체와, 구조체 전체의 기계적 운동을 스티어링 하는 제1 기계장치와, 구조체 내의 이미징 트랜스듀서 또는 치료 트랜스듀서 단독의 기계적 운동을 스티어링 하는 제2 기계장치를 포함할 수 있다.The ultrasonic treatment head includes a treatment transducer and an imaging transducer located at the center of the treatment transducer, a structure in which the treatment transducer and the imaging transducer are physically aligned, and a first mechanism for steering the mechanical movement of the entire structure. and a second mechanism for steering the mechanical movement of the imaging transducer or therapy transducer alone within the structure.
제1 기계장치는, 구조체 전체의 회전을 스티어링 하는 구조체 회전 기계장치와, 구조체 전체의 틸팅 이동을 스티어링 하는 구조체 틸팅 기계장치를 포함할 수 있다.The first mechanism may include a structure rotation mechanism for steering the rotation of the entire structure and a structure tilting mechanism for steering the tilting movement of the entire structure.
초음파 시험 시스템은, 집속 초음파의 초점 위치를 제공하여 시험체 내 타겟의 초기 위치를 확인해주는 레이저 빔을 더 포함하며, 이동 스테이지 및 회전 스테이지 중 적어도 하나를 이용하여 시험체의 타겟을 상기 초점 위치로 이동시킬 수 있다.The ultrasonic test system further includes a laser beam that provides a focal position of the focused ultrasound and confirms an initial position of a target in the test specimen, and moves the target of the specimen to the focal position using at least one of a moving stage and a rotation stage. can
초음파 시험 시스템은, 초음파 전달 매질의 탈기를 수행하는 탈기 장치를 더 포함할 수 있다.The ultrasonic test system may further include a degassing device for degassing the ultrasonic transmission medium.
초음파 시험 시스템은, 시험체의 온도를 조절하는 온도 조절장치를 더 포함할 수 있다.The ultrasonic test system may further include a temperature control device for adjusting the temperature of the test object.
초음파 시험 시스템은, 포커싱된 초음파들을 방출하도록 치료 트랜스듀서를 구동하기 위해 구성된 전자 신호 생성기와, 포커싱된 초음파의 초점을 스티어링 하도록 전자 신호 생성기 및 각 기계장치를 구동하기 위해 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다.The ultrasound testing system may further include an electronic signal generator configured to drive the therapeutic transducer to emit focused ultrasound waves, and a controller configured to drive the electronic signal generator and each mechanism to steer a focus of the focused ultrasound waves. there is.
다른 실시 예에 따른 초음파 시험 방법은, 초음파 시험을 목적으로 수용공간 내에 위치한 시험체가 거치대의 이동을 통해 초기 위치에 고정되는 단계와, 초기 위치에 고정된 시험체의 제1 타겟 위치에 초음파 치료 헤드를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사하는 단계와, 초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체의 타겟을 다음 치료 위치인 제2 타겟 위치로 이동시키는 단계와, 시험체의 이동된 제2 타겟 위치에 초음파 치료 헤드를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사하는 단계를 포함한다.An ultrasonic test method according to another embodiment includes fixing a test object located in an accommodation space to an initial position through movement of a holder for the purpose of an ultrasonic test, and placing an ultrasonic treatment head at a first target position of the test object fixed in the initial position. irradiation of ultrasound for diagnosis and treatment using ultrasound, moving the target of the specimen to the second target position, which is the next treatment position, through the mechanical movement of the transducers arranged in the ultrasonic treatment head; and irradiating ultrasound to a second target location using an ultrasound treatment head for ultrasound diagnosis and treatment.
일 실시 예에 따른 초음파 시험 시스템 및 그 방법에 따르면, 초음파 연구를 목적으로 초음파 시험을 실시할 때 초음파 진단 및 초음파 치료를 동시에 진행할 수 있다.According to the ultrasound test system and method according to an embodiment, when an ultrasound test is performed for the purpose of ultrasound research, ultrasound diagnosis and ultrasound treatment may be simultaneously performed.
시험체의 타겟 위치를 이동하기 위해 시험체를 이동하지 않아도 되므로 시험 기간을 단축시키며 조작이 용이하다. 예를 들어, 시험체가 초기 위치에 고정된 이후 시험체의 타겟을 다음 치료 위치로 이동하기 위해서는 종래에는 시험체를 이동해야 했으나, 일 실시 예에 따라 시험체의 이동 없이, 초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 스티어링을 통해 시험체의 타겟을 다음 치료 위치로 이동시킬 수 있다.Since the test body does not have to be moved to move the target position of the test body, the test period is shortened and the operation is easy. For example, in order to move the target of the test body to the next treatment position after the test body is fixed in the initial position, the test body has to be moved conventionally. The target of the specimen can be moved to the next treatment position through mechanical steering.
이를 위해, 초음파 치료 헤드 내 치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서의 기계적 이동을 스티어링할 수 있다. 이때, 치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서를 함께 기계적으로 스티어링할 수 있고, 치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서를 각각 기계적으로 스티어링할 수도 있다. 기계적 스티어링은 치료 트랜스듀서 및 이미징 트랜스듀서에 대한 회전 운동과 틸팅 운동, 이미징 트랜스듀서에 대한 회전 운동이 가능하다.To this end, the mechanical movement of the treatment transducers and imaging transducers within the ultrasound treatment head may be steered. In this case, the treatment transducer and the imaging transducer may be mechanically steered together, and the treatment transducer and the imaging transducer may be mechanically steered, respectively. The mechanical steering is capable of rotational and tilting motions for the treatment transducers and imaging transducers, and rotational motions for the imaging transducers.
치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서의 물리적 위치를 정렬한 구조체에 대한 회전 및 틸트를 포함하는 기계적 조정을 통해 치료 범위를 넓히고, 짧은 시간 내에 치료부위를 확인하고 치료할 수 있다. 나아가, 자동으로 초음파 치료 헤드를 타겟에 정렬할 수 있음에 따라 치료 환경 및 다양한 신체 환경에 따라 매번 그에 맞는 트랜스듀서 변환기를 변경할 필요가 없다.Through mechanical adjustment including rotation and tilt of the structure in which the physical positions of the treatment transducer and the imaging transducer are aligned, the treatment range can be expanded, and the treatment area can be confirmed and treated within a short time. Furthermore, since the ultrasonic treatment head can be automatically aligned with the target, there is no need to change the transducer according to the treatment environment and various body environments.
기계적 스티어링 제어 시 풀리/벨트 구조 또는 기어 구조 또는 이들의 복합 구조를 이용함에 따라 소음을 줄이고 내구성을 확보하고, 초음파 치료 헤드의 소형화를 달성할 수 있다. 기계적 스티어링과 전자적 스티어링을 함께 구현함에 따라 정밀도를 높일 수 있다.When controlling mechanical steering, by using a pulley/belt structure, a gear structure, or a composite structure thereof, it is possible to reduce noise, secure durability, and achieve miniaturization of the ultrasonic treatment head. Accuracy can be increased by implementing mechanical steering and electronic steering together.
또한, 초음파 치료 헤드가 기울어져 장착되므로 시험체의 호흡 안정 영역을 넓힐 수 있으며, 제약이 되었던 초음파 트랜스듀서의 크기 범위를 확대할 수 있다.In addition, since the ultrasonic treatment head is tilted, it is possible to widen the respiration stable area of the specimen and expand the size range of the ultrasonic transducer, which has been limited.
나아가, 시험체가 회전 스테이지를 이용하여 회전할 수 있기 때문에 3차원으로 쉽게 원하는 타겟 위치를 조정할 수 있어서, 시험체를 거치대에서 분리할 필요가 없고 시험 시간을 단축할 수 있다.Furthermore, since the test body can be rotated using the rotation stage, the desired target position can be easily adjusted in three dimensions, so there is no need to separate the test body from the cradle and the test time can be shortened.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 시험 시스템의 외관을 도시한 도면,
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 틸팅 조작을 통해 시험체의 초점을 맞추는 예를 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 단면을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 케이스를 제거한 구조체의 구조를 도시한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 전체 회전 동작을 보여주기 위한 구조체의 상면을 도시한 도면,
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 전체 틸팅 동작을 보여주기 위한 구조체의 구조를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이미징 프로브의 회전 동작을 보여주기 위한 초음파 치료 헤드의 내부 구조를 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 구조를 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 케이스를 제거한 구조체의 구조를 도시한 도면,
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 전체 회전 동작을 보여주기 위한 구조체의 상면을 도시한 도면,
도 18은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 전체 틸팅 동작을 보여주기 위한 구조체의 구조와, 이미징 프로브의 회전 동작을 보여주기 위한 초음파 치료 헤드의 내부 구조를 도시한 도면,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태에서 본 초음파 치료 헤드의 구성을 도시한 도면,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 시험 방법의 흐름을 도시한 도면이다.1 and 2 are diagrams showing the appearance of an ultrasonic testing system according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing an example of focusing a test object through a tilting operation of an ultrasonic treatment head according to an embodiment of the present invention;
4 and 5 are cross-sectional views of an ultrasonic treatment head according to a first embodiment of the present invention;
6 is a view showing the structure of a structure according to a first embodiment of the present invention;
7 is a view showing the structure of a structure from which a case is removed according to a first embodiment of the present invention;
8 and 9 are views showing the upper surface of the structure for showing the entire rotation operation of the structure according to the first embodiment of the present invention;
10 to 12 are diagrams showing the structure of a structure for showing the entire tilting operation of the structure according to the first embodiment of the present invention;
13 is a view showing the internal structure of an ultrasonic treatment head for showing a rotational motion of an imaging probe according to a first embodiment of the present invention;
14 is a view showing the structure of a structure according to a second embodiment of the present invention;
15 is a view showing the structure of a structure from which a case is removed according to a second embodiment of the present invention;
16 and 17 are views showing the upper surface of a structure for showing the entire rotational operation of the structure according to the second embodiment of the present invention;
18 is a view showing the structure of a structure for showing the entire tilting operation of the structure and the internal structure of the ultrasonic treatment head for showing the rotational operation of the imaging probe according to the second embodiment of the present invention;
19 is a view showing the configuration of an ultrasonic treatment head seen in an operating state according to an embodiment of the present invention;
20 is a diagram showing the flow of an ultrasonic test method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted, and the terms described later will be used in the embodiments of the present invention. These terms are defined in consideration of the functions of and may vary depending on the user's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.Combinations of each block of the accompanying block diagram and each step of the flowchart may be executed by computer program instructions (execution engine), and these computer program instructions are executed by a processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing device. Since it can be mounted, the instructions executed through the processor of a computer or other programmable data processing device create means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flowchart.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing device to implement functionality in a particular way, such that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in are also capable of producing an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow chart.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.And since the computer program instructions can also be loaded on a computer or other programmable data processing device, a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing device to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing device. It is also possible that the instructions for performing the data processing apparatus provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical functions, and in some alternative embodiments may refer to blocks or steps. It should be noted that it is also possible for functions to occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may be performed in the reverse order of their corresponding functions, if necessary.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention exemplified below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 시험 시스템의 외관을 도시한 도면이다.1 and 2 are diagrams showing the appearance of an ultrasonic testing system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 초음파 시험 시스템은 초음파 치료 헤드(1), 시험체(100), 거치대(200), x축 이동 스테이지(301), y축 이동 스테이지(302), z축 이동 스테이지(303), 회전 스테이지(304), 수용장치(400), 온도 조절장치(500), 탈기 장치(600), 레이저 빔(701,702)을 포함한다.1 and 2, the ultrasonic test system includes an
수용장치(400)는 집속 초음파 방사면과의 사이에 초음파 전달 매질(410)을 수용하기 위한 수용공간을 형성한다. 수용장치(400)는 초음파 방사면을 막아주는 구조로 되어 있다. 초음파 전달 매질은 탈기된 물 등으로 이루어질 수 있다. 초음파 전달 매질(410)이 물인 경우, 수용장치는 수조일 수 있다. 수용장치(400)는 일 측면이 경사진 형태를 가지며, 경사면에 초음파 치료 헤드(1)가 결합되어 장착된다. 수용장치(400)의 경사면은 개구 공간을 가질 수 있고, 개구 공간이 초음파 치료 헤드 내 치료 트랜스듀서의 초음파 방사면의 테두리에 실링된 상태로 결합되는 것도 가능하므로, 예시된 바에 한정되지 않는다.The
시험체(100)는 수용장치(400) 내에서 기울어져 위치하고, 거치대(200)에 거치되어 고정된다.The
이동 스테이지(301,302,303)는 거치대(200)를 이동시킨다. 이동 스테이지(301,302,303)는 x축으로 이동하는 x축 이동 스테이지(301), y축으로 이동하는 y축 이동 스테이지(302), z축으로 이동하는 z축 이동 스테이지(303)를 포함할 수 있다. 회전 스테이지(304)는 거치대(200)를 회전시킨다.The moving
초음파 치료 헤드(1)는 이미징 및 치료를 동시에 수행하기 위해 이미징 트랜스듀서와 치료 트랜스듀서가 구조체 내에서 물리적으로 정렬된다. 초음파 치료 헤드(1)는 수용장치(400)의 경사면에 접촉면을 접촉시켜 기울어져 조립된다. 시험체(100)와 초음파 치료 헤드(1)의 위치가 기울어져 있기 때문에, 초음파 치료 헤드(1)의 크기 범위를 확대할 수 있고, 시험체(100)의 호흡 안정 위치를 더 확보할 수 있다.In the
시험체(100)를 초기 위치에 고정하기 위해서 거치대(200)를 사용한다. 이때, 거치대(200)의 조작을 통해 시험체(100)를 이동시켜 시험체(100)를 초기 위치에 고정시킬 수 있다. 거치대(200)의 조작은 자동, 수동 모두 가능하다. 시험체(100)의 이동은 이동 스테이지(301,302,303)를 이용한 병진운동뿐만 아니라, 회전 스테이지(304)를 이용한 회전까지 할 수 있어서, 초기 위치로 시험체(100)를 이동시키거나 처음 고정된 위치에서 시험체(100)의 타겟 변경 시 3차원으로 위치를 변경할 수 있다. 이에 따라 시험 시간을 단축할 수 있다.The
시험체(100)가 초기 위치에 고정된 이후 초음파 치료 헤드(1)의 트랜스듀서를 이용하여 시험체(100)를 대상으로 이미징 및 치료가 이루어진다. 이후 시험체(100)의 타겟을 다음 치료 위치로 이동하기 위해서 종래에는 거치대(200)를 통해 시험체(100)를 이동시켜야만 했다. 그러나 일 실시 예에 따른 초음파 시험 시스템은 거치대(200)의 조작 없이 시험체(100)는 거치대(200)에 그대로 고정해 두고, 초음파 치료 헤드(1) 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체(100)의 타겟을 다음 치료 위치로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 타겟 위치를 이동하기 위해 시험체(100)를 이동하지 않아도 된다. 트랜스듀서의 기계적 운동은 자동으로 실시될 수 있다. 기계적 운동은 틸팅 및 회전 동작 중 적어도 하나를 포함하며, 시험체(100)를 고정시킨 후 거치대(200)의 조작 없이 원하는 타겟으로 초점 위치를 변동시킬 수 있다. 초음파 치료 헤드(1)의 내부 구조는 도 4 및 도 5를 참조로 하여 상세히 후술한다.After the
온도 조절장치(500)는 시험체(100)의 체온과 동일하게 시험체(100)의 온도를 유지할 수 있도록 온도를 자동으로 조절한다. 탈기 장치(600)는 초음파 전달 매질, 예를 들어 물의 탈기를 수행한다.The
레이저 빔(701,702)은 집속 초음파의 기준 위치를 나타내며, 시험체(100)의 타겟을 기준 위치로 이동시키고 확인하기 위한 용도로 사용한다. 시험체(100)는 거치대(200)에 고정되고, 이동 스테이지(301,302,303) 및 회전 스테이지(304)를 이용하여 시험체(100)의 타겟을 기준 위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 회전 스테이지(304)를 이용하여 시험체(100)의 타겟을 3차원적으로 위치시킬 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 틸팅 조작을 통해 시험체의 초점을 맞추는 예를 도시한 도면이다.3 is a view showing an example of focusing a test object through a tilting operation of an ultrasonic treatment head according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 초음파 치료 헤드(1)는 수용장치(400)의 경사면에 기울어져 조립되고, 시험체(100)는 거치대(200)에 고정된다. 거치대(200)에 고정된 시험체(100)의 타겟은 x축, y축, z축 스테이지(301,302,303)를 이용하여 레이저 빔(701,702)으로 표시된 초점 위치(900)까지 이동할 수 있고, 회전 스테이지(304)를 이용하여 원하는 타켓을 위치시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the
초기 위치에 고정된 시험체(100)의 타겟은 치료 후 다음 치료 위치를 가기 위해 별도의 스테이지 이동이나 회전 없이도 초음파 치료 헤드(1)의 기계적 스티어링(틸트, 회전)(추가적으로 초점 거리 스티어링 조작이 가능함)만으로 초점 위치(900)를 조정할 수 있다.The target of the
기울어진 초음파 치료 헤드(1)는 초음파 전달 매질(410)의 수위(시험체가 호흡할 수 있는 수위)를 더 높일 수 있어, 크기가 제한되었던 초음파 치료 헤드(1)의 크기를 넓힐 수 있다.The tilted
이하, 후술되는 도면들을 기초로 하여 초음파 치료 헤드가 이미징 및 치료를 동시에 수행 가능하고, 틸트 및 회전을 포함한 기계적 스티어링이 가능함을 초음파 치료 헤드의 구성 및 동작 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, based on the drawings to be described later, the fact that the ultrasonic treatment head can simultaneously perform imaging and treatment and mechanical steering including tilt and rotation will be described in detail through a description of the configuration and operation of the ultrasonic treatment head.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드의 단면을 도시한 도면이다.4 and 5 are cross-sectional views of an ultrasonic treatment head according to a first embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 초음파 치료 헤드(1)는 이미징 트랜스듀서(3), 치료 트랜스듀서(4), 제1 기계장치, 제2 기계장치 및 하우징(12)을 포함한다. 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)의 위치를 물리적으로 정렬한 후 이를 조립하여 구조체(2)를 제공할 수 있다. 제1 기계장치는 구조체 회전 기계장치(5) 및 구조체 틸팅 기계장치(6)를 포함하며, 제2 기계장치는 이미징 트랜스듀서 회전 기계장치(7)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5 , the
치료 트랜스듀서(4)는 시험체를 대상으로 치료를 위한 집속 초음파를 방사하도록 구성된다. 치료 트랜스듀서(4)는 도 4에 도시된 바와 같이 하부에 중앙을 정점으로 오목한 곡면 형태로 이루어진 집속 초음파 방사면을 가지는 형태일 수 있다. 이때, 집속 초음파 방사면은 일정 두께를 갖고 대략 반구 형상으로 이루어질 수 있다. 치료 트랜스듀서(4)는 집속 초음파 신호(Focused Ultra Sound: FUS)를 발생시켜 이를 초점영역에 포커싱(Focusing) 한다. 치료 트랜스듀서(4)는 다수 개로 구성된 어레이 구조일 수 있으며, 어레이를 구성하는 다수 개의 치료 트랜스듀서가 랜덤한 형태로 배치될 수 있다.The
치료 트랜스듀서(4)는 초음파 영상 유도하 치료(Image Guided Therapy)라는 초음파 영상의학을 이용한 치료법인 조직 파괴(tissue destruction), 약물 전달(drug delivery) 등에 치료를 목적으로 사용될 수 있다. 초음파 영상 유도하 치료 중 하나로서, 치료제로 특정 치료영역(예를 들어, 암 세포)을 좀 더 정확하게 타격하는 치료법이 있다. 예를 들어, 나노 입자에 치료제를 함유하게 하고 이를 정맥주사 등에 의하여 혈관을 통해 치료영역으로 보낸 다음, 치료 트랜스듀서(4)를 통해 인체에 무해한 정도의 초음파 에너지를 치료제 함유 나노 입자에 노출시키면 나노 입자의 기포가 터지면서 그 안에 있던 치료제가 특정 치료영역에 전달된다. 해당 방식은 치료제의 농도를 특정 치료영역에서 집중적으로 높이는 치료 방식으로서, 기존 치료제의 효능을 몇 배나 상승시킬 수 있다. 그러나 본 발명은 약물 전달에 한정되는 것은 아니고, 초음파 치료가 가능한 모든 초음파 기술에 활용될 수 있다. 약물 전달 분야에서도 열적 치료, 신경 자극술 등 다양한 치료 방법에도 활용될 수 있음은 물론이다.The
이미징 트랜스듀서(3)는 시험체에 대한 진단 영상을 획득하기 위한 것이다. 연구자는 이미징 트랜스듀서(3)에 의해 획득되는 진단 영상을 확인하면서 시험체를 대상으로 집속 초음파 치료를 실시할 수 있다. 이미징 트랜스듀서(3)는 초음파 신호를 시험체로 송신하고 시험체로부터 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있게 구성될 수 있다. 예를 들어, 이미징 트랜스듀서(3)는 원통 형상의 케이싱에 압전소자 등이 내장되어 구성될 수 있다. 이미징 트랜스듀서(3)의 하면을 통해 초음파가 송수신될 수 있다. 이미징 트랜스듀서(3)는 치료 트랜스듀서(4)의 집속 초음파 방사면의 중앙을 관통해서 삽입될 수 있다. 이를 위해, 치료 트랜스듀서(4)의 집속 초음파 방사면의 중앙에는 이미징 트랜스듀서(3)의 삽입을 위한 삽입 홀이 형성될 수 있다.The
하우징(12)은 초음파 치료 헤드(1)의 구성요소들을 수용한다. 일 실시 예에 따른 하우징(12)은 하측이 개구되어 치료 트랜스듀서(4)의 집속 초음파 방사면을 노출시킬 수 있다. 집속 초음파 방사면은 테두리가 하우징(12)의 하측 개구 부위에 결합되어 하우징(12)의 하측 개구를 막도록 형성될 수 있다.The
일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드(1)는 이미징 트랜스듀서(3)와 치료 트랜스듀서(4)를 물리적으로 정렬한 구조체를 대상으로 제1 기계장치를 통해 구조체 전체의 기계적 운동을 스티어링 하고, 제2 기계장치를 통해 구조체 내의 이미징 트랜스듀서 또는 치료 트랜스듀서의 단독적인 기계적 운동을 스티어링 할 수 있다.The
제1 기계장치는 구조체 전체의 회전을 스티어링 하는 구조체 회전 기계장치(5)와, 구조체 전체의 틸팅 이동을 스티어링 하는 구조체 틸팅 기계장치(6)를 포함할 수 있다. 제2 기계장치는 이미징 트랜스듀서(3)의 단독 회전을 스티어링 하는 이미징 트랜스듀서 회전 기계장치(7)를 포함할 수 있다.The first mechanism may include a
구조체 회전 기계장치(5), 구조체 틸팅 기계장치(6) 및 이미징 트랜스듀서 회전 기계장치(7)는 풀리/벨트 구조, 기어 구조, 복합 구조 등을 이용하여 기계적 스티어링을 할 수 있다. 복합 구조는 풀리/벨트 구조와, 기어 구조가 혼합된 형태로, 예를 들어, 구조체 회전 기계장치(5)는 풀리 및 연결부 구조이고, 구조체 틸팅 기계장치(6)는 기어 구조인 경우이다.The
이하, 도 5를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 풀리/벨트 구조를 이용한 초음파 치료 헤드의 기계적 스티어링 동작을 설명한다.Hereinafter, a mechanical steering operation of an ultrasonic treatment head using a pulley/belt structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 초음파 치료 헤드(1)는 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)를 포함하는 구조체 전체에 대한 기계적 이동(Mechanical Move) 기능을 제공하고, 이미징 트랜스듀서(3) 또는 치료 트랜스듀서(4) 단독에 대한 기계적 이동 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)를 포함하는 구조체 전체에 대해 기계적 회전(Pan) 및 기계적 틸팅(Tilt) 기능을 제공하며, 이미징 트랜스듀서(3) 또는 치료 트랜스듀서(4) 단독에 대한 기계적 회전(Pan) 기능을 제공한다. 전술한 기계적 이동을 위해 연결부를 이용할 수 있다. 예를 들어, 초음파 치료 헤드(1)는 구조체 전체에 대해 기계적 회전(Pan) 기능을 제공하기 위해 제1 모터(50)와 제1 연결부(51) 구조를 가지고, 구조체의 전체 틸팅(Tilt) 기능을 제공하기 위해 제2 모터(60)와 제2 연결부(61) 구조를 가지며, 이미징 트랜스듀서(3)의 단독 회전(Pan) 기능을 제공하기 위해 제3 모터(70)와 제3 연결부(71) 구조를 가진다. 이때, 각 연결부(51, 61, 71)는 벨트일 수 있다.Referring to FIG. 5, the
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 구조를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 케이스를 제거한 구조체의 구조를 도시한 도면이다.6 is a view showing the structure of a structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing the structure of a structure from which a case is removed according to the first embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)는 구조체(2) 안에서 정렬되어 구속되어 있다. 이를 위해, 구조체(2)는 구조체(2) 안에서 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)를 물리적으로 정렬하기 위한 정렬기를 포함한다. 정렬기는 예를 들어, 구조체(2) 중 적어도 일부를 수용하기 위한 케이스(9)와, 케이스(9) 및 구조체(2)를 고정하기 위해 수직으로 세워진 고정장치(90-1, 90-2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 고정장치(90-1)는 케이스(9) 및 구조체(2)를 결합하여 고정시킨다. 제2 고정장치(90-2)는 케이스(9) 하고만 결합하여 고정시키고, 제2 고정장치(90-2)에 장착된 제2 모터(60)가 구조체(2)와는 제2 연결부(61)를 통해 연결되는 구조를 가짐에 따라 제2 모터(60)의 구동 시 제2 연결부(61)의 회전에 의해 구조체(2)가 좌우로 틸팅 가능하다. 제2 연결부(61)는 벨트일 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , an
케이스(9)의 상단에는 고정 축(54)과, 고정 축(54)에 고정된 제1 고정 풀리(52)를 포함하며, 제1 고정 풀리(52)는 제1 연결부(51)에 의해 제1 모터(50)의 모터 풀리와 함께 감겨 있는 구조를 가진다. 제1 모터(50)가 회전하면, 제1 연결부(51)의 회전에 의해 제1 연결부(51)와 연결된 제1 고정 풀리(52)가 회전을 하게 되어 치료 트랜스듀서(4)와 이미징 트랜스듀서(3)를 포함한 구조체(2)가 동시에 회전하게 된다. 제1 연결부(51)는 벨트일 수 있다. 구조체의 회전 실시 예는 도 8 및 도 9를 참조로 하여 후술한다.The upper end of the case 9 includes a fixed
구조체(2)는 수직 방향으로 형성된 제2 고정장치(90-2)에 제2 모터(60)가 장착된다. 제2 모터(60)의 구동 시 제2 연결부(61)의 회전에 의해 제2 고정 풀리(62)에 고정된 구조체(2)가 좌우로 틸팅 되게 된다. 제2 연결부(61)는 벨트일 수 있다. 구조체의 틸팅 실시 예는 도 10 내지 도 12를 참조로 하여 후술한다.In the
한편, 이미징 트랜스듀서(3)는 일단(예를 들어, 하단)에 제3 고정 풀리(72)가 고정되어 있고, 제3 고정 풀리(72)가 제3 연결부(71)에 의해 제3 모터(70)의 모터 풀리와 함께 감겨 있는 구조를 가진다. 제3 모터(70)가 회전하면, 제3 연결부(71)의 회전에 의해 제3 연결부(71)와 연결된 제3 고정 풀리(72)가 회전하게 되어 이미징 트랜스듀서(3)를 단독으로 회전시킬 수 있다. 제3 연결부(71)는 벨트일 수 있다. 이미징 트랜스듀서(3)의 단독 회전 실시 예는 도 13을 참조로 하여 후술한다.On the other hand, the
도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 전체 회전 동작을 보여주기 위한 구조체의 상면을 도시한 도면이다.8 and 9 are views showing the upper surface of the structure for showing the entire rotation operation of the structure according to the first embodiment of the present invention.
도 8 및 도 9를 참조하면, 구조체(2) 전체는 시계 방향(CW)으로 180도, 반 시계 방향(CCW)으로 180도 총 360도 자유회전이 가능하다. 예를 들어, 도 8의 구조체(2)에서 제1 모터(50)가 시계 방향으로 90도 회전하면, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 연결부(51)의 회전에 의해 제1 연결부(51)와 연결된 제1 고정 풀리(52)가 시계 방향으로 90도 회전을 하게 되어 제1 고정 풀리(52)가 장착된 구조체(2)가 시계 방향으로 90도 회전하게 된다.Referring to FIGS. 8 and 9 , the
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구조체의 전체 틸팅 동작을 보여주기 위한 구조체의 구조를 도시한 도면이다.10 to 12 are diagrams showing the structure of a structure for showing the entire tilting operation of the structure according to the first embodiment of the present invention.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 수직 방향으로 형성된 제2 고정장치(90-2)에 제2 모터(60)가 장착된다. 이때, 제2 모터(60)의 구동 시 제2 연결부(61)의 회전에 제2 고정 풀리(62)에 고정된 구조체(2)가 좌우로 틸팅 되게 된다. 이때, 틸팅 각도는 좌우 10도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.10 to 12, the
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이미징 트랜스듀서의 회전 동작을 보여주기 위한 초음파 치료 헤드의 내부 구조를 도시한 도면이다.13 is a diagram showing the internal structure of the ultrasound treatment head for showing the rotational operation of the imaging transducer according to the first embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 이미징 트랜스듀서(3)는 일단(예를 들어, 하단)에 제3 고정 풀리(72)가 고정되어 있고, 제3 고정 풀리(72)가 제3 연결부(71)에 의해 제3 모터(70)의 모터 풀리와 함께 감겨 있는 구조를 가진다. 제3 모터(70)가 회전하면, 제3 연결부(71)의 회전에 의해 제3 연결부(71)와 연결된 제3 고정 풀리(72)가 회전하게 되어 이미징 트랜스듀서(3)를 단독으로 회전시킬 수 있다.Referring to FIG. 13 , the
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 구조를 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 케이스를 제거한 구조체의 구조를 도시한 도면이다.14 is a view showing the structure of a structure according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a view showing the structure of a structure from which a case is removed according to a second embodiment of the present invention.
도 14 및 도 15를 참조하여, 도 6 및 도 7의 제1 실시 예와 상이한 내용을 위주로 설명한다.With reference to FIGS. 14 and 15 , description will be given mainly on contents different from those of the first embodiment of FIGS. 6 and 7 .
도 14 및 도 15를 참조하면, 구조체 회전 기계장치(5)는 제1 기어(101), 제1 모터(50) 및 제2 기어(102)를 포함하며, 적어도 하나 이상의 제1 연결부(51)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(51)는 기어일 수 있다.14 and 15, the
제1 기어(101)는 구조체(2)의 상단에 수평으로 고정 형성된다. 제1 모터(50)는 제1 기어(101)와 미리 설정된 간격을 가지고 이격 형성되어 구조체 전체의 회전을 위한 동력을 제공한다. 제2 기어(102)는 제1 모터(50)에 결합되어 회전한다. 이때, 제1 모터(50)의 구동 시 제2 기어(102)가 제1 기어(101)를 직접 회전을 시키거나, 제1 기어(101)와 제2 기어(102)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제1 연결부(51)를 통해 제1 기어(101)를 회전시켜서, 구조체(2) 내의 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)를 함께 회전 시킬 수 있다.The
구조체 틸팅 기계장치(6)는 제3 기어(103), 제2 모터(60) 및 제4 기어(미도시)를 포함하며, 적어도 하나 이상의 제2 연결부(61)를 포함할 수 있다. 제2 연결부(61)는 기어일 수 있다.The
제3 기어(103)는 구조체(2)의 일 측면에 수직으로 고정 형성된다. 제2 모터(60)는 제3 기어(103)와 미리 설정된 간격을 가지고 이격 형성되어 구조체 전체의 회전을 위한 동력을 제공한다. 제4 기어(미도시)는 제2 모터(60)에 결합되어 회전한다. 이때, 제2 모터(60)의 구동 시 제4 기어(미도시)가 제3 기어(103)를 직접 회전을 시키거나, 제3 기어(103)와 제4 기어(미도시)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 연결부(61)를 통해 제3 기어(103)를 회전 시킴에 따라, 구조체(2) 내의 이미징 트랜스듀서(3) 및 치료 트랜스듀서(4)를 함께 틸팅 시킬 수 있다.The
이미징 트랜스듀서 회전 기계장치(7)는 제5 기어(105), 제3 모터(70) 및 제6 기어(106)를 포함하며, 적어도 하나 이상의 제3 연결부(미도시)를 포함할 수 있다. 제3 연결부(미도시)는 기어일 수 있다.The imaging transducer
제5 기어(105)는 이미징 트랜스듀서(3)에 수평으로 고정 형성된다. 제3 모터(70)는 제5 기어(105)와 미리 설정된 간격을 가지고 이격 형성되어 구조체 전체의 회전을 위한 동력을 제공한다. 제6 기어(106)는 제3 모터(70)에 결합되어 회전한다. 이때, 제3 모터(70)의 구동 시 제6 기어(106)가 제5 기어(105)를 직접 회전을 시키거나, 제5 기어(105)와 제6 기어(106)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제3 연결부(미도시)를 통해 제5 기어(105)를 회전 시킴에 따라, 이미징 트랜스듀서(3)를 단독으로 회전 시킬 수 있다.The
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 전체 회전 동작을 보여주기 위한 구조체의 상면을 도시한 도면이다.16 and 17 are views showing the upper surface of the structure for showing the entire rotation operation of the structure according to the second embodiment of the present invention.
도 16 및 도 17을 참조하여, 도 8 및 도 9의 제1 실시 예와 상이한 내용을 위주로 설명한다.With reference to FIGS. 16 and 17 , description will be mainly made on contents different from those of the first embodiment of FIGS. 8 and 9 .
도 16 및 도 17을 참조하면, 구조체(2) 전체는 시계 방향(CW)으로 180도, 반 시계 방향(CCW)으로 180도 총 360도 자유회전이 가능하다. 예를 들어, 도 16의 구조체(2)에서 제1 모터(50)가 시계 방향으로 90도 회전하면, 도 17에 도시된 바와 같이 제1 모터(50)의 구동 시 제2 기어(102)가 제1 기어(101) 및 제2 기어(102)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제1 연결부(51)를 통해 제1 기어(101)를 시계 방향으로 90도 회전시켜서, 구조체(2)가 시계 방향으로 90도 회전하게 된다.Referring to FIGS. 16 and 17 , the
도 18는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구조체의 전체 틸팅 동작을 보여주기 위한 구조체의 구조와, 이미징 트랜스듀서의 회전 동작을 보여주기 위한 초음파 치료 헤드의 내부 구조를 도시한 도면이다.18 is a view showing the structure of the structure for showing the entire tilting operation of the structure and the internal structure of the ultrasound treatment head for showing the rotational operation of the imaging transducer according to the second embodiment of the present invention.
도 18 내지 도 19를 참조하여, 도 10 내지 도 13의 제1 실시 예와 상이한 내용을 위주로 설명한다.With reference to FIGS. 18 to 19 , description will be given mainly on contents different from those of the first embodiment of FIGS. 10 to 13 .
도 18 내지 도 19를 참조하면, 수직 방향으로 형성된 제2 고정장치(90-2)에 제2 모터(60)가 장착된다. 이때, 제2 모터(60)의 구동 시 제4 기어(미도시)가 제3 기어(103)를 직접 회전을 시키거나, 제3 기어(103)와 제4 기어(미도시)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제2 연결부(61)를 통해 제3 기어(103)를 회전시킴에 따라, 구조체(2)가 좌우로 틸팅 되게 된다. 이때, 틸팅 각도는 좌우 10도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.18 to 19, the
이미징 트랜스듀서(3)는 제3 모터(70)의 구동 시 제6 기어(106)가 제5 기어(105)를 직접 회전을 시키거나, 제5 기어(105)와 제6 기어(106)를 연결하는 적어도 하나 이상의 제3 연결부(미도시)를 통해 제5 기어(105)를 회전 시킴에 따라, 이미징 트랜스듀서(3)를 단독으로 회전 시킬 수 있다.In the
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태에서 본 초음파 치료 헤드의 구성을 도시한 도면이다.19 is a view showing the configuration of an ultrasonic treatment head seen in an operating state according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 초음파 치료 헤드는 도 4 및 도 5의 구성에서 전자 신호 생성기(13)와 제어기(14)를 더 포함한다.Referring to FIG. 19 , the ultrasonic treatment head further includes an
전자 신호 생성기(13)는 포커싱된 초음파들을 방출하도록 치료 트랜스듀서(4)를 구동하기 위해 구성된다. 제어기(14)는 포커싱된 초음파의 초점을 스티어링하도록 전자 신호 생성기(13) 및 기계장치의 각 모터(50, 60, 70)를 구동하기 위해 구성된다. 제어기(14)는 예를 들어, 프로그래밍된 컴퓨터 또는 마이크로 제어기일 수 있다. 제어기(14)는 스티어링을 자동으로 수행하기 위하여 이미징 트랜스듀서(3)로부터 영상 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어기(14)는 초점이 미리 결정된 경로를 뒤따라 타겟 영역을 스캔하는 동시에 타겟의 생리학적 움직임들을 보상하도록 전자 신호 생성기(13)와 기계장치의 각 모터(50, 60, 70)를 구동할 수 있다. 제어기(14)의 전자 신호 생성기(13)를 통한 스티어링은 전자적 스티어링에 해당하고, 기계장치를 통한 스티어링은 기계적 스티어링에 해당한다. 즉, 일 실시 예에 따른 초음파 치료 헤드는 전자적 및 기계적 스티어링의 하이브리드 조합을 사용할 수 있다.The
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 시험 방법의 흐름을 도시한 도면이다.20 is a diagram showing the flow of an ultrasonic test method according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 20을 참조하면, 초음파 시험 시스템은 초음파 시험을 목적으로 수용공간(400) 내에 위치한 시험체(100)가 거치대(200)의 이동을 통해 초기 위치에 고정된다(2010).Referring to FIGS. 4 and 20 , in the ultrasonic test system, the
이어서, 초음파 시험 시스템은 초기 위치에 고정된 시험체(100)의 제1 타겟 위치에 초음파 치료 헤드(1)를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사한다(2020).Then, the ultrasonic test system irradiates ultrasonic waves for ultrasonic diagnosis and treatment using the
이어서, 초음파 시험 시스템은 초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체의 타겟을 다음 치료 위치인 제2 타겟 위치로 이동시킨다(2030). 이때, 거치대(200)의 조작 없이 시험체(100)는 거치대(200)에 그대로 고정해 두고, 초음파 치료 헤드(1) 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체(100)의 타겟을 다음 치료 위치로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 타겟 위치를 이동하기 위해 시험체(100)를 이동하지 않아도 된다. 트랜스듀서의 기계적 운동은 자동으로 실시될 수 있다.Subsequently, the ultrasonic test system moves the target of the test object to the second target position, which is the next treatment position, through mechanical movement of the transducers aligned in the ultrasonic treatment head (2030). At this time, without manipulating the
초음파 치료 헤드(1)에 대한 기계적 운동을 수행하는 단계(2030)에서 초음파 치료 헤드(1) 내 치료 트렌스듀서(4)와 이미징 트랜스듀서(3)가 정렬된 구조체를 기계적으로 스티어링 할 수 있다. 예를 들어, 초음파 치료 헤드(1)는 풀리 및 제1 연결부(51) 구조를 이용하거나, 기어 구조를 이용하여 구조체 전체의 기계적 회전을 스티어링 할 수 있고, 풀리 및 제2 연결부(61) 구조를 이용하거나 기어 구조를 이용하여 구조체 전체의 기계적 틸팅 이동을 스티어링 할 수 있다. 나아가, 구조체 내 이미징 트랜스듀서(3)나 치료 트랜스듀서(4)의 물리적 회전을 단독으로 스티어링 할 수도 있다. 예를 들어, 이미징 트랜스듀서(3)에서 방출되는 초음파를 이용하여 치료 영역의 영상을 획득할 수 있도록 풀리 및 제3 연결부(71) 구조를 이용하거나, 기어 구조를 이용하여 이미징 트랜스듀서(3)를 단독으로 기계적으로 스티어링 할 수 있다.In
이어서, 초음파 시험 시스템은 시험체의 이동된 제2 타겟 위치에 초음파 치료 헤드(1)를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사한다(2040).Subsequently, the ultrasonic test system irradiates ultrasonic waves to the moved second target position of the test object for ultrasonic diagnosis and treatment using the ultrasonic treatment head 1 (2040).
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at mainly by its embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope will be construed as being included in the present invention.
Claims (9)
초음파 전달 매질을 수용하기 위한 수용공간을 형성하며, 일 측이 경사면을 가지는 수용장치;
초음파 시험을 목적으로 상기 수용장치 내에 기울어져 위치하며, 호흡이 가능한 시험체;
상기 시험체를 거치 시키는 거치대;
상기 거치대를 이동시키는 이동 스테이지;
상기 거치대를 회전시키는 회전 스테이지; 및
이미징 및 치료를 동시에 수행하는 트랜스듀서를 포함하며, 상기 수용장치의 경사면에 접촉면을 접촉시켜 기울어져 조립되는 초음파 치료 헤드; 를 포함하고,
시험체 및 초음파 치료 헤드가 기울어져 있어, 초음파 치료 헤드의 크기 범위를 확대하고, 시험체의 호흡 안정 위치를 확보하며,
거치대의 이동 및 회전을 통해 시험체의 타겟을 제1 타겟 위치에 위치시킨 후, 시험체의 제1 타겟을 다음 치료 위치인 제2 타겟으로 이동하기 위해 거치대의 이동 및 회전 없이 상기 초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체의 제1 타겟을 제2 타겟 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.In the ultrasonic test system for non-clinical research,
An accommodation device that forms an accommodation space for accommodating an ultrasonic transmission medium and has an inclined surface at one side;
A test body inclined and positioned in the containment device for the purpose of ultrasonic testing and capable of breathing;
A cradle for mounting the test body;
a moving stage for moving the cradle;
a rotation stage for rotating the cradle; and
an ultrasonic treatment head including a transducer that performs imaging and treatment at the same time, and is tilted and assembled by contacting a contact surface with an inclined surface of the receiving device; including,
The specimen and ultrasonic treatment head are tilted, thereby expanding the size range of the ultrasonic treatment head and securing a stable breathing position for the specimen,
After positioning the target of the specimen at the first target position through the movement and rotation of the cradle, the first target of the specimen is aligned in the ultrasonic treatment head without movement and rotation of the cradle to move the first target of the specimen to the second target, which is the next treatment position. An ultrasonic test system, characterized in that for moving the first target of the test body to the second target position through the mechanical movement of the transducer.
치료 트랜스듀서; 와 치료 트랜스듀서의 중심에 위치하는 이미징 트랜스듀서; 를 포함하며, 치료 트랜스듀서와 이미징 트랜스듀서가 물리적으로 정렬되는 구조체;
구조체 전체의 기계적 운동을 스티어링 하는 제1 기계장치; 및
구조체 내의 이미징 트랜스듀서 또는 치료 트랜스듀서 단독의 기계적 운동을 스티어링 하는 제2 기계장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.The method of claim 1, wherein the ultrasonic treatment head
therapeutic transducers; And an imaging transducer located in the center of the treatment transducer; Including, a structure in which the treatment transducer and the imaging transducer are physically aligned;
A first mechanism for steering the mechanical movement of the entire structure; and
a second mechanism for steering the mechanical movement of the imaging transducer or therapy transducer alone within the structure;
Ultrasonic test system comprising a.
구조체 전체의 회전을 스티어링 하는 구조체 회전 기계장치; 및
구조체 전체의 틸팅 이동을 스티어링 하는 구조체 틸팅 기계장치;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.4. The method of claim 3, wherein the first mechanism
A structure rotation mechanism that steers the rotation of the entire structure; and
Structure tilting mechanism for steering the tilting movement of the entire structure;
Ultrasonic test system comprising a.
집속 초음파의 초점 위치를 제공하여 시험체 내 타겟의 초기 위치를 확인해주는 레이저 빔; 을 더 포함하며,
상기 이동 스테이지 및 회전 스테이지 중 적어도 하나를 이용하여 시험체의 타겟을 상기 초점 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.The method of claim 1, wherein the ultrasonic test system
A laser beam confirming an initial position of a target in a test body by providing a focal position of focused ultrasound; Including more,
The ultrasonic test system, characterized in that for moving the target of the test body to the focus position using at least one of the moving stage and the rotating stage.
초음파 전달 매질의 탈기를 수행하는 탈기 장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.The method of claim 1, wherein the ultrasonic test system
a degassing device for degassing the ultrasonic transmission medium;
Ultrasonic test system further comprising a.
시험체의 온도를 조절하는 온도 조절장치;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.The method of claim 1, wherein the ultrasonic test system
A temperature control device that controls the temperature of the test body;
Ultrasonic test system further comprising a.
포커싱된 초음파들을 방출하도록 치료 트랜스듀서를 구동하기 위해 구성된 전자 신호 생성기; 및
포커싱된 초음파의 초점을 스티어링 하도록 전자 신호 생성기 및 각 기계장치를 구동하기 위해 구성된 제어기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 시스템.The method of claim 1, wherein the ultrasonic test system
an electronic signal generator configured to drive the therapy transducer to emit focused ultrasound waves; and
a controller configured to drive the electronic signal generator and each mechanism to steer the focus of the focused ultrasound;
Ultrasonic test system further comprising a.
초음파 시험을 목적으로 수용공간 내에 위치하며 호흡이 가능한 시험체가 거치대의 이동 및 회전을 통해 초기 위치에 고정되는 단계;
초기 위치에 고정된 시험체의 제1 타겟 위치에 초음파 치료 헤드를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사하는 단계;
초음파 치료 헤드 내 정렬된 트랜스듀서의 기계적 운동을 통해 시험체의 타겟을 다음 치료 위치인 제2 타겟 위치로 이동시키는 단계; 및
시험체의 이동된 제2 타겟 위치에 초음파 치료 헤드를 이용하여 초음파 진단 및 치료를 위해 초음파를 조사하는 단계; 를 포함하며,
수용공간은 일 측이 경사면을 가지는 수용장치에 형성되고, 시험체는 상기 수용장치 내에 기울어져 위치하며, 초음파 치료 헤드는 상기 수용장치의 경사면에 접촉면을 접촉시켜 기울어져 조립됨에 따라, 초음파 치료 헤드의 크기 범위를 확대하고, 시험체의 호흡 안정 위치를 확보하는 것을 특징으로 하는 초음파 시험 방법.In the ultrasonic test method using an ultrasonic test system for non-clinical research,
A step of fixing a test object located in an accommodation space for the purpose of an ultrasonic test and capable of breathing in an initial position through movement and rotation of a cradle;
irradiating ultrasonic waves to a first target position of a test object fixed in an initial position using an ultrasonic treatment head for ultrasonic diagnosis and treatment;
Moving the target of the test body to the second target position, which is the next treatment position, through mechanical movement of the transducers aligned in the ultrasonic treatment head; and
irradiating ultrasonic waves to the moved second target position of the test body for ultrasonic diagnosis and treatment using an ultrasonic treatment head; Including,
The accommodation space is formed in a housing device having one side with an inclined surface, the test body is positioned inclined in the housing device, and the ultrasonic treatment head is tilted and assembled by contacting the contact surface with the inclined surface of the housing device, so that the ultrasonic treatment head An ultrasonic test method characterized by expanding the size range and securing a stable breathing position of the test body.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |