KR20050013604A - 3차원 초음파 시스템용 초음파 스캔 라인 원점을전자적으로 변경하는 시스템 및 방법 - Google Patents

3차원 초음파 시스템용 초음파 스캔 라인 원점을전자적으로 변경하는 시스템 및 방법

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KR20050013604A
KR20050013604A KR10-2004-7020903A KR20047020903A KR20050013604A KR 20050013604 A KR20050013604 A KR 20050013604A KR 20047020903 A KR20047020903 A KR 20047020903A KR 20050013604 A KR20050013604 A KR 20050013604A
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맥키 포랜드
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명에 의하면, 초음파 스캔에서 스캔 라인의 배향을 적어도 2차원으로 개별적으로 변동시키기 위한 시스템과 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 본 발명은 3차원 초음파 부피 스캔을 생성하기 위한 시스템을 포함하고, 이 시스템은 복수의 차원으로 배열된 소자를 가지는 트랜스듀서 탐침과, 트랜스듀서 탐침의 지리적인 중심 이외의 위치로부터 명백히 발산하는 스캔 라인을 생성할 수 있는 시스템 제어기를 포함한다.

Description

3차원 초음파 시스템용 초음파 스캔 라인 원점을 전자적으로 변경하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRONICALLY ALTERING ULTRASOUND SCAN LINE ORIGIN FOR A THREE-DIMENSIONAL ULTRASOUND SYSTEM}
초음파 트랜스듀서와 영상 시스템은 상당한 시간 동안 이용되어 왔고, 특히 비 삽입성(non-invasive) 의료 진단 영상에 유용하다. 초음파 트랜스듀서는 통상 압전 소자나 마이크로 기계화된 초음파 트랜스듀서(MUT) 소자로 형성된다. 송신 모드에서 사용될 때, 트랜스듀서 소자는 전기적인 펄스로 여기되고, 그 반응으로 초음파 에너지를 발산한다. 수신 모드에서 사용될 때, 트랜스듀서 소자 상에 들어오는 음향(acoustic) 에너지는 수신 신호로 변환되어 트랜스듀서와 연관된 처리 회로로 공급된다.
트랜스듀서는 처리 전자 장치, 하나 또는 그 이상의 입력 디바이스 및 초음파 영상이 보여지는 적당한 디스플레이를 포함하는 초음파 영상 시스템에 통상 연결된다. 처리 전자 장치는 통상 각 트랜스듀서 소자에 대해서 적당한 송신 펄스를발생시키는 역할을 하는 송신 빔형성기와, 각 트랜스듀서 소자로부터 수신된 수신 신호를 처리하는 역할을 하는 수신 빔형성기를 포함한다.
초음파 트랜스듀서는 통상 하우징내의 연관된 전자 장치와 결합된다. 그 조립체는 통상 초음파 탐침(probe)이라고 불린다. 통상, 초음파 탐침은 소자의 단일 소자 와이드(wide) 배열을 가지는 1차원(1D) 탐침 또는 다수의 소자 와이드 배열을 가지는 2차원(2D) 탐침으로 분류된다. 또한, "양면(bi-plane)" 탐침이라고 불리는 탐침은 교차하거나 교차하지 않을 수 있는 2개의 직교하게 위치한 1차원 배열을 포함한다. "매트릭스 탐침"이라고 불리는 비교적 새로운 2차원 탐침은 각 소자가 개별적으로 제어 가능한 2차원으로 배열된 트랜스듀서 소자를 포함하여, 하나의 초음파 탐침을 초래하는데, 이 탐침의 스캔 라인은 2차원으로 전자적으로 조정될 수 있다. 매트릭스 탐침의 각 크기는 연속적인 선형 배열이 쌓여진 것으로 생각될 수 있다.
매트릭스 탐침은 "충분히(fully) 샘플링된" 또는 "성기게(sparsely) 샘플링된" 개구를 포함할 수 있다. 충분히 샘플링된 개구에서, 모든 트랜스듀서 소자는 개별적으로 주소 지정 가능하고 제어 가능하며, 모든 소자는 연속적이다. 성기게 샘플링된 개구에서는, 트랜스듀서 소자의 물리적 세트의 하위 세트는 주소 지정되고 제어되며 또는 동등하게, 소자들 모두가 연속적이지는 않도록 일부 소자들 사이에 물리적인 간극(gap) 패턴이 존재한다. 성기게 샘플링된 2차원 배열은 여전히 2차원으로 음향 소자의 분포를 달성하면서, 더 소수의 시스템 연결(더 적은 수의 채널들)을 가능하게 한다. 하지만, 성긴 2차원 배열의 심각한 단점은 스캔 빔 형태를제어하는 능력의 손실이다.
2차원 매트릭스 탐침은 3차원(3D) 초음파 영상을 개발하는데 사용될 수 있다. 도 1은 기존의 초음파 탐침이 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방식을 설명하는 개략도이다. 초음파 데이터는 통상 프레임 단위로 획득되고, 각 프레임은 탐침(100) 면으로부터 발산하는 초음파 빔의 하나 또는 그 이상의 스위프(sweep)를 나타낸다. 탐침(100)은 트랜스듀서 소자의 2차원 배열을 포함하고, 그 중 일 예가 참조 번호(103)를 사용하여 설명된다. 그러한 스위프는 통상 1개의 스캔 평면을 따라 다수의 개별 스캔 라인을 생성함으로써 발생된다. 1개의 스캔 평면 또는 "슬라이스(slice)"의 일 예가 참조 번호(102)를 사용하여 설명되고, 이러한 스캔 평면은 개별 스캔 라인(108-1 내지 108-n)을 포함한다. 이 경우, 각 슬라이스는 섹터의 형태를 가지고, 각 스캔 라인의 "원점(origin)(101)"은 탐침(100)의 물리적 면의 표면 중심에 위치한다.
스캔 라인은 통상 한 세트의 래스터된(rastered) 스캔 슬라이스를 생성하기 위해 스캔 스위프하는 동안에 2차원으로 조정되고, 그 중 일 예가 슬라이스(102, 104, 106)로서 설명되며, 각 슬라이스는 시야의 2차원 "섹터 구역(sector region)"에 대한 응답 신호를 보낸다. 실제로, 각 슬라이스(102, 104, 106)는 각 스위프가 이웃하는 스위프로부터 상하로 위치가 교체되는, 종래의 2차원 스위프를 나타낸다. 당업자라면 섹터 대신 슬라이스 각각에 대해 생성될 수 있는 사다리꼴이나 평행 사변형 형태가 생성될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 또한, 상하로 약간 위치가 교체된 다수의 그러한 슬라이스들이 부피에 대한 응답 신호를 보내기 위해 사용될 수있다.
섹터 슬라이스로부터의 데이터를 모으는 것은 스캔 부피라고 불리는 3차원 데이터 세트를 만들게 된다. 모든 라인이 동일한 점으로부터 시작하므로, 렌더링된(rendered) 3차원 부피는 피라미드나 원뿔로 나타나고, 여기서 부피의 정점(apex)은 트랜스듀서 탐침 면에서의 스캔 원점이며, 이는 환자의 피부 표면에 위치한다.
종래의 초음파 영상 시스템이 이러한 부피 스캔을 전개할 때, 이들은 통상 적어도 2차원으로 다수의 슬라이스를 생성한다. 이들 다수의 슬라이스는 슬라이스에 의해 점유된 부피에 대한 초음파 데이터를 생성한다. 3차원 영상을 만들기 위해, 이후 이러한 데이터 부피는 초음파 영상 시스템에 의해 처리되어, 2차원 표면(CRT 유형의 디스플레이의 표면과 같은) 상의 디스플레이를 위한 영상을 생성하고, 이러한 영상은 3차원인 외관을 갖는다. 이러한 처리는 통상 렌더링(rendering)이라고 불린다.
불행하게도, 기존의 "피라미드"나 "원뿔 형태"의 섹터 스캔 형식은 피부 표면 근처 시야를 제한한다. 이러한 상황은 도 1의 초음파 슬라이스 중 하나의 그래프 표현인 도 2에서 설명되고 있다. 슬라이스(102)는 트랜스듀서 탐침(100)의 원점(101)으로부터 발산하는 스캔 슬라이스(108-1 내지 108-n)를 포함한다. 통상, 트랜스듀서 탐침은 환자의 피부에 대해 놓여져 트랜스듀서 탐침 근처의 제한된 시야를 제공한다. 이러한 "가까운 필드(near field)"는 210으로 표시된 영역으로서 도 2에서 설명되고 있다. 이들 가까운 필드 영역(210)은 스캔 라인들(108-1 내지 108-n)을 사용하여 이룩할 수 있는 최대 조정 각도{theta(θ)} 이상이다. 이는 탐침이 정상(apical) 4 챔버 시야와 같은 심장(heart)의 정점 근처에 있을 때 심장 스캐닝에 있어서 문제가 될 수 있다. 그러한 관찰에서는 스캔 형식으로 허용된 것 보다 정점{원점(101)} 근처의 더 넓은 시야를 스캔하고 디스플레이하는 것이 종종 바람직하다. 탐침 면 근처의 넓은 시야는 또한 특정 복부와 주변 혈관 영상에 있어서도 필요하지만, 섹터 슬라이스 형식이 3차원 영상을 생성하는데 사용될 때는 이용 가능하지 않다.
또한, 슬라이스에서 각도 단계(angle step)마다 스캔 라인의 개수로서 정의되는 "선 밀도(line density)"는 스캔 형식에 의해 반대로 한정된다. 먼 필드(탐침 면에서 먼)에서 충분한 공간 샘플링을 이룩하기 위해서, 선 밀도는 증가되어, 각도 단계 당 더 많은 선이 된다. 이는 라인들이 원점 근처에서는 너무 많아 가까운 필드에서 낭비적인 오버샘플링을 초래한다.
종래의 초음파 스캐닝 시스템의 또 다른 단점은 초음파 스캐닝에서 대비제(contrast agent)를 사용할 때이다. 한 세트의 섹터 슬라이스를 스캐닝하는데 대한 제한으로 인해 몇 가지 문제점들이 제기된다. 이 문제점은 공통의 근본적인 원인을 공유하는데, 이는 스캐닝된 부피에서의 음향 출력의 분포가 고르지 않다는 점이다. 예를 들어, 가까운 필드에서는, 스캔 라인이 더 조밀하기 때문에, 먼 필드에서의 파괴에 비해 대비제의 마이크로버블(microbubbles)의 불균형적인 파괴가 존재한다. 세포 조직에서의 대비제의 농도를 측정함으로써 신체 기능을 평가하는 대비제 응용은 마이크로버블 파괴의 고르지 않은 패턴으로 인해 왜곡된 결과를 낳을 수 있다.
또, 세포 조직 메아리의 고조파 공진(harmonic resonance)의 생성과 측정은영상 품질의 개선에 현재 널리 사용된 기술로 인해 섹터 스캔 형식에 의해 바람직하지 않게 구속된다. 고조파 공진 생성은 매체 자체에서의 요인뿐만 아니라 송신 주파수와 출력 펄스 파워를 포함하는, 초음파 스캐너에서의 많은 요인에 좌우된다. 이들 요인 중 많은 것은 이미 하드웨어 한계, FDA 파워 한계 및 인체 세포 조직의 변이성(variability)에 의해 구속된다. 스캔 라인 스패이싱(spacing)과 방향의 조작은 이들 요인 중 일부를 보상할 수 있다. 하지만, 섹터 형식은 일반적으로 그러한 조작을 막는다.
본 발명은 일반적으로 초음파 진단 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 트랜스듀서로부터의 초음파 스캔 라인의 외관상 원점을 전자적으로 조정할 수 있는 초음파 진단 시스템에 관한 것이다.
도 1은 기존의 초음파 탐침이 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방식을 도시하는 개략도.
도 2는 도 1의 초음파 슬라이스 중 하나의 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 영상 시스템을 도시하는 블록도.
도 4는 도 3의 초음파 영상 시스템을 사용하여 얻은 일련의 스캔 슬라이스와 구성 스캔 라인을 보여주는 그래프도.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 스캔 라인의 원점 위치 결정 효과를 보여주는 그래프도.
도 6은 도 4와 도 5에 도시된 것과 같은 스캔 라인의 원점 위치를 재 설정하기 위해 송신 및 수신 지연이 어떻게 조작되는지를 이론적으로 보여주는 그래프도.
도 7은 본 발명의 대안적인 일 실시예를 보여주는 그래프도.
도 8은 본 발명의 또다른 대안적인 일 실시예를 보여주는 그래프도.
그러므로, 종래의 섹터 스캔 형식의 전술한 단점을 극복하면서 가까운 필드와 먼 필드 모두에서 3차원 데이터를 디스플레이할 수 있는 초음파 영상 시스템을 가지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 실시예는 스캔 라인의 배향을 적어도 2차원으로 개별적으로 변동시키는 시스템과 방법을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명은 3차원 초음파 부피 스캔을 생성하는 시스템을 포함하고, 이 시스템은 복수의 차원으로 배열된 소자를 가지는 2차원 트랜스듀서 탐침과, 명백히 트랜스듀서 탐침의 지리적인 중심 이외의 위치로부터 명백히 발산하는 스캔 라인을 생성할 수 있는 시스템 제어기를 포함한다. 본 발명의 다른 시스템, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 매체, 특징 및 장점은 다음 도면 및 상세한 설명을 고찰함으로써 당업자에게 분명하거나 분명해질 것이다. 모든 그러한 추가적인 시스템, 방법, 특징 및 장점은 본 상세한 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있으며, 첨부된 청구항에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
청구항에 의해 한정된 바와 같은 본 발명은 다음 도면을 참조하면 더 양호하게 이해될 수 있다. 도면 내의 구성 성분은 반드시 서로에 대해 일정 비율로 작성되지는 않고, 대신 본 발명의 원리를 명확히 설명하기 위한 강조에 비중을 두었다.
이후 설명된 본 발명은 3차원 부피에 대한 응답 신호를 보내는 데 사용될 수 있는 개별적으로 제어 가능한 소자의 2차원 배열을 가지는 탐침을 사용하는 임의의 초음파 영상 시스템에 응용 가능하다. 다음 설명은 메모리, 연관된 프로세서 및 가능한 네트워크나 네트워킹된 디바이스들 내의 데이터 비트들의 부호적 표현과 루틴으로 나타난다. 이들 설명과 표현은 당업자에게 그들 작업의 요지를 효과적으로 전달하기 위해 당업자에 의해 사용된다. 소프트웨어로 구현된 루틴은 본 명세서에서 일반적으로 원하는 결과로 이끄는 단계나 액션의 모순 없는 시퀀스인 것으로 의도된다. 그러므로, "루틴(routine)"이라는 용어는 일반적으로 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 실행되는 일련의 동작을 가리키는 것으로 사용된다. 프로세서는 초음파 영상 시스템의 중앙 프로세서일 수 있거나, 초음파 영상 시스템의 제 2 프로세서일 수 있다. "루틴"이라는 용어 또한 "프로그램(program)", "객체(objects)", "함수(functions)", "서브루틴(subroutines)" 및 "절차(procedures)"와 같은 용어를 포함한다.
일반적으로, 루틴 단계의 시퀀스는 물리적인 양의 물리적 조작을 요구한다. 흔히, 반드시 그렇지는 않더라도 이들 양은 저장, 전송, 결합, 비교 또는 다르게 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 당업자는 이들 신호를 "비트(bit)", "값(value)", "요소(element)", "문자(character)", "영상(image)", "항(term)", "번호(number)" 등으로 부른다. 이들 및 유사한 용어는 적절한 물리적 양과 연관되고, 단순히 이들 양에 붙여진 편의상 라벨임을 이해해야 한다.
본 출원에서, 루틴, 소프트웨어 및 동작은 인간 조작자의 협조로 수행된 기계 동작이다. 일반적으로 본 발명은, 다른 원하는 물리적 신호를 생성하기 위해 전기적 또는 다른 물리적 신호를 저장 및 실행하도록 구성된 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함하여 방법 단계, 소프트웨어 및 연관된 하드웨어와 관련된다.
본 발명의 장치는 바람직하게 초음파 영상의 목적으로 구성된다. 하지만, 범용 컴퓨터가 본 발명의 방법을 수행할 수 있거나, 또는 이러한 컴퓨터에 저장된 루틴에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되고 초음파 영상 설비에 결합된 다른 네트워킹된 디바이스가 이를 수행할 수 있다. 본 명세서에 제시된 절차는 임의의 특정 초음파 영상 시스템, 컴퓨터 또는 장치에 본질적으로 관련된 것은 아니다. 특히 다양한 기계가 본 발명의 가르침에 따른 루틴으로 사용될 수 있거나, 방법 단계를 수행하기 위해 좀더 전문화된 장치를 구성하기 위해 좀더 편리하게 시험할 수 있다. 특정 환경에서는 일부 하드웨어가 일정한 특성을 가지는 것이 바람직한데, 이들 특성은 아래에 좀더 충분히 설명된다.
아래 설명된 소프트웨어 루틴에 관하여, 당업자라면 아래에 설명된 루틴을 수행하도록 명령어 세트를 생성하기 위해 다양한 플랫폼과 언어가 존재한다는 것을 인식할 것이다. 당업자라면 또한 정확한 플랫폼과 언어의 선택이 종종 구성된 실제 시스템의 특성에 의해 지시되어 시스템의 한 가지 유형에 작용할 수 있는 것이 또다른 시스템에서는 효과적이지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 시스템(300)을 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시된 초음파 영상 시스템(300)과, 아래에 설명된 바와 같은 초음파 영상 시스템의 동작은 일반적으로 그러한 시스템을 나타내는 것으로 의도되고 임의의 특정 시스템은 도 3에 도시된 것과 상당히 다를 수 있다는 점을 이해하게 될 것이다. 초음파 영상 시스템(300)은 송수신(T/R) 스위치(312)를 통해 탐침(350)에 결합된 송신 빔형성기(310)를 포함한다. 탐침(350)은 임의의 트랜스듀서 탐침일수 있고, 매트릭스 트랜스듀서 탐침이 간단하게 하기 위해 논의될 것이다. 매트릭스 탐침(350)은 2차원을 통해 배열된 복수의 트랜스듀서 소자를 가지는 매트릭스 트랜스듀서 배열을 포함한다. 시스템(300)은 초음파 에너지가 투영되는 점으로서 매트릭스 탐침(350) 상의 임의의 점을 임의로 선택할 수 있다. 매트릭스 탐침(350)이 완전히 샘플링된 배열을 가리키는 것이지만, 성긴(sparse) 배열 구성 또한 가능하다. 전술한 바와 같이, 충분히 샘플링된 배열은 각 요소가 개별적으로 어드레스 지정 가능한 배열이다. 충분히 샘플링되었거나 성긴 배열 구성은 아래에 설명될 본 발명의 다양한 실시예로부터 유익할 수 있다.
송수신 스위치(312)는 통상 각 트랜스듀서 소자에 대해서 1개의 스위치 소자를 포함한다. 대안적으로, 매트릭스 탐침(350)은 송수신 스위치(312)와 매트릭스 탐침(350) 사이의 리드(lead)의 개수를 감소시켜 필요한 스위치의 개수를 감소시키기 위해 멀리플렉싱 회로 등을 가질 수 있다. 송신 빔형성기(310)는 펄스 생성기(316)로부터 펄스화된 시퀀스를 수신한다. 송신 빔형성기(310)에 의해 에너지가 가해진 매트릭스 탐침(350)은 초음파 에너지를 환자의 신체에서의 관심 부위로 송신하고 신체 내의 다양한 구조물과 장기로부터, 보통 메아리라고 불리는 반사된 초음파 에너지를 수신한다. 당업자들에게 알려져 있는 바와 같이, 송신 빔형성기(310)에 의해 각 트랜스듀서 소자에 인가된 파형을 적절히 지연시킴으로써, 초점이 맞추어진 초음파 빔이 매트릭스 탐침(350)으로부터 송신되어질 수 있다.
매트릭스 탐침(350)은 또한 송수신 스위치(312)를 통해 수신 빔형성기(318)에 결합된다. 환자의 신체 내의 주어진 점으로부터의 초음파 에너지는 트랜스듀서소자에 의해 다른 시각에서 수신된다. 트랜스듀서 소자는 수신된 초음파 에너지를 트랜스듀서 신호로 변환하고, 이들은 수신 빔형성기(318)에 의해 증폭되고 개별적으로 지연되며 합쳐져서 원하는 수신 라인("빔")을 따라 수신된 초음파 레벨을 나타내는 빔형성된 신호를 제공한다. 수신 빔형성기(318)는 트랜스듀서 신호를 디지털 값으로 변환하기 위해 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 디지털 빔형성기 또는 아날로그 빔형성기일 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 트랜스듀서 신호에 인가된 지연은 동적 포커싱에 영향을 미치기 위해 초음파 에너지의 수신 동안에 변동될 수 있다. 이러한 처리는 환자의 신체에서의 관심 부위의 영상을 생성하도록 데이터의 프레임을 생성하기 위해 다수의 스캔 라인에 대해서 반복된다.
매트릭스 탐침을 이용하는 공지된 시스템이 완전한 부피를 스캐닝하는데 초점을 맞추고 있을지라도, 매트릭스 탐침(350)은 스캔 라인이 매트릭스 탐침(350) 상의 임의의 점에서 시작하도록 나타날 수 있고, 다른 각도에서 선형 스캔, 곡선 스캔 및 기타 스캔 패턴을 지향하는 섹터 스캔과 같은 다양한 스캔 패턴을 제공할 수 있다.
수신 빔형성된 신호는 이후 개선된 영상 품질을 위해 빔형성된 신호를 처리하는 신호 처리기(324)에 인가된다. 수신 빔형성기(318)와 신호 처리기(324)는 초음파 수신기(326)를 포함한다. 신호 처리기(324)의 출력은 스캔 변환기(328)에 공급되고, 상기 변환기(328)는 섹터 스캔과 다른 스캔 패턴 신호를 종래의 래스터(raster) 스캔 디스플레이 형식으로 변환한다. 스캔 변환기(328)의 출력은 디스플레이 유닛(330)으로 공급되고, 디스플레이 유닛(330)은 환자 신체의 관심 부위의영상을 디스플레이한다.
시스템 제어기(332)는 시스템의 전체적인 제어를 제공한다. 시스템 제어기(332)는 타이밍과 제어 기능을 수행하고, 모두 메모리(340) 내에 포함된 통상 그래픽 생성기(336)와 제어 루틴(342)의 제어 하에 동작하는 마이크로프로세서를 포함한다. 제어 루틴(342)은 또한 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)를 포함한다. 아래에 좀더 상세히 기술되는 것처럼, 제어 루틴(342), 스캔 라인 제어 소프트웨어(370) 및 그래픽 생성기(336)는 시스템 제어기(332)와 협력하여 초음파 영상 시스템(300)으로 하여금 여러 차원으로 독립적으로 제어되고, 트랜스듀서의 표면 이외의 원점을 가지며 임의의 각도로 방향 조정될 수 있는 스캔 라인을 투영할 수 있게 한다.
예를 들어, 하나 또는 그 이상의 스캔 슬라이스를 포함하는 스캔 라인은, 2차원(즉, 일반적으로 θ로 언급되는 조정 각도) 및 상하 각도(elevation angle)로 개별적으로 조정될 수 있어서, 본질적으로 섹터 스캔 슬라이스의 정점(또는 시작점)이 트랜스듀서의 물리적인 중심점 이외의 위치에 나타나도록 허용한다. 이러한 방식으로, 스캔 라인은 트랜스듀서 면상의 다른 점으로부터 발산하는 것으로 보여지도록 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 초음파 영상 시스템(300)이 3차원 부피에 대한 응답 신호를 보내는 우수한 가까운 필드와 먼 필드 영상을 허용하는 유연한 시야를 제공하는 것이 가능하다.
시스템 제어기(332)는 또한 초음파 영상 시스템(300)의 동작을 설명하는 시스템 변수를 포함하는 중간 값을 저장하기 위해 메모리(340)를 사용한다. 비록, 도시되지는 않았지만 외부 저장 디바이스가 데이터의 영구적인 및/또는 운반 가능한저장을 위해 사용될 수 있다. 외부 저장 소자로서 사용하기에 적합한 디바이스의 예로는 플로피 디스크 드라이브, CD-ROM 드라이브, 비디오테이프 유닛 등을 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 일 양태에 따르면, 원하는 초음파 영상에 대응하고 이를 제공하도록 디자인된 스캔 패턴이 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)로부터의 입력에 대해서 시스템 제어기(332)에 의해 생성될 수 있다. 이후 스캔 패턴은 송신 빔형성기(310)와 수신 빔형성기(318)에 의해 구현되어, 매트릭스 탐침(350)이 선택된 스캔 라인을 송수신하게 된다.
사용자는 다른 디바이스 중에서도 마우스, 키보드, 스타일러스(stylus)를 포함하거나, 키(key), 슬라이더(slider), 스위치, 터치 스크린, 트랙 볼 또는 초음파 영상 시스템(300)의 사용자가 시스템 제어기(332)로 원하는 초음파 영상을 전달할 수 있게 하는 다른 입력 디바이스와 같은 입력 디바이스의 조합를 포함할 수 있는 입력 소자(338)를 통해 초음파 영상 시스템(300)으로 명령을 전달한다. 원하는 초음파 영상이 시스템 제어기(332)에 전달되면, 시스템 제어기(332)는 제어 루틴(342), 스캔 라인 제어 소프트웨어(370) 및 그래픽 생성기(336)와 협력하여, 입력 소자(338)를 통해 시스템 제어기(332)에 원하는 초음파 영상이 전달되는 것을 달성하기 위해, 매트릭스 탐침(350)에 의해 투영되어야 할 적당한 스캔 라인을 결정한다. 시스템 제어기(332)는 이후 그러한 적당한 스캔 라인을 생성하기 위해 펄스 생성기(316) 및 송신 빔형성기(310)와 교신한다.
대안적인 시스템 구성에서, 송수신을 위해 다른 트랜스듀서 소자가 사용된다. 그러한 구성에서, 송수신 스위치(312)는 필요하지 않을 수 있고, 송신 빔형성기(310) 및 수신 빔형성기(318)는 각각의 송수신 트랜스듀서 소자에 직접 연결될 수 있다.
도 4는 일련의 스캔 슬라이스와 도 3의 초음파 영상 시스템을 사용하여 생성된 구성 스캔 라인을 보여주는 그래프도이다. 각 스캔 슬라이스(402, 404, 406)는 복수의 개별 스캔 라인(408-1 내지 408-n, 410-1 내지 410-n 및 412-1 내지 412-n)을 각각 포함한다. 간단하게 하기 위해, 비록 3개의 스캔 슬라이스(402, 404, 406)만이 도 4에 도시되었지만, 통상 많은 추가 스캔 슬라이스가 초음파 스캔 동작 동안에 생성되게 된다. 도 4에 도시된 스캔 라인은 매트릭스 트랜스듀서 탐침(400)에 의해 생성되고, 이 매트릭스 트랜스듀서 탐침(400)은 복수의 개별 트랜스듀서 소자를 포함하며, 이들 중 일 예가 참조 번호(403)를 사용하여 도시되어 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 따라, 스캔 슬라이스(402, 404, 406)에서의 모든 스캔 라인의 원점(401)은 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407) 뒤에 위치한다. 트랜스듀서 탐침(400)의 표면으로부터 스캔 라인의 외견상 원점을 멀리 이동시킴으로써, 각 스캔 라인은 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407) 상의 다른 위치에서 나타나는 가상 발산점(VPE)을 가지는 것으로 나타난다. 예를 들어, 스캔 라인(412-n)의 VPE(405)는 트랜스듀서 탐침(400)의 지리적인 중심 이외의 면(407)의 표면상의 위치에서 나타난다. 또한, 각 트랜스듀서 소자(403)가 초음파 에너지를 송수신할 경우, 각 스캔 라인은 또한 가상 수신점(VPR)을 가진다. VPE와 VPR은 한데 묶어 VPE라고 불릴 것이다. VPE(405)는 도 4에서 스캔 라인(412-n)에 대응하는 것으로 도시되지만, 각 스캔 라인은 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407)에 대한 고유한 가상 발산점을 가진다.
또 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 조정 각도(θ)와 상하 각도(ζ) 모두 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)(도 1)의 동작에 의해 스캔 라인마다 변동될 수 있다. 도 5와 도 6에 대해서 아래에 좀더 상세히 설명되는 것처럼, 개별 스캔 라인은 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)로부터 수신된 지시에 따라 송신 빔형성기(310)와 수신 빔형성기(318)에서 적당한 지연을 변경함으로써 변동되어 트랜스듀서 탐침(400)에 의해 생성된 각 스캔 라인은 적어도 2차원으로 개별적으로 제어 가능하다. 예를 들어, 스캔 라인은 조정 각도(θ)와 상하 각도(ζ)에서 개별적으로 변동될 수 있다.
스캔 라인 제어 소프트웨어(370)(도 1)는 도 4에 도시된 스캔 라인의 원점(401)의 위치를 효과적으로 변경하기 위해 송신 펄스와 수신 메아리 모두에 대해서 동작한다. 모든 스캔 라인이 도 4에 도시된 바와 같이, 공통 원점을 공유하면, 원점은 "가상 정점(virtual apex)"이라고 불려질 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 가상 정점은 트랜스듀서 탐침(400)의 면(또는 면에 의해 한정된 트랜스듀서 탐침의 평면) 이외의 어디엔가 위치한다. 이러한 방식으로, 외관상 발산점은 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407)에 대해서 각 스캔 라인마다 다르다. 본질적으로, 고유한 VPE가 트랜스듀서 탐침(400)의 표면에 대하여 각 스캔 라인마다 생성된다.
전술한 바와 같이, 각 스캔 라인은 조정 각도(θ)와 상하 각도(ζ)와 같은 적어도 2차원으로 개별적으로 제어 가능하다. 예를 들어 스캔 라인(408-1, 408-2)은 조정 각도(θ)에 있어서 다르고, 스캔 라인(410-n, 412-n)은 상하 각도(ζ)에 있어서 다르다. 또한 스캔 라인 사이의 조정 각도(θ)와 상하 각도(ζ)에 있어서의 차이점은 초음파 스캔 대상물에 따라 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 따라서, 조정 각도(θ)와 상하 각도(ζ)에서의 변동은 스캔 라인 사이에서 일정할 필요는 없고, 실제로 스캔 라인마다 변동될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 스캔 라인의 원점 위치를 정하는 효과를 보여주는 그래프도(500)이다. 비교를 위해, 도 2의 종래 기술의 스캔 슬라이스(102)는 점선을 사용하여 도 5에 도시되어 있다. 본 발명의 일 양태에 따라, 스캔 라인(408-1 내지 408-n)의 원점(401)을 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407) 이외의 점으로 이동시키는 것은 가까운 시야에서의 초음파 영상을 개선한다. 이는 이제 도 5에서 스캔 라인(408-1 내지 408-n) 사이의 스캔 시야 내에서 양호하게 나타나는 부위(210)의 부분에 의해 표시되어 있다. 이러한 방식으로, 참조 번호(210)를 사용하여 표시된 부위에서의 임의의 구조물이 이제 트랜스듀서 탐침(400)에 보여질 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스캔 라인(408-1)의 가상 발산점(VPE)(525)은 트랜스듀서 탐침(400)의 물리적인 중심 이외의 위치에서 트랜스듀서 탐침(400)의 표면상에 나타난다. 스캔 라인(408-1 내지 408-n)의 원점(501)은 트랜스듀서 탐침(400)의 표면(407) 뒤에 나타난다. 이러한 방식으로 각 스캔 라인(408-1 내지 408-n) 사이의 조정 각도(θ)를 변동시킴으로써, 각 스캔 라인은 트랜스듀서 탐침(400)의 표면에 대하여 상이한 VPE를 가지게 될 것이다. 또한, 비록 도 5에는 도시되지않았지만, 각 스캔 라인(408-1 내지 408-n)의 상하 각도(ζ)는 마찬가지로 독립적으로 변동될 수 있어, 각 스캔 라인이 트랜스듀서 탐침(400)의 표면의 양 차원으로 상이한 위치에서 시작하는 것으로 나타날 수 있게 허용한다.
도 6은 도 4와 도 5에 예시된 바와 같은 스캔 라인의 원점 위치를 재 설정하기 위해 송신 및 수신 지연이 어떻게 조작되는지를 이론적으로 보여주는 그래프도(600)이다. 도 6에서, 간단하게 하기 위해 트랜스듀서 탐침(400)은 1차원 배열로 배열된, 참조 번호(403-1 내지 403-n)를 사용하는 것으로 알려진 복수의 개별 트랜스듀서 소자(e1내지 en)를 포함하는 것으로 도시된다. 하지만, 송신 및 수신 지연 조작 또한 소자가 다른 차원과 만곡된 배열로 배열될 수 있는 다차원 트랜스듀서 배열에 적용될 수 있다. 또, 트랜스듀서 소자는 "기계적으로 흔들리는(mechanically wobbled)" 탐침으로 불리는 것을 포함할 수 있다. 기계적으로 흔들리는 탐침은 3차원 부피에 대한 응답 신호를 보내기 위해 3차원 공간으로 개별적으로 기계적으로 병진되는 소자들의 1차원 배열을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 원점(601)은 트랜스듀서 탐침(400)의 표면(407) 이외의 점이다. 스캔 라인의 외관상 원점을 도시된 것처럼 이동시키기 위해서는 각 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n)에 인가된 송신 지연과 수신 지연 모두가, 목표점(610) 상의 적절한 초점이 원하는 외관상 원점(601)을 달성할 수 있도록 변경된다.
예를 들어, 송신 펄스 동안에 송신 빔형성기(310)는 송신 에너지가 동일한 시각에 목표점(610)에 도달하도록 적절하게 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n)로부터 송신 펄스를 지연시킨다. 이는 이론상 원점(601)에서 시작하여 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407) 상의 VPE(605)를 통과하고 목표점(610)을 통과하는 스캔 라인(408-1)을 사용하여 도시되어 있다. 이후, 동일한 트랜스듀서 소자가 송수신을 위해 사용된다고 가정하면, 목표점(610)으로부터 수신된 메아리는 개별 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n) 상에 충돌하고, 수신 빔형성기(318)는 수신시 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n)의 지연을 조정하여 명백한 수신 에너지가 스캔 라인(408-1)을 따라 나타나게 된다. 수신 지연이 빔형성기(318)에 의해 수신하는 동안 연속적으로 조정되므로, 수신 초점 생성은 동적 수신 초점이라고 불린다.
상기 또 다른 방식은, 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)가, 각 스캔 라인{즉, 스캔 라인들(408-1 내지 408-n)}의 가상 발산점이 트랜스듀서 탐침(400)의 면(407) 상의 다른 위치에서 나타나도록, 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n)에 인가된 송신 빔형성기(310)에 의해 인가된 단일 지연 프로필과, 빔형성기(318)에 의한 다수의 동적 수신 지연 프로필 모두를 제어한다. 도 6에 도시된 예에서, 조정 각도(θ)는 수직 이외의 각도로 있고 이는 라인(612)으로 표시되어 있으며, 트랜스듀서 탐침(400)의 지리적인 중심 이외의 VPE(605)에서 나타난다.
도 6에 도시된 예는 트랜스듀서 탐침(400) 상의 각 소자(403-1 내지 403-n)가 활성중인 것으로 가정하는 것을 주목해야 한다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, "충분히 샘플링된 개구" 트랜스듀서라고 알려져 있다. 모든 이용 가능한 트랜스듀서보다 더 적게 사용하는 개구가 공지되어 있고, 스캔 라인 제어 소프트웨어(370)(도 3)와 협력하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 트랜스듀서 소자(403-1 내지 403-n)의총 개수보다 적은 트랜스듀서 소자를 사용하는 개구는 다른 송신 펄스와 수신 메아리를 가져올 것이지만, 원점과 가상 발산점 위치의 재 설정은 여전히 적용 가능하게 된다.
도 7은 본 발명의 대안적인 실시예를 보여주는 그래프도(700)이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 스캔 라인(708-1 내지 708-n)은 각각 고유한 원점을 가진다. 예를 들어, 스캔 라인(708-1)의 원점은 점(712)이고, 스캔 라인(708-3)의 원점은 점(716)이다. 또한, 개별 스캔 라인이 모두 개별적으로 및 독특하게 제어가능하기 때문에, 각 스캔 라인은 고유의 조정 각도(θ)를 가질 수 있다{즉, 스캔 라인(708-2)의 조정 각도는 "θ1"이고 스캔 라인(708-3)의 조정 각도는 "θ2"이다}. 또한, 도 7은 간단히 하기 위해 2차원 조정을 도시하였지만, 그 개념은 3차원 조정에 대해서도 동일하게 적용 가능하다. 예를 들어, 스캔 라인의 원점과 방향(θ와 ζ에서의 조정)은 3차원으로 분포될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또다른 대안적인 실시예를 보여주는 그래프도이다. 도 8은 원점(801)을 가지는 스캔 슬라이스(802)를 나타내고, 이는 스캔 라인(808-1 내지 808-n)의 원점이 트랜스듀서 탐침(800)의 면(807)에 대해서 앞쪽으로 이동되는 것을 도시한다. 원점(801)은 또한 스캔 라인(808-1 내지 808-n)의 가상 정점이다. 스캔 라인(808-1)의 가상 발산점(VPE)은 트랜스듀서 탐침(800) 상의 점(820)에 있고, 스캔 라인(808-n)의 가상 발산점(VPE)은 트랜스듀서 탐침(800) 상의 점(805)에 있다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, VPE(805)나 VPE(820) 어느 것도 트랜스듀서탐침(800)의 지리적인 중심에 있지 않고, 가상 정점은 트랜스듀서 프로프(800)의 면(807) 앞쪽으로 이동한다. 그러한 스캐닝 기술은 장애물을 통해 영상화 할 때 유용할 수 있고, 이들 중 한 가지 예시적인 경우가 참조 번호(810)를 사용하여 도시되어 있다.
많은 수정예와 변형예가 전술한 바와 같이, 본 발명의 원리를 실질적으로 벗어나지 않고, 본 발명에 행해질 수 있음이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 예를 들어, 본 발명은 압전 세라믹과 MUT 트랜스듀서 소자와 사용될 수 있다. 또, 본 발명은 다양한 초음파 영상 시스템과 성분에 적용 가능하다. 모든 그러한 수정예와 변형예는 본 명세서에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명은 트랜스듀서로부터의 초음파 스캔 라인의 외관상 원점을 전자적으로 조정할 수 있는 초음파 진단 시스템에 이용 가능하다.

Claims (29)

  1. 3차원 초음파 스캔 생성 시스템으로서,
    복수의 차원으로 배열된 소자를 가지는 트랜스듀서 탐침과,
    상기 트랜스듀서 탐침의 지리적인 중심 이외의 위치로부터 명백히 발산하는 스캔 라인을 생성하는 시스템 제어기를 포함하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 복수의 스캔 라인은 초음파 스캔 슬라이스를 포함하고, 상기 시스템은, 적어도 2차원으로 서로 위치가 교체된 복수의 스캔 라인을 생성할 것을 상기 시스템 제어기에 명령하는 논리 회로를 더 포함하고, 각 스캔 라인은 트랜스듀서 탐침 상의 다른 점으로부터 명백히 발산하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 각각의 상기 복수의 스캔 라인과 연관된 원점은 공통 가상 정점을 형성하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각은 상기 트랜스듀서 탐침 표면상의 고유한 점으로부터 시작하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각은 고유한 조정 각도(θ)를 가지는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각은 고유한 상하 각도(ζ)를 가지는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 적어도 2개의 차원 중 첫 번째 것은 조정 각도(θ)에 대응하고, 상기 적어도 2개의 차원 중 두 번째 것은 상하 각도(ζ)에 대응하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 복수의 스캔 라인 중 조정 각도와 상하 각도에서의 차이는 규칙적인 각도로 변동하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  9. 제 2항에 있어서, 각 스캔 라인의 원점은 유일하고 상기 복수의 스캔 라인 중 상하 각도는 규칙적인 각도로 변동하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 가상 정점은 상기 트랜스듀서 탐침 면 뒤에 위치하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  11. 제 3항에 있어서, 상기 가상 정점은 상기 트랜스듀서 탐침의 면 앞에 위치하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 트랜스듀서 탐침은 매트릭스 트랜스듀서 탐침인, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 매트릭스 트랜스듀서 탐침은 완전히 샘플링된 배열을 포함하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 매트릭스 트랜스듀서 탐침은 성긴 배열을 포함하는, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 소자는 3차원 공간에서 개별적으로 병진 운동 가능한, 3차원 초음파 스캔 생성 시스템.
  16. 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법으로서,
    복수의 차원으로 배열된 소자를 가지는 트랜스듀서 탐침을 제공하는 단계와,
    상기 트랜스듀서 탐침의 지리적인 중심 이외의 위치로부터 명백히 발산하는 스캔 라인을 생성하는 단계를 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 복수의 스캔 라인이 초음파 스캔 슬라이스를 포함하고,상기 방법은 적어도 2차원으로 서로 위치가 교체된 복수의 스캔 라인을 생성하는 단계를 더 포함하고, 각 스캔 라인은 상기 트랜스듀서 탐침 상의 다른 점으로부터 명백히 발산하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각과 연관된 원점은 공통 가상 정점을 형성하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 트랜스듀서 탐침의 표면상의 고유한 점으로부터 복수의 스캔 라인 각각을 시작하게 하는 단계를 더 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각은 고유한 조정 각도(θ)를 가지는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 각각은 고유한 상하 각도(ζ)을 가지는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 제 1 차원은 조정 각도(θ)에 대응하고, 상기 제 2 차원은 상하 각도(ζ)에 대응하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 복수의 스캔 라인 중 상기 조정 각도와 상기 상하 각도를 규칙적인 각도로 변동시키는 단계를 더 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 스캔 라인 각각의 원점은 고유하고, 상기 복수의 스캔 라인 중 상하 각도는 규칙적인 각도로 변동하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  25. 제 18항에 있어서, 상기 가상 정점이 상기 트랜스듀서 탐침의 면 뒤에 위치하도록, 상기 복수의 스캔 라인을 생성하는 단계를 더 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  26. 제 18항에 있어서, 상기 가상 정점이 상기 트랜스듀서 탐침의 면 앞에 위치하도록, 상기 복수의 스캔 라인을 생성하는 단계를 더 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  27. 제 17항에 있어서, 서로에 대해 적어도 2개의 초음파 스캔 라인을 임의로 위치시키는 단계를 더 포함하는, 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내는 방법.
  28. 초음파적으로 부피에 대한 응답 신호를 보내기 위한 프로그램을 가지는 컴퓨터 판독 가능한 매체로서, 상기 프로그램은
    매트릭스 트랜스듀서 탐침을 구비한 적어도 2개의 초음파 스캔 슬라이스를 생성하기 위한 논리를 포함하고, 상기 적어도 2개의 초음파 스캔 슬라이스 각각은 복수의 스캔 라인을 포함하며,
    상기 복수의 스캔 라인은 제 1 차원으로 서로 위치가 교체되고,
    상기 적어도 2개의 스캔 슬라이스는 제 2 차원으로 서로 위치가 교체되며,
    상기 복수의 스캔 라인 각각은 상기 매트릭스 트랜스듀서 탐침 상의 다른 점으로부터 명백히 발산하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  29. 3차원의 초음파 부피 스캔을 생성하는 시스템으로서,
    2차원 매트릭스 트랜스듀서 탐침,
    적어도 2개의 초음파 스캔 라인을 생성하는 시스템 제어기, 및
    상기 매트릭스 트랜스듀서 탐침 상의 원점과 조정 각도에 대해 임의로 서로 위치가 교체된 적어도 2개의 스캔 라인을 생성할 것을 상기 시스템 제어기에 명령하는 논리 회로를 포함하는, 3차원의 초음파 부피 스캔을 생성하는 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100923026B1 (ko) * 2006-09-19 2009-10-22 주식회사 메디슨 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
KR100949066B1 (ko) * 2006-09-08 2010-03-30 주식회사 메디슨 스캔라인을 제어하는 초음파 시스템 및 방법
KR100954988B1 (ko) * 2006-09-26 2010-04-29 주식회사 메디슨 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
WO2010126264A3 (ko) * 2009-04-29 2011-03-03 알피니언메디칼시스템 주식회사 횡탄성파 생성 방법, 횡탄성파를 이용한 이미지 획득 방법 및 장치

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4195276B2 (ja) * 2002-11-27 2008-12-10 古野電気株式会社 超音波送信装置、超音波送受信装置およびソナー装置
US7635332B2 (en) * 2003-02-14 2009-12-22 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method of operating microfabricated ultrasonic transducers for harmonic imaging
US7780597B2 (en) * 2003-02-14 2010-08-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method and apparatus for improving the performance of capacitive acoustic transducers using bias polarity control and multiple firings
US7618373B2 (en) * 2003-02-14 2009-11-17 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Microfabricated ultrasonic transducer array for 3-D imaging and method of operating the same
US7819805B2 (en) * 2004-09-20 2010-10-26 Mgb Investments Limited Partnership Sub-nyquist sampling of acoustic signals in ultrasound imaging
US7874991B2 (en) * 2006-06-23 2011-01-25 Teratech Corporation Ultrasound 3D imaging system
US20100298703A1 (en) * 2006-10-20 2010-11-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Variable line length scanning patterns
US20080208061A1 (en) * 2007-02-23 2008-08-28 General Electric Company Methods and systems for spatial compounding in a handheld ultrasound device
CN101373181B (zh) * 2007-08-24 2012-03-21 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 实时计算逐点变迹系数的方法及装置
US10080544B2 (en) 2008-09-15 2018-09-25 Teratech Corporation Ultrasound 3D imaging system
US20120179044A1 (en) 2009-09-30 2012-07-12 Alice Chiang Ultrasound 3d imaging system
JP4776707B2 (ja) * 2009-03-30 2011-09-21 株式会社東芝 超音波画像化装置
KR101121267B1 (ko) * 2009-09-02 2012-03-23 삼성메디슨 주식회사 스티어링 각도를 고려하여 합성영상을 제공하는 초음파 시스템 및 방법
US9019262B2 (en) * 2009-11-27 2015-04-28 Hologic, Inc. Systems and methods for tracking positions between imaging modalities and transforming a displayed three-dimensional image corresponding to a position and orientation of a probe
WO2011092718A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 Indian Institute Of Technology Ht P.O. Technique for imaging using array of focused virtual sources using phased excitation
CN102058417B (zh) * 2010-12-31 2013-03-06 飞依诺科技(苏州)有限公司 超声图像中线密度控制方法
EP2584352A1 (de) * 2011-10-21 2013-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Erkennung von Spätheimkehrerechos bei der Ultraschallprüfung durch ungeordnete Schussreihenfolge
US20140005547A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-02 General Electric Company Remotely controlled ultrasound apparatus and ultrasound treatment system
FR3000212B1 (fr) * 2012-12-21 2015-01-16 V & M France Dispositif et procede de controle non destructif de profiles metalliques
CN103006272B (zh) * 2013-01-09 2014-12-03 东南大学 基于超声交织编程的速度分布测量方法
US9646376B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Hologic, Inc. System and method for reviewing and analyzing cytological specimens
WO2015087191A1 (en) 2013-12-09 2015-06-18 Koninklijke Philips N.V. Personalized scan sequencing for real-time volumetric ultrasound imaging
CA2948279A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-13 Verathon Inc. Ultrasonic data collection
US9763646B2 (en) 2014-06-12 2017-09-19 General Electric Company Method and systems for adjusting a pulse generated for ultrasound multi-line transmit
US20150369909A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-24 Imperium, Inc. Image sensor for large area ultrasound mapping
US10551498B2 (en) * 2015-05-21 2020-02-04 Navico Holding As Wireless sonar device
WO2016205938A1 (en) 2015-06-22 2016-12-29 Appetite Lab Inc. Devices and methods for locating and visualizing underwater objects
US10578706B2 (en) 2015-08-06 2020-03-03 Navico Holding As Wireless sonar receiver
US10631831B2 (en) * 2016-09-23 2020-04-28 General Electric Company Methods and systems for adjusting a field of view for medical imaging systems
US10719077B2 (en) 2016-10-13 2020-07-21 Navico Holding As Castable sonar devices and operations in a marine environment
JP6730919B2 (ja) * 2016-12-12 2020-07-29 株式会社日立製作所 超音波ｃｔ装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5672857A (en) * 1979-11-16 1981-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of scanning ultrasonic diagnosing device
US4694434A (en) * 1984-06-12 1987-09-15 Von Ramm Olaf T Three-dimensional imaging system
US5235986A (en) * 1990-02-12 1993-08-17 Acuson Corporation Variable origin-variable angle acoustic scanning method and apparatus for a curved linear array
US5261408A (en) * 1990-02-12 1993-11-16 Acuson Corporation Variable origin-variable acoustic scanning method and apparatus
US5148810A (en) 1990-02-12 1992-09-22 Acuson Corporation Variable origin-variable angle acoustic scanning method and apparatus
US5549111A (en) * 1994-08-05 1996-08-27 Acuson Corporation Method and apparatus for adjustable frequency scanning in ultrasound imaging
US5546807A (en) * 1994-12-02 1996-08-20 Oxaal; John T. High speed volumetric ultrasound imaging system
US6102860A (en) * 1998-12-24 2000-08-15 Agilent Technologies, Inc. Ultrasound transducer for three-dimensional imaging
US6276211B1 (en) * 1999-02-09 2001-08-21 Duke University Methods and systems for selective processing of transmit ultrasound beams to display views of selected slices of a volume
US6238346B1 (en) * 1999-06-25 2001-05-29 Agilent Technologies, Inc. System and method employing two dimensional ultrasound array for wide field of view imaging
US6443896B1 (en) * 2000-08-17 2002-09-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for creating multiplanar ultrasonic images of a three dimensional object

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100949066B1 (ko) * 2006-09-08 2010-03-30 주식회사 메디슨 스캔라인을 제어하는 초음파 시스템 및 방법
KR100923026B1 (ko) * 2006-09-19 2009-10-22 주식회사 메디슨 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
KR100954988B1 (ko) * 2006-09-26 2010-04-29 주식회사 메디슨 초음파 영상을 형성하는 초음파 시스템 및 방법
US7927276B2 (en) 2006-09-26 2011-04-19 Medison Co., Ltd. Apparatus and method for forming an ultrasound image
WO2010126264A3 (ko) * 2009-04-29 2011-03-03 알피니언메디칼시스템 주식회사 횡탄성파 생성 방법, 횡탄성파를 이용한 이미지 획득 방법 및 장치
KR101068039B1 (ko) * 2009-04-29 2011-09-28 알피니언메디칼시스템 주식회사 횡탄성파 생성 방법, 횡탄성파를 이용한 이미지 획득 방법 및 장치
US9149248B2 (en) 2009-04-29 2015-10-06 Alpinion Medical Systems Co., Ltd. Method for generating transverse elastic waves, and method and apparatus for acquiring images using transverse elastic waves

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Publication number Publication date
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