KR20150108225A - 혈관 부하 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 의하면, 시간에 따라 혈관에 인가되는 부하를 정량화할 수 있는 혈관 부하 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법은, 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득하는 단계; 상기 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 상기 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 상기 소정 시간동안 상기 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득하는 단계; 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

혈관 부하 측정 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VESSEL STRESS}

본 발명은 혈관에 인가되는 부하를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 혈관의 적어도 두 단면들이 회전한 각도들에 기초하여 혈관의 뒤틀림(torsion) 정도를 측정함으로써 혈관에 인가되는 부하를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어, 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 의료분야에 널리 이용되고 있다. 초음파 시스템은 대상체를 직접 절개하여 관찰하는 외과 수술의 필요 없이, 대상체 내부 조직의 고해상도의 영상을 의사에게 제공할 수 있으므로 의료분야에 매우 중요하게 이용되고 있다.

일반적으로, 초음파 시스템은 프로브를 대상체의 표면에 접촉시킨 상태에서 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호 (이하, 에코 신호라 함) 를 수신한다. 초음파 시스템은 프로브를 통해 수신된 에코 신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 형성하고, 형성된 초음파 영상을 디스플레이부를 통해 디스플레이한다. 초음파 영상은 조직 사이의 음향 임피던스(impedance) 차이에 의존하는 반사계수를 이용하는 B-모드(Brightness-mode)로써 주로 표현된다.

특히, 초음파 시스템은, 혈관에 대한 초음파 데이터에 기초하여 혈관의 협착 정도 또는 혈관의 경직도를 측정함으로써, 대상체 내부의 혈관을 진단하기 위해 이용될 수 있다. 일반적으로, 혈관을 진단하기 위해서는 혈관 벽의 두께와 같이 혈관의 단편적인 상태만이 이용되므로, 시간에 따라 혈관에 인가되는 부하를 정량화하기에는 어려움이 있다.

시간에 따라 혈관에 인가되는 부하를 정량화할 수 있는 혈관 부하 측정 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법은, 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득하는 단계; 상기 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 상기 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 상기 소정 시간동안 상기 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득하는 단계; 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계는, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계는, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법은, 상기 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는, 프로브를 이용하여 상기 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 상기 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는, 1D 프로브를 이용하여 상기 제 1 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 1D 프로브를 이용하여 상기 제 2 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는, ECG(electrocardiogram) 신호를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는, 상기 초음파 데이터 및 상기 ECG 신호에 기초하여 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는, 상기 ECG 신호에 기초하여 심박동 주기를 결정하는 단계; 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하는 단계; 및 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는, 상기 제 1 단면에 대응되는 제 1 초음파 데이터 및 상기 제 2 단면에 대응되는 제 2 초음파 데이터를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는, 상기 제 1 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 1 영역을 검출하는 단계; 상기 소정 시간동안 상기 제 1 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하는 단계; 상기 제 2 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 2 영역을 검출하는 단계; 및 상기 소정 시간동안 상기 제 2 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 대상체에 대한 B 모드 영상 상에 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 제 1 단면 또는 상기 제 2 단면에 대응하는 단면 영상을 표시하는 단계; 상기 단면 영상 상에 상기 혈관의 중심에 대응되는 점을 지나가는 기준선을 표시하는 단계; 및 상기 기준선에 기초하여, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나만큼 회전한 적어도 하나의 표시선을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계는, 상기 혈관에 대응하는 3차원 영상을 표시하는 단계; 상기 3차원 영상 상에 기준선을 표시하는 단계; 상기 기준선에 기초하여, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 나타내는 표시선을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계는, 상기 혈관에 대응하는 영상을 표시하는 단계; 상기 혈관의 뒤틀림 정도에 대응하는 색상을 선택하는 단계; 및 상기 혈관에 대응하는 영상 상에 상기 선택된 색상을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치는, 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및 상기 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 상기 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 상기 소정 시간동안 상기 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득하고, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 처리부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 처리부는, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 처리부는, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치는, 상기 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 상기 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성하는 프로브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 제 1 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하고, 상기 제 2 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는, 1D 프로브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 데이터 획득부는, ECG 신호를 측정하는 ECG 신호 측정부를 포함하고, 상기 처리부는, 상기 초음파 데이터 및 상기 ECG 신호에 기초하여 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 처리부는, 상기 ECG 신호에 기초하여 심박동 주기를 결정하고, 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하고, 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 제 1 단면에 대응되는 제 1 초음파 데이터 및 상기 제 2 단면에 대응되는 제 2 초음파 데이터를 획득하고, 상기 처리부는, 상기 제 1 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 1 영역을 검출하고, 상기 소정 시간동안 상기 제 1 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하고, 상기 제 2 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 2 영역을 검출하고, 상기 소정 시간동안 상기 제 2 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 대상체에 대한 B 모드 영상 상에 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 표시부는, 상기 제 1 단면 또는 상기 제 2 단면에 대응하는 단면 영상을 표시하고, 상기 단면 영상 상에 상기 혈관의 중심에 대응되는 점을 지나가는 기준선을 표시하며, 상기 기준선에 기초하여, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나만큼 회전한 적어도 하나의 표시선을 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 표시부는, 상기 혈관에 대응하는 3차원 영상을 표시하고, 상기 3차원 영상 상에 기준선을 표시하며, 상기 기준선에 기초하여, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 나타내는 표시선을 표시하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치에 있어서, 상기 처리부는, 상기 혈관의 뒤틀림 정도에 대응하는 색상을 선택하고, 상기 표시부는, 상기 선택된 색상이 할당된 상기 혈관에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기록매체는, 상술한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 측정되는 혈관의 뒤틀림 정도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 볼륨 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 소정 시간동안 혈관의 단면이 회전하는 각도를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 단면의 회전 각도를 표시하는 영상의 일 예이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치가 적용될 수 있는 초음파 시스템의 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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.

명세서 전체에서 “대상체” 란, 영상이 나타내고자 하는 생물 또는 무생물일 수 있다. 또한, 대상체는 신체의 일부를 의미할 수 있고, 대상체에는 간이나, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기나, 태아 등이 포함될 수 있으며, 신체의 어느 한 단면이 포함될 수 있다. 명세서 전체에서 “사용자” 란, 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상병리사, 소노그래퍼(sonographer), 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는 초음파 시스템에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 카트형뿐만 아니라 휴대형으로도 구현될 수 있다. 휴대형 혈관 부하 측정 장치의 예로는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는 데이터 획득부(110), 및 처리부(120)를 포함한다. 또한, 혈관 부하 측정 장치(100)는 표시부(130)를 더 포함할 수 있고, 데이터 획득부(110)는, ECG 신호 측정부(112), 및 프로브(114)를 포함할 수 있다.

데이터 획득부(110)는, 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득한다. 데이터 획득부(110)에서 획득하는 초음파 데이터는, 프로브를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 생성된 데이터일 수 있다. 초음파 데이터는 대상체의 적어도 일부의 움직임(예를 들어, 대상체 내부의 혈관의 움직임)에 대한 정보를 포함할 수 있다.

일 예로서, 데이터 획득부(110)는, 대상체에 대해서 초음파를 직접 송수신하는 프로브(114)를 포함함으로써, 초음파 데이터를 생성할 수 있다.

프로브(114)는 대상체에게 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 수신할 수 있다. 프로브(114)는, 프로브(114)에 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체로 초음파 신호를 송출하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호를 수신할 수 있다.

프로브(114)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(114)는 혈관 부하 측정 장치(100)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관 부하 측정 장치(100)의 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(114)를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(114)는, 초음파 신호를 송수신하는 엘레멘트의 배열에 따라 구분되는 1D(Dimension), 1.5D, 및 2D(matrix) 프로브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 1D 프로브는 1차원 배열의 엘레멘트를 이용하여 초음파 신호를 송수신하며, 2D 프로브는 2차원 배열의 엘레멘트를 이용하여 초음파 신호를 송수신할 수 있다.

프로브(114)로부터 송신된 초음파 신호는 비초점 초음파 신호 또는 초점 초음파 신호이다. 즉, 프로브(114)로부터 송신된 초음파 신호(초음파 빔)는 집속점(focal point)이 이미징 영역안에 위치하는 일반적인 초점 초음파 빔, 집속점이 이미징 영역의 바깥 쪽에 위치하는 브로드(broad) 초음파 빔, 집속점이 무한대에 위치하는 평면파(planewave) 초음파 빔, 집속점이 초음파 프로브(114)의 표면 뒤쪽에 위치하는 가상 에이펙스(virtual apex) 초음파 빔 등을 포함한다.

데이터 획득부(110)는 초음파 프로브(114)에서 수신된 초음파 에코 신호로부터 초음파 데이터를 생성하는 데이터 생성부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

다른 예로서, 데이터 획득부(110)는, 대상체에 대한 초음파 데이터를 외부로부터 수신하거나, 내부의 저장부(미도시)로부터 획득할 수 있다. 데이터 획득부(110)는 혈관 부하 측정 장치(100)와 유무선으로 연결된 외부 장치로부터 초음파 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 데이터 획득부(110)는 대상체로부터 또는 대상체를 포함하는 인체의 다른 일부로부터 ECG(electrocardiogram) 신호를 측정하기 위한 ECG 신호 측정부(112)를 포함할 수 있다. ECG 신호 측정부(112)는, 혈관 부하 측정 장치(100)가 프로브(114)를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함과 동시에 ECG 신호를 측정할 수 있다.

예를 들어, 데이터 획득부(110)는 측정되는 ECG 신호와 획득되는 초음파 데이터를 매칭시켜 저장할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 복수의 단면들이 회전하는 각도의 측정을 동기화하기 위해서 ECG 신호를 이용할 수 있다.

혈관 부하 측정 장치(100)는, ECG 신호에 기초하여 결정된 심박동 주기의 동일 시점에서 혈관의 각 단면이 회전하는 각도를 획득할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 심박동 주기의 동일 시점에서 획득된 회전 각도에 기초하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정함으로써, 혈관에게 인가되는 부하를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

처리부(120)는, 대상체에 대한 초음파 데이터를 이용하여 대상체의 초음파 영상을 생성할 수 있다. 처리부(120)는 생성된 도플러 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성할 수 있다.

처리부(120)는 다양한 모드의 초음파 영상을 생성할 수 있다. 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode) 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 처리부(120)는, 대상체로부터 반사되는 에코 신호를 처리하여 볼륨 데이터를 생성하고, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링(volume rendering) 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있다. 또한, 처리부(120)는 압력에 따른 대상체의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 더 생성할 수 있으며, 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다.

또한, 처리부(120)는, 데이터 획득부(110)에서 획득된 초음파 데이터에 기초하여 소정 시간동안의 혈관의 움직임에 대한 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 처리부(120)는, 소정 시간동안 혈관의 제 1 단면이 제 1 단면의 중심을 기준으로 회전한 제 1 각도, 및 소정 시간동안 혈관의 제 2 단면이 제 2 단면의 중심을 기준으로 회전한 제 2 각도를 획득한다. 처리부(120)는, 제 1 각도 및 제 2 각도의 차에 기초하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 측정되는 혈관의 뒤틀림 정도를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 혈관(300)의 제 1 단면(310)으로부터 제 2 단면(320)으로 혈액이 흐르는 것을 가정하고 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 화살표(301, 302)로 도시된 혈관에게 인가되는 부하에 의하여, 혈관(300)의 뒤틀림이 발생할 수 있다. 구체적으로 혈관(300)의 제 1 단면(310)은, 혈액이 흐르는 방향에서 바라보았을 때, 시계 방향으로 -θ1만큼 회전한다. 혈관(300)의 제 2 단면(320)은, 혈액이 흐르는 A 방향에서 바라보았을 때, 시계 방향으로 θ2만큼 회전한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 1 각도 및 제 2 각도의 차, 즉, 도 3에서 θ2-(-θ1) 값에 기초하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하게 된다. 제 1 각도 및 제 2 각도의 차의 절대값이 커질수록, 혈관의 뒤틀림 정도도 증가함을 알 수 있다.

또한, 처리부(120)는, 제 1 각도 및 제 2 각도의 차와 더불어, 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다. 처리부(120)는 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다.

예를 들어, 도 3에서, 혈관의 뒤틀림 정도(τ)는 τ = (θ2-(-θ1))/ℓl 로 계산할 수 있다.

표시부(130)는, 처리부(120)에서 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시할 수 있다. 처리부(120)에서 측정된 혈관의 뒤틀림 정도는, 영상, 문자, 도형, 기호, 색상 등 다양한 방식을 이용하여 화면 상에 표시할 수 있다. 또한, 표시부(130)는, 처리부(120)에서 생성된 초음파 영상도 함께 화면 상에 표시할 수 있다. 표시부(130)는, 혈관의 뒤틀림 정보 및 초음파 영상뿐 아니라 혈관 부하 측정 장치(100)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)가 화면 상에 출력하는 구체적인 화면의 예는, 후에 도 7 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 4차원 적인 움직임, 즉, 혈관의 비틀어짐을 측정함으로써 시간에 따라 혈관에 가해지는 부하를 정량화 하는 방법을 제공한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)가 혈관에 인가되는 부하를 측정하는 방법에 대해서 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법의 흐름도이다.

단계 S210에서 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득한다.

이 때, 혈관 부하 측정 장치(100)는 프로브(114)를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 초음파 데이터를 생성할 수 있다. 프로브(114)는, 1D 프로브, 1.5D 프로브 및 2D 프로브 중 하나일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관 부하 측정 장치(100)가 프로브(114)를 이용하여 초음파 볼륨 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 복수의 단면들에 대한 초음파 데이터를 동시에 획득할 수 있다. 예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 1.5D 프로브 또는 2D 프로브를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성할 수 있다. 이 경우, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 1 단면(310)이 회전하는 제 1 각도(-θ1)와 제 2 단면(320)이 회전하는 제 2 각도(θ2)를 동시에 획득할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 1D 프로브(114)를 이용하여 초음파 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)가 1D 프로브(114)를 이용하는 경우, 한번에 혈관의 한 단면에 대한 초음파 데이터만을 획득할 수 있다. 따라서, 1D 프로브(114)를 이용하는 혈관 부하 측정 장치(100)의 경우, 제 1 단면(310)에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 제 1 단면(310)에 대한 초음파 데이터를 생성한 후, 제 2 단면(320)에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 제 2 단면(320)에 대한 초음파 데이터를 생성할 수 있다.

단계 S220에서 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도를 획득한다. 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도는, 혈관의 제 1 단면이 제 1 단면의 중심을 기준으로 회전한 제 1 각도를 의미할 수 있다. 또한, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득한다. 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도는, 혈관의 제 2 단면이 제 2 단면의 중심을 기준으로 회전한 제 2 각도를 의미할 수 있다. 또한, 혈관 부하 측정 장치(100)는 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정한다.

이 때, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 복수의 단면들 중에서 제 1 단면 및 제 2 단면을 선택할 수 있다. 예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 사용자의 입력에 기초하여 단면을 선택할 수 있다. 또는 혈관 부하 측정 장치(100)는, 획득된 초음파 데이터를 처리하여 혈관의 뒤틀림이 가장 크게 나타나는 구간의 양 끝에 위치한 단면들을 각각 제 1 단면, 및 제 2 단면으로서 선택할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 프로브를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성할 수 있다. “볼륨 데이터” 란, 복셀(voxel)을 기본 단위로 하는 데이터 세트를 의미하고, 대상체에 대한 해부학적 형태와 함께 공간 정보를 포함하는 영상 데이터 세트를 의미할 수 있다.

예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 1.5D 프로브 또는 2D 프로브를 이용하여 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 기계적으로 움직이는 1D 프로브(mechanically-swept 1D 프로브) 등을 이용하여 초음파 볼륨 데이터를 획득할 수 있다.

또 다른 예로서, 위치 검출 센서를 포함하는 1D 프로브를 이용하여 대상체의 복수의 단면들에 대한 초음파 데이터를 획득하는 방식인, 3D 프리핸드(3D Freehand) 방식을 지원함으로써, 초음파 볼륨 데이터를 생성할 수 있다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)가 프로브를 이용하여 초음파 볼륨 데이터를 획득하는 경우, 소정 시간동안 획득된 초음파 볼륨 데이터를 분석함으로써, 동일한 시간동안 제 1 단면이 회전하는 제 1 각도 및 제 2 단면이 회전하는 제 2 각도를 획득할 수 있다.

다만, 도 5에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)가 1D 프로브를 이용하는 경우, 소정 시간동안 제 1 단면이 회전하는 제 1 각도 및 제 2 단면이 회전하는 제 2 각도를 획득하기 위해서는, 혈관의 각 단면의 회전을 분석하는 시점을 동기화하는 것이 필요하다. 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 각 단면의 회전을 분석하는 시점을 동기화하기 위해서 ECG 신호를 이용할 수 있다.

먼저, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 측정된 ECG 신호에 기초하여 대상체를 포함하는 신체의 심박동 주기를 결정할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 제 1 단면이 회전한 제 1 각도를 획득한 후, 제 2 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 제 2 단면이 회전한 제 1 각도를 획득할 수 있다.

소정 시간 동안의 혈관의 움직임을 분석하기 위해서, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 소정 단면에 대한 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 영역을 검출하고, 검출된 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 소정 단면이 회전한 각도를 획득할 수 있다. 예를 들어, 혈관의 움직임을 분석하기 위한 트랙킹 방법으로서, 스페클 트랙킹 방법(speckle tracking)이 이용될 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는 스페클 트랙킹 방법을 이용하여 초음파 데이터를 분석함으로써, 혈관에 포함되는 적어도 하나의 티슈(tissue)의 변형 또는 움직임과 관련된 정량적인 정보를 추출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 소정 시간동안 혈관의 단면이 회전하는 각도를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 혈관 부하 측정 장치(100)가 제 1 시점부터 제 2 시점까지 혈관의 소정 단면이 회전한 각도를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 제 1 시점에서 혈관의 소정 단면에 대해 획득된 초음파 데이터(610)를 도시하고, 도 6의 (b)는 제 2 시점에서 혈관의 소정 단면에 대해 획득된 초음파 데이터(620)를 도시한다.

혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 1 시점에서 혈관의 소정 단면에 대해서 획득된 초음파 데이터(610)를 분석하여 혈관벽에 대응되는 영역(612)을 검출할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 검출된 영역(612)에 기초하여, 소정 단면의 중심(O)을 검출할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는 검출된 영역(612) 상에 적어도 하나의 특징점(A)을 결정할 수 있다.

혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 2 시점에서 혈관의 소정 단면에 대해서 획득된 초음파 데이터(620)를 분석하여, 혈관벽에 대응되는 영역(612) 상의 특징점(A)를 트랙킹할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 초음파 데이터(620)를 분석하여 초음파 데이터(610) 상의 특징점(A)가, 초음파 데이터(620)에서는 A’에서 B로 이동하였음을 도출할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 선분 OA’와 선분 OB 간의 각도를, 제 1 시점부터 제 2 시점까지 혈관의 소정 단면이 회전한 각도(+θ)로서 획득할 수 있다.

단계 S230에서 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정한다. 이 때, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 혈관의 뒤틀림 정도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 값을 혈관의 뒤틀림 정도로서 도출할 수 있다.

또한, 혈관 부하 측정 장치(100)는 단계 S230에서 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시함으로써, 사용자에게 혈관에 대한 정보를 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 소정 단면이 소정 시간동안 회전한 각도, 또는 소정 시간동안 혈관의 복수의 단면들의 회전 각도 차이를 화면 상에 표시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는, 색상, 음영, 기호, 도형 및 문자 중 적어도 하나를 이용하여, 혈관의 소정 단면이 소정 시간동안 회전한 각도 및 혈관의 뒤틀림 정도 중 적어도 하나를 화면 상에 표시할 수 있다.

혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 소정 단면에 대응하는 영상 상에, 해당 단면이 소정 시간동안 회전한 각도를 표시할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관을 포함하는 대상체에 대한 B 모드 영상 상에 소정 시간동안 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)가 회전 각도를 표시하는 영상은 초음파 B모드 영상에 한정되지 않으며, 혈관에 대한 다양한 영상을 이용할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 단면의 회전 각도를 표시하는 영상의 일 예이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 제 1 단면 또는 제 2 단면에 대응하는 단면 영상(710)을 표시하고, 단면 영상(710) 상에 혈관 벽에 대응하는 영역(712)을 표시하고, 혈관의 중심에 대응되는 점(점 O)을 지나가는 기준선(731)을 표시할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 기준선(731)으로부터 제 1 각도 및 제 2 각도 중 적어도 하나만큼 회전한 적어도 하나의 표시선(732)을 표시할 수 있다.

혈관 부하 측정 장치(100)는 기준선(731) 및 표시선(732)을 상이하게 화면 상에 표시할 수 있다. 예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는 기준선(731) 및 표시선(732)이 서로 다른 색상을 갖거나 서로 다른 음영을 갖도록 표시할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 복수의 단면들의 회전 각도를 화면 상에 표시함으로써, 혈관의 뒤틀림 정도에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 단축 단면에 대응하는 단축 단면 영상(810) 및 혈관의 장축 단면에 대응하는 장축 단면 영상(820)을 표시할 수 있다. 혈관의 단축 단면이란, 혈액이 흐르는 방향에 수직하는 혈관의 단면을 의미하고, 혈관의 장축 단면이란, 혈액이 흐르는 방향에 평행하는 혈관의 단면을 의미한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 장축 단면 영상(820) 상에 혈관의 제 1 단면에 대응되는 영역(843) 및 제 2 단면에 대응되는 영역(845)을 표시할 수 있다. 혈관에 대한 장축 단면 영상이 초음파 B모드 영상인 경우, 장축 단면 영상(820) 내에서 혈관 벽에 대응하는 영역(822)은 상대적으로 밝게 표시될 수 있다.

또한, 혈관 부하 측정 장치(100)는 단축 단면 영상(810 상에 혈관의 중심에 대응되는 점(점 O)을 지나가는 기준선(831)을 표시할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는, 기준선(831)에 기초하여, 혈관의 제 1 단면이 소정 시간동안 회전한 제 1 각도만큼 회전한 표시선(832) 및 혈관의 제 2 단면이 소정 시간동안 회전한 제 2 각도만큼 회전한 표시선(833)을 표시할 수 있다.

혈관 부하 측정 장치(100)는 기준선(831), 표시선(832) 및 표시선(833)을 상이하게 화면 상에 표시할 수 있다. 예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는 기준선(831), 표시선(832) 및 표시선(833)이 서로 다른 색상을 갖거나 서로 다른 음영을 갖도록 표시할 수 있다.

제 1 단면에 대응되는 영역(843) 및 제 2 단면에 대응되는 영역(845)은 서로 다른 색상으로 표시될 수 있으며, 표시선(832) 및 표시선(833)은 서로 다른 색상으로 표시될 수 있다. 이 때, 제 1 단면에 대한 정보임을 나타내기 위하여, 영역(843) 및 표시선(832)은 동일한 색상으로 표시될 수 있다. 또한, 제 2 단면에 대응되는 영역(845) 및 제 2 단면에 대응되는 영역(845)에 대응되는 표시선(833)은 동일한 색상으로 표시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 단축 단면에 대응하는 단축 단면 영상(810) 및 혈관의 장축 단면에 대응하는 장축 단면 영상(820)을 함께 제공함으로써, 단축 단면 영상(810)이 어떤 단면에 대한 회전 각도를 나타내는 것인지 사용자가 식별할 수 있도록 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관에 대응하는 3차원 영상(910)을 표시하고, 3차원 영상 상에 기준선(911)을 표시할 수 있다. 혈관에 대응하는 3차원 영상은, 예를 들어, 혈관에 대한 3차원 초음파 영상을 포함할 수 있으며, 또는 도 9에 도시된 바와 같이 혈관을 형상화하는 원통형의 도형일 수 있다. 기준선(911)은, 혈관의 뒤틀림이 발생하기 전의 혈관 상태를 나타낸다.

예를 들어, 기준선(911)은, 혈관의 뒤틀림이 발생하기 전의 혈관의 제 1 단면(901)의 혈관벽 상의 어느 한점(C) 및 혈관의 제 2 단면(902)의 혈관벽 상의 어느 한점(D)을 연결하는 선일 수 있다. 기준선(911)은 혈관의 장축에 평행하도록 3차원 영상(910) 상에 표시될 수 있다.

다음으로, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 뒤틀림 정도를 나타내는 표시선(913)을 표시할 수 있다. 표시선(913)은, 혈관의 뒤틀림이 발생한 후, 혈관벽 상의 점(C)가 이동한 위치(C’) 및 혈관벽 상의 점(D)가 이동한 위치(D’)를 연결하는 선일 수 있다.

도 9의 (a)는 혈관의 제 1 단면(901)은, 소정 시간동안 θ1 만큼 시계 반대 방향으로 이동하고, 혈관의 제 2 단면(902)은 움직이지 않은 경우를 도시한다.

한편, 도 9의 (b)는 혈관의 제 1 단면(901)이 소정 시간동안 θ1 만큼 시계 반대 방향으로 회전하고, 혈관의 제 2 단면(902)이 소정 시간동안 θ2 만큼 시계 방향으로 회전한 경우를 도시한다.

혈관 부하 측정 장치(100)는, 혈관의 뒤틀림이 발생하기 전의 혈관의 상태를 나타내는 기준선과, 혈관의 뒤틀림이 발생한 후의 상태를 나타내는 표시선이 표시된 혈관에 대응하는 3차원 영상을 제공함으로써, 혈관의 뒤틀림 정도를 사용자가 직관적으로 빠르게 인식할 수 있도록 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 영상의 일 예이다.

혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관에 대응하는 영상(920)을 표시하고, 혈관에 대응하는 영상(920) 상에 혈관의 뒤틀림 정도를 표시할 수 있다. 예를 들어, 혈관 부하 측정 장치(100)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 색상을 이용하여 혈관의 뒤틀림 정도를 표시할 수 있다.

먼저, 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 뒤틀림 정도와 혈관의 뒤틀림 정도에 따라 할당될 적어도 하나의 색상이 매핑된 컬러 맵을 저장하거나 표시할 수 있다. 혈관 부하 측정 장치(100)는 혈관의 뒤틀림 정도에 대응되는 색상을 컬러 맵으로부터 검색한다. 검색 결과에 기초하여, 혈관 부하 측정 장치(100)는 초음파 데이터로부터 측정된 혈관의 뒤틀림 정도에 대응되는 색상을 선택하고, 혈관에 대응하는 영상 상에 선택된 색상을 할당한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 혈관 부하 측정 장치(100)는 소정 길이의 혈관들(921, 923, 925, 927)의 뒤틀림 정도를 적어도 하나의 색상을 이용하여 나타낼 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치 및 방법이 적용될 수 있는 초음파 시스템의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 방법은 도 11에 도시된 초음파 시스템(1000)에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 부하 측정 장치(100)는 도 11에 도시된 초음파 시스템(1000)에 포함될 수 있다.

도 1의 혈관 부하 측정 장치(100)는 도 11의 초음파 시스템(1000)이 수행하는 기능의 일부 또는 전부를 수행할 수 있다. 도 1의 데이터 획득부(110) 및 처리부(120)는 도 11의 프로브(1020), 초음파 송수신부(1100), 및 영상 처리부(1200)에 대응될 수 있다. 도 1의 표시부(130) 는 도 11의 표시부(1700)에 대응될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 시스템(1000)은 프로브(1020), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 입력부(1500), 및 제어부(1600)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스(700)를 통해 서로 연결될 수 있다.

송신부(1110)는 프로브(1020)에 구동 신호를 공급하며, 펄스 생성부(1112), 송신 지연부(1114), 및 펄서(1116)를 포함한다. 펄스 생성부(1112)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(1pulse) 를 생성하며, 송신 지연부(1114)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(1020)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(1116)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(1020)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.

수신부(1120)는 프로브(1020)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 증폭기(1122), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(1124), 수신 지연부(1126), 및 합산부(1128)를 포함할 수 있다. 증폭기(1122)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(1124)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(1126)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(1128)는 수신 지연부(1126)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다.

영상 처리부(1200)는 초음파 송수신부(1100)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 디스플레이한다.

B 모드 처리부(1212)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(1220)는, B 모드 처리부(1212)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.

마찬가지로, 도플러 처리부(1214)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(1220)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.

일 실시 예에 의한 영상 생성부(1220)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(1010)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상 또한 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(1220)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(1400)에 저장될 수 있다.

통신부(1300)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(1030)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(1300)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(1300)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.

통신부(1300)는 네트워크(1030)를 통해 대상체의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(1300)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(1300)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

통신부(1300)는 유선 또는 무선으로 네트워크(1030)와 연결되어 서버(1032), 의료 장치(1034), 또는 휴대용 단말(1036)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(1300)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(1310), 유선 통신 모듈(1320), 및 이동 통신 모듈(1330)을 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈(1310)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유선 통신 모듈(1320)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시 예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 포함될 수 있다.

이동 통신 모듈(1330)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

메모리(1400)는 초음파 시스템(1000)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(1400)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 시스템(1000) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.

메모리(1400)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 시스템(1000)은 웹 상에서 메모리(1400)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.

입력부(1500)는, 사용자로부터 초음파 시스템(1000)을 제어하기 위한 데이터를 입력받는 수단을 의미한다. 입력부(1500)는 키 패드, 마우스, 터치 패널, 터치 스크린, 트랙볼, 조그 스위치 등 하드웨어 구성을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스쳐 인식 센서, 지문 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등 다양한 입력 수단을 더 포함할 수 있다.

제어부(1600)는 초음파 시스템(1000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(1600)는 도 11에 도시된 프로브(1020), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 및 입력부(1500) 간의 동작을 제어할 수 있다.

프로브(1020), 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 통신부(1300), 메모리(1400), 입력부(1500) 및 제어부(1600) 중 일부 또는 전부는 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 구성 중 일부가 하드웨어에 의해 동작할 수도 있다. 또한, 초음파 송수신부(1100), 영상 처리부(1200), 및 통신부(1300) 중 적어도 일부는 제어부(1600)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

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 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (29)

1. 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득하는 단계;
   상기 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 상기 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 상기 소정 시간동안 상기 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득하는 단계;
   상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계는,
   상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계는,
   상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는,
   프로브를 이용하여 상기 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 상기 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는,
   1D 프로브를 이용하여 상기 제 1 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는 단계; 및
   상기 1D 프로브를 이용하여 상기 제 2 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는,
   ECG(electrocardiogram) 신호를 측정하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는,
   상기 초음파 데이터 및 상기 ECG 신호에 기초하여 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는,
   상기 ECG 신호에 기초하여 심박동 주기를 결정하는 단계;
   상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하는 단계; 및
   상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 데이터를 획득하는 단계는,
   상기 제 1 단면에 대응되는 제 1 초음파 데이터 및 상기 제 2 단면에 대응되는 제 2 초음파 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도를 획득하는 단계는,
   상기 제 1 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 1 영역을 검출하는 단계;
   상기 소정 시간동안 상기 제 1 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하는 단계;
   상기 제 2 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 2 영역을 검출하는 단계; 및
   상기 소정 시간동안 상기 제 2 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 B 모드 영상 상에 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단면 또는 상기 제 2 단면에 대응하는 단면 영상을 표시하는 단계;
    상기 단면 영상 상에 상기 혈관의 중심에 대응되는 점을 지나가는 기준선을 표시하는 단계; 및
    상기 기준선에 기초하여, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나만큼 회전한 적어도 하나의 표시선을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계를 더 포함하는 혈관 부하 측정 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계는,
    상기 혈관에 대응하는 3차원 영상을 표시하는 단계;
    상기 3차원 영상 상에 기준선을 표시하는 단계;
    상기 기준선에 기초하여, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 나타내는 표시선을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 단계는,
    상기 혈관에 대응하는 영상을 표시하는 단계;
    상기 혈관의 뒤틀림 정도에 대응하는 색상을 선택하는 단계; 및
    상기 혈관에 대응하는 영상 상에 상기 선택된 색상을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 방법.
15. 혈관을 포함하는 대상체에 대한 초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및
    상기 초음파 데이터에 기초하여, 소정 시간동안 상기 혈관의 제 1 단면이 회전한 제 1 각도, 및 상기 소정 시간동안 상기 혈관의 제 2 단면이 회전한 제 2 각도를 획득하고, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 기초하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리를 더 고려하여 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도의 차에 비례하고, 상기 제 1 단면과 제 2 단면 간의 거리에 반비례하는 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 측정하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 측정된 혈관의 뒤틀림 정도를 화면 상에 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
19. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    상기 대상체에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써, 상기 대상체에 대한 초음파 볼륨 데이터를 생성하는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
20. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    상기 제 1 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하고, 상기 제 2 단면에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터를 생성하는, 1D 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    ECG 신호를 측정하는 ECG 신호 측정부를 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 초음파 데이터 및 상기 ECG 신호에 기초하여 상기 제 1 각도, 및 상기 제 2 각도를 획득하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 ECG 신호에 기초하여 심박동 주기를 결정하고, 상기 제 1 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하고, 상기 제 2 단면에 대한 초음파 데이터에 기초하여, 상기 심박동 주기의 제 1 시점부터 제 2 시점까지의 시간동안 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
23. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    상기 제 1 단면에 대응되는 제 1 초음파 데이터 및 상기 제 2 단면에 대응되는 제 2 초음파 데이터를 획득하고,
    상기 처리부는,
    상기 제 1 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 1 영역을 검출하고, 상기 소정 시간동안 상기 제 1 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 1 단면이 회전한 상기 제 1 각도를 획득하고, 상기 제 2 초음파 데이터를 분석하여 혈관벽에 대응되는 제 2 영역을 검출하고, 상기 소정 시간동안 상기 제 2 영역 상의 적어도 하나의 점을 트랙킹함으로써, 상기 제 2 단면이 회전한 상기 제 2 각도를 획득하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
24. 제 15 항에 있어서,
    상기 대상체에 대한 B 모드 영상 상에 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 제 1 단면 또는 상기 제 2 단면에 대응하는 단면 영상을 표시하고, 상기 단면 영상 상에 상기 혈관의 중심에 대응되는 점을 지나가는 기준선을 표시하며, 상기 기준선에 기초하여, 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도 중 적어도 하나만큼 회전한 적어도 하나의 표시선을 표시하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
26. 제 15 항에 있어서,
    상기 혈관의 뒤틀림 정도를 표시하는 표시부를 더 포함하는 혈관 부하 측정 장치.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 혈관에 대응하는 3차원 영상을 표시하고, 상기 3차원 영상 상에 기준선을 표시하며, 상기 기준선에 기초하여, 상기 혈관의 뒤틀림 정도를 나타내는 표시선을 표시하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
28. 제 26 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 혈관의 뒤틀림 정도에 대응하는 색상을 선택하고,
    상기 표시부는,
    상기 선택된 색상이 할당된 상기 혈관에 대응하는 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 혈관 부하 측정 장치.
29. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.

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