KR102623187B1 - 초음파 내시경 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 초음파 내시경 시스템에 관한 것이다. 이러한 초음파 내시경 시스템은, 캡슐 초음파 프로브로부터 송신되는 서로 다른 주파수를 가지는 초음파 신호를 인공지능 네트워크가 수신하여 고해상도 초음파 영상 및 저해상도 초음파 영상을 생성하고, 생성된 고해상도 초음파 영상 및 저해상도 초음파 영상을 학습하여 이를 기초로 소정 조직의 다양한 깊이에 관한 정보를 포함하면서도 높은 해상도를 가지는 초음파 영상을 출력한다.

Description

초음파 내시경 시스템{ULTRASOUND ENDOSCOPIC SYSTEM}
본 발명은, 초음파 내시경 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 주파수를 가지는 초음파 신호를 각각 송신하는 제1 초음파 변환자 및 제2 초음파 변환자를 포함하는 캡슐 초음파 프로브와, 이러한 캡슐 초음파 프로브로부터 수신한 초음파 신호를 기초로 소정 조직의 초음파 영상을 출력하는 인공지능 네트워크를 포함하는 초음파 내시경 시스템에 관한 것이다.
사람의 소화기관은 크게 식도, 위, 소장, 대장으로 구분된다. 종래에는 내시경 등을 이용하여 식도, 위, 소장 및 대장을 관찰하기도 하였지만, 보다 정확하게 식도, 위, 소장 및 대장에 관한 정보를 획득하기 위해서 초음파 시스템을 이용하여 사람의 소화기관을 관찰하기도 한다.
일반적으로 초음파 시스템은 초음파 변환자로 검사하고자 하는 대상물에 초음파 신호를 송신하고, 그 결과 대상물의 불연속면에서 반사되어 되돌아오는 초음파 신호를 수신한 후, 수신된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환시키고 신호 처리하여 초음파 영상을 생성하여 소정의 영상 장치에 출력함으로써, 대상물의 내부 상태를 검사하는 비파괴식 시스템이다.
이러한 초음파 시스템 중에는 캡슐 초음파 프로브를 사람의 경구에 투입하고, 캡슐 초음파 프로브로부터 수신된 사람의 소정 조직(이하, 소정 조직이라 한다)에 관한 초음파 신호를 기초로 초음파 영상을 출력하는 장치가 있다.
예를 들어, 선행문헌으로 한국 등록특허 제10-2267625호(이하, 선행문헌이라 한다)는 초음파 변환자에서 발생하는 초음파 신호를 회전하는 초음파 리플렉터에 반사시켜서 음향 창문을 통해서 소정 조직에 입사시키는 캡슐 내시경 장치를 개시하고 있다.
한편, 초음파 변환자로부터 발생하는 초음파 신호의 구동 주파수에 따라서 반향된 초음파 신호를 기초로 영상을 출력해낼 수 있는 소정 조직의 깊이 및 해상도가 달라진다.
구체적으로, 초음파 변환자로부터 발생하는 초음파 신호의 구동 주파수가 높은 경우에는 깊이가 얕은 소정 조직의 영상을 높은 해상도로 획득할 수 있지만 깊이가 깊은 소정 조직의 영상을 획득하기 어려우며, 초음파 변환자로부터 발생하는 초음파 신호의 구동 주파수가 낮은 경우에는 깊이가 깊은 소정 조직의 영상을 획득할 수는 있지만 획득되는 영상의 해상도가 낮아지는 문제가 있다.
그러므로, 하나의 구동 주파수만을 이용하는 단일의 초음파 변환자를 사용하는 선행문헌에 개시된 캡슐 내시경 장치는, 다양한 깊이에 따른 소정 조직의 영상을 높은 해상도로 출력할 수 없는 문제가 있다.
선행문헌에 개시된 캡슐 내시경 장치의 초음파 변환자가 높은 구동 주파수를 사용하는 경우에는 깊이가 깊은 소정 조직의 영상을 획득하기 어려워지며, 낮은 구동 주파수를 사용하는 경우에는 획득되는 소정 조직의 영상의 해상도가 낮아지게 되기 때문이다.
따라서, 다양한 깊이에 따른 정보를 포함하는 소정 조직의 영상을 획득하되, 획득되는 소정 조직의 영상이 높은 해상도를 가질 수 있게 하기 위한 방안을 모색할 필요가 있다.
본 발명의 일 과제는, 다양한 깊이에 따른 정보를 포함하는 소정 조직의 초음파 영상을 효과적으로 획득하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 다양한 깊이에 따른 따른 정보를 포함하는 소정 조직의 초음파 영상이 높은 해상도를 가지면서 출력되도록 하는데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 초음파 프로브는, 원통형으로 형성되고 원주면에 음향창이 형성된 케이스, 상기 케이스 내부에 회전이 가능하게 설치되며, 초음파를 반사시키는 반사판, 상기 케이스 내부의 일측에 배치되며 소정 주파수를 가지는 제1 송신 초음파 신호를 상기 반사판으로 송신하거나, 상기 제1 송신 초음파 신호가 반향된 제1 수신 초음파 신호를 수신하는 제1 초음파 변환자 및 상기 케이스 내부의 다른 일측에 배치되며 상기 소정 주파수보다 낮은 주파수를 가지는 제2 송신 초음파 신호를 상기 반사판으로 송신하거나, 상기 제2 송신 초음파 신호가 반향된 제2 수신 초음파 신호를 수신하는 제2 초음파 변환자를 포함하고, 상기 반사판은 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호를 상기 음향창으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기 반사판에 의해서 반사되는 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호는, 상기 반사판을 중심으로 360도 회전하면서 상기 음향창으로 조사될 수 있다.
또한, 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 제2 초음파 변환자를 내부에 수용하며, 상기 반사판과 결합하여 상기 반사판을 회전시키는 기어박스 및 상기 기어 박스를 구동시키는 모터를 포함하고, 상기 기어박스는 상기 제2 초음파 변환자와 상기 반사판 간에 초음파 신호가 송수신 가능하도록, 상기 초음파 신호의 송수신 경로 상에 빈 공간 또는 상기 초음파 신호가 투과 가능한 초음파 윈도우 창을 구비할 수 있다.
또한, 상기 반사판으로부터 반사된 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호가 상기 음향창으로 진행하는 경로를 포함하는 공간은 임피던스 정합용 액체가 충진되어 있을 수 있다.
또한, 상기 케이스 외부로 상기 제1 수신 초음파 신호 및 상기 제2 수신 초음파 신호를 송신하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 내시경 시스템은, 제5항에 따른 캡슐 초음파 프로브 및 상기 통신 모듈로부터 상기 제1 수신 초음파 신호 및 상기 제2 수신 초음파 신호를 수신하여 초음파 영상을 생성하는 인공지능 네트워크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초음파 영상은, 소정 조직에 대한 상기 제1 수신 초음파 신호를 기초로 생성된 고해상도 초음파 영상 및 상기 소정 조직에 대한 상기 제2 수신 초음파 신호를 기초로 생성된 저해상도 초음파 영상을 기초로 생성될 수 있다.
또한, 상기 인공지능 네트워크는, 상기 제1 수신 초음파 신호를 입력 받아 상기 고해상도 초음파 영상을 생성하고 상기 제2 수신 초음파 신호를 입력 받아 상기 저해상도 초음파 영상을 생성하는 생성부, 상기 고해상도 초음파 영상 및 상기 저해상도 초음파 영상을 입력 받아 학습하며, 입력된 상기 저해상도 초음파 영상을 기초로 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성하는 학습부 및 상기 변환 초음파 영상과 상기 고해상도 초음파 영상을 기초로 상기 초음파 영상을 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인공지능 네트워크는, 상기 변환 초음파 영상의 특징과 상기 고해상도 초음파 영상의 특징을 추출하고, 상기 변환 초음파 영상의 특징과 상기 고해상도 초음파 영상의 특징을 기초로 상기 변환 초음파 영상과 상기 고해상도 초음파 영상 간의 유사도를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 유사도가 높아지도록 상기 생성부를 오차역전파 방식으로 학습시킬 수 있다.
과제를 해결하기 위한 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
전술한 본 발명의 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 초음파 내시경 시스템은, 캡슐 초음파 프로브가 서로 다른 주파수를 가지는 초음파 신호를 각각 송수신하는 제1 초음파 변환자 및 제2 초음파 변환자를 포함하도록 구성되므로, 다양한 깊이에 따른 정보를 포함하는 소정 조직의 초음파 영상을 효과적으로 획득할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 초음파 내시경 시스템의 인공지능 네트워크가 고해상도 초음파 영상 및 저해상도 초음파 영상을 학습하고 이를 기초로 저해상도 초음파 영상의 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성해내며, 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상을 기초로 초음파 영상을 출력하므로, 출력되는 소정 조직의 초음파 영상이 높은 해상도를 가지면서도 소정 조직의 다양한 깊이에 관한 정보를 포함할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 내시경 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 캡슐 초음파 프로브를 도시한 도면이다.
도 3은 인공지능 네트워크를 도시한 블록도이다.
도 4는 소정 조직의 저해상도 초음파 영상을 나타내는 도면이다.
도 5는 소정 조직의 고해상도 초음파 영상을 나타내는 도면이다.
도 6은 학습을 통해서 초음파 영상을 출력하는 인공지능 네트워크를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 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.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 내시경 시스템의 구성에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 내시경 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 초음파 내시경 시스템(1)은 캡슐 초음파 프로브(100), 인공지능 네트워크(200)를 포함한다.
먼저, 캡슐 초음파 프로브(100)에 관하여 설명한다.
도 2는 캡슐 초음파 프로브를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 캡슐 초음파 프로브(100)는 케이스(110), 반사판(120), 기어 박스(130), 모터(140), 제1 초음파 변환자(150), 제2 초음파 변환자(160), 통신 모듈, 전력 공급 수단을 포함한다.
케이스(110)는 원통형으로 형성될 수 있으며, 내부에 캡슐 초음파 프로브(100)를 구성하는 구성 요소를 수용할 수 있도록 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 캡슐 초음파 프로브(100) 내부의 공간은 초음파 신호의 조사 및 진행을 위해서 물과 같은 초음파 투과 매질이 채워질 수 있다.
케이스(110)의 원주면에는 음향창(111)이 형성될 수 있는데, 음향창(111)은 제1 초음파 변환자(150) 및 제2 초음파 변환자(160)에서 송신된 초음파 신호가 케이스(110) 외부로 투사될 수 있도록 창문의 역할을 수행할 수 있으며, 소정 기관에서 반향된 초음파 신호가 제1 초음파 변환자(150) 및 제2 초음파 변환자(160)로 입사될 수 있도록 창문의 역할을 수행할 수도 있다.
음향창(111)은 방수가 가능하면서도 초음파 신호가 투과 가능한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 케이스(110) 내부에 채워진 초음파 투과 매질과 소정 조직과의 음향 임피던스 차이가 적은 실리콘, PDMS, PEBAX, TPX 등으로 형성될 수 있다.
반사판(120)은 반사판(120)으로 조사되는 초음파 신호를 반사시키는 기능을 수행할 수 있으며, 케이스(110) 내부에 회전이 가능하게 설치될 수 있다.
이 때, 반사판(120)은 제1 초음파 변환자(150)와 제2 초음파 변환자(160)를 잇는 선분과 반사판(120)이 이루는 각도 중 예각이 45도가 되도록 케이스(110) 내부에 설치될 수 있다.
반사판(120)이 이와 같이 기울어져서 케이스(110) 내부에 설치되어 회전함에 따라서, 제1 초음파 변환자(150)로부터 송신되는 제1 송신 초음파 신호와 제2 초음파 변환자(160)로부터 송신되는 제2 송신 초음파 신호는 서로 180도의 위상 차이를 가지면서 소정 조직에 조사되어 반향될 수 있다.
기어 박스(130)는 기어와 기어가 맞물리도록 구성되는 종래의 기어 결합 장치로 구성될 수 있으며, 기어 박스(130)가 작동함에 따라서 반사판(120)을 회전시킬 수 있도록 반사판(120)과 결합할 수 있다.
한편, 기어 박스(130)는 내부에 후술할 제2 초음파 변환자(160)를 수용할 수 있으며, 제2 초음파 변환자(160)와 반사판(120) 간에 초음파 신호가 송수신 가능하게 구성될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 기어 박스(130)는 제2 초음파 변환자(160)와 반사판(120) 간에 송수신되는 초음파 신호의 송수신 경로 상에 빈 공간을 구비하거나 초음파 신호가 투과 가능한 초음파 윈도우 창을 구비할 수 있다.
모터(140)는 회전축을 포함하며 전력을 공급 받아 전기 에너지를 회전축을 회전시키는 동력 에너지로 변환시킬 수 있는 종래의 모터로 구성될 수 있으며, 기어 박스(130)와 연결되어 기어 박스(130)를 구동시키도록 케이스(110) 내부에 설치될 수 있다.
제1 초음파 변환자(150)는 초음파를 송수신 할 수 있는 종래의 초음파 트랜스듀서로 구성될 수 있으며, 케이스(110) 내부의 일측에 배치되어 소정 주파수를 가지는 제1 송신 초음파 신호를 반사판(120)으로 송신할 수 있다.
반사판(120)으로 송신된 제1 송신 초음파 신호는 음향창(111)을 통해서 소정 조직으로 조사되고, 소정 조직에 조사되어 반향된 제1 송신 초음파 신호는 제1 수신 초음파 신호로서 음향창(111)을 통해서 케이스(110) 내부로 조사될 수 있다.
그리고, 제1 초음파 변환자(150)는 이처럼 제1 송신 초음파 신호가 반향된 제1 수신 초음파 신호를 수신할 수 있다.
제2 초음파 변환자(160)는 초음파를 송수신 할 수 있는 종래의 초음파 트랜스듀서로 구성될 수 있으며, 케이스(110) 내부의 일측에 배치되어 소정 주파수보다 낮은 주파수를 가지는 제2 송신 초음파 신호를 반사판(120)으로 송신할 수 있다.
반사판(120)으로 송신된 제2 송신 초음파 신호는 음향창(111)을 통해서 소정 조직으로 조사되고, 소정 조직에 조사되어 반향된 제1 송신 초음파 신호는 제2 수신 초음파 신호로서 음향창(111)을 통해서 케이스(110) 내부로 조사될 수 있다.
그리고, 제2 초음파 변환자(160)는 이처럼 제2 송신 초음파 신호가 반향된 제2 수신 초음파 신호를 수신할 수 있다.
통신 모듈은 데이터를 원격으로 송수신 할 수 있는 종래의 통신 장치로 구성될 수 있으며, 제1 초음파 변환자(150)가 수신한 제1 수신 초음파 신호를 전송 받고 제2 초음파 변환자(160)가 수신한 제2 수신 초음파 신호를 전송받아, 제1 수신 초음파 신호 및 제2 수신 초음파 신호를 캡슐 초음파 프로브(100) 외부로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 통신 모듈은 제1 수신 초음파 신호 및 제2 수신 초음파 신호를 후술할 인공지능 네트워크(200)로 송신할 수 있다.
전력 공급 수단은 캡슐 초음파 프로브(100)를 구성하는 구성 요소들이 작동할 수 있도록 전력을 공급하는 기능을 수행할 수 있으며, 종래의 배터리 등으로 구성될 수 있다.
이어서, 인공지능 네트워크(200)에 관하여 설명한다.
도 3은 인공지능 네트워크를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 인공지능 네트워크(200)는 생성부(210), 학습부(220), 측정부(230), 출력부(240)를 포함한다.
도 6은 학습을 통해서 초음파 영상을 출력하는 인공지능 네트워크를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 생성부(210)는 초음파 신호를 입력 받아 초음파 영상을 생성하는 종래의 장치로 구성될 수 있으며, 캡슐 초음파 프로브(100)로부터 전송된 제1 수신 초음파 신호를 입력 받아 고해상도 초음파 영상을 생성하고, 캡슐 초음파 프로브(100)로부터 전송된 제2 수신 초음파 신호를 입력 받아 저해상도 초음파 영상을 생성할 수 있다.
한편, 초음파 신호를 기초로 초음파 영상을 생성하는 경우, 초음파 신호의 주파수가 높을수록 초음파 신호를 기초로 생성되는 초음파 영상의 해상도가 높아지게 되지만 초음파 영상을 획득할 수 있는 소정 조직의 깊이는 얕아지게 된다.
그리고, 초음파 신호의 주파수가 낮을수록 초음파 신호를 기초로 생성되는 초음파 영상의 해상도는 낮아지게 되지만 초음파 영상을 획득할 수 있는 소정 조직의 깊이는 깊어지게 된다.
그러므로, 생성부(210)에 의해서 생성된 고해상도 초음파 영상은 저해상도 초음파 영상에 비하여 초음파 영상의 해상도는 높지만 저해상도 초음파 영상이 획득할 수 있는 깊은 깊이에 위치한 소정 조직의 정보는 제공할 수 없고, 생성부(210)에 의해서 생성된 저해상도 초음파 영상은 고해상도 초음파 영상에 비하여 초음파 영상의 해상도는 낮지만 고해상도 초음파 영상보다 깊은 깊이에 위치한 소정 조직의 정보를 제공할 수 있다.
도 4는 소정 조직의 저해상도 초음파 영상을 나타내는 도면이고, 도 5는 소정 조직의 고해상도 초음파 영상을 나타내는 도면이다.
예를 들어, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 저해상도 초음파 영상은 고해상도 초음파 영상에 비하여 초음파 영상의 해상도가 낮지만 고해상도 초음파 영상보다 깊은 깊이에 위치한 소정 조직의 정보를 제공할 수 있다.
이와는 달리, 고해상도 초음파 영상은 저해상도 초음파 영상에 비하여 초음파 영상의 해상도는 높지만 저해상도 초음파 영상이 획득할 수 있는 깊은 깊이에 위치한 소정 조직의 정보를 획득할 수 없다.
학습부(220)는 고해상도 초음파 영상 및 저해상도 초음파 영상을 입력 받아 학습할 수 있으며, 입력 받은 저해상도 초음파 영상을 기초로 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성할 수 있다.
측정부(230)는 변환 초음파 영상의 특징과 고해상도 초음파 영상의 특징을 추출하고, 변환 초음파 영상의 특징과 고해상도 초음파 영상의 특징을 기초로 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상 간의 유사도를 측정할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 측정부(230)는 변환 초음파 영상의 스펙클 패턴과 고해상도 초음파 영상의 스펙클 패턴을 비교하여 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상 간의 유사도를 측정할 수 있다.
그리고, 인공지능 네트워크(200)는 측정부(230)가 측정한 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상 간의 유사도가 높아지도록, 생성부(210)를 오차역전파 방식으로 학습시킬 수 있다.
출력부(240)는 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상을 기초로 초음파 영상을 출력할 수 있다.
구체적으로, 출력부(240)에 의해서 출력되는 초음파 영상 중 상대적으로 깊이가 깊은 곳에 위치한 소정 조직에 관한 영상은 변환 초음파 영상을 기초로 출력되며, 출력부(240)에 의해서 출력되는 초음파 영상 중 상대적으로 깊이가 얕은 곳에 위치한 소정 조직에 관한 영상은 고해상도 초음파 영상을 기초로 출력될 수 있다.
그러므로, 출력부(240)에 의해서 출력되는 초음파 영상은 깊이가 얕은 소정 조직에 관한 정보를 높은 해상도를 가지는 영상으로 제공하는 동시에, 깊이가 깊은 소정 조직에 관한 정보도 높은 해상도를 가지는 영상으로 제공할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 초음파 내시경 시스템의 작용 및 효과에 관하여 설명한다.
경구를 통해서 인체 내부로 캡슐 초음파 프로브(100)가 투여된다. 인체 내부로 투여된 캡슐 초음파 프로브(100)는 회전하는 반사판(120)을 통해서 제1 초음파 변환자(150)로부터 송신되는 제1 송신 초음파 신호를 소정 조직에 조사하고 제2 초음파 변환자(160)로부터 송신되는 제2 송신 초음파 신호를 소정 조직에 조사한다.
이 때, 제1 송신 초음파 신호와 제2 송신 초음파 신호는 서로 180도의 위상 차이를 가지면서 소정 조직에 조사된 후 반향되고, 제1 초음파 변환자(150)는 반향된 제1 수신 초음파 신호를 수신하며 제2 초음파 변환자(160)는 반향된 제2 수신 초음파 신호를 수신한다.
그리고, 제1 초음파 변환자(150)와 제2 초음파 변환자(160)에 의해서 수신된 제1 수신 초음파 신호 및 제2 수신 초음파 신호는 통신 모듈을 통해서 인체 외부에 위치한 인공지능 네트워크(200)로 전송된다.
인공지능 네트워크(200)는 제1 수신 초음파 신호를 입력 받아 고해상도 초음파 영상을 생성하고 제2 수신 초음파 신호를 입력 받아 저해상도 초음파 영상을 생성하며, 생성된 고해상도 초음파 영상과 저해상도 초음파 영상을 학습할 수 있다.
또한, 학습된 인공지능 네트워크(200)는 저해상도 초음파 영상이 입력되면 이를 기초로 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성해낼 수 있으며, 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상을 기초로 초음파 영상을 출력할 수 있다.
한편, 인공지능 네트워크(200)는 변환 초음파 영상의 특징과 고해상도 초음파 영상의 특징을 추출하고, 추출된 변환 초음파 영상의 특징과 고해상도 초음파 영상의 특징을 기초로 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상 간의 유사도를 측정할 수 있다.
그리고, 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상 간의 유사도가 높아지도록 오차역전파 방식으로 학습을 함으로써, 생성되는 변환 초음파 영상이 고해상도 초음파 영상과 유사도가 높아지도록 할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 초음파 내시경 시스템은, 캡슐 초음파 프로브가 서로 다른 주파수를 가지는 초음파 신호를 각각 송수신하는 제1 초음파 변환자 및 제2 초음파 변환자를 포함하도록 구성되므로, 다양한 깊이에 따른 정보를 포함하는 소정 조직의 초음파 영상을 효과적으로 획득할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 초음파 내시경 시스템의 인공지능 네트워크가 고해상도 초음파 영상 및 저해상도 초음파 영상을 학습하고 이를 기초로 저해상도 초음파 영상의 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성해내며, 변환 초음파 영상과 고해상도 초음파 영상을 기초로 초음파 영상을 출력하므로, 출력되는 소정 조직의 초음파 영상이 높은 해상도를 가지면서도 소정 조직의 다양한 깊이에 관한 정보를 포함할 수 있는 효과를 제공한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다
1 : 초음파 내시경 시스템 100 : 캡슐 초음파 프로브
110 : 케이스 120 : 반사판
130 : 기어 박스 140 : 모터
150 : 제1 초음파 변환자 160 : 제2 초음파 변환자
200 : 인공지능 네트워크 210 : 생성부
220 : 학습부 230 : 측정부
240 : 출력부

Claims (9)

  1. 원통형으로 형성되고 원주면에 음향창이 형성된 케이스;
    상기 케이스 내부에 회전이 가능하게 설치되며, 초음파를 반사시키는 반사판;
    상기 케이스 내부의 일측에 배치되며 소정 주파수를 가지는 제1 송신 초음파 신호를 상기 반사판으로 송신하거나, 상기 제1 송신 초음파 신호가 반향된 제1 수신 초음파 신호를 수신하는 제1 초음파 변환자; 및
    상기 케이스 내부의 다른 일측에 배치되며 상기 소정 주파수보다 낮은 주파수를 가지는 제2 송신 초음파 신호를 상기 반사판으로 송신하거나, 상기 제2 송신 초음파 신호가 반향된 제2 수신 초음파 신호를 수신하는 제2 초음파 변환자를 포함하고,
    상기 반사판은 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호를 상기 음향창으로 반사시키는, 캡슐 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사판에 의해서 반사되는 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호는, 상기 반사판을 중심으로 360도 회전하면서 상기 음향창으로 조사되는, 캡슐 초음파 프로브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 내부에 설치되어 상기 제2 초음파 변환자를 내부에 수용하며, 상기 반사판과 결합하여 상기 반사판을 회전시키는 기어박스; 및
    상기 기어 박스를 구동시키는 모터를 포함하고,
    상기 기어박스는 상기 제2 초음파 변환자와 상기 반사판 간에 초음파 신호가 송수신 가능하도록, 상기 초음파 신호의 송수신 경로 상에 빈 공간 또는 상기 초음파 신호가 투과 가능한 초음파 윈도우 창을 구비하는, 캡슐 초음파 프로브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사판으로부터 반사된 상기 제1 송신 초음파 신호 및 상기 제2 송신 초음파 신호가 상기 음향창으로 진행하는 경로를 포함하는 공간은 임피던스 정합용 액체가 충진되어 있는, 캡슐 초음파 프로브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스 외부로 상기 제1 수신 초음파 신호 및 상기 제2 수신 초음파 신호를 송신하는 통신 모듈을 포함하는, 캡슐 초음파 프로브.
  6. 제5항에 따른 캡슐 초음파 프로브; 및
    상기 통신 모듈로부터 상기 제1 수신 초음파 신호 및 상기 제2 수신 초음파 신호를 수신하여 초음파 영상을 생성하는 인공지능 네트워크를 포함하는, 초음파 내시경 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초음파 영상은,
    소정 조직에 대한 상기 제1 수신 초음파 신호를 기초로 생성된 고해상도 초음파 영상; 및
    상기 소정 조직에 대한 상기 제2 수신 초음파 신호를 기초로 생성된 저해상도 초음파 영상을 기초로 생성되는, 초음파 내시경 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인공지능 네트워크는,
    상기 제1 수신 초음파 신호를 입력 받아 상기 고해상도 초음파 영상을 생성하고 상기 제2 수신 초음파 신호를 입력 받아 상기 저해상도 초음파 영상을 생성하는 생성부;
    상기 고해상도 초음파 영상 및 상기 저해상도 초음파 영상을 입력 받아 학습하며, 입력된 상기 저해상도 초음파 영상을 기초로 해상도가 향상된 변환 초음파 영상을 생성하는 학습부; 및
    상기 변환 초음파 영상과 상기 고해상도 초음파 영상을 기초로 상기 초음파 영상을 출력하는 출력부를 포함하는, 초음파 내시경 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인공지능 네트워크는,
    상기 변환 초음파 영상의 특징과 상기 고해상도 초음파 영상의 특징을 추출하고, 상기 변환 초음파 영상의 특징과 상기 고해상도 초음파 영상의 특징을 기초로 상기 변환 초음파 영상과 상기 고해상도 초음파 영상 간의 유사도를 측정하는 측정부를 포함하고,
    상기 유사도가 높아지도록 상기 생성부를 오차역전파 방식으로 학습시키는, 초음파 내시경 시스템.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004275409A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Olympus Corp 超音波カプセル内視鏡システム
JP2006130160A (ja) 2004-11-08 2006-05-25 Olympus Corp 超音波診断医用カプセル
JP2006141638A (ja) 2004-11-18 2006-06-08 Olympus Corp 超音波診断用カプセル
JP2006149578A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Olympus Corp 超音波診断用カプセル
JP2006149845A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Olympus Corp カプセル型超音波診断装置
JP2008532568A (ja) 2005-01-18 2008-08-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 電子制御されるカプセル
JP2014073271A (ja) 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp 超音波医療装置及び超音波画像診断装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5647364A (en) * 1995-02-15 1997-07-15 Ultra-Scan Corporation Ultrasonic biometric imaging and identity verification system
KR20100076186A (ko) * 2008-12-26 2010-07-06 박경철 인체 내 조명 및 이미지 획득 시스템과 그 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004275409A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Olympus Corp 超音波カプセル内視鏡システム
JP2006130160A (ja) 2004-11-08 2006-05-25 Olympus Corp 超音波診断医用カプセル
JP2006141638A (ja) 2004-11-18 2006-06-08 Olympus Corp 超音波診断用カプセル
JP2006149578A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Olympus Corp 超音波診断用カプセル
JP2006149845A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Olympus Corp カプセル型超音波診断装置
JP2008532568A (ja) 2005-01-18 2008-08-21 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 電子制御されるカプセル
JP2014073271A (ja) 2012-10-04 2014-04-24 Toshiba Corp 超音波医療装置及び超音波画像診断装置

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