KR102584615B1

KR102584615B1 - 다중 기능 동시 구현을 위한 ivus 변환자 및 이를 이용한 영상 획득 시스템

Info

Publication number: KR102584615B1
Application number: KR1020210034967A
Authority: KR
Inventors: 정종섭; 이희수
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2023-10-05
Also published as: KR20220131400A

Abstract

본 발명은 다중 기능 동시 구현을 위한 IVUS 변환자 및 그것을 이용한 영상 획득 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 공통의 후면층과, 상기 후면층을 기준으로 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수에서 동작하도록 설계된 복수의 압전 소자, 및 상기 복수의 압전 소자의 상부에 각각 결합된 복수의 정합층을 포함하되, 하우징에 장착된 상태로 동축 케이블과 연결되어 혈관 내 삽입되고, 상기 동축 케이블의 신호선에 인가된 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 가진 초음파 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신하는 IVUS 변환자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 중심 주파수 및 특성을 갖는 복수의 압전소자들을 공통의 후면층(common backing layer)의 서로 다른 측면(side)에 부착한 구조의 IVUS 변환자를 구현하여 한 번의 신호 입력만으로 서로 다른 특성을 갖는 초음파 데이터를 동시에 획득할 수 있다.

Description

다중 기능 동시 구현을 위한 IVUS 변환자 및 이를 이용한 영상 획득 시스템{Intravascular ultrasound transducer for simultaneous implementation of multiple functions and image acquisition apparatus system using the same}

본 발명은 다중 기능 동시 구현을 위한 IVUS 변환자 및 이를 이용한 영상 획득 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 스펙을 가진 복수의 압전소자를 이용하여 다양한 기능을 동시에 구현하는 IVUS 변환자 및 이를 이용한 영상 획득 시스템에 관한 것이다.

혈관 내 초음파(Intravascular Ultrasound, IVUS) 기술은 환자의 혈관 내부에 초소형 초음파 변환자를 삽입하여 혈관 내부를 진단하는 기법으로 심혈관 질병 진단 시 임상 의사에게 진단 및 치료에 유용한 정보를 제공한다.

근래에 IVUS 변환자 및 시스템은 고해상도 영상 제공을 위해 주파수가 증가되거나, 혈관 내 질환 치료 및 혈류 정보 획득 등 다양한 기능을 구현하는 방향으로 발전되고 있다. 이들 요건을 모두 충족 시키기 위해서는 사용 목적에 따라 스펙 및 기능이 서로 다른 IVUS 변환자가 장착된 제품들을 교체하면서 사용해야 한다. 이러한 점은 시술적인 불편함과 가격적인 상승을 초래하기 때문에 이를 개선 할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.

IVUS 변환자는 건강한 혈관 뿐만 아니라 다양한 질환으로 인해 좁아진 혈관도 통과해야 하기 때문에 일반적으로 1 mm 이하의 크기를 갖는 음향 스택이 사용되며, 이렇게 작은 소자에 다양한 기능을 동시에 구현 하기는 매우 어렵다.

뿐만 아니라, 이러한 초소형 소자에 마이크로 동축케이블의 신호선(signal line)과 접지선(ground line)을 연결하는 작업도 매우 난이도가 높기 때문에 대량 생산 시 큰 장애물이 되고 있다. 따라서 다중 기능 IVUS 변환자를 구현 하기 위해서는 기존 방법과 차별화된 제작 기술이 필요하다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1730226호(2017.04.26 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은 서로 다른 스펙을 가진 복수의 압전소자를 이용하여 다양한 기능을 동시에 구현하는 IVUS 변환자 및 그것을 이용한 영상 획득 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 다중 기능 동시 구현을 위한 혈관 내 초음파(IVUS) 변환자에 있어서, 공통의 후면층과, 상기 후면층을 기준으로 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수에서 동작하도록 설계된 복수의 압전 소자, 및 상기 복수의 압전 소자의 상부에 각각 결합된 복수의 정합층을 포함하되, 하우징에 장착된 상태로 동축 케이블과 연결되어 혈관 내 삽입되고, 상기 동축 케이블의 신호선에 인가된 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 가진 초음파 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신하는 IVUS 변환자를 제공한다.

또한, 상기 복수의 압전 소자는, 서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 인가되는 경우, 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 동시에 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 시간 순으로 개별 인가되는 경우, 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 순차적으로 개별 송수신할 수 있다.

또한, 서로 다른 방향으로 송수신되는 각 압전 소자의 초음파 빔 간 간격은 압전 소자의 위치에 따라 90도 또는 180도를 가질 수 있다.

또한, 상기 복수의 압전 소자는, 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 압전 소자로 구성될 수 있다.

또한, 상기 정합층의 전단에 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈가 더 부가되거나, 프레스-포커싱(press-focusing) 기법이 적용될 수 있다.

또한, 상기 압전 소자는, 단일 소자 또는 배열형(array) 소자로 구성될 수 있다.

또한, 상기 IVUS 변환자는, 상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자가 모두 혈관 벽을 향하도록 장착되어 혈관 내 영상을 획득할 수 있다.

또한, 상기 IVUS 변환자는, 상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자 중 하나는 혈류 방향으로 장착되고 나머지는 모두 혈관 벽을 향하도록 장착되어, 혈류 정보와 혈관 내 영상을 함께 획득할 수 있다.

또한, 상기 IVUS 변환자는, 상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자 중 일부가 혈관 벽을 향하도록 장착되어 혈관 내 영상을 획득하는 동안 나머지 하나는 혈류 방향을 향해 장착되어 치료용으로 사용될 수 있다.

또한, 상기 공통의 후면층은, 세 가지 서로 다른 스펙의 음향 스택들의 후면층을 각각 삼각형 모양으로 절삭한 후에 서로 전도성 접착제로 결합시켜 육면체 구조의 블록 형상으로 구성되되, 네 측면 중 한 측면에는 삼각형 모양의 공간부가 형성되어 상기 접지선과 연결되고 나머지 세 측면에 상기 압전 소자가 배열될 수 있다.

또한, 상기 공통의 후면층은, 세 가지 서로 다른 스펙의 음향 스택들의 후면층을 각각 삼각형 모양으로 절삭한 후에 서로 전도성 접착제로 결합시켜 육면체 구조의 블록 형상으로 구성되되, 네 측면 중 한 측면에는 삼각형 모양의 공간부가 형성되어 각 압전소자에서 후방으로 전파되는 초음파 간섭 신호를 산란시켜 전방으로 송신되는 초음파 신호에 미치는 영향력을 최소화시킬 수 있다.

또한, 상기 IVUS 변환자는, 상기 IVIS 변환자에서 송출 후 반사된 초음파 수신 신호를 상기 동축 케이블을 통해 전달받는 초음파 변환자 구동부를 더 포함하고, 상기 초음파 변환자 구동부는, 상기 입력 신호를 발생시켜 상기 IVUS 변환자로 전달 후 상기 초음파 수신 신호를 전달받아 데이터를 영상화하되, 상기 초음파 수신 신호의 각 중심 주파수 별 펀더멘털 데이터를 영상화하거나, 각 중심 주파수의 하모닉 성분 별 하모닉 데이터를 영상화하거나, 펀더멘털 데이터와 하모닉 데이터를 결합하여 영상화하거나, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수의 펀더멘털 데이터 간을 결합하여 영상화할 수 있다.

또한, 상기 동축 케이블의 신호선은, 상기 하우징에 형성된 박막 형태의 신호 전극 패턴을 매개로 상기 복수의 압전소자와 연결될 수 있다.

또한, 상기 동축 케이블의 접지선은, 상기 하우징에 형성된 박막 형태의 접지 전극 패턴을 매개로 상기 후면층과 연결되거나, 상기 후면층과 직접 연결될 수 있다.

또한, 상기 동축 케이블의 신호선 및 접지선은 상기 하우징의 관통홀 입구로 삽입된 후에 두 개의 출구를 통해 분리 통과되며, 상기 신호 전극 패턴은, 상기 두 개의 출구 중 어느 한 출구를 기점으로 상기 하우징의 표면을 따라 연장 형성되되 복수의 갈래로 분기되어, 출구와 마주한 일단이 상기 신호선과 연결되고 분기된 각각의 타단이 상기 복수의 압전 소자와 전도성 접착제로 개별 접속될 수 있다.

또한, 상기 접지 전극 패턴은, 상기 두 개의 출구 중 나머지 한 출구를 기점으로 상기 하우징의 표면을 따라 연장 형성되어, 출구와 마주한 일단이 상기 접지선과 연결되고 타단이 상기 후면층과 전도성 접착제로 접속될 수 있다.

그리고, 본 발명은, 혈관 내로 삽입 가능한 카테터, 상기 카테터를 구동하며, 상기 카테터를 회전 이동 시키기 위한 모터부와 상기 카테터를 상기 혈관 내에서 설정 속도로 후진시키기 위한 풀백시스템을 포함하는 카테터 구동부, 상기 카테터의 말단에 설치된 IVUS 변환자를 구동하기 위한 초음파 변환자 구동부, 상기 IVUS 변환자를 통하여 획득된 영상을 출력하는 디스플레이부, 및 상기 카테터, 카테터 구동부, 초음파 변환자 구동부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 IVUS 변환자는, 공통의 후면층과, 상기 공통의 후면층을 기준으로 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수에서 동작하도록 설계된 복수의 압전 소자, 및 그리고 상기 복수의 압전 소자의 상부에 각각 결합된 복수의 정합층을 포함하는 혈관 내 초음파 영상 획득 시스템을 제공한다.

상기 초음파 변환자 구동부는, 상기 제어부로부터 인가된 제어 신호에 기초하여 서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 발생시키거나, 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 시간 순으로 개별 발생시키고, 상기 IVUS 변환자는, 상기 발생한 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신할 수 있다.

또한, 상기 초음파 변환자 구동부는, 상기 입력 신호를 발생시켜 상기 IVUS 변환자로 전달 후 상기 초음파 수신 신호를 전달받아 데이터를 영상화하되, 상기 초음파 수신 신호의 각 중심 주파수 별 펀더멘털 데이터를 영상화하거나, 각 중심 주파수의 하모닉 성분 별 하모닉 데이터를 영상화하거나, 펀더멘털 데이터와 하모닉 데이터를 결합하여 영상화하거나, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수의 펀더멘털 데이터 간을 결합하여 영상화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 중심 주파수 및 특성을 갖는 복수의 압전소자들을 공통의 후면층(common backing layer)의 서로 다른 측면(side)에 부착한 구조의 IVUS 변환자를 구현하여, 한 번의 신호 입력만으로 서로 다른 특성을 갖는 초음파 데이터를 동시에 획득할 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 주파수 별로 서로 다른 해상도를 가진 혈관 내 영상들을 독립적으로 제공하거나 고해상도의 하모닉 영상 및 컴파운딩 영상을 제공할 수 있다. 또한, 압전 소자의 일부는 혈관 벽 방향으로 배치하고 일부는 혈류 방향으로 배치하여, 혈관 내 영상 획득은 물론 혈류 속도, 도플러 주파수 및 혈압을 포함한 혈류 정보의 동시 획득이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자의 혈관 내 적용 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 구현 가능한 초음파 영상의 종류를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 IVUS 변환자의 다른 각도 설치 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 IVUS 변환자의 제조 원리를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자가 하우징에 장착되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 적용되는 전극 패턴형 하우징 구조들의 예시를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 (a)의 하우징 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7의 (b)의 하우징 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자를 이용한 영상 획득 시스템의 구성을 설명한 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자의 혈관 내 적용 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 대한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자(100)는 공통의 후면층(common backing layer)(110)을 기준으로 서로 상이한 스펙의 복수의 압전 소자(120; 120-1,120-2,120-3)가 후면층(110)의 서로 다른 방향의 측면(side)에 각각 결합된 구조를 기반으로 한다.

구체적으로 IVUS 변환자(100)는 공통의 후면층(110), 복수의 압전 소자(120; 120-1,120-2,120-3), 그리고 그에 대응된 복수의 정합층(130; 130-1,130-2,130-3)을 포함한다. 정합층(130)은 초음파의 음향 임피던스를 타겟에 매칭시키기 위한 용도이고 후면층(110)은 후방으로 방사된 초음파를 흡수(흡음)하는 용도로 사용된다.

공통의 후면층(110)은 복수의 압전 소자(120)에 대해 공통으로 구성된다.

복수의 압전 소자(120)는 이러한 공통의 후면층(110)을 기준으로 후면층(110)의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 있으며, 이를 통해 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신할 수 있다.

이때, 복수의 압전 소자(120-1,120-2,120-3)는 서로 상이한 중심 주파수에서 동작하도록 설계되어 서로 상이한 스펙(특성)을 갖는다. 여기서 물론 서로 다른 특성이란 중심 주파수, 임피던스, 송수신 특성, 기타 물성에 의한 특성을 포함할 수 있다.

도 1의 경우 후면층(110)의 서로 다른 세 개의 측면에 각각 압전 소자(120-1,120-2,120-3)가 결합된 예시로서 이 경우 각각의 압전 소자(120-1,120-2,120-3)는 서로 다른 중심 주파수(f₁, f₂, f₃)에서 각각 동작한다.

각각의 압전 소자(120-1,120-2,120-3)는 설계된 중심 주파수의 신호 입력에 반응하여 기계적 진동하여 해당 주파수의 초음파 신호를 발생시키고, 그 밖의 다른 주파수의 신호에는 반응(동작)하지 않는다.

본 발명의 실시예에서, 서로 다른 방향으로 송수신되는 각 압전 소자(120-1,120-2,120-3)의 초음파 빔 간 간격은 압전 소자(120-1,120-2,120-3)의 위치에 따라 90도 또는 180도를 가진다. 도 2를 보면, 공통의 후면층(110)에 대해 서로 이웃(인접)한 측면의 압전 소자 간의 초음파 빔 간격은 90도이고, 서로 마주보는 측면의 두 압전 소자 간의 초음파 빔 간격은 180도인 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 복수의 압전 소자(120-1,120-2,120-3)는 서로 동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 압전 소자로 구성될 수 있다. 압전 소자의 종류는 적용 소재, 타입 등에 의해 달라질 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서, 각각의 압전 소자(120-1,120-2,120-3)는 단일 소자 또는 배열형(array) 소자 타입으로 구성될 수 있다.

복수의 정합층(130)은 복수의 압전 소자(120)의 상부에 각각 결합된다. 여기서, 정합층(130)의 앞단에 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈가 부착되어 초음파 빔의 집속 효율을 높일 수 있으며, 이와 동일한 효과를 위하여 IVUS 변환자(100)에 프레스-포커싱(press-focusing) 기법이 적용될 수 있다.

IVUS 변환자(100)는 하우징(200)에 장착된 상태로 동축 케이블(10)과 연결되어 혈관 내 삽입되며, 동축 케이블(10)의 신호선(11)에 인가된 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 가진 초음파 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신할 수 있다. 변환자의 하우징 장착 예시는 추후 도 6에서 설명할 것이다.

이러한 복수의 압전 소자(120)에는 서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 인가될 수도 있고, 서로 다른 중심 주파수를 가지는 복수의 입력 신호가 시간 순으로 개별 인가될 수도 있다.

이때, 전자의 경우 복수의 압전 소자(120)는 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 동시에 송수신할 수 있으며, 후자의 경우 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 순차적으로 개별 송수신할 수 있다.

따라서, 각각의 압전 소자(120)는 인가되는 입력 신호의 종류에 따라 서로 다른 주파수(f₁, f₂, f₃)를 갖는 초음파 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 송수신하거나, 순차적으로 송수신할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예의 경우 서로 다른 중심 주파수(f₁, f₂, f₃)가 혼합된 신호를 한번에 입력받거나, 서로 다른 중심 주파수의 신호를 순차로 입력받는 것을 통해, 서로 다른 주파수의 초음파 영상(예: 저/중/고주파수 초음파 영상)을 동시에 혹은 개별 획득할 수 있다. 예를 들어, f₁=10MHz, f₂=20MNz, f₃=40MHz에 대응하여 저주파수, 중주파수, 고주파수 초음파 영상을 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예의 경우 IVUS 변환자(100)의 각 압전 소자(120)로부터 획득된 서로 다른 주파수 대역의 초음파 수신 신호로부터 다양한 모드의 영상을 획득할 수 있다. 이에 대해서는 후술하는 도 3을 통하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 구현 가능한 초음파 영상의 종류를 나타낸 도면이다. 이러한 도 3의 경우 이해를 돕기 위하여 특정 주파수를 예로 들었으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않으며 보다 다양한 주파수의 초음파 영상을 획득할 수 있다.

개별 영상(fundamental image) 모드는 각각의 압전 소자(120)로부터 받은 초음파 수신 신호로부터 각 중심 주파수 별 펀더멘털(fundamental) 데이터 성분을 영상화하는 모드이다. 펀더멘털 데이터는 수신된 데이터 성분 중에서 송신된 중심 주파수와 동일한 주파수 성분에 해당한다.

예를 들어 도 3과 같이, 10MHz의 초음파 송신 신호에 대한 초음파 수신 데이터로부터 그 펀더멘털 성분인 10MHz 데이터 성분만을 취하여 저주파수 영상(10MHz 송신 / 10MHz 수신 데이터 사용)을 획득할 수 있다. 또한, 20MHz의 초음파 송신 신호에 대한 초음파 수신 데이터로부터 20MHz 데이터 성분만을 취해서 중주파 영상(20MHz 송신 / 20MHz 수신 데이터 사용)을 얻을 수 있고, 40MHz의 초음파 송신 신호에 대한 초음파 수신 데이터로부터 40MHz 데이터 성분만을 취해서 고주파 영상(40MHz 송신 / 40MHz 수신 데이터 사용)을 개별 획득할 수 있다.

하모닉 영상(harmonic image) 모드는 각각의 압전 소자(120)로부터 받은 초음파 수신 신호로부터 각 중심 주파수에 대한 하모닉 성분 별 하모닉 데이터를 영상화한 것이다. 예를 들어 도 3과 같이, 10MHz의 초음파 송신 신호에 대한 초음파 수신 데이터로부터 그 하모닉 성분인 20MHz 데이터 성분만을 취하여 저주파 하모닉 영상(10MHz 송신 / 20MHz 수신 데이터 사용)을 얻을 수 있고, 20MHz의 초음파 송신 신호에 대한 초음파 수신 데이터로부터 그 하모닉 성분인 40MHz 데이터 성분만을 취해서 고주파 하모닉 영상(20MHz 송신 / 40MHz 수신 데이터 사용)을 얻을 수 있다.

하모닉 융합 영상 모드는 각 압전 소자(120)로부터 받은 초음파 수신 신호로부터 펀더멘털 데이터와 하모닉 데이터를 결합하여 영상화한 것으로 고해상도 영상을 제공 할 수 있다. 이는 개별 영상 모드를 통해 얻은 데이터 중 하나와 하모닉 영상 모드를 통해 획득한 데이터 중 하나를 서로 결합한 영상에 해당하며, 두 데이터의 중심 주파수가 동일한 경우이다. 예를 들면, 도 3과 같이, 하모닉 영상 모드의 두 번째 예시 데이터(고주파 하모닉 영상: 20MHz 송신 / 40MHz 수신 데이터)와 개별 영상 모드의 세 번째 예시 데이터(고주파 영상: 40MHz 송신 / 40MHz 수신 데이터)를 결합하여 중심 주파수가 40MHz 인 하나의 하모닉 융합 영상을 획득할 수 있다.

컴파운딩 영상(compounding image) 모드는 각 압전 소자(120)로부터 받은 초음파 수신 신호로부터 적어도 두 개의 서로 다른 주파수의 펀더멘털 데이터 간을 결합하여 영상화한 것으로 초음파 영상의 스페클(speckle)을 억제 할 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이, 개별 영상 모드의 첫 번째 예시 데이터(저주파 영상: 10MHz 송신 / 10MHz 수신 데이터) 및 두 번째 예시 데이터(중주파 영상: 20MHz 송신 / 20MHz 수신 데이터)를 서로 결합하여 하나의 컴파운딩 영상을 획득할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 경우, 수신된 데이터를 필터링을 통해 개별적으로 영상화 하거나, 수신된 신호에서 하모닉 신호만 추출해서 영상화 하거나, 추출된 하모닉 신호와 송수신된 고주파수 신호를 결합하거나, 두 개 이상의 주파수별 데이터를 결합해서 컴파운딩 영상을 구현할 수 있다.

이러한 다양한 모드의 영상 처리는 초음파 변환자 구동부에서 수행될 수 있다. 초음파 변환자 구동부는 입력 신호를 발생시켜 IVUS 변환자로 전달 후 초음파 수신 신호를 전달받아 데이터를 영상화한다. 이러한 초음파 변환자 구동부는 IVUS 변환자(100)에서 송출 후 반사된 초음파 수신 신호를 동축 케이블(10)을 통해 전달받고 데이터 처리 방식에 따라 다양한 모드의 영상을 획득할 수 있다.

일반적으로 IVUS 변환자는 카테터에 의해 혈관 내에서 회전하면서 혈관 내 영상을 촬영한다. 기존의 경우, 단일의 압전 소자로 구성된 IVUS 변환자를 사용하여 단일 주파수의 초음파 영상 만이 획득 가능하였다.

하지만, 본 발명의 실시예 따른 IVUS 변환자(100)는 서로 다른 스펙을 갖는 복수의 압전 소자로 구현되어 혈관 내에서 회전하면서 단일 주파수 영상이 아닌 서로 다른 주파수의 다중 초음파 영상을 한 번에 획득할 수 있다.

앞서 도 1은 공통의 후면층(110)에 결합된 복수의 압전 소자(120)가 모두 혈관 벽을 향하도록 배치된 예시를 나타낸다. 이러한 도 1의 IVUS 변환자(100)는 하우징(200)에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 공통의 후면층(110)의 서로 다른 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자(120)가 모두 혈관 벽을 향하도록 장착되어, 혈관 내 영상을 획득한다.

본 발명의 실시예에서 IVUS 변환자(100)는 혈관 내 설치 상태에 따라 전체 압전 소자(120)가 모두 도 1과 같이 혈관 벽을 향할 수도 있지만, 후술하는 도 4와 같이 일부(120-1)는 혈류 방향을 향하고 나머지(120-2,120-3)는 혈관 벽을 향할 수도 있다. 전자의 경우 혈관 내 영상 획득이 가능하고 후자의 경우 혈관 내 영상과 함께 혈류 정보 획득이 동시에 가능하다.

또한, IVUS 변환자(100)는 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 공통의 후면층(110)의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자 중의 일부가 혈관 벽을 향하도록 장착되어 혈관 내 영상을 획득하는 동안 나머지 하나는 혈류 방향을 향해 장착되어 치료용으로 사용될 수도 있다.

도 4는 도 1에 도시된 IVUS 변환자의 다른 각도 설치 예시를 나타낸 도면이다. 이러한 도 4는 공통의 후면층(110)에 결합된 복수의 압전 소자(120) 중 하나(120-1)는 혈류 방향으로 장착되고 나머지(120-2,120-3)는 모두 혈관 벽을 향하도록 장착된 예시를 나타낸다.

이러한 도 4의 IVUS 변환자(100)는 하우징(200)에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 공통의 후면층(110)의 서로 다른 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자(120) 중 하나는 혈류 방향으로, 나머지는 모두 혈관 벽을 향하도록 장착됨으로써, 혈류 정보와 함께 혈관 내 영상을 획득한다.

이때, 혈류 정보는 혈류 방향으로 송신 후 되돌아오는 신호로부터 도플러 효과를 통하여 관측되는 혈류 속도, 방향, 강도 및 혈압 등을 포함할 수 있다. 이와 같이 혈류 방향으로 압전 소자가 위치하면 도플러 효과를 기반으로 혈류의 속도, 도플러 이동 주파수, 혈압 정보 등을 부가적으로 측정할 수 있다.

이러한 도 4의 실시예의 경우, 일부 압전 소자들이 영상을 획득하는 동안, 중앙의 압전 소자는 위치에 따라 영상용 및 치료용으로 사용되거나, 혈류의 속도 및 도플러 주파수를 측정할 수 있다.

도 1 및 도 4의 경우, 스펙이 상이한 세 개의 압전 소자(120)가 공통의 후면층(110)에 결합된 것을 예시하지만 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않으며, 공통의 후면층(110)의 적어도 두 개의 측면에서 서로 다른 스펙의 적어도 두 개의 압전 소자(120)가 설치되는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에서, 공통의 후면층(110)은 도 1과 같이 블록 형상을 가질 수 있으며, 이러한 블록 형상의 네 측면 중에서 세 측면에는 압전 소자(120)가 배열되고, 나머지 한 측면에는 삼각형 모양으로 오목하게 패인 공간부(S)가 형성될 수 있다. 도 4에서는 공간부를 생략 도시한 것이다.

구체적으로 이러한 공통의 후면층(110)은 세 가지 서로 다른 스펙의 음향 스택들의 후면층을 각각 삼각형 모양으로 절삭한 후에 서로 전도성 접착제로 결합시켜서 육면체 구조의 블록 형상으로 구성되되, 네 측면 중 한 측면에는 삼각형 모양의 공간부(S)가 형성되어 동축 케이블(10)의 접지선(12)과 연결되고, 나머지 세 측면에 압전 소자(120)가 배열될 수 있다. 공간부(S)는 동축 케이블(10)의 접지선(12)이 들어와 후면층(110)과 직접 접속되는 용도로 사용 가능하다.

도 5는 도 1에 도시된 IVUS 변환자의 제조 원리를 설명하는 도면이다.

먼저, 도 5의 (a)와 같이, 벌크 타입의 음향 스택을 제작한다. 음향 스택은 후면층, 압전소자, 정합층이 적층된 구조를 가진다. 이러한 방법으로 서로 다른 중심 주파수를 갖는 벌크 타입의 세 가지 음향 스택들을 각각 준비한다.

다음, 도 5의 (b)와 같이, 음향 스택을 절삭하여 여러 개로 분할하고, (c)와 같이 분할된 음향 스택의 후면층 부분을 삼각형 모양으로 절삭한다.

그리고 서로 다른 스펙의 세 가지 음향 스택 들에 대해 도 5의 (b),(c)의 방법을 수행한다. 이에 따라, 후면층이 삼각형 모양으로 절삭된 형태를 갖는 서로 다른 스펙의 3개의 분할 음향 스택이 얻어진다.

이후, 도 5의 (d)와 같이, 이들 세가지 분할 음향 스택의 삼각형 모양의 후면층 간을 서로 결합한다. 이때 전도성 접착제에 의해 서로 후면층 간이 연결될 수 있다. 여기서 각 소자들의 삼각형 후면층이 각 소자들의 압전소자에서 후방으로 전파되는 초음파 간섭 신호를 산란시켜 전방으로 송신되는 초음파 신호에 미치는 영향력을 최소화 시킬 수 있다.

또한, 이들의 결합에 따라, 도 5의 (e)와 같이 IVUS 변환자(100)가 완성된다. 이렇게 완성된 IVUS 변환자(100)는 (e)처럼 하단에 삼각형 모양의 공간(S)이 생기며 이 공간은 추후 케이블을 접합 시킬 때 사용 가능하다. 즉, 후면층(110)의 일면에 형성된 삼각형 형태의 공간부(S)는 케이블 연결용 공간 즉, 동축 케이블(10)의 접지선 연결용 공간으로 활용된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자가 하우징에 장착되는 예시를 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위해 하우징(200)에 IVUS 변환자(100)(음향스택)가 결합되기 전과 후를 각각 도시하였다.

도 6은 하우징(200)의 전면에 음향 스택(100)이 장착되고 후면에 동축 케이블(10)이 배치된 상태에서 동축 케이블(10)의 신호선(11) 및 접지선(12)이 하우징(200)의 내부 공간을 통해 관통한 후에 음향 스택(100)의 각 부위와 연결된 것을 예시한다.

이러한 도 6은 도 5를 통해 제조된 음향 스택(100)의 개별 압전 소자(120)를 동축 케이블(10)의 신호선(11)과 박막 패턴을 통해 연결하고, 음향 스택(100)의 후면층(110)을 접지선(12)과 박막 패턴 없이 직접 연결한 예시를 나타낸다. 물론 음향 스택(100)의 후면층(110)도 박막 패턴을 통해 연결할 수 있다.

도 6에 도시된 것과 같이, 동축 케이블(10)의 신호선(11)은 하우징(200)에 형성된 박막 형태의 신호 전극 패턴(#1,#2,#3)을 매개로 복수의 압전 소자(120)와 연결될 수 있다. 도 6은 실질적으로 동축 케이블(10)의 신호선(11)이 정합층(130)에 연결된 것으로, 이와 같이 정합층(130)을 통해 압전 소자(120)와 연결될 수 있다.

동축 케이블(10)의 접지선(12)은 후면층(110)에 형성된 삼각형 홈 형상의 공간부(S)로 들어와 공간부(S)의 표면과 전도성 접착제로 직접 연결될 수 있다. 물론, 접지선(12)은 이와 같이 후면층(110)과 직접 연결될 수도 있지만, 후술하는 도 9와 같이 하우징(200)에 형성된 박막 형태의 접지 전극 패턴을 매개로 후면층(110)과 연결될 수도 있다.

도 6에서 동축 케이블(10)의 신호선(11) 및 접지선(12)은 하우징(200)의 관통홀 입구(P1)로 함께 삽입된 후에 내부의 분기된 두 개의 출구(P2,P3)를 통해 개별 빠져나와 분리 통과된다.

도 6에서 신호선(11)은 제1 출구(P2) 지점에서 신호 전극 패턴(#1,#2,#3)과 접속되며, 접지선(12)은 후면층(110)과 직접 연결되기 위해서 제2 출구(P3) 밖으로 더 길게 빠져나온 후에 후면층(110)의 공간부(S)로 들어와 접속된다.

각각의 신호 전극 패턴(#1,#2,#3)은 제1 출구(P2)를 기점으로 하우징(200)의 표면을 따라 연장 형성되되 복수(3개)의 갈래로 분기된 것을 알 수 있으며, 이러한 상태에서 제1 출구(P2)와 마주한 일단은 신호선(11)의 끝단과 전도성 접착제로 연결되고, 각각의 타단은 하우징(200) 전방에 놓인 음향스택(100)의 각 압전 소자(120)와 전도성 접착제를 통하여 개별 접속될 수 있다.

도 6의 경우 각 신호 전극 패턴(#1,#2,#3)의 끝 부분이 음향스택(100)의 각각의 정합층(130)과 전도성 접착제(1)로 연결되는 방법으로 압전 소자(120)와 접속된 것을 예시한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 적용되는 전극 패턴형 하우징 구조들의 예시를 보여주는 도면이다.

도 7의 (a)는 도 1와 같은 형태의 변환자가 설치 가능한 하우징 구조이고, (b)는 혈류 정보 측정이 추가로 가능한 도 4의 IVUS 변환자가 설치 가능한 하우징 구조의 예이다. 도 7의 (c)는 도 6에 나타낸 하우징 구조와 대응되는 형태이다.

각각의 도면에서 화살표는 변환자가 결합 설치되는 방향을 나타내며, 하우징에 형성된 구멍(P)은 접지선(12)이 관통하여 나오는 출구에 해당하며, 하우징 표면에 형성된 복수의 홈부(G)는 각각의 신호전극패턴이 도금 등의 방식으로 형성되는 부분을 나타낸다.

도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 하우징에서 전방 부분을 제거한 것으로, 하우징의 전방이 뚫려 있어 혈류 방향의 측정도 가능하게 구현된 것을 알 수 있다. 도 7의 (c)는 변환자 결합 시에 측면 방향과 전방 모두 간섭물이 없는 하우징 구조로서 도 1 및 도 4의 형태 모두 장착될 수 있다.

도 8은 도 7의 (a)의 하우징 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이고, 도 9는 도 7의 (b)의 하우징 구조를 보다 상세히 나타낸 도면이다.

도 8은 도 1의 IVUS 변환자(100)가 도 7의 (a) 형태의 하우징(200-2)에 설치된 모습의 예시로서, 여러 각도의 도면을 도시하였다. 이때 평면도의 경우 변환자(100)가 제거된 상태를 나타낸다.

도 8에서 신호선(11)과 접지선(12)은 하우징(200)의 관통홀 입구(P1)로 들어온 후 제1 출구(P2)와 제2 출구(P3)로 빠져나간 것을 알 수 있다. 이때 제2 출구(P3)를 나온 접지선(12)은 후면층(110)의 공간부(S)로 들어와 직접 접속되고, 제1 출구(P2)에서 나온 신호선(11)은 각 신호전극패턴(#1,#2,#3) 간의 접점인 패턴 시작 부분에 접속된다. .

다음으로, 도 9는 도 4의 IVUS 변환자(100)가 도 7의 (b) 형태의 하우징(200-3)에 설치된 모습의 예시를 나타낸다.

도 9의 경우 혈류 방향의 측정이 가능하도록 전방이 개방된 구조의 하우징(200-3)을 사용하고 있으며, 전방의 압전소자를 통하여 혈류의 속도 및 도플러 주파수, 혈압 등을 측정할 수 있다.

도 8은 동축 케이블(10)에서 나온 접지선(12)이 후면층(110)과 직접 연결되고, 도 9는 접지선(12)이 접지전극패턴과 전도성 에폭시를 통해 후면층(110)과 연결된다. 즉, 도 9에서는 제2 출구(P3)를 기점으로 하우징(200-3)의 표면을 따라 접지 전극 패턴이 연장 형성된 것을 알 수 있다. 따라서, 제2 출구(P3)로 나온 접지선(12)은 접지 전극 패턴을 통하여 후면층(110)과 전도성 접착제로 접속된다.

구체적으로 접지 전극 패턴은 제2 출구(P3)와 마주한 일단이 접지선(12)과 연결되고 타단이 후면층(110)의 삼각형 형상의 공간부(S)로 들어가 전도성 접착제로 접속될 수 있다. 예를 들면, 접지 전극 패턴의 끝 부분이 공간부(S)의 삼각형 꼭지점 부분과 만나 전도성 접착제를 통해 연결될 수 있다.

이러한 도 8 및 도 9는 모두 앞서 도 6 처럼 동축 케이블(10)에서 나온 신호선(11)이 하우징(200) 내부의 일정 부분까지 들어가서 하우징(200)에 형성된 신호전극패턴과 전도성 에폭시를 통하여 연결된다. 3개의 전도성 정합층(130) 혹은 3개의 압전 소자(120) 부분은 하우징(200) 종단의 신호전극패턴과 전도성 접착제를 통해 연결 가능한데, 이러한 구조를 이용해서 매우 얇은 마이크로 동축 케이블(10)을 초소형 음향스택과 연결시키는 고난이도의 작업을 수월하게 진행할 수 있다.

이상과 같은 하우징(200)은 3D 프린터로 제작 가능하며 무선 차폐를 위한 하우징 내부 금속 도금도 가능하다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IVUS 변환자를 이용한 영상 획득 시스템의 구성을 설명한 도면이다.

도 10에 나타낸 것과 같이, 영상 획득 시스템(300)은 카테터(310), 카테터 구동부(320), 초음파 변환자 구동부(330), 디스플레이부(340) 및 제어부(350)를 포함한다.

카테터(310)는 혈관 내로 삽입 가능하다. 카테터 구동부(320)는 카테터(310)를 구동하며, 카테터(310)를 회전 이동 시키기 위한 모터부(321)와 카테터(310)를 혈관 내에서 설정 속도로 후진시키기 위한 풀백시스템(322)을 포함한다.

초음파 변환자 구동부(330)는 카테터(310)의 말단에 설치된 IVUS 변환자(100)를 구동한다. 디스플레이부(340)는 IVUS 변환자(100)를 통하여 획득된 영상을 출력한다. 그리고 제어부(350)는 카테터(310), 카테터 구동부(320), 초음파 변환자 구동부(330) 및 디스플레이부(340)를 제어한다.

여기서, 초음파 변환자 구동부(330)는 제어부(350)로부터 인가된 제어 신호에 기초하여 서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 발생시키거나, 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 시간 순으로 개별 발생시킬 수도 있다. 이때, 발생한 입력 신호에 대응하여 IVUS 변환자(100)는 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 송수신하거나, 순차적으로 송수신하게 된다.

초음파 변환자 구동부(330)는 발생한 입력 신호를 IVUS 변환자(100)로 전달한 후에 초음파 수신 신호를 전달받아 데이터를 영상화한다. 이때, 데이터 처리 방법에 따라 도 3에 나타낸 다양한 모드의 영상을 각각 획득할 수 있다.

도 10의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 혈관 내에 삽입된 카테터(310)는 영상화하고자 하는 혈관 내부에 위치한다. 제어부(350)는 초음파 변환자 구동부(330)의 다중 주파수 신호발생부(333)를 제어하여 사용자의 목적에 따라 기본 주파수(예: 10MHz) 혹은 기본 주파수의 N배가 되는 주파수 성분(예: 20MHz, 30MHz)을 개별적 혹은 혼합해서 송신 가능하다.

송신된 신호는 송신증폭부(334)에서 증폭되어 IVUS 변환자(100)에 인가되며 IVUS 변환자(100)를 통해 전기적 신호는 초음파 신호로 변환되어 대상체에 조사된다. 대상체에서 반사된 초음파는 다시 IVUS 변환자(100)를 통해 초음파 신호가 전기적 신호로 변환되며 수신증폭부(332)를 통해 신호가 증폭되고, 신호 처리부(331)를 거쳐 디스플레이부(340)에 표시된다. 신호 처리부(331)는 도 3에 나열한 예처럼 주파수 별로 개별적인 영상 혹은 고해상도 하모닉영상, 하모닉융합 영상 및 컴파운딩 영상을 제공 하거나 혈류의 속도 및 도플러 신호를 측정 할 수 있는 알고리즘이 구현되어 있다.

디스플레이부(340)는 CRT 모니터, LCD 모니터, LED 모니터 등이 사용될 수 있다. 카테터 구동부(320)는 모터부(321)와 풀백시스템(322)으로 구성되며, 모터부(321)를 통해 360°회전시키고, 풀백시스템(322)을 통해 카테터(310)를 혈관 내에서 일정한 속도로 후진시킨다.

이상과 같이, 본 발명은 서로 다른 스펙을 가진 복수의 압전소자를 이용하여 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있다. 구체적으로 영상 진단시 서로 다른 특성(예: 중심 주파수, 임피던스, 송수신 특성, 기타 물성)을 갖는 압전소자들을 사용해서 저주파 영상 및 고주파 영상등을 개별적으로 구현 할 수 있으며, 획득한 데이터를 필터링하거나 상호 결합해서 고해상도의 하모닉 영상, 하모닉융합 영상 및 컴파운딩 영상을 구현할 수 있다.

또한, 고강도 집속형 압전소자를 사용하면 치료 기능이 추가될 수 있으며, 혈류 방향으로 압전소자가 위치하면 도플러 효과를 기반으로 혈류의 속도 및 도플러 이동 주파수, 그리고 혈압 정보도 측정할 수 있다.

또한, 이러한 다양한 기능을 한 개의 공통 후면층을 사용해서 효율적으로 구현할 수 있기에 음향스택 소자의 크기를 최소로 유지할 수 있으며, 제안한 박막 패턴형 하우징을 사용함으로써, 복수의 압전소자와 신호선 및 접지선을 수월하게 연결시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 동축 케이블 11: 신호선
12: 접지선 100: IVUS 변환자
110: 공통의 후면층 120: 압전 소자
130: 정합층 200: 하우징
300: 영상 획득 시스템 310: 카테터
320: 카테터 구동부 321: 모터부
322: 풀백시스템 330: 초음파 변환자 구동부
331: 신호 처리부 332: 수신증폭부
333: 다중주파수 신호발생부 334: 송신증폭부
340: 디스플레이부 350: 제어부

Claims

다중 기능 동시 구현을 위한 혈관 내 초음파(IVUS) 변환자에 있어서,
공통의 후면층;
상기 후면층을 기준으로 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수에서 동작하도록 설계된 복수의 압전 소자; 및
상기 복수의 압전 소자의 상부에 각각 결합된 복수의 정합층을 포함하되,
하우징에 장착된 상태로 동축 케이블과 연결되어 혈관 내 삽입되고, 상기 동축 케이블의 신호선에 인가된 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 가진 초음파 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신하며,
상기 동축 케이블의 신호선은,
상기 하우징에 형성된 박막 형태의 신호 전극 패턴을 매개로 상기 복수의 압전소자와 연결되는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 압전 소자는,
서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 인가되는 경우, 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 동시에 송수신하고,
서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 시간 순으로 개별 인가되는 경우, 서로 다른 중심 주파수의 초음파 신호를 순차적으로 개별 송수신하는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
서로 다른 방향으로 송수신되는 각 압전 소자의 초음파 빔 간 간격은 압전 소자의 위치에 따라 90도 또는 180도를 가지는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 압전 소자는,
동일한 종류 또는 서로 다른 종류의 압전 소자로 구성되는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 정합층의 전단에 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈가 더 부가되거나, 프레스-포커싱(press-focusing) 기법이 적용되는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 압전 소자는,
단일 소자 또는 배열형(array) 소자로 구성된 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자가 모두 혈관 벽을 향하도록 장착되어 혈관 내 영상을 획득하는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자 중 일부가 혈관 벽을 향하도록 장착되어 혈관 내 영상을 획득하는 동안 나머지 하나는 혈류 방향을 향해 장착되어 치료용으로 사용되는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징에 장착된 상태로 혈관 내 삽입되되, 삽입 시 상기 공통의 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합된 복수의 압전 소자 중 하나는 혈류 방향으로 장착되고 나머지는 모두 혈관 벽을 향하도록 장착되어, 혈류 정보와 혈관 내 영상을 함께 획득하는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 공통의 후면층은,
세 가지 서로 다른 스펙의 음향 스택들의 후면층을 각각 삼각형 모양으로 절삭한 후에 서로 전도성 접착제로 결합시켜 육면체 구조의 블록 형상으로 구성되되, 네 측면 중 한 측면에는 삼각형 모양의 공간부가 형성되어 상기 동축 케이블의 접지선과 연결되고 나머지 세 측면에 상기 압전 소자가 배열되는 IVUS 변환자.
청구항 1에 있어서,
상기 공통의 후면층은,
세 가지 서로 다른 스펙의 음향 스택들의 후면층을 각각 삼각형 모양으로 절삭한 후에 서로 전도성 접착제로 결합시켜 육면체 구조의 블록 형상으로 구성되되, 네 측면 중 한 측면에는 삼각형 모양의 공간부가 형성되어 각 압전소자에서 후방으로 전파되는 초음파 간섭 신호를 산란시켜 전방으로 송신되는 초음파 신호에 미치는 영향력을 최소화시키는 IVUS 변환자.
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청구항 1에 있어서,
상기 동축 케이블의 접지선은,
상기 하우징에 형성된 박막 형태의 접지 전극 패턴을 매개로 상기 후면층과 연결되거나, 상기 후면층과 직접 연결되는 IVUS 변환자.
청구항 14에 있어서,
상기 동축 케이블의 신호선 및 접지선은 상기 하우징의 관통홀 입구로 삽입된 후에 두 개의 출구를 통해 분리 통과되며,
상기 신호 전극 패턴은,
상기 두 개의 출구 중 어느 한 출구를 기점으로 상기 하우징의 표면을 따라 연장 형성되되 복수의 갈래로 분기되어, 출구와 마주한 일단이 상기 신호선과 연결되고 분기된 각각의 타단이 상기 복수의 압전 소자와 전도성 접착제로 개별 접속되는 IVUS 변환자.
청구항 15에 있어서,
상기 접지 전극 패턴은,
상기 두 개의 출구 중 나머지 한 출구를 기점으로 상기 하우징의 표면을 따라 연장 형성되어, 출구와 마주한 일단이 상기 접지선과 연결되고 타단이 상기 후면층과 전도성 접착제로 접속되는 IVUS 변환자.
혈관 내로 삽입 가능한 카테터;
상기 카테터를 구동하며, 상기 카테터를 회전 이동 시키기 위한 모터부와 상기 카테터를 상기 혈관 내에서 설정 속도로 후진시키기 위한 풀백시스템을 포함하는 카테터 구동부;
상기 카테터의 말단에 설치된 IVUS 변환자를 구동하기 위한 초음파 변환자 구동부;
상기 IVUS 변환자를 통하여 획득된 영상을 출력하는 디스플레이부; 및
상기 카테터, 카테터 구동부, 초음파 변환자 구동부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 IVUS 변환자는,
공통의 후면층과, 상기 공통의 후면층을 기준으로 후면층의 서로 다른 방향의 측면에 각각 결합되어 혈관 내에서 서로 다른 방향으로 초음파 빔을 송수신하고, 서로 다른 중심 주파수에서 동작하도록 설계된 복수의 압전 소자, 및 그리고 상기 복수의 압전 소자의 상부에 각각 결합된 복수의 정합층을 포함하며,
상기 초음파 변환자 구동부는,
상기 제어부로부터 인가된 제어 신호에 기초하여 서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 발생시키거나, 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 시간 순으로 개별 발생시키고,
상기 IVUS 변환자는,
상기 발생한 입력 신호에 대응하여 서로 다른 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 서로 다른 방향으로 동시에 또는 순차적으로 송수신하며,
상기 초음파 변환자 구동부는,
상기 입력 신호를 발생시켜 상기 IVUS 변환자로 전달 후 상기 초음파 수신 신호를 전달받아 데이터를 영상화하되,
상기 초음파 수신 신호의 각 중심 주파수 별 펀더멘털 데이터를 영상화하거나, 각 중심 주파수의 하모닉 성분 별 하모닉 데이터를 영상화하거나, 펀더멘털 데이터와 하모닉 데이터를 결합하여 영상화하거나, 적어도 두 개의 서로 다른 주파수의 펀더멘털 데이터 간을 결합하여 영상화하는 혈관 내 초음파 영상 획득 시스템.
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