KR20150120214A - 의료 영상 장치 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료 영상 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치의 동작방법은 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하는 단계, 상기 3차원 볼륨 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 생성하는 단계, 상기 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출하는 단계, 상기 추출된 근육 조직 도형을 기초로, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계 및 상기 추출된 근육 조직 도형 및 상기 분석 결과를 표시하는 단계를 포함한다.

Description

의료 영상 장치 및 그 동작방법{Medical image apparatus and operating method for the same}

본 발명은 의료 영상 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 대상체의 근육 조직 형태를 기초로 대상체의 움직임을 분석할 수 있는 의료 영상 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

근래 의료분야에서는 각종 질병의 조기 진단 또는 수술을 목적으로 인체의 생체 조직에 대한 정보를 영상화하여 획득하기 위한 각종 영상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 의료 영상 장치의 대표적인 예로는 초음파 진단 장치, CT 장치, MRI 장치를 포함할 수 있다.

초음파 진단 장치는 프로브(probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻는다. 특히, 초음파 진단 장치는 대상체 내부의 관찰, 이물질 검출, 및 상해 측정 등 의학적 목적으로 사용된다. 이러한 초음파 진단 장치는 X선을 이용하는 진단 장치에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.

또한, 전산화단층촬영(Computed Tomography, CT)은 X선과 컴퓨터를 이용하여 대상체의 단면 상을 얻는 검사로서 X선 장치에서 발생하는 좁은 선속의 X선을 인체에 여러 각도로 회전시키면서 투과시키고, 영상을 2차원적 단면 영상이나 3차원적인 영상을 재구성하여, 단순 X선 촬영에 비해 구조물 및 병이 원인이 되어 일어나는 생체의 변화(병변)를 좀 더 명확히 확인할 수 있다는 장점이 있다.

또한, MRI(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치는 원자핵을 자장에 노출시킨 후 공명을 통해 얻어지는 정보에 기초하여, 대상체에 대한 영상을 획득한다. 원자핵의 공명이란 외부 자장에 의해 자화된 상태의 원자핵에 특정한 고주파를 입사시키면 낮은 에너지 상태의 원자핵이 고주파 에너지를 흡수하여 높은 에너지 상태로 여기되는 현상을 말한다. 원자핵은 종류에 따라 각기 다른 공명주파수를 가지며 공명은 외부 자장의 강도에 영향을 받는다. 인체 내부에는 무수히 많은 원자핵이 있으며 일반적으로 수소 원자핵을 자기 공명 영상 촬상에 이용한다.

본 발명은 대상체의 근육 조직 형태를 기초로 대상체의 움직임을 분석할 수 있는 의료 영상 장치 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치의 동작방법은 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하는 단계, 상기 3차원 볼륨 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 생성하는 단계, 상기 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출하는 단계, 상기 추출된 근육 조직 도형을 기초로, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계 및 상기 추출된 근육 조직 도형 및 상기 분석 결과를 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 근육 조직 도형을 추출하는 단계는, 상기 3차원 영상에 포함되는 제1 복셀이 n번째 프레임 데이터에서 위치하는 제1 지점과 상기 제1 복셀이 n+1번째 프레임 데이터에서 위치하는 제2 지점을 연결하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 볼륨 데이터는 초음파 볼륨 데이터, CT 볼륨 데이터, MR 볼륨 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 동작방법은, 기준영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 단계는, 상기 선택된 기준영역에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 근육 조직 도형은 점, 선, 면, 입체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계는, 상기 근육 조직 도형에 포함되는 복셀을 트랙킹하여, 상기 근육 조직 도형의 움직임을 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계는, 상기 근육 조직 도형의 시간에 따른 위치 변화를 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 근육 조직 도형 및 분석 결과를 표시하는 단계는, 상기 근육 조직 도형을 상기 대상체에 대한 3차원 영상에 오버랩하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 근육 조직 도형 및 분석 결과를 표시하는 단계는, 상기 대상체의 움직임 주기의 특정 시점과 상기 근육 조직 도형을 대응시켜 표시하는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치는 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하는 데이터 획득부, 상기 3차원 볼륨 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 생성하고, 상기 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출하며, 상기 추출된 근육 조직 도형을 기초로, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 영상 처리부 및 상기 추출된 근육 조직 도형 및 상기 분석 결과를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

상기 영상 처리부는, 상기 3차원 영상에 포함되는 제1 복셀이 n번째 프레임 데이터에서 위치하는 제1 지점과 상기 제1 복셀이 n+1번째 프레임 데이터에서 위치하는 제2 지점을 연결하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 볼륨 데이터는 초음파 볼륨 데이터, CT 볼륨 데이터, MR 볼륨 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 장치는, 기준영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 선택된 기준영역에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 영상 처리부는, 상기 근육 조직 도형에 포함되는 복셀을 트랙킹하여, 상기 근육 조직 도형의 움직임을 추적하여, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 영상 처리부는, 상기 근육 조직 도형의 시간에 따른 위치 변화에 기초하여, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 디스플레이부는, 상기 근육 조직 도형을 상기 대상체에 대한 3차원 영상에 오버랩하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 디스플레이부는, 상기 대상체의 움직임 주기의 특정 시점과 상기 근육 조직 도형을 대응시켜 표시하는 것을 특징으로 한다.

대상체의 근육 조직 형태를 기초로 대상체의 움직임을 분석할 수 있어, 대상체의 움직임 분석결과에 대한 정확도가 증가할 수 있다.

본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MRT 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CT 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치의 동작방법을 나타내늘 흐름도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근육 조직 곡선을 추출하는 방법을 나타내는 도면들이다.
도 8 내지 도 15는 도 5의 동작방법을 설명하기 위해 참조되는 도면들이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "영상"이란 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 초음파 장치, CT 장치, MRI 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상(초음파 영상, CT 영상, MR 영상) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

초음파 영상은 프로브(probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 획득한 영상을 의미할 수 있다. 또한, 초음파 영상은 다양하게 구현될 수 있으며, 예를 들어, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode) 영상, B 모드(brightness mode) 영상, C 모드(color mode) 영상, D 모드(Doppler mode) 영상 중 적어도 하나일 수 있으며, 또한, 초음파 영상은 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다.

CT 영상은 대상체에 대한 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하며 대상체를 촬영함으로써 획득된 복수개의 엑스레이 영상들의 합성 영상을 의미할 수 있다.

자기 공명 영상은 핵자기 공명 원리를 이용하여 획득된 대상체에 대한 영상을 의미할 수 있다.

또한, 대상체는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미할 수 있다.

또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 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.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

일 실시 예에 따른 의료 영상 장치는 초음파 장치(100)일 수 있으며, 초음파 장치(100)는 프로브(20), 초음파 송수신부(115), 영상 처리부(150), 디스플레이부(160), 통신부(170), 메모리(180), 사용자 입력부(190), 및 제어부(195)를 포함할 수 있다. 또한, 상술한 여러 구성들은 버스(185)를 통해 서로 연결될 수 있으며, 영상 처리부(150)는 영상 생성부(155), 단면 정보 검출부(130) 및 디스플레이부(160)를 포함할 수 있다.

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

프로브(20)는, 초음파 송수신부(115)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(10)로 초음파 신호를 송출하고, 대상체(10)로부터 반사된 에코 신호를 수신한다. 프로브(20)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(20)는 초음파 장치(100)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 장치(100)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(20)를 구비할 수 있다.

송신부(110)는 프로브(20)에 구동 신호를 공급하며, 펄스 생성부(112), 송신 지연부(114), 및 펄서(116)를 포함한다. 펄스 생성부(112)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(114)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(20)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(116)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(20)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.

수신부(120)는 프로브(20)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 증폭기(122), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(124), 수신 지연부(126), 및 합산부(128)를 포함할 수 있다. 증폭기(122)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(124)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(126)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(128)는 수신 지연부(126)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다.

영상 처리부(150)는 초음파 송수신부(115)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 스캔 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성한다.

한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에 따라 대상체를 스캔한 그레이 스케일(gray scale)의 초음파 영상뿐만 아니라, 대상체의 움직임을 도플러 영상으로 나타낼 수 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 도플러 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.

B 모드 처리부(141)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(155)는, B 모드 처리부(141)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.

마찬가지로, 도플러 처리부(142)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(155)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.

일 실시 예에 의한 영상 생성부(155)는, 대상체에 대한 2차원 초음파 영상 또는 3차원 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(10)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상 또한 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(155)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(180)에 저장될 수 있다.

디스플레이부(160)는 생성된 초음파 영상을 표시 출력한다. 디스플레이부(160)는, 초음파 영상뿐 아니라 초음파 진단 장치(100)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 한편, 초음파 진단 장치(100)는 구현 형태에 따라 둘 이상의 디스플레이부(160)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(160)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이부(160)와 사용자 입력부가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(160)는 출력 장치 이외에 사용자의 터치에 의한 정보의 입력이 가능한 입력 장치로도 사용될 수 있다.

터치 스크린은 터치 입력 위치, 터치된 면적뿐만 아니라 터치 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 터치 스크린은 직접 터치(real-touch)뿐만 아니라 근접 터치(proximity touch)도 검출될 수 있도록 구성될 수 있다.

본 명세서에서 “직접 터치(real-touch)”라 함은 화면에 실제로 포인터(pointer)가 터치된 경우를 말하고, “근접 터치(proximity-touch)”라 함은 포인터(pointer)가 화면에 실제로 터치는 되지 않고, 화면으로부터 소정 거리 떨어져 접근된 경우를 말한다. 본 명세서에서는 포인터(pointer)는 디스플레이된 화면의 특정 부분을 터치하거나 근접 터치하기 위한 터치 도구를 말한다. 그 일예로, 전자 펜, 손가락 등이 있다.

도면에는 도시되지 않았지만, 초음파 진단 장치(100)는, 터치 스크린에 대한 직접 터치 또는 근접 터치를 감지하기 위해 터치스크린의 내부 또는 근처에 다양한 센서를 구비할 수 있다. 터치스크린의 터치를 감지하기 위한 센서의 일례로 촉각 센서가 있다.

촉각 센서는 사람이 느끼는 정도로 또는 그 이상으로 특정 물체의 접촉을 감지하는 센서를 말한다. 촉각 센서는 접촉면의 거칠기, 접촉 물체의 단단함, 접촉 지점의 온도 등의 다양한 정보를 감지할 수 있다.

또한, 터치스크린의 터치를 감지하기 위한 센서의 일례로 근접 센서가 있다. 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다.

근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다.

통신부(170)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(170)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(170)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.

통신부(170)는 네트워크(30)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(170)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(170)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

통신부(170)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 서버(32), 의료 장치(34), 또는 휴대용 단말(36)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(170)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(171), 유선 통신 모듈(172), 및 이동 통신 모듈(173)을 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈(171)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(172)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(173)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(180)는 초음파 진단 장치(100)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(180)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 진단 장치(100) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.

메모리(180)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(100)는 웹 상에서 메모리(180)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.

사용자 입력부(190)는, 사용자가 초음파 진단 장치(50)의 동작 제어를 위하여 입력하는 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(190)는 키 패드, 마우스, 터치 패드, 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 등의 다양한 구성을 더 포함할 수 있다.

특히, 터치 패드가 전술한 디스플레이부(160)와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린도 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100)는, 소정 모드의 초음파 영상 및 초음파 영상에 대한 컨트롤 패널을 터치 스크린상에 표시할 수 있다. 그리고 초음파 진단 장치(100)는, 터치 스크린을 통해 초음파 영상에 대한 사용자의 터치 제스처를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100)는, 일반적인 초음파 장치의 컨트롤 패널에 포함되어 있던 버튼들 중 사용자가 자주 사용하는 일부 버튼을 물리적으로 구비하고, 나머지 버튼들은 GUI(Graphical User Interface) 형태로 터치 스크린을 통해 제공할 수 있다.

제어부(195)는 초음파 진단 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(195)는 도 1에 도시된 프로브(20), 초음파 송수신부(100), 영상 처리부(150), 통신부(170), 메모리(180), 및 사용자 입력부(190) 간의 동작을 제어할 수 있다.

프로브(20), 초음파 송수신부(115), 영상 처리부(150), 통신부(170), 메모리(180), 사용자 입력부(190) 및 제어부(195) 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(115), 영상 처리부(150), 및 통신부(170) 중 적어도 일부는 제어부(195)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(200)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(200)는 자기 공명 영상 장치일 수 있으며, 갠트리(gantry)(20), 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 장치 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60)를 포함할 수 있다.

갠트리(220)는 주 자석(222), 경사 코일(224), RF 코일(226) 등에 의하여 생성된 전자파가 외부로 방사되는 것을 차단한다. 갠트리(220) 내 보어(bore)에는 정자기장 및 경사자장이 형성되며, 대상체(210)를 향하여 RF 신호가 조사된다.

주 자석(222), 경사 코일(224) 및 RF 코일(226)은 갠트리(220)의 소정의 방향을 따라 배치될 수 있다. 소정의 방향은 동축 원통 방향 등을 포함할 수 있다. 원통의 수평축을 따라 원통 내부로 삽입 가능한 테이블(table)(228)상에 대상체(210)가 위치될 수 있다.

주 자석(222)은 대상체(210)에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 생성한다. 주 자석에 의하여 생성된 자장이 강하고 균일할수록 대상체(210)에 대한 비교적 정밀하고 정확한 MR 영상을 획득할 수 있다.

경사 코일(Gradient coil)(224)은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 발생시키는 X, Y, Z 코일을 포함한다. 경사 코일(224)은 대상체(210)의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 대상체(210)의 각 부위의 위치 정보를 제공할 수 있다.

RF 코일(226)은 환자에게 RF 신호를 조사하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, RF 코일(226)은, 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 환자에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.

예를 들어, RF 코일(226)은 어떤 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여 이 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수(Radio Frequency)를 갖는 전자파 신호, 예컨대 RF 신호를 생성하여 대상체(210)에 인가할 수 있다. RF 코일(226)에 의해 생성된 전자파 신호가 어떤 원자핵에 가해지면, 이 원자핵은 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이될 수 있다. 이후에, RF 코일(226)에 의해 생성된 전자파가 사라지면, 전자파가 가해졌던 원자핵은 높은 에너지 상태로부터 낮은 에너지 상태로 천이하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파를 방사할 수 있다. 다시 말해서, 원자핵에 대하여 전자파 신호의 인가가 중단되면, 전자파가 가해졌던 원자핵에서는 높은 에너지에서 낮은 에너지로의 에너지 준위의 변화가 발생하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파가 방사될 수 있다. RF 코일(226)은 대상체(210) 내부의 원자핵들로부터 방사된 전자파 신호를 수신할 수 있다.

RF 코일(226)은 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 함께 갖는 하나의 RF 송수신 코일로서 구현될 수도 있다. 또한, 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능을 갖는 송신 RF 코일과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 갖는 수신 RF 코일로서 각각 구현될 수도 있다.

또한, 이러한 RF 코일(226)은 갠트리(220)에 고정된 형태일 수 있고, 착탈이 가능한 형태일 수 있다. 착탈이 가능한 RF 코일(226)은 머리 RF 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일 및 발목 RF 코일 등을 포함한 대상체의 일부분에 대한 RF 코일을 포함할 수 있다.

또한, RF 코일(226)은 유선 및/또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있으며, 통신 주파수 대역에 따른 듀얼 튠(dual tune) 통신도 수행할 수 있다.

또한, RF 코일(226)은 코일의 구조에 따라 새장형 코일(birdcage coil), 표면 부착형 코일(surface coil) 및 횡전자기파 코일(TEM 코일)을 포함할 수 있다.

또한, RF 코일(226)은 RF 신호 송수신 방법에 따라, 송신 전용 코일, 수신 전용 코일 및 송/수신 겸용 코일을 포함할 수 있다.

또한, RF 코일(226)은 16 채널, 32 채널, 72채널 및 144 채널 등 다양한 채널의 RF 코일을 포함할 수 있다.

갠트리(220)는 갠트리(220)의 외측에 위치하는 디스플레이(229)와 갠트리(220)의 내측에 위치하는 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(220)의 내측 및 외측에 위치하는 디스플레이를 통해 사용자 또는 대상체에게 소정의 정보를 제공할 수 있다.

신호 송수신부(230)는 소정의 MR 시퀀스에 따라 갠트리(220) 내부, 즉 보어에 형성되는 경사자장을 제어하고, RF 신호와 MR 신호의 송수신을 제어할 수 있다.

신호 송수신부(230)는 경사자장 증폭기(232), 송수신 스위치(234), RF 송신부(236) 및 RF 수신부(238)를 포함할 수 있다.

경사자장 증폭기(Gradient Amplifier)(32)는 갠트리(220)에 포함된 경사 코일(224)을 구동시키며, 경사자장 제어부(254)의 제어 하에 경사자장을 발생시키기 위한 펄스 신호를 경사 코일(224)에 공급할 수 있다. 경사자장 증폭기(232)로부터 경사 코일(224)에 공급되는 펄스 신호를 제어함으로써, X축, Y축, Z축 방향의 경사 자장이 합성될 수 있다.

RF 송신부(236) 및 RF 수신부(238)는 RF 코일(226)을 구동시킬 수 있다. RF 송신부(236)는 라모어 주파수의 RF 펄스를 RF 코일(226)에 공급하고, RF 수신부(238)는 RF 코일(226)이 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다.

송수신 스위치(234)는 RF 신호와 MR 신호의 송수신 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 모드 동안에 RF 코일(226)을 통하여 대상체(210)로 RF 신호가 조사되게 하고, 수신 모드 동안에는 RF 코일(226)을 통하여 대상체(210)로부터의 MR 신호가 수신되게 할 수 있다. 이러한 송수신 스위치(234)는 RF 제어부(256)로부터의 제어 신호에 의하여 제어될 수 있다.

모니터링부(240)는 갠트리(220) 또는 갠트리(220)에 장착된 기기들을 모니터링 또는 제어할 수 있다. 모니터링부(240)는 시스템 모니터링부(242), 대상체 모니터링부(244), 테이블 제어부(246) 및 디스플레이 제어부(248)를 포함할 수 있다.

시스템 모니터링부(242)는 정자기장의 상태, 경사자장의 상태, RF 신호의 상태, RF 코일의 상태, 테이블의 상태, 대상체의 신체 정보를 측정하는 기기의 상태, 전원 공급 상태, 열 교환기의 상태, 컴프레셔의 상태 등을 모니터링하고 제어할 수 있다.

대상체 모니터링부(244)는 대상체(210)의 상태를 모니터링한다. 구체적으로, 대상체 모니터링부(244)는 대상체(210)의 움직임 또는 위치를 관찰하기 위한 카메라, 대상체(210)의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기, 대상체(210)의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기, 또는 대상체(210)의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기를 포함할 수 있다.

테이블 제어부(246)는 대상체(210)가 위치하는 테이블(228)의 이동을 제어한다. 테이블 제어부(246)는 시퀀스 제어부(250)의 시퀀스 제어에 따라 테이블(228)의 이동을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 대상체의 이동 영상 촬영(moving imaging)에 있어서, 테이블 제어부(246)는 시퀀스 제어부(250)에 의한 시퀀스 제어에 따라 지속적으로 또는 단속적으로 테이블(228)을 이동시킬 수 있으며, 이에 의해, 갠트리의 FOV(field of view)보다 큰 FOV로 대상체를 촬영할 수 있다.

디스플레이 제어부(248)는 갠트리(220)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이를 제어한다. 구체적으로, 디스플레이 제어부(248)는 갠트리(220)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이의 온/오프 또는 디스플레이에 출력될 화면 등을 제어할 수 있다. 또한, 갠트리(220) 내측 또는 외측에 스피커가 위치하는 경우, 디스플레이 제어부(248)는 스피커의 온/오프 또는 스피커를 통해 출력될 사운드 등을 제어할 수도 있다.

시스템 제어부(250)는 갠트리(220) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어하는 시퀀스 제어부(252), 및 갠트리(220)와 갠트리(220)에 장착된 기기들을 제어하는 갠트리 제어부(258)를 포함할 수 있다.

시퀀스 제어부(252)는 경사자장 증폭기(232)를 제어하는 경사자장 제어부(254), 및 RF 송신부(236), RF 수신부(238) 및 송수신 스위치(234)를 제어하는 RF 제어부(256)를 포함할 수 있다. 시퀀스 제어부(252)는 오퍼레이팅부(260)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 증폭기(232), RF 송신부(236), RF 수신부(238) 및 송수신 스위치(234)를 제어할 수 있다. 여기에서, 펄스 시퀀스(pulse sequence)란, 경사자장 증폭기(232), RF 송신부(236), RF 수신부(238) 및 송수신 스위치(234)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들면 경사 코일(224)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 시간, 인가 타이밍(timing) 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.

오퍼레이팅부(260)는 시스템 제어부(250)에 펄스 시퀀스 정보를 지령하는 것과 동시에, MRI 장치 전체의 동작을 제어할 수 있다.

오퍼레이팅부(260)는 RF 수신부(238)로부터 수신되는 MR 신호를 처리하는 영상 처리부(262), 출력부(264) 및 입력부(266)를 포함할 수 있다.

영상 처리부(262)는 RF 수신부(238)로부터 수신되는 자기 공명 신호를 처리하여, 대상체(210)에 대한 자기 공명 화상 데이터를 생성할 수 있다.

영상 처리부(262)는 RF 수신부(238)가 수신한 자기 공명 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 가한다.

영상 처리부(262)는, 예를 들어, 메모리의 k 공간 (예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 배치하고, 이러한 데이터를 2차원 또는 3차원 푸리에 변환을 하여 화상 데이터로 재구성할 수 있다.

한편, k 공간은 자기 공명 신호에 대한 로우 데이터(raw data) 의 집합을 의미하며, k 공간은 위치정보와 콘트라스트(contrast) 정보를 포함할 수 있다.

한편, k 공간에 배치되는 디지털 데이터는 언더 샘플링(undersamping)된 데이터일 수 있다. 이에 따라, k 공간의 일부 라인(line)에는 데이터가 배치되지 않고 비어있을 수 있다.

또한, 영상 처리부(262)는 필요에 따라, 화상 데이터(data)의 합성 처리나 차분 연산 처리 등도 수행할 수 있다. 합성 처리는, 픽셀에 대한 가산 처리, 최대치 투영(MIP)처리 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 처리부(262)는 재구성되는 화상 데이터뿐만 아니라 합성 처리나 차분 연산 처리가 행해진 화상 데이터를 메모리(미도시) 또는 외부의 서버에 저장할 수 있다.

또한, 영상 처리부(262)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 MR 신호를 화상 데이터로 재구성할 수도 있다.

출력부(264)는 영상 처리부(62)에 의해 생성된 화상 데이터 또는 재구성 화상 데이터를 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 출력부(264)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체 정보 등 사용자가 MRI 장치를 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(264)는 스피커, 프린터, CRT 디스플레이, LCD 디스플레이, PDP 디스플레이, OLED 디스플레이, FED 디스플레이, LED 디스플레이, VFD 디스플레이, DLP 디스플레이, PFD 디스플레이, 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 출력 장치들을 포함할 수 있다.

사용자는 입력부(266)를 이용하여 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스, 화상 합성이나 차분의 연산에 관한 정보 등을 입력할 수 있다. 입력부(266)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다.

도 2는 신호 송수신부(230), 모니터링부(240), 시스템 제어부(250) 및 오퍼레이팅부(260)를 서로 분리된 객체로 도시하였지만, 신호 송수신부(230), 모니터링부(240), 시스템 제어부(250) 및 오퍼레이팅부(260) 각각에 의해 수행되는 기능들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 영상 처리부(262)는, RF 수신부(238)가 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환한다고 전술하였지만, 이 디지털 신호로의 변환은 RF 수신부(238) 또는 RF 코일(226)이 직접 수행할 수도 있다.

갠트리(220), RF 코일(226), 신호 송수신부(230), 모니터링부(240), 시스템 제어부(250) 및 오퍼레이팅부(260)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭(clock)을 동기화하기 위한 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(220), RF 코일(226), 신호 송수신부(230), 모니터링부(240), 시스템 제어부(250) 및 오퍼레이팅부(260) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜, 광통신 등이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(300)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 장치(300)는 CT 장치일 수 있으며, CT 장치는 갠트리(302), 테이블(305), X-ray 생성부(306) 및 X-ray 검출부(308)를 포함할 수 있다.

갠트리(302)는 X-ray 생성부(306) 및 X-ray 검출부(308)를 포함할 수 있으며, 대상체는 테이블(305) 상에 위치될 수 있다. 또한, 테이블(305)은 CT 촬영 과정에서 소정의 방향(예컨대, 상, 하, 좌, 우 중 적어도 한 방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 테이블(305)은 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있거나(tilting) 또는 회전(rotating)될 수 있으며, 갠트리(302)도 소정의 방향으로 소정의 각도만큼 기울어질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 장치(300)는 제어부(318), 저장부(324), 영상 처리부(326), 입력부(328), 디스플레이부(330), 통신부(332)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리(302)는 회전 프레임(304), X-ray 생성부(306), X-ray 검출부(308), 회전 구동부(310), 데이터 획득 회로(316), 데이터 송신부(320)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 갠트리(302)는 소정의 회전축(RA; Rotation Axis)에 기초하여 회전 가능한 고리 형태의 회전 프레임(304)을 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(304)는 디스크의 형태일 수도 있다.

회전 프레임(304)은 소정의 시야 범위(FOV; Field Of View)를 갖도록 각각 대향하여 배치된 X-ray 생성부(306) 및 X-ray 검출부(308)를 포함할 수 있다. 또한, 회전 프레임(304)은 산란 방지 그리드(anti-scatter grid, 314)를 포함할 수 있다. 산란 방지 그리드(314)는 X-ray 생성부(306)와 X-ray 검출부(308)의 사이에서 위치할 수 있다.

의료 영상 장치에 있어서, 검출기(또는 감광성 필름)에 도달하는 X-선 방사선에는, 유용한 영상을 형성하는 감쇠된 주 방사선 (attenuated primary radiation) 뿐만 아니라 영상의 품질을 떨어뜨리는 산란 방사선(scattered radiation) 등이 포함되어 있다. 주 방사선은 대부분 투과시키고 산란 방사선은 감쇠시키기 위해, 환자와 검출기(또는 감광성 필름)와의 사이에 산란 방지 그리드를 위치시킬 수 있다.

예를 들어, 산란 방지 그리드는, 납 박편의 스트립(strips of lead foil)과, 중공이 없는 폴리머 물질(solid polymer material)이나 중공이 없는 폴리머(solid polymer) 및 섬유 합성 물질(fiber composite material) 등의 공간 충전 물질(interspace material)을 교대로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 그러나, 산란 방지 그리드의 형태는 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

회전 프레임(304)은 회전 구동부(310)로부터 구동 신호를 수신하고, X-ray 생성부(306)와 X-ray 검출부(108)를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 회전 프레임(304)은 슬립 링(미도시)을 통하여 접촉 방식으로 회전 구동부(310)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다. 또한, 회전 프레임(304)은 무선 통신을 통하여 회전 구동부(110)로부터 구동 신호, 파워를 수신할 수 있다.

X-ray 생성부(306)는 파워 분배부(PDU; Power Distribution Unit, 미도시)에서 슬립 링(미도시)을 거쳐 고전압 생성부(미도시)를 통하여 전압, 전류를 인가 받아 X선을 생성하여 방출할 수 있다. 고전압 생성부가 소정의 전압(이하에서 튜브 전압으로 지칭함)을 인가할 때, X-ray 생성부(306)는 이러한 소정의 튜브 전압에 상응하게 복수의 에너지 스펙트럼을 갖는 X-ray들을 생성할 수 있다.

X-ray 생성부(306)에 의하여 생성되는 X-ray는, 콜리메이터(collimator, 312)에 의하여 소정의 형태로 방출될 수 있다.

X-ray 검출부(308)는 X-ray 생성부(306)와 마주하여 위치할 수 있다. X-ray 검출부(308)는 복수의 X-ray 검출 소자들을 포함할 수 있다. 단일 엑스선 검출 소자는 단일 채널을 형성할 수 있지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

X-ray 검출부(308)는 X-ray 생성부(306)로부터 생성되고 대상체를 통하여 전송된 X 선을 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성할 수 있다.

X-ray 검출부(308)는 방사선을 광으로 전환하여 검출하는 간접방식과 방사선을 직접 전하로 변환하여 검출하는 직접방식 검출기를 포함할 수 있다. 간접방식의 X-ray 검출부는 Scintillator를 사용할 수 있다. 또한, 직접방식의 X-ray 검출부는 photon counting detector를 사용할 수 있다. 데이터 획득 회로(DAS; Data Acquisitino System)(316)는 X-ray 검출부(308)와 연결될 수 있다. X-ray 검출부(308)에 의하여 생성된 전기 신호는 DAS(316)에서 수집될 수 있다. X-ray 검출부(308)에 의하여 생성된 전기 신호는 유선 또는 무선으로 DAS(316)에서 수집될 수 있다. 또한, X-ray 검출부(308)에 의하여 생성된 전기 신호는 증폭기(미도시)를 거쳐 아날로그/디지털 컨버터(미도시)로 제공될 수 있다.

슬라이스 두께(slice thickness)나 슬라이스 개수에 따라 X-ray 검출부(308)로부터 수집된 일부 데이터만이 영상 처리부(326)에 제공될 수 있고, 또는 영상 처리부(326)에서 일부 데이터만을 선택할 수 있다.

이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(320)를 통하여 영상 처리부(326)로 제공될 수 있다. 이러한 디지털 신호는 데이터 송신부(320)를 통하여 유선 또는 무선으로 영상 처리부(326)로 송신될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(318)는 CT 장치(300)의 각각의 모듈의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(318)는 테이블(305), 회전 구동부(310), 콜리메이터(312), DAS(316), 저장부(324), 영상 처리부(326), 입력부(328), 디스플레이부(330), 통신부(332) 등의 동작들을 제어할 수 있다.

영상 처리부(326)는 DAS(316)로부터 획득된 데이터(예컨대, 가공 전 순수(pure) 데이터)를 데이터 송신부(320)을 통하여 수신하여, 전처리(pre-processing)하는 과정을 수행할 수 있다.

전처리는, 예를 들면, 채널들 사이의 감도 불균일 정정 프로세스, 신호 세기의 급격한 감소 또는 금속 같은 X선 흡수재로 인한 신호의 유실 정정 프로세스 등을 포함할 수 있다.

영상 처리부(326)의 출력 데이터는 로(raw) data 또는 프로젝션(projection) 데이터로 지칭될 수 있다. 이러한 프로젝션 데이터는 데이터 획득시의 촬영 조건(예컨대, 튜브 전압, 촬영 각도 등)등과 함께 저장부(324)에 저장될 수 있다.

프로젝션 데이터는 대상체롤 통과한 X선의 세기에 상응하는 데이터 값의 집합일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 모든 채널들에 대하여 동일한 촬영 각도로 동시에 획득된 프로젝션 데이터의 집합을 프로젝션 데이터 세트로 지칭한다.

저장부(324)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

또한, 영상 처리부(326)는 획득된 프로젝션 데이터 세트를 이용하여 대상체에 대한 단면 영상을 재구성할 수 있다. 이러한 단면 영상은 3차원 영상일 수 있다. 다시 말해서, 영상 처리부(326)는 획득된 프로젝션 데이터 세트에 기초하여 콘 빔 재구성(cone beam reconstruction) 방법 등을 이용하여 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다.

입력부(328)를 통하여 X선 단층 촬영 조건, 영상 처리 조건 등에 대한 외부 입력이 수신될 수 있다. 예를 들면, X선 단층 촬영 조건은, 복수의 튜브 전압, 복수의 X선들의 에너지 값 설정, 촬영 프로토콜 선택, 영상재구성 방법 선택, FOV 영역 설정, 슬라이스 개수, 슬라이스 두께(slice thickness), 영상 후처리 파라미터 설정 등을 포함할 수 있다. 또한 영상 처리 조건은 영상의 해상도, 영상에 대한 감쇠 계수 설정, 영상의 조합비율 설정 등을 포함할 수 있다.

입력부(328)는 외부로부터 소정의 입력을 인가 받기 위한 디바이스 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 입력부(328)는 마이크로폰, 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 패드, 터치팬, 음성, 제스처 인식장치 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(330)는 영상 처리부(326)에 의해 재구성된 X선 촬영 영상을 디스플레이할 수 있다.

전술한 엘리먼트들 사이의 데이터, 파워 등의 송수신은 유선, 무선 및 광통신 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.

통신부(332)는 상술한 도 1의 통신부(170)에 대응한다. 따라서, 통신부(332)는 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 이동 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 서버(334), 외부 의료 장치 또는 외부 디바이스와의 통신을 수행할 수 있다. 자세한 설명은 도 1의 통신부(170)에 대한 설명과 동일하므로, 여기에서는 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치(400)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 의료 영상 장치(400)는 데이터 획득부(410), 영상 처리부(420) 및 디스플레이부(430)를 포함할 수 있다.

도 4의 데이터 획득부(410)는 도 1의 초음파 송수신부(115), 도 2의 RF 수신부(238) 또는 오퍼레이팅부(260), 도 3의 X-ray 검출부(308), 데이터 획득회로(316), 및 데이터 송신부(320) 중 적어도 하나에 대응될 수 있다.

또한, 도 4의 영상 처리부(420)는 도 1의 영상 처리부(150), 도 2의 영상 처리부(262) 및 도 3의 영상 처리부(326) 중 적어도 하나에 대응될 수 있으며, 도 4의 디스플레이부(430)는 도 1의 디스플레이부(160), 도 2의 출력부(264) 및 도 3의 디스플레이부(330) 중 적어도 하나에 대응될 수 있다.

따라서, 이하에서 설명하는 도 4의 구성들(410, 420, 430)에 대한 설명은 도 1 내지 도 3의 각각 대응되는 구성들에 동일하게 적용될 수 있다.

데이터 획득부(410)는 대상체에 대한 3차원 데이터(예를 들어, 볼륨 데이터)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(400)가 초음파 장치(100)인 경우, 대상체로부터 반사된 에코 신호를 수신하고, 수신한 에코 신호를 처리하여, 초음파 볼륨 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)이 자기 공명 영상 장치(200)인 경우, RF 코일이 수신한 MR 신호를 수신하고, 수신된 MR 신호를 처리하여, 자기 공명 볼륨 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)이 CT 장치(300)인 경우, 대상체를 통하여 전송된 X 선을 감지하고, 감지된 X선의 강도에 상응하게 전기 신호를 생성하며, 생성된 전기 신호를 처리하여, CT 볼륨 데이터를 획득할 수 있다.

영상 처리부(420)는 획득한 3차원 데이터에 기초하여, 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이때, 3차원 영상은 복셀(voxel)을 포함할 수 있으며, 복셀은 볼륨 픽셀(volume pixel)로, 3차원 영상의 기본 단위일 수 있다.

또한, 영상 처리부(420)는 생성된 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 곡선을 추출할 수 있다.

예를 들어, 영상 처리부(420)는 생성된 의료 영상을 분석하여, 대상체의 종류를 검출할 수 있으며, 검출된 대상체에 대응하는 근육 조직의 형태를 기초로 복셀들을 분석할 수 있다. 이때, 대상체에 대응하는 근육 조직의 형태 정보는 의료 영상 장치(400)에 기 저장된 정보이거나, 서버나 외부 장치로부터 수신한 정보일 수 있다.

한편, 영상 처리부(420)는 생성된 영상에 포함되는 복셀들의 밝기, 위치, 크기, 모양, 밀도 등을 분석하여, 동일한 근육 조직에 포함되는 복셀들을 검출할 수 있으며, 검출된 복셀들을 연결한 근육 조직 도형을 추출할 수 있다.

이때, 근육 조직 도형은 점, 선, 면, 입체를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 근육 조직 도형이 곡선으로 이루어지는 경우에 대해서 설명하기로 한다. 이에 따라, 이하에서는 근육 조직 곡선을 예로 들어 설명하기로 한다.

예를 들어, 대상체가 심장인 경우, 영상 처리부(420)는 심장 근육을 이루고 있는 근육 조직의 형태(예를 들어, ‘S’자 형태, 심장에서는 심장 근육을 이루고 있는 섬유조직(fiber)이 뒤틀어져 있는 모양으로 되어 있기 때문에, 이를 ‘s’자 형태라 표현하기로 한다)를 기초로, 복셀들의 밝기, 위치, 크기, 모양, 밀도 등을 분석하고, 이에 따라, 복셀들을 그룹핑하여, 심장 근육 조직 곡선을 추출할 수 있다.

대상체는 근육 운동을 기초로 움직임이 발생될 가능성이 크므로, 상기와 같이, 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 곡선을 추출하고, 추출된 근육 조직 곡선에 기초하여, 대상체의 움직임을 분석하는 경우, 대상체의 움직임 분석결과에 대한 정확도가 증가할 수 있다.

근육 조직은 근육 조직의 형태를 유지하면서, 근육 조직을 따라 움직일 가능성이 크기 때문에, 영상 처리부(420)는 근육 조직에 포함된 복셀의 움직임을 트랙킹함으로써, 근육 조직 곡선을 추출할 수 있다.

영상 처리부(420)는 수신한 스펙클(speckle) 신호(초음파 신호)에 기초하여, 초음파 영상에서 특정 패턴으로 나타나는 스펙클(speckle)을 소정의 그룹으로 그룹핑할 수 있으며, 각각의 그룹을 복셀로 설정할 수 있다. 이때, 하나의 복셀에 하나의 스펙클이 포함될 수도 있고, 하나의 복셀에 복수의 스펙클이 포함될 수도 있다.

영상 처리부(420)는 대상체에 대한 시간에 따른 복수의 영상 프레임을 획득하여, 복셀의 움직임을 추적할 수 있다. 이하, 도 6 및 7을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다. 도 6의 (a) 및 (c)는 n번째 프레임을, 도 6의 (b) 및 (d)는 n+1번째 프레임을 나타낸다.

도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 영상 처리부(420)는 복셀 트랙킹을 이용하여, n번째 프레임에서 A1 지점에 위치했던 제1 복셀(610)이 n+1번째 프레임에서 A2 지점으로 이동한 것을 추적할 수 있다.

또한, 도 6의 (c) 및 (d)를 참조하면, 영상 처리부(420)는 복셀 트랙킹을 이용하여, n번째 프레임에서 A2 지점(n+1번째 프레임에서의 제1 복셀의 위치)에 위치했던 제2 복셀(620)이 n+1번째 프레임에서 A3 지점으로 이동한 것을 추적할 수 있다.

이에 따라, 영상 처리부(420)는 도 7에 도시된 바와 같이, A1 지점, A2 지점, A3 지점을 연결하여, 근육 조직 곡선(650)을 추출할 수 있다.

도시하지는 않았지만, 상기와 동일한 방식으로, n번째 프레임에서 A3 지점(n+1번째 프레임에서의 제2 복셀의 위치)에 위치했던 제3 복셀의 n+1번째 프레임에서의 위치인 A4 지점을 추적하여, A4 지점을 상기 추출한 근육 조직 곡선에 더 연결할 수 있다.

한편, 영상 처리부(420)는 프레임 사이의 시간 간격이 작을수록, 복셀의 움직임을 정확하게 트랙킹할 수 있으며, 이에 기초하여, 정확한 근육 조직 곡선을 추출할 수 있다.

또한, 영상 처리부(420)는 n 프레임 영상에 포함된 특정 복셀과 밝기, 크기, 위치, 모양, 밀도 등이 유사한 복셀을 n+1 프레임 영상에서 검출할 수 있다. 이에 따라, 영상 처리부(420)는 검출된 복셀의 위치(n+1 프레임에서의 위치)를 n프레임에서의 특정 복셀이 이동한 위치로 결정할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 복셀 트랙킹을 수행할 수 있다.

또한, 영상 처리부(420)는 근육 조직 곡선의 움직임에 기초하여, 대상체의 움직임을 분석할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(420)는 근육 조직 곡선의 곡률, 수직, 수평 거리, 복셀들 사이의 거리 등을 분석할 수 있으며, 시간에 따른 근육 조직 곡선의 제1 방향으로의 거리 변화, 제2 방향으로의 거리 변화, 근육 조직 곡선의 곡률 변화 등을 분석할 수 있다. 이에 대해서는 도 10 및 11을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.

디스플레이부(430)는 추출된 근육 조직 곡선 및 대상체의 움직임을 분석한 결과를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(430)는 대상체에 대한 3차원 영상을 표시하고, 그에 대응하는 근육 조직 곡선을 3차원 영상에 오버랩하여 표시할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 대상체에서의 근육 조직 곡선의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.

또는, 대상체의 움직임 주기의 특정 시점과 근육 조직 곡선을 대응시켜 표시할 수 있다. 이에 대해서는 도 15를 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.

한편, 도 1 내지 4에서 도시된 의료 영상 장치(100, 200, 300, 400)의 블록도는 본 발명의 일 실시 예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 초음파 진단 장치의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 의료 영상 장치의 동작방법을 나타내는 흐름도이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 대상체가 심장인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 의료 영상 장치(400)은 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득할 수 있다(S510). 이때, 의료 영상 장치(400)는 대상체를 직접 촬영하여, 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하거나, 초음파 장치, CT 장치, MR 장치 등의 외부 의료 장치에서 촬영된 데이터를 수신하여, 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하거나, 기 저장된 3차원 볼륨 데이터를 읽어올 수 있다.

예를 들어, 볼륨 데이터는 초음파 볼륨 데이터, CT 볼륨 데이터, MR 볼륨 데이터 중 적어도 하나일 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

의료 영상 장치(400)은 획득한 볼륨 데이터를 기초하여, 대상체에 대한 3차원 영상을 생성할 수 있다(S520). 이때, 3차원 영상은 대상체에 대한 3차원 초음파 영상, 3차원 CT 영상, 3차원 MR 영상 중 적어도 하나일 수 있으며, 다만 이에 한정하는 것은 아니다.

의료 영상 장치(400)은 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출할 수 있다(S530).

예를 들어, 의료 영상 장치(400)은 생성된 의료 영상을 분석하여, 대상체의 종류를 검출할 수 있으며, 검출된 대상체에 대응하는 근육 조직의 형태를 기초로 복셀들을 분석할 수 있다. 이때, 대상체에 대응하는 근육 조직의 형태 정보는 의료 영상 장치(400)에 기 저장된 정보이거나, 서버나 외부 장치로부터 수신한 정보일 수 있다.

예를 들어, 의료 영상 장치(400)은 3차원 영상에 포함되는 복셀들의 밝기, 위치, 크기, 모양, 밀도 등에 기초하여, 복셀을 트랙킹함으로써, 동일한 근육 조직에 포함되는 복셀들을 검출할 수 있으며, 검출된 복셀들을 연결한 근육 조직 도형을 추출할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 시간에 따른 복수의 프레임에서 근육 조직에 포함된 복셀들의 움직임을 트랙킹하여, 복셀들이 이동한 지점을 연결함으로써, 근육 조직 도형을 추출할 수 있다. 이에 대해서는, 도 6 및 7에서 자세히 설명하였으므로, 동일한 설명은 생략하기로 한다.이때, 의료 영상 장치(400)은 기준 영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하고, 선택된 기준 영역에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 기준 영역에 대해서만 근육 조직 도형을 추출할 수 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(430)는 대상체에 대한 의료 영상(710)의 일정 영역을 선택할 수 있는 오브젝트(750)를 표시할 수 있다. 이때, 의료 영상(710)은 대상체에 대한 3차원 영상일 수 있으며, 3차원 초음파 영상, 3차원 MR 영상, 3차원 CT 영상 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니다.

사용자는 디스플레이부(430)에 표시된 오브젝트(750)를 이용하여, 분석하고자 하는 기준 영역을 선택할 수 있다. 이때, 표시된 오브젝트(750)의 크기, 모양은 다양하게 변형될 수 있으며, 이에 따라, 기준 영역의 크기, 모양은 다양하게 선택될 수 있다.

상기와 같이, 사용자 입력에 의하여, 기준영역이 선택되면, 의료 영상 장치(400)는 선택된 기준 영역에 포함되는 복셀들의 특성을 분석하고, 분석된 결과에 따라 복셀들을 그룹핑할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 원하는 대상체의 특정 영역에 대해서만 대상체의 움직임을 분석할 수 있다.

예를 들어, 의료 영상 장치(400)는 기준 영역에 포함되는 복셀들의 밝기, 위치, 크기, 모양, 밀도 등에 기초하여, 복셀 트랙킹을 수행함으로써, 동일한 근육 조직에 포함되는 복셀들을 검출할 수 있으며, 검출된 복셀들을 연결한 근육 조직 도형을 추출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 근육 조직 도형은 점, 선, 면, 입체를 포함할 수 있으나, 설명의 편의를 위해, 근육 조직 도형이 곡선으로 이루어지는 경우에 대해서 도시하고, 설명하기로 한다. 이에 따라, 이하에서는 근육 조직 곡선을 예로 들어 설명하기로 한다.

또한, 추출된 근육 조직 곡선은 디스플레이부(430)에 표시될 수 있다. 예를 들어, 근육 조직 곡선(730)은 도 9a에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(430)에 표시된 의료 영상(710)에 오버랩되어 표시되거나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 대상체에 대한 3차원 모델링 영상(740)에 오버랩되어 표시될 수 있다. 이때, 의료 영상(610)은 대상체에 대한 초음파 영상, MR 영상, CT 영상 등일 수 있으며, 3차원 모델링 영상(810)은 대상체를 다양한 방법으로 모델링한 영상일 수 있다.

또는, 도 9c에 도시된 바와 같이, 3차원 모델링 영상(740)과 근육 조직 곡선(730)이 디스플레이부(430)에 별도로 표시될 수 있다. 예를 들어, 3차원 모델링 영상(740)은 디스플레이부(430)의 제1 영역(431)에 표시되고, 근육 조직 곡선(730)은 디스플레이부의 제2 영역(432)에 표시될 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만, 제1 영역(431)에 3차원 모델링 영상(740) 대신 대상체에 대한 초음파 영상, MR 영상, CT 영상 등의 의료 영상(710)이 표시될 수 있다.

또한, 추출된 근육 조직 곡선에 포함되는 특정 복셀은 점(720)으로 표시될 수 있으며, 점(720)으로 표시되는 특정 복셀은 근육 조직 곡선의 움직임을 추적하기 위해, 트랙킹되는 복셀일 수 있다.

한편, 의료 영상 장치(400)는 추출된 근육 조직 곡선을 기초로, 대상체의 움직임을 분석할 수 있다(S540).

예를 들어, 의료 영상 장치(400)는 추출된 근육 조직 곡선에 포함되는 복셀들을 트랙킹하여, 근육 조직 곡선의 움직임을 추적할 수 있다.

의료 영상 장치(400)는, n 프레임 영상에서의 특정 복셀과 밝기, 크기, 위치, 모양, 밀도 등이 유사한 복셀을 n+1 프레임 영상에서 검출할 수 있으며, 검출된 복셀의 위치(n+1 프레임에서의 위치)를 n프레임에서의 특정 복셀이 이동한 위치로 결정할 수 있다. 의료 영상 장치(400)는 이와 같은 방식으로 근육 조직 곡선에 포함된 복셀들의 움직임을 추적하여, 근육 조직 곡선의 움직임을 추적할 수 있다.

한편, 의료 영상 장치(400)은 근육 조직 곡선 및 분석 결과를 표시할 수 있다(S550).

예를 들어, 의료 영상 장치(400)은, 상술한 복셀 트랙킹을 이용하여, 시간에 따른 근육 조직 곡선의 이동 위치를 추적할 수 있으며, 시간에 따른 근육 조직 곡선을 디스플레이부(430)에 표시할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(400)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 시점에서의 근육 조직 곡선((a), 이하, 제1 근육 조직 곡선), 제2 시점에서의 근육 조직 곡선((b), 이하, 제2 근육 조직 곡선) (b), 제3 시점에서의 근육 조직 곡선((c), 이하, 제3 근육 조직 곡선)들을 추출하여, 시간 순서대로 디스플레이부(430)에 표시할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 근육 조직 곡선의 곡률, 수직 거리, 수평 거리, 근육 조직 곡선에 포함된 복셀들 사이의 거리 등을 측정할 수 있으며, 측정된 값을 이용하여, 근육 조직 곡선의 특정 방향으로의 거리 변화, 근육 조직 곡선의 곡률 변화 등을 계산할 수 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 근육 조직 곡선의 수직 거리(d1) 및 수평 거리(d2), 제2 근육 조직 곡선의 수직 거리(d3) 및 수평 거리(d4)를 측정할 수 있으며, 또한, 상기 측정된 수직 거리, 수평 거리를 이용하여, 거리 변화율(수직 거리 변화율, 수평 거리 변화율)을 계산할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(400)은 제1 근육 조직 곡선 및 제2 근육 조직 곡선 각각에서, 복셀 사이의 거리(d5, d6)를 측정하여, 복셀 사이 거리 변화율 계산할 수 있으며, 제1 근육 조직 곡선 및 제2 조직 곡선의 곡률을 측정하고, 곡률 변화율을 계산할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 도 11에 도시된 바와 같이, 추출된 근육 조직 곡선을 단순한 형상의 회전체와 같은 3차원 모델에 중첩시켜 표시할 수 있으며, 표시된 복수의 근육 조직 곡선을 이용하여, 거리 변화율을 계산할 수 있다.

예를 들어, 의료 영상 장치(400)는 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 가장 인접한 근육 조직 곡선 사이(810, 820)의 거리 변화율을 계산할 수 있으며, 가장 인접한 근육 조직 곡선 사이의 최단 거리를 측정하여, 거리 변화율을 계산할 수 있다.

또한, 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 의료 영상 장치(400)는 근육 조직 곡선 사이의 거리를 측정할 때, 근육 조직 곡선에 포함된 점(예를 들어, 추출된 복셀을 나타내는 점)을 기준으로 하여, 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 근육 조직 곡선(830)과 제2 근육 조직 곡선(840) 사이의 거리를 측정하는 경우, 제1 근육 조직 곡선에 포함된 제1 점(P1)과 제2 근육 조직 곡선에 포함된 제2 점(P2)의 거리를 측정할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 일직선 상에 있는 점들을 이용하여, 근육 조직 곡선 사이의 거리를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제3 근육 조직 곡선(850)과 제5 근육 조직 곡선(860) 사이의 거리를 측정하는 경우, 일직선 상에 있는 제3 점(P3), 제4 점(P4) 및 제5 점(P5)을 연결하는 직선에 기초하여, 제3 근육 조직 곡선(850)과 제5 근육 조직 곡선(860)의 거리를 계산할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)은 근육 조직 곡선에 포함된 점들 사이의 거리 변화율을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제3 근육 조직 곡선에 포함된 제6 점(P6)과 제7 점(P7) 사이의 거리를 측정하여, 거리 변화율을 계산할 수 있다. 의료 영상 장치(400)는 상기와 같이 측정된 값 또는 계산된 값을 수치나 그래프 등으로 표시할 수 있으며, 상기와 같이 측정된 값 및 계산된 값들을 기초로, 대상체의 움직임이 정상인지 여부, 대상체의 근육 조직의 유연성, 경직도 등을 판단하여, 판단 결과를 표시할 수 있다.

예를 들어, 도 12를 참조하면, 의료 영상 장치(400)는 디스플레이부에 대상체에 대한 의료 영상(910)을 표시하고, 대상체의 근육 조직 곡선의 움직임을 분석하여, 대상체의 움직임이 이상이 있는 경우, 이상이 있는 부위를 도형(920)으로 표시하거나, 정상인 부위와 이상이 있는 부위의 컬러를 다르게 하여 표시할 수 있다. 또한, 근육 조직 곡선의 움직임 양에 따라, 이에 대응되는 컬러로 표시할 수 있다. 예를 들어, 근육 조직 곡선의 소정 영역마다 거리 변화율 값 또는 곡률 변화율 값을 계산하여, 이에 해당하는 컬러를 매핑하여 표시할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 대상체의 근육 조직의 움직임을 분석하여, 분석된 움직임에 대응하는 움직임 벡터를 표시할 수 있다. 예를 들어, 의료 영상 장치(400)는 근육 조직 일부 영역에 대응하는 이전 프레임에서의 좌표 값과 현재 프레임에서의 좌표 값의 차이를 이용하여, 상기 일부 영역의 움직임 벡터를 획득하고, 획득한 움직임 벡터를 디스플레이부(430)표시할 수 있다. 이하, 도 13을 참조하여, 자세히 설명하기로 한다.

도 13은 디스플레이부(430)에 표시되는 복수의 의료 영상 프레임들을 나타내는 도면이다. 도 13의 (a)는 n번째 프레임(1010), 도 13의 (b)는 n+1번째 프레임(1020), 도 13의 (c)는 n+2번째 프레임(1030), 도 13의 (d)는 n+3번째 프레임(1040)을 나타낸다.

이때, 디스플레이부(430)에 표시되는 의료 영상은 근육 조직을 포함하는 대상체에 대한 3차원 영상일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 사용자가 근육 조직의 제1 영역(1070)을 선택하는 경우, 의료 영상 장치(400)는 제1 영역(1070)의 이전 프레임(n-1번째 프레임)에서의 좌표 값과 제1 영역(1070)의 현재 프레임(n번째 프레임)에서의 좌표 값을 비교하여, 제1 영역(1070)의 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 이때, 좌표 값은 3차원 좌표 값일 수 있으며, 의료 영상 장치(400)는 획득한 움직임 벡터를 n 번째 프레임에 포함된 3차원 좌표 공간(1015)에 화살표로 표시할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 제1 영역(1070)의 n번째 프레임에서의 좌표 값과 제1 영역(1070)의 n+1번째 프레임에서의 좌표 값을 비교하여, 획득한 움직임 벡터를 n+1번째 프레임에 포함된 3차원 좌표 공간(1025)에 화살표로 표시할 수 있다.

상기와 동일한 방식으로, n+2번째 프레임 및 n+3번째 프레임 각각에 대응하는 제1 영역(1070)의 움직임 벡터를 획득하여, 3차원 좌표 공간(1035, 1045)에 표시할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(400)는 움직임 벡터(화살표)가 가리키는 좌표 값을 텍스트로 표시할 수 있다.

한편, 의료 영상 장치(400)는 움직임 벡터에 대응하는 컬러를 의료 영상에 표시할 수 있다.

예를 들어, 3차원 좌표 공간(1015, 1025, 1035, 1045)에서 서로 수직하는 제1 축, 제2 축, 제3 축을 각각 X축, Y축 및 Z축으로 하는 경우, 원점의 컬러는 흰색으로 매핑되고, 원점에서 X축의 +방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제1 색으로, 원점에서 X축의 ?방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제2 색으로, 원점에서 Y축의 +방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제3 색으로, 원점에서 Y축의 ?방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제4 색으로, 원점에서 Z축의 +방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제5 색으로, 원점에서 Z축의 ?방향으로 갈수록 점점 높은 채도를 가지는 제6 색으로 매핑될 수 있다.

이에 따라, 3차원 좌표 공간(1015, 1025, 1035, 1045)에서 각각의 영역은, 영역의 좌표 값에 기초하여, 제1 색 내지 제6 색 중 일부가 혼합된 서로 다른 컬러로 매핑될 수 있다.

의료 영상 장치(400)는 상술한 바와 같이, 선택된 제1 영역(1070)의 근육 조직 곡선의 움직임을 분석하여, 움직임 벡터를 획득하고, 획득된 움직임 벡터가 가리키는 좌표 값에 대응하는 컬러를, 제1 영역(1070)에 표시할 수 있다.

이에 따라, 사용자는 3차원 좌표 공간에 표시된 움직임 벡터(화살표 표시)와 의료 영상에 표시된 컬러를 통하여, 근육 조직의 움직임을 직관적으로 파악할 수 있으며, 근육 조직의 움직임 경향을 파악할 수 있다.

또한, 심장에서 상기와 같이 근육 조직의 움직임을 분석하는 경우, 분석한 결과를 기초로, 움직임이 없는 부위에 대해서는 해당 부위의 근육 조직 괴사 등의 이상여부를 판단할 수 있으며, 이에 따라, 분석 결과를 관상동맥 막힘이나 이외의 심장 질병을 예측할 수 있는 지표로 활용할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)는 대상체의 근육 조직 곡선의 움직임을 분석하여, 대상체의 근육 안쪽 표면 또는 바깥쪽 표면을 추적할 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 의료 영상 장치(400)는 심장의 근육 조직 곡선의 움직임을 분석하여, 심장 근육 안쪽(endocardium)을 추적할 수 있다. 또한, 의료 영상 장치(400)는 디스플레이부에 대상체에 대한 의료 영상(1110)을 표시하고, 추적된 심장 근육 안쪽(1125)을 의료 영상(1110)에 중첩하여 표시할 수 있다.

다만, 대상체의 움직임 분석 방법이 상술한 방법에 한정되는 것은 아니며, 근육 조직 곡선에 대한 다양한 측정 및 분석 방법을 이용하여, 대상체의 움직임을 분석할 수 있다.

한편, 의료 영상 장치(400)는 대상체의 움직임 주기에 따른 근육 조직 곡선의 움직임을 표시할 수 있다. 도 15를 참조하면, 대상체가 심장인 경우, 디스플레이부(430)는 심 주기(cardiac cycle)를 나타내는 심전도(ECG: Electrocardiogram)를 표시할 수 있으며, 심 주기의 특정 시점에 대응하는 근육 조직 곡선을 표시할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이부(430)는 심 주기 중 이완 말기(end diastolic) 및 수축 말기(end systolic)에 각각 대응하는 근육 조직 곡선들(1210, 1220, 1230)을 표시할 수 있다. 이때, 의료 영상 장치(400)은 도 15에 도시된 바와 같이, 근육 조직 곡선들을 3차원 모델링 영상에 오버랩하여 표시할 수 있다.

또한, 의료 영상 장치(400)은 디스플레이부(430)에 표시된 심 주기 중 특정 시점을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 경우, 선택된 시점(1250)에 대응하는 근육 조직 곡선(1240)을 표시할 수 있다.

한편, 근육 조직 곡선은 도 15에 도시된 바와 같이, 대상체에 대한 3차원 모델링 영상에 오버랩되어 표시될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 대상체에 대한 의료 영상에 오버랩되어 표시되거나, 또는 근육 조직 곡선만 표시될 수 있다.

한편, 상기에서는 근육 조직 곡선을 예로 들어 설명하였지만, 근육 조직 도형이 점, 선, 면, 입체 등으로 이루어지는 경우에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

한편, 상기에서는 근육 조직을 예로 들어 설명하였지만, 인체에 포함된 뼈, 연골, 관절, 인체에 투입되는 물질(예를 들어, ultrasound contrast agent microbubbles) 등 다양한 대상체에 대한 움직임을 분석하는데도 활용될 수 있다.

한편, 본 발명의 의료 영상 장치 및 그 동작방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM. CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (19)

1. 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하는 단계;
   상기 3차원 볼륨 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 생성하는 단계;
   상기 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출하는 단계;
   상기 추출된 근육 조직 도형을 기초로, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계; 및
   상기 추출된 근육 조직 도형 및 상기 분석 결과를 표시하는 단계를 포함하는 의료 영상 장치의 동작방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 근육 조직 도형을 추출하는 단계는,
   상기 3차원 영상에 포함되는 제1 복셀이 n번째 프레임 데이터에서 위치하는 제1 지점과 상기 제1 복셀이 n+1번째 프레임 데이터에서 위치하는 제2 지점을 연결하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 볼륨 데이터는 초음파 볼륨 데이터, CT 볼륨 데이터, MR 볼륨 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 동작방법은,
   기준영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 단계를 더 포함하고,
   상기 근육 조직 도형을 추출하는 단계는,
   상기 선택된 기준영역에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 근육 조직 도형은 점, 선, 면, 입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계는,
   상기 근육 조직 도형에 포함되는 복셀을 트랙킹하여, 상기 근육 조직 도형의 움직임을 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 대상체의 움직임을 분석하는 단계는,
   상기 근육 조직 도형의 시간에 따른 위치 변화를 분석하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 근육 조직 도형 및 분석 결과를 표시하는 단계는,
   상기 근육 조직 도형을 상기 대상체에 대한 3차원 영상에 오버랩하여 표시하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 근육 조직 도형 및 분석 결과를 표시하는 단계는,
   상기 대상체의 움직임 주기의 특정 시점과 상기 근육 조직 도형을 대응시켜 표시하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치의 동작방법.
10. 대상체에 대한 3차원 볼륨 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    상기 3차원 볼륨 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 생성하고, 상기 3차원 영상에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 대상체의 근육 조직 형태에 대응하는 근육 조직 도형을 추출하며, 상기 추출된 근육 조직 도형을 기초로, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 영상 처리부; 및
    상기 추출된 근육 조직 도형 및 상기 분석 결과를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 의료 영상 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 3차원 영상에 포함되는 제1 복셀이 n번째 프레임 데이터에서 위치하는 제1 지점과 상기 제1 복셀이 n+1번째 프레임 데이터에서 위치하는 제2 지점을 연결하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 볼륨 데이터는 초음파 볼륨 데이터, CT 볼륨 데이터, MR 볼륨 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 장치는,
    기준영역을 선택하는 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고,
    상기 영상 처리부는,
    상기 선택된 기준영역에 포함되는 복셀들을 그룹핑하여, 상기 근육 조직 도형을 추출하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
14. 제10항에 있어서,
    상기 근육 조직 도형은 점, 선, 면, 입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
15. 제10항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 근육 조직 도형에 포함되는 복셀을 트랙킹하여, 상기 근육 조직 도형의 움직임을 추적하여, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
16. 제10항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 근육 조직 도형의 시간에 따른 위치 변화에 기초하여, 상기 대상체의 움직임을 분석하는 특징으로 하는 의료 영상 장치.
17. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 근육 조직 도형을 상기 대상체에 대한 3차원 영상에 오버랩하여 표시하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
18. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 대상체의 움직임 주기의 특정 시점과 상기 근육 조직 도형을 대응시켜 표시하는 것을 특징으로 하는 의료 영상 장치.
19. 제1항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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