KR20140143597A - 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법 - Google Patents

혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치에 있어서, 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자가 설치되고, 상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며, 상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 제1 초음파 변환자는 단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 제2 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공한다.
본 발명에 의하면, 초음파 변환자들을 카테터의 말단부 측면 및 전면에 걸쳐 배치하고, 그 말단부가 볼록한 구면 형태를 가짐으로써 측방향에서 전방향까지 영상들을 동시에 제공할 수 있을 뿐만 아니라 측방향과 전방향 사이에 발생하는 영상의 사각지대를 제거할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법{Apparatus and method to expand view angle of intravascular ultrasound transducer}
본 발명은 혈관 내 초음파(IVUS : intravascular ultrasound) 변환자에 관한것으로, 보다 상세하게는 단일소자 및 배열형(array) 소자를 동시에 사용하여 영상의 사각 지대 없이 혈관 내 측방향에서 전방향에 걸쳐 동시에 다수의 영상을 관찰할 수 있는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 변환자는 의료 및 각종 비파괴 검사에 사용되며, 감도(Sensitivity)가 높고 대역폭(Bandwidth)이 넓을수록 수신되는 신호의 크기 및 해상도가 좋아 진다.
이와 같은 초음파 변환자는 압전소자를 사용하여 제조되는데, 압전소자란 압전 효과를 갖는 소자로서, 외력을 가하면 전기 분극이 일어나서 전위차가 생기고, 반대로 압전소자에 전압을 가하면 변형이나 변형력이 생기는 성질을 가진 소자를 말한다.
한편, 심혈관계 질환은 심장과 주요 동맥에서 발생하는 질환으로 심장과 연결되어 있는 주요 동맥이 막히거나, 출혈 혹은 늘어짐이 발생하는 질환으로서 대표적인 질환은 동맥경화증이 있다.
동맥경화증은 혈관 내 콜레스테롤이 끼거나 혈관 내벽의 이상 증식으로 인해 혈관이 경화되는 질병이며, 심장을 감싸고 있는 관상동맥에서 동맥경화증이 발생하는 경우 이를 관상동맥질환이라 하고 대표적인 증상으로 심근경색이나 협심증이 나타난다.
혈관 조영술은 이러한 관상동맥질환을 진단하기 위해 사용되며 가느다란 의료용 관인 카테터(catheter)를 침습적인 방법을 이용하여 대퇴동맥이나 요골동맥에 삽입 한 뒤 관상동맥이 시작되는 부위에 관을 위치시킨다.
이후 혈관에 방사선 조영제를 주입하여 관상동맥의 해부학적 모양을 X-ray로 촬영하며, 이를 통해 얻은 영상은 환자의 수술 여부를 결정하는데 사용된다.
혈관 조영술을 통해 수술 여부를 판단하기 힘들 경우에는 IVUS(intravascular ultrasound)나 OCT(optical coherent tomography)를 이용하여 실제 혈관 내벽 관찰 및 도플러 효과를 이용한 혈류의 흐름을 측정하여 환자에 대한 추가적인 정보를 얻는다.
IVUS는 OCT에 비해 해상도는 상대적으로 낮지만 혈관 내벽의 깊은 부분을 실시간으로 보여주며, 조영제를 사용하지 않기 때문에 현재 심혈관 진단에 많이 사용되는 장비이다.
도 1의 (a, b, c)는 종래의 IVUS 초음파 변환자들의 형태 및 영상 획득 과정을 나타낸 도면으로, 도 1(a)는 측방향 영상 획득용 변환자이고, 도 1(b)는 대각선 방향 영상 획득용 변환자이며, 도 1(c)는 측방향 및 전방향 영상 획득용 변환자를 나타낸 것이다.
현재 대부분의 IVUS는 도 1(a)에 도시된 바와 같이 혈관 길이 방향 (Z축)을 기준으로 수직인 혈관의 내벽 (X축)을 관찰하는 형태를 취하고 있으나, 혈관 길이 방향 (Z축)의 대상체 및 대각선 방향의 혈관을 관찰해야 하는 일이 발생할 경우 대부분의 변환자 구조에서는 이러한 영상들을 획득 할 수 없었다.
IVUS 초음파 변환자 시야각을 증가시키기 위해 도 1(b)에 도시된 바와 같이 변환자 말단부의 대각선 방향에 초음파 변환자를 배치할 수 있으나, 여전히 측방향 및 전방향 영상을 완벽하게 획득 할 수 없으며 대각선 방향의 한 개의 영상만 획득하게 된다.
도 1(c)에 도시된 구조에서는 두 변환자를 동시에 구동시켜 측방향 및 전방향 동시 영상을 구현할 수 있으나, 대각선 방향의 영상은 획득 할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허(공개번호 특2003-0016411, 공개일자 2003.02.26)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 혈관 내 측방향에서 전방향까지 동시에 관찰할 수 있으며 측방향과 전방향 사이에 발생하는 영상의 사각지대를 제거할 수 있도록 된 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 측방향을 관측하는 초음파 변환자를 집속 기능이 있는 단일 압전소자로 구성하고, 전방향을 관측하는 초음파 변환자를 배열형 압전소자로 구성함으로써, 혈관 방향으로 주사선들을 획득할 수 있기 때문에 혈관 내 측방향에서 전방향까지 깊이에 따른 영상을 획득하여 제공할 수 있도록 된 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치는 혈관 내 초음파 변환자의 시각야 확대장치에 있어서, 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자가 설치되고, 상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며, 상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 초음파 변환자는 단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈(lens)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공한다.
본 발명의 다른 관점에서 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치는 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 설치되는 제1, 제2 초음파 변환자와; 상기 카테터를 360°회전시키는 모터부와, 상기 카테터를 혈관 내 전후 방향으로 이동시키는 풀백시스템을 포함하는 카테터 구동부; 상기 제1 초음파 변환자를 구동시키는 제1 초음파 변환자 구동부; 상기 제2 초음파 변환자를 구동시키는 제2 초음파 변환자 구동부; 상기 제1, 제2 초음파 변환자로부터 전달되는 영상을 화면을 출력하는 화면표시부; 및 상기 구성들을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며, 상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 초음파 변환자는 단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제2 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공한다.
본 발명의 상기 제1 초음파 변환자 구동부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 카테터의 말단부에 설치된 제1 초음파 변환자를 동작시키기 위한 송신신호를 발생시키는 제1 신호발생기와; 상기 송신신호를 증폭하여 상기 제1 초음파 변환자에 전달하는 제1 송신증폭기; 상기 제1 초음파 변환자로부터 전달되는 수신신호를 증폭하는 제1 수신증폭기; 및 상기 수신신호를 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부로 전달하는 제1 신호처리부를 포함한다.
본 발명의 상기 제2 초음파 변환자 구동부는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 카테터의 말단부에 설치된 제2 초음파 변환자를 동작시키기 위한 송신신호를 발생시키는 제2 신호발생기와; 상기 송신신호가 전달되면 상기 제2 초음파 변환자를 통해 조사되는 초음파가 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 출력하는 송신집속부; 상기 송신신호를 증폭하여 상기 제2 초음파 변환자에 전달하는 제2 송신증폭기; 상기 제2 초음파 변환자로부터 전달되는 수신신호를 증폭하는 제2 수신증폭기; 상기 수신신호들이 전달되면 상기 제2 초음파 변환자에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 하는 수신집속부; 및 상기 수신신호를 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부로 전달하는 제2 신호처리부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점에서 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법은 a) 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자가 설치된 상태에서 제어신호에 따라 제1, 제2 초음파 변환자에서 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호를 발생시켜 증폭하는 단계와; b) 상기 제1, 제2 초음파 변환자는 증폭된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사하고 대상체에서 반사된 초음파를 수신하여 전기적인 수신신호로 변환하는 단계; 및 c) 상기 수신신호를 증폭하여 영상신호로 변환하고 화면표시부를 통해 표시하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 상기 a) 단계에서 상기 제2 초음파 변환자를 통해 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호가 발생되면, 송신집속부를 통해 상기 제2 초음파 변환자(54)를 통해 조사되는 초음파를 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 b) 단계에서 상기 제2 초음파 변환자를 통해 전기적인 수신신호로 변환된 수신신호를 증폭하고 상기 수신집속부를 통해 상기 제2 초음파 변환자에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초음파 변환자들을 카테터의 말단부 측면 및 전면에 걸쳐 배치하고 그 말단부가 볼록한 구면 형태를 가짐으로써 측방향에서 전방향까지 영상들을 동시에 제공할 수 있을 뿐만 아니라 측방향과 전방향 사이에 발생하는 영상의 사각지대를 제거할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 카테터의 말단부 측방향으로 배치된 초음파 변환자는 단일 압전소자로 구성되며, 구형으로 오목하게 만들거나 렌즈를 사용하여 집속 기능을 구현할 수 있기 때문에 측방향 영상의 감도 및 해상도를 증대 시킬 수 있으며, 전방향을 관측하는 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 혈관 방향으로 배열되므로 대각선 방향에서 전방향으로 깊이에 따른 영상을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1의 (a),(b),(c)는 종래의 IVUS 초음파 변환자들의 형태 및 영상 획득 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3의 (a),(b)는 본 발명에 따른 초음파 변환자의 구조 및 영상 획득 과정을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 변화자를 구동하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3의 (a),(b)는 본 발명에 따른 초음파 변환자의 구조 및 영상 획득 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치는 제1 초음파 변환자 구동부(10)와, 제2 초음파 변환자 구동부(20), 카테터 구동부(30), 카테터(50), 화면표시부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
상기 제1 초음파 변환자 구동부(10)는 제1 신호발생기(12)와, 제1 송신증폭기(14), 제1 수신증폭기(16), 제1 신호처리부(18)를 포함하고, 상기 제1 신호발생기(12)는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 상기 카테터(50)의 측면에 설치된 단일 압전소자인 제1 초음파 변환자(52)를 동작시키기 위한 송신신호를 발생시키며, 상기 제1 송신증폭기(14)는 상기 제1 신호발생기(12)에서 발생된 송신신호를 전송받아 증폭한다. 여기서, 상기 제1 송신증폭기(14)에는 대역통과필터가 더 포함될 수 있다.
상기 제1 송신증폭부(14)는 증폭된 송신신호를 상기 제1 초음파 변환자(52)에 전달하고, 상기 제1 초음파 변환자(52)는 상기 제1 송신증폭부(14)로부터 전달된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사한다.
상기 제1 초음파 변환자(52)는 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하여 수신신호로 변환하고, 상기 제1 수신증폭부(16)는 상기 제1 초음파 변환자(52)로부터 전달된 수신신호를 증폭하여 상기 제1 신호처리부(18)에 전달한다.
상기 제1 신호처리부(18)는 상기 제어부(17)의 제어신호에 따라 상기 제1 수신증폭기(16)로부터 증폭된 수신신호를 전송받아 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부(60)로 전달하고, 상기 화면표시부(60)는 상기 제1 신호처리부(18)로부터 변환된 영상신호를 전송받아 화면으로 표시한다. 여기서, 상기 화면표시부(800)는 예를 들어 CRT모니터, LCD모니터, LED모티터 등이 사용될 수 있다.
상기 제2 초음파 변환자 구동부(20)는 제2 신호발생기(21)와, 송신집속부(22), 제2 송신증폭기(23), 제2 수신증폭기(26), 수신집속부(27), 제2 신호처리부(28)를 포함하고, 상기 제2 신호발생기(21)는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 상기 카테터(50)의 전면에 설치된 배열형 압전소자인 제2 초음파 변환자(54)를 동작시키기 위한 송신신호를 발생하여 상기 송신집속부(22)에 전달한다.
상기 송신집속부(22)는 상기 제2 신호발생부(21)로부터 발생된 송신신호가 전달되면, 상기 제2 초음파 변환자(54)를 통해 조사되는 초음파를 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 각각 다르게 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 출력하고, 상기 제2 송신증폭기(24)는 상기 송신집속부(22)에서 출력된 송신신호를 전송받아 증폭한다. 여기서, 상기 제2 송신증폭기(23)에는 대역통과필터가 더 포함될 수 있다.
상기 제2 송신증폭부(23)는 증폭된 송신신호를 상기 제2 초음파 변환자(54)에 전달하고, 상기 제2 초음파 변환자(54)는 상기 제2 송신증폭부(23)로부터 전달된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사한다.
상기 제2 초음파 변환자(54)는 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하여 수신신호로 변환하고, 이 변환된 수신신호를 상기 제2 수신증폭부(26)에 전달하며, 상기 제2 수신증폭부(26)는 상기 제2 초음파 변환자(54)로부터 전달된 수신신호를 증폭하여 상기 수신집속부(27)에 전달한다.
상기 수신집속부(27)는 상기 제2 수신증폭기(26)로부터 증폭된 수신신호들을 전달받아 상기 제2 초음파 변환자(54)에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 한다.
상기 제2 신호처리부(28)는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 상기 수신집속부(27)로부터 전달된 수신신호를 전송받아 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부(60)로 전달하고, 상기 화면표시부(60)는 상기 제2 신호처리부(28)로부터 변환된 영상신호를 전송받아 화면으로 표시한다.
여기서, 상기 송신집속부(22)와 상기 수신집속부(27)는 상기 제2 초음파 변환자(54)가 배열형으로 설치된 환경에서 사용되는 것으로, 상기 제2 초음파 변환자(54)의 소자들이 각각 대상체에 초음파를 조사하는 시간과 상기 제2 초음파 변환자(54)의 소자들에 대상체로부터 반사되어 돌아오는 시간이 각각 다르기 때문에 이러한 시간 차이를 보정하기 위한 것이다.
상기 카테터 구동부(30)는 모터부(32)와 풀백시스템(pull back system 34)을 포함하고, 상기 모터부(32)는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 카테터(50)을 360°회전시키며, 상기 풀백시스템(34)은 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 카테터(50)를 전후이동시킨다.
상기 카테터(50)는 도 3의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 상기 모터부(32)에 의해 360°회전되는 것으로, 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있으며 측방향과 전방향 사이의 영상 사각지대를 제거할 수 있도록 제1, 제2 초음파 변환자(52, 54)가 설치된다.
상기 제1 초음파 변환자(52)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 카테터(50)의 일측 측면에 설치되며 집속시키는 기능을 위해 오목한 구경 모양으로 설치되거나 오목/볼록 렌즈가 설치되고, 상기 제2 초음파 변환자(54)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 카테터(50)의 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치된다.
이에 따라, 혈관 내측에 삽입된 상기 카테터(50)를 360°회전 시킴으로써 상기 제1 초음파 변환자(52)는 혈관 내측의 측방향 영상을 곡면 형상으로 설치된 상기 제2 초음파 변환자(54)는 혈관 내측의 측방향에서 전방향까지의 다수의 영상들을 획득할 수 있다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 시야각은 90°가 되고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 배열형 압전소자들을 사용하므로 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구성할 수 있기 때문에, 도 1의 (c)에 도시된 종래의 IVUS 변환자가 가지고 있는 전방향과 측방향 사이의 영상 사각지대 없이 넓은 시야각을 갖는 이미지들을 제공할 수 있다.
한편, 상기 제1 초음파 변환자(52)는 평면의 형태를 가질 경우 감도 및 해상도가 저하 되므로 프레스 기법(pressed focusing)을 사용한 집속화 방법 외에 렌즈 부착 방법이 사용될 수 있다. 상기 제2 초음파 변환자(54)는 배열형 압전소자들의 시간 지연을 통해 다수의 주사선 획득 및 깊이에 따른 송수신 동적 집속(dynamic focusing)기능을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법은, 먼저 혈관 내 삽입된 카테터(50)의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터(50)의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자(52, 54)가 설치된다.
상기 제어부(70)는 상기 제1 신호발생기(12)를 제어하여 상기 제1 초음파 변환자(52)를 통해 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호를 발생시키고(S10), 상기 송신신호를 제1 송신증폭기(14)를 이용하여 증폭하며(S20), 상기 제1 초음파 변환자(12)는 상기 제1 송신부(14)로부터 증폭된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사한다(S30).
상기 제1 초음파 변환자(52)는 대상체에서 반사된 초음파를 수신하여 전기적인 수신신호로 변환하고(S40), 상기 제1 수신증폭기(16)를 통해 수신신호를 증폭하며(S50), 상기 제어부(70)는 상기 제1 신호처리부(18)를 제어하여 증폭된 수신신호를 영상신호로 변환하며(S60), 상기 화면표시부(60)를 통해 영상신호를 화면으로 표시한다(S70).
또한, 상기 제어부(70)는 카테터 구동부(30)를 제어하여 모터부(32)를 통해 카테터(50)을 360°회전시키며, 풀백시스템(34)을 통해 카테터(50)를 혈관 내 전후 방향으로 이동시킨다.
상기 제어부(70)는 상기 제2 신호발생기(21)를 제어하여 상기 제2 초음파 변환자(54)를 통해 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호를 발생시키고, 상기 송신집속부(22)는 송신신호가 전달되면 상기 제2 초음파 변환자(54)를 통해 조사되는 초음파를 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 각각 다르게 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 출력하며, 상기 제2 송신증폭기(24)는 상기 송신집속부(22)에서 출력된 송신신호를 전송받아 증폭한다.
상기 제2 송신증폭부(23)는 증폭된 송신신호를 상기 제2 초음파 변환자(54)에 전달하고, 상기 제2 초음파 변환자(54)는 상기 제2 송신증폭부(23)로부터 전달된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사함과 동시에 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하여 수신신호로 변환하며, 이 변환된 수신신호를 상기 제2 수신증폭부(26)에 전달한다.
상기 제2 수신증폭부(26)는 상기 제2 초음파 변환자(54)로부터 전달된 수신신호를 증폭하여 상기 수신집속부(27)에 전달하고, 상기 수신집속부(27)는 전달된 수신신호들을 상기 제2 초음파 변환자(54)에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 한다.
상기 제2 신호처리부(28)는 상기 제어부(70)의 제어신호에 따라 상기 수신집속부(27)로부터 전달된 수신신호를 전송받아 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부(60)로 전달하고, 상기 화면표시부(60)는 상기 제2 신호처리부(28)로부터 변환된 영상신호를 전송받아 화면으로 표시한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 초음파 변환자들을 카테터의 말단부 측면 및 전면에 걸쳐 배치하고, 그 말단부가 볼록한 구면 형태를 가짐으로써 측방향에서 전방향까지 영상들을 동시에 제공할 수 있을 뿐만 아니라 측방향과 전방향 사이에 발생하는 영상의 사각지대를 제거할 수 있는 장점이 있다.
이상, 전술한 본 발명의 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 통상의 기술자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
10 : 제1 초음파 변환자 구동부 12 : 제1 신호발생기
14 : 제1 송신증폭기 16 : 제1 수신증폭기
18 : 제1 신호처리부 20 : 제2 초음파 변환자 구동부
21 : 제2 신호발생기 22 : 송신집속부
23 : 제2 송신증폭기 26 : 제2 수신증폭기
27 : 수신집속부 28 : 제2 신호처리부
30 : 카테터 구동부 32: 모터부
34 : 풀백시스템(pull back system) 50 : 카테터
52 : 제1 초음파 변환자 54 : 제2 초음파 변환자
60 : 화면표시부 70 : 제어부

Claims (15)

  1. 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치에 있어서,
    혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자가 설치되고,
    상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며,
    상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자는 단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  4. 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 설치되는 제1, 제2 초음파 변환자와;
    상기 카테터를 360°회전시키는 모터부와, 상기 카테터를 혈관 내 전후 방향으로 이동시키는 풀백시스템을 포함하는 카테터 구동부;
    상기 제1 초음파 변환자를 구동시키는 제1 초음파 변환자 구동부;
    상기 제2 초음파 변환자를 구동시키는 제2 초음파 변환자 구동부;
    상기 제1, 제2 초음파 변환자로부터 전달되는 영상을 화면을 출력하는 화면표시부; 및
    상기 구성들을 제어하는 제어부를 포함하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며,
    상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자는
    단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 초음파 변환자는
    배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자 구동부는
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 카테터의 말단부에 설치된 제1 초음파 변환자를 동작시키기 위한 송신신호를 발생시키는 제1 신호발생기와;
    상기 송신신호를 증폭하여 상기 제1 초음파 변환자에 전달하는 제1 송신증폭기;
    상기 제1 초음파 변환자로부터 전달되는 수신신호를 증폭하는 제1 수신증폭기; 및
    상기 수신신호를 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부로 전달하는 제1 신호처리부를 포함하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 초음파 변환자 구동부는
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 카테터의 말단부에 설치된 제2 초음파 변환자를 동작시키기 위한 송신신호를 발생시키는 제2 신호발생기와;
    상기 송신신호가 전달되면 상기 제2 초음파 변환자를 통해 조사되는 초음파가 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 출력하는 송신집속부;
    상기 송신신호를 증폭하여 상기 제2 초음파 변환자에 전달하는 제2 송신증폭기;
    상기 제2 초음파 변환자로부터 전달되는 수신신호를 증폭하는 제2 수신증폭기;
    상기 수신신호들이 전달되면 상기 제2 초음파 변환자에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 하는 수신집속부; 및
    상기 수신신호를 영상신호로 변환하여 상기 화면표시부로 전달하는 제2 신호처리부를 포함하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대장치.
  10. a) 혈관 내 삽입된 카테터의 측방향에서 전방향까지 다수의 영상들을 실시간으로 동시에 획득할 수 있도록 카테터의 말단부 측면과 전면에 제1, 제2 초음파 변환자가 설치된 상태에서 제어신호에 따라 제1, 제2 초음파 변환자에서 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호를 발생시켜 증폭하는 단계와;
    b) 상기 제1, 제2 초음파 변환자는 증폭된 송신신호를 초음파로 변환하여 대상체에 조사하고 대상체에서 반사된 초음파를 수신하여 전기적인 수신신호로 변환하는 단계; 및
    c) 상기 수신신호를 증폭하여 영상신호로 변환하고 화면표시부를 통해 표시하는 단계;를 포함하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 상기 제2 초음파 변환자를 통해 조사될 초음파의 주파수 및 세기에 대응하는 전기적인 송신신호가 발생되면, 송신집속부를 통해 상기 제2 초음파 변환자를 통해 조사되는 초음파를 대상체의 하나의 집속점에 조사될 수 있도록 조사 시간을 조정하여 조사 시간이 조정된 송신신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 제2 초음파 변환자를 통해 전기적인 수신신호로 변환된 수신신호를 증폭하고 상기 수신집속부를 통해 상기 제2 초음파 변환자에 대상체로부터 반사되어 도달한 각각의 초음파 도달시간의 차이를 보정하여 집속점으로부터 반사된 수신신호들 간의 위상이 일치되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
  13. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에 설치되며, 상기 제2 초음파 변환자는 상기 카테터의 말단부 일측 측면에서부터 전면의 중심부까지 연장되도록 곡면 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 초음파 변환자는 단일 압전소자로서 집속시키는 기능을 위해 오목한 모양으로 설치되거나, 또는 오목/볼록 렌즈가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 초음파 변환자는 배열형 압전소자로서 카테터의 말단부 측면에서 전면으로 다수의 주사선들을 구현할 수 있도록 압전소자들을 배열하여 혈관 내 측방향과 전방향 사이의 90°이상의 시야각을 갖는 영상들을 제공하는 혈관 내 초음파 변환자의 시야각 확대방법.
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