KR20160041206A

KR20160041206A - 영상 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20160041206A
Application number: KR1020140134727A
Authority: KR
Inventors: 유준상; 이광희; 변미애
Original assignee: 삼성메디슨 주식회사
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2016-04-18
Also published as: US20160098832A1; EP3007138A2; US9846936B2; EP3007138B1; EP3007138A3; KR102315351B1

Abstract

영상 장치는, 관심 대상을 포함하는 대상체에 대한 볼륨 영상을 생성하고, 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 영상 처리부, 및 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 영역 설정부를 포함하되, 영상 처리부는 기준 단면의 단면 데이터와 거리 이내에 존재하는 볼륨 영상의 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 관심 대상의 3차원 데이터를 생성한다.

Description

영상 장치 및 그 제어 방법{IMAGING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}

영상을 생성하는 영상 장치 및 영상 장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 영상 장치는 환자의 정보를 획득하여 영상을 제공하는 장치이다. 영상 장치는 X선 장치, 초음파 진단 장치, 컴퓨터 단층촬영 장치 및 자기공명영상 장치 등이 있다.

영상 장치는 초음파 프로브(probe), 콜리메이터 등을 사용하여 대상체의 관심 대상에 대한 3차원 데이터를 획득하고, 획득한 3차원 데이터를 포함하는 영상을 생성하여 사용자에게 디스플레이한다.

한편, 종래에는 관심 대상(예를 들어, 뇌량)의 3차원 데이터(예를 들어, 뇌량의 두께, 모양)를 생성하기 위해, 관심 대상의 기준 단면을 추출하고, 기준 단면으로부터 거리(이하, 랜더링 영역)를 수동으로 설정하여, 랜더링 영역 내에 존재하는 복수의 단면 영상에 대한 단면 데이터를 획득하고, 획득한 복수의 단면 영상에 대한 데이터에 기반하여 3차원 데이터를 생성하였다. 따라서, 3차원 데이터를 생성하기 위해, 사용자가 복수의 단면 영상에 대한 데이터를 일일이 확인하며 수동으로 랜더링 영역을 설정해야 했다.

관심 대상의 3차원 데이터를 포함하는 영상을 생성하되, 관심 대상의 기준 단면으로부터의 거리 또는 랜더링 영역을 자동으로 설정하는 영상 장치 및 영상 장치의 제어방법을 제공하고자 한다.

대상의 기준 단면으로부터의 거리를 설정하고, 설정된 거리 또는 랜더링 영역 내에 존재하는 복수의 단면 영상에 대한 데이터에 기반하여 3차원 데이터를 생성하는 영상 장치 및 영상 장치의 제어방법을 제공하고자 한다.

일측면에 따른 영상 장치는, 관심 대상을 포함하는 대상체에 대한 볼륨 영상을 생성하고, 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 영상 처리부, 및 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 영역 설정부를 포함하되, 영상 처리부는 기준 단면의 단면 데이터와 거리 이내에 존재하는 볼륨 영상의 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 관심 대상의 3차원 데이터를 생성한다.

또한, 기준 단면은 정중면, 정중시상면, 관상면, 및 수평면 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

또한, 거리는 관심 대상의 두께를 포함한다.

또한, 영상 장치는, 하나 이상의 제1 기준 데이터에 각각 대응하는 거리가 저장된 저장부, 및 사용자로부터 제1 기준 데이터를 입력 받는 입력부를 더 포함하되, 영역 설정부는 입력부를 통해 입력받은 제1 기준 데이터에 대응하는 거리를 기준 단면으로부터의 거리로 설정한다.

또한, 영상 장치는, 제1 기준 데이터 및 제2 기준 데이터에 대응하는 거리가 저장된 저장부를 더 포함하되, 영역 설정부는 복수의 단면 영상이 포함하는 제1 기준 데이터에 대응하는 제2 기준 데이터를 판단하고, 제2 기준 데이터에 대응하는 거리를 기준 단면으로부터의 거리로 설정한다.

또한, 영역 설정부는, 기준 단면에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터, 및 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하고, 기준 단면으로부터 유사도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 기준 단면으로부터의 거리로 설정한다.

또한, 영역 설정부는, 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고, 기준 단면으로부터 도플러 정보에 포함된 혈류의 속도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 기준 단면으로부터의 거리로 설정한다.

또한, 영역 설정부는, 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고, 기준 단면으로부터 기준 단면의 도플러 정보에 포함된 관심 대상의 색 정보를 포함하는 복수의 단면 영상까지의 거리를 기준 단면으로부터의 거리로 설정한다.

또한, 영상 처리부는, 관심 대상을 포함하는 단면 영상을 기준 단면으로 추출한다.

또한, 3차원 데이터는 랜더링 영상을 포함한다.

또한, 3차원 데이터를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함한다.

또한, 디스플레이부는 관심 대상을 표시하는 마커, 및 관심 대상에 대한 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 더 디스플레이 한다.

또한, 마커는 관심 대상을 지칭하는 색상 및 화살표 중 적어도 어느 하나를 포함 한다.

또한, 진단 정보는 관심 대상의 표준뷰, 두정골 사이 직경(biparietal diameter, BPD), 전측부-후측부 직경(OFD), 태아 머리 둘레 (head circumference, HC), 후부대뇌뇌실직경(Posterior Cerebral Ventricle Diameter, Vp), 복부 둘레 (abdominal circumference, AC), 대퇴골 길이 (femur length, FL), 시상(thalamus, T)의 위치, 및 혈관의 도플러 정보, 트랜스 소뇌 직경(Transverse cerebellar Diameter, TCD), 및 대뇌조(Cisterna Magna, CM)의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함 한다.

또한, 디스플레이부는 관심 대상으로부터 미리 설정된 영역에 대한 3차원 데이터를 디스플레이 한다.

또한, 디스플레이부는 3차원 데이터에 기초하여 대조도를 증가시킨 랜더링 영상을 디스플레이한다.

또한, 영상 장치는 초음파 영상 장치를 포함한다.

또한, 영상 처리부는 관심 대상의 특징점 및 특징면 중 적어도 어느 하나에 기초하여 볼륨 영상의 기준 단면을 추출한다.

또한, 관심 대상은 뇌량, 목덜미 투명대, 및 뇌겸 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

또한, 거리는 기준 단면으로부터의 수직 거리를 포함한다.

다른 측면에 따른 영상 장치의 제어방법은, 대상체 및 관심 대상 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 입력받는 입력부를 더 포함한다.관심 대상에 대한 볼륨 영상을 생성하는 단계, 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 단계, 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 단계, 및 기준 단면의 단면 데이터와 거리 이내에 존재하는 볼륨 영상의 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 관심 대상의 3차원 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

개시된 발명에 의하면, 3차원 데이터를 생성하기 위하여 관심 대상의 기준 단면으로부터의 거리 또는 랜더링 영역을 자동 설정함으로써, 사용자가 편리하게 3차원 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 개시된 발명에 의하면, 관심 대상의 기준 단면으로부터의 거리 또는 랜더링 영역을 자동으로 설정하고, 거리 또는 랜더링 영역 내 단면 데이터에 기반하여 3차원 데이터를 생성함으로써, 정확한 3차원 데이터 및 영상을 획득할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 영상 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 영상 장치의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 3은 영상 장치의 일 실시예에 따른 블록도이다.
도 4는 기준 단면의 예시도이다.
도 5(a)는 뇌량의 트랜스시상면 및 정중시상면, 도 5(b)는 뇌량(CC), 뇌실 사이 중격강(Cavum septum pellucidum, CSP)을 포함하는 대상체의 단면 영상이다.
도 6은 영상 생성부의 3차원 데이터 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 기준 데이터를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 기준 단면과의 유사도를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 복수의 단면 영상의 도플러 정보를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이부가 디스플레이하는 3차원 데이터 및 단면 데이터이다.
도 12는 디스플레이부가 디스플레이하는 다양한 관심 대상의 3차원 데이터이다.
도 13 내지 도 16은 일 실시예에 따른 영상 장치의 제어방법에 대한 순서도이다.

개시된 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 개시된 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 개시된 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 영상 장치 및 영상 장치의 제어 방법을 후술된 실시 예들에 따라 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 실시예에 따른 영상 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 영상 장치(10)는 대상체(ob)의 내부 또는 외부영상을 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4), 및 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)로부터 수신한 영상을 정합하는 호스트 장치(100)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 영상 장치(10)의 호스트 장치(100)와 소정 거리 이격되어 설치될 수 있으며, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)와 호스트 장치(100)는 각종 유무선 통신 프로토콜로 연결되어 있을 수 있다.

예를 들어, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 호스트 장치(100)와 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신을 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 영상촬영부10-1, 10-2, 10-3, 10-4)와 호스트 장치(100)는 GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 이동 통신 프로토콜, WLAN(Wireless Local Access Network), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC, 등과 같은 근거리 통신 프로토콜로도 연결될 수 있다.

이때, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 대상체(ob)의 내부 영상을 획득하는 것으로, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 방사선, 자기 공명 현상, 또는 초음파를 이용하여 내부 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 컴퓨터 단층 촬영(Computed Tomography, CT) 장치, 양전자 단층 촬영(Positron Emission Tomography, PET) 장치, 단일 광자 컴퓨터 단층 촬영(single photon emission computed tomography, SPECT) 장치, 또는 유방촬영 장치(Mammography) 등과 같이 방사선을 이용하여 대상체(ob) 내부의 영상을 획득할 수 있다. 또한, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 자기 공명 촬영(Magnetic Resonance Imaging) 장치와 같이 자기 공명을 이용하여 대상체(ob) 내부의 영상을 획득하거나, 초음파을 이용하여 대상체(ob) 내부의 영상을 획득할 수 있다.

상술한 바와 같이, 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)는 다양한 방법으로 대상체(ob)의 영상을 획득할 수 있으나, 각 영상 획득 방법은 장단점을 가지고 있다. 예를 들어, 컴퓨터 단층 촬영은 상대적으로 검사시간이 짧고, 비용이 다소 저렴하나, 자기 공명 촬영 방법은 검사 시간이 상대적으로 길고, 많은 비용이 소비되나 높은 해상도를 가진 영상을 획득할 수 있다.

또한, 대상체(ob)의 내부 구조 또는 특징 등에 따라 각 영상 획득 방법의 선호도가 다르다. 예를 들어, 대상체(ob)가 인체인 경우 장기의 구조 또는 각 장기의 특징에 따라서 각 장기 별로 인체의 질병 진단을 위하여 선호되는 영상 획득 방법은 상이할 수 있다. 따라서, 각 장기 별로 선호되는 영상 획득 방법으로 영상을 획득하고, 각 장기 별로 선호되는 영상 획득 방법으로 획득한 영상들을 정합하여 진단을 더 용이하게 할 수 있다. 또한, 각 장기 별로 선호되는 방법으로 영상을 획득하므로 진단을 위한 영상을 획득하는데 필요한 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여 초음파 영상 촬영 방식을 적용하여 영상을 생성하는 것으로 설명하나, 이에 한정되는 것이 아니며, 촬영 방식은 다른 내부 영상을 획득하는 다른 방법으로 치환, 변경될 수 있다. 아울러, 더 많은 영상 획득 방법을 적용하여 영상을 할 수 있다.

도 2는 영상 장치의 일 실시예에 따른 사시도이고, 도 3은 영상 장치의 일 실시예에 따른 블록도이다.

도2을 참조하면, 영상 장치(10)는 호스트 장치(100), 초음파 프로브(200), 디스플레이부(300), 및 입력부(400)를 포함한다.

우선, 초음파 프로브(200)는 적어도 하나의 트랜스듀서를 구비하여, 초음파를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하며, 전기적 신호와 초음파를 상호 변환시킨다.

구체적으로, 초음파 프로브(200)가 외부 전원 장치나 또는 내부 축전 장치 예를 들면, 배터리 등과 같은 전원으로부터 전류을 공급받으면, 인가되는 전류에 따라 각각의 트랜스듀서가 진동하면서 초음파를 발생시키고, 외부의 대상체에 조사한다. 각 트랜스듀서는 대상체로부터 반사되어 돌아오는 초음파를 다시 수신하고, 수신된 초음파에 따라 진동하면서 진동 주파수에 대응하는 주파수의 전류를 생성한다.

이 때 트랜스듀서는 이용 방식에 따라 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasound Transducer)나, 미세가동된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파 신호를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer: cMUT, 이하 cMUT라 칭함), 압전물질의 압전효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer) 등이 될 수 있다.

또한, 트랜스듀서는 배열 방식에 따라 직선 배열(Linear array), 곡면 열(Convex array), 위상 배열(Phased arry), 동심원 배열(Sector array) 등의 트랜스듀서가 될 수 있으며, 이 때 배열 형태는 일렬로 배열되거나, 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 트랜스듀서가 일렬로 배열되는 경우에는 고도 방향으로(elevation direction)으로 스윙시키며 복수의 초음파 영상을 획득할 수 있고, 매트릭스 형태로 배열되는 경우에는 한번의 초음파 송신으로 복수의 초음파 영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.

그러나 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 종류의 트랜스듀서로 구현될 수 있음은 물론이다. 또한, 영상 장치(10)의 초음파 프로브(200)는 도 1의 영상 장치(1)의 영상 촬영부(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)일 수 있다.

초음파 프로브(200)에는 케이블의 일단이 연결되며, 케이블의 타단에는 수 커넥터(male connector; 미도시)가 연결될 수 있다. 케이블의 타단에 연결된 수 커넥터는 호스트 장치(100)의 암 커넥터(female connector; 미도시)와 물리적으로 결합할 수 있다.

다음으로, 호스트 장치(100)는 영상 장치의 주요 구성요소 예를 들어, 빔 포밍부(110) 등을 수납할 수 있다. 사용자가 초음파 진단 명령을 입력하는 경우, 빔 포밍부(110)는 송신 신호를 생성하여 초음파 프로브(200)로 전송할 수 있다.

호스트 장치(100)에는 하나 이상의 암 커넥터(female connector; 미도시)가 구비될 수 있으며, 케이블과 연결된 수 커넥터(male connector; 미도시)와 물리적으로 결합되어 호스트 장치(100)와 초음파 프로브(200)가 상호간에 발생한 신호를 서로 송수신 할 수 있도록 한다. 예를 들어, 호스트 장치(100)에서 생성된 송신 신호는 호스트 장치(100)의 암 커넥터와 연결된 수 커넥터 및 케이블을 거쳐 초음파 프로브(200)로 전송될 수 있다.

또한, 호스트 장치(100)의 하부에는 영상 장치를 특정 장소에 고정시키거나, 특정 방향으로 이동시킬 수 있는 복수의 캐스터(caster)가 장착될 수도 있다.

이하, 도 3을 참조하여 호스트 장치(100)가 수납 또는 포함하는 각 구성요소를 설명한다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 호스트 장치(100)는 빔 포밍부(110), 영상 생성부(120), 제어부(130), 및 저장부(140)를 포함한다.

빔 포밍부(110)는 송신 빔포머와 수신 빔포머를 포함하여, 아날로그 신호와 디지털 신호를 상호 변환하고, 트랜스듀서를 제어하여 적어도 하나의 트랜스듀서가 송신하는 초음파 또는 적어도 하나의 트랜스듀서로부터 수신되는 초음파의 시간차를 조절할 수 있다.

시간차가 조절된 초음파는 수신 신호로서 집속될 수 있고, 집속된 수신 신호는 영상 생성부(120)로 제공되는데, 이와 같이 영상 생성부(120)에 제공되는 신호를 입력 신호라 정의할 수 있다.

영상 생성부(120)는 빔 포밍부(110)를 통해 수신한 입력 신호에 대응하는 초음파 영상을 생성한다. 영상 생성부(120)는 입력 신호에 대응하는 초음파 영상을 생성한다. 생성되는 초음파 영상은 A-모드(Amplitude mode), B-모드(Brightness mode), D-모드(Doppler mode), E-모드(Elastography mode), 및 M-모드(Motion mode) 영상일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니하고, 이하 B-모드(brightness mode) 영상을 일 예로서 설명한다. 여기서, B-모드는 대상체에서 반사된 초음파의 크기를 밝기로 화면에 표시하는 진단모드를 말하며, 실시예에 따라서는 이외의 다양한 모드로도 초음파 영상을 디스플레이부(300)에 디스플레이할 수 있다. 또한, 초음파 영상은 2차원 영상뿐만 아니라, 3차원 영상으로 생성될 수 있다.

여기서 대상체(ob)는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나 이에 한정되지는 않으며, 영상 장치(10)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 대상체가 될 수 있다.

구체적으로 영상 생성부(120)는 수신 빔포머에 의해 집속된 입력 신호에 기초하여 2차원 단면 영상(이하, 단면 영상), 및 3차원 볼륨 영상(이하, 볼륨 영상)을 생성할 수 있고, 단면 영상이 포함하는 측정 또는 진단 정보(이하, 단면 데이터) 및 볼륨 영상이 포함하는 측정 또는 진단 정보(이하, 3차원 데이터)를 생성할 수도 있다. 이러한 영상 생성부(120)는 대상체의 볼륨 영상과 단면 영상과 단면 데이터와 3차원 데이터를 생성하는 영상 처리부(121) 및 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 영역 설정부(122)를 포함한다.

관심 대상은 3차원 데이터를 생성하고자 하는 대상체 내 관심 영역으로서, 예를 들어, 대상체가 태아의 뇌인 경우, 관심 대상은 태아의 좌뇌와 우뇌를 연결하는 신경 다발인 뇌량(Corpus Callusom, CC), 목덜미 투명대(Nuchal Translucency, NT), 뇌겸(Falx), 뇌실 사이 중격강(Cavum septum pellucidum, CSP) 등 대상체의 특정 부분일 수 있다. 이러한 관심 대상은 사용자의 입력에 따라 미리 설정될 수 있다.

단면 영상은 대상체가 뇌인 경우, 뇌의 정중시상면(正中矢狀面, Mid-Sagittal plane), 트랜스시상면(Trans-thalamic plane), 트랜스소뇌면(Trans-cerebellar plane)에 대한 영상이고, 대상체가 심장인 경우, 심장의 4방뷰(Four-chamber view), 5방뷰(Five chamber view) 심혈관뷰(three vessel view, 3VT), 우심실유출경로(Right ventricular outflow tract, RVOT), 좌심실유출경로(Left ventricular outflow tract, LVOT), 양측대정맥뷰(Bicaval View), 대동맥궁(Aortic Arch), 도관궁(Ductal Arch), 쇼트액시스뷰(Short Axis View), 롱액시스뷰(Long Axis view), 트랜스심실면(Trans-ventricular plane)에 대한 영상일 수 있다. 또한, 단면 영상은 상술한 뷰에서 바라본 영상 뿐만 아니라, 대상체에 대한 모든 단면 영상을 포함한다.

기준 단면은 이러한 단면 영상 중, 영상 처리부(121)가 3차원 데이터를 생성하는 데 기준이 되는 단면 영상이다.

도 4는 기준 단면의 예시도이다.

도 4를 참조하면, 기준 단면은 대상체 또는 관심 대상의 정중면, 정중시상면, 관상면, 및 수평면 중 어느 하나일 수 있다.

도 4(a)에서 시상면(Sagittal Plane) 또는 정중면(Median Plane)은 대상체 또는 관심 대상을 좌,우로 나눈 가상의 면을 의미하고, 정중 시상면(mid-sagittal plane)은 시상면 중 대상체 또는 관심 대상의 중심을 통과하는 면을 의미한다.

도 4(b)에서 관상면(Coronal Plane 또는 Frontal Plane)은 대상체 또는 관심 대상을 앞,뒤로 나눈 가상의 면을 의미한다.

도 4(c)에서 수평면(Transverse Plane 또는 Horizontal Plane)은 대상체 또는 관심 대상을 상,하로 나눈 가상의 면을 의미한다.

예를 들어, 기준 단면은 대상체가 뇌인 경우, 정중시상면(正中矢狀面, Mid-Sagittal plane), 트랜스시상면(Trans-thalamic plane), 트랜스소뇌면(Trans-cerebellar plane)일 수 있고, 대상체가 심장인 경우, 심장의 4방뷰(Four-chamber view), 5방뷰(Five chamber view) 심혈관뷰(three vessel view, 3VT), 우심실유출경로(Right ventricular outflow tract, RVOT), 좌심실유출경로(Left ventricular outflow tract, LVOT), 양측대정맥뷰(Bicaval View), 대동맥궁(Aortic Arch), 도관궁(Ductal Arch), 쇼트액시스뷰(Short Axis View), 롱액시스뷰(Long Axis view), 트랜스심실면(Trans-ventricular plane)일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되지 아니하고, 수동 또는 자동으로 설정된 모든 볼륨 영상이 포함하는 단면 영상이 될 수 있다. 이하, "정중시상면"을 기준 단면의 예로 들어 설명한다.

볼륨 영상은 대상체를 3차원 이미지로 표현한 영상으로서, 영상 장치(10)가 엑스선을 이용하여 대상체를 촬영하는 경우, 대상체의 주위에 엑스선을 나선으로 회전시키면서 원하는 부위의 볼륨 데이터를 획득한 후 생성한 영상을 의미하고, 영상 장치가 초음파를 이용하여 대상체를 촬영하는 경우, 3D 초음파 프로브, 매트릭스 초음파 프로브, 매커니컬 초음파 프로브 등을 이용하여 볼륨 데이터를 획득한 후 생성한 영상을 의미한다.

단면 데이터는 밝기, 혈류 속도, 형태, 모양, 및 크기 등 대상체 또는 관심 대상의 단면 영상으로부터 획득할 수 있는 다양한 측정 또는 진단 정보를 포함한다. 단면 데이터가 포함하는 측정 또는 진단 정보는 대상체 또는 관심 대상의 표준뷰, 두정골 사이 직경(biparietal diameter, BPD), 전측부-후측부 직경(OFD), 태아 머리 둘레 (head circumference, HC), 후부대뇌뇌실직경(Posterior Cerebral Ventricle Diameter, Vp), 복부 둘레 (abdominal circumference, AC), 대퇴골 길이 (femur length, FL), 대퇴골 길이 (femur length, FL), 시상(thalamus, T)의 위치, 및 혈관의 도플러 정보, 트랜스 소뇌 직경(Transverse cerebellar Diameter, TCD), 대뇌조(Cisterna Magna, CM)의 위치 등과 같은 다양한 측정 정보를 포함한다.

3차원 데이터는 대상체 또는 관심 대상의 랜더링 영상, 두께, 깊이 정보 등, 대상체 또는 관심 대상의 볼륨 영상의 복수의 단면 데이터로부터 획득할 수 있는 다양한 측정 또는 진단 정보를 포함한다. 랜더링 영상은 2차원의 영상에 그림자, 색상, 명암 등을 이용해 사실감을 불어넣은 3차원 영상을 의미한다.

이하 설명의 편의를 위하여 뇌량을 일 예로서 설명한다. 도 5(a)는 뇌량의 트랜스시상면과 정중시상면, 도 5(b)는 뇌량(CC), 뇌실 사이 중격강(Cavum septum pellucidum, CSP)을 포함하는 대상체의 단면 영상이다.

영상 처리부(121)는 도 5와 같은 뇌량을 포함하는 대상체의 단면 영상, 및 볼륨 영상(미도시)을 생성하고, 단면 데이터 및 3차원 데이터를 생성한다. 또한, 그 외에도 영상 처리부(121)는 디스플레이부(300)를 통해 사용자에게 디스플레이할 수 있는 다양한 영상 및 데이터를 생성 및 처리할 수 있다.

영역 설정부(122)는 3차원 데이터를 생성하기 위해 영상 처리부(121)에 의해 추출된 기준 단면으로부터, 3차원 데이터를 생성하는 데 필요한 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정한다.

예를 들어, 기준 단면으로부터의 거리는 랜더링 영역일 수 있다.

랜더링 영역은 기준 단면으로부터 양(+)의 방향으로의 수직 거리 및 기준 단면으로부터 음(-)의 방향으로의 수직 거리를 모두 포함한다. 이 경우, 영상 처리부(121)는 랜더링 영역 내에 존재하는 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 관심 대상의 3차원 데이터를 생성한다. 영역 설정부(122)가 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 방법은 후술한다.

3차원 데이터를 생성하는 것은 2차원의 영상에 그림자, 색상, 명암 등을 이용해 사실감을 불어넣어 3차원 영상을 생성하는 것, 및 그 외의 3차원 데이터(깊이, 두께 등)를 2차원 영상에 표현하는 것을 포함한다.

이하 도 6를 참조하여, 영상 처리부(121) 및 영역 설정부(122)의 3차원 데이터 생성 과정을 설명한다. 도 6는 영상 생성부(120)의 3차원 데이터 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6(a)에 따르면, 영상 처리부(121)는 관심 대상을 포함하는 대상체에 대한 볼륨 영상을 생성하고, 볼륨 영상의 기준 단면을 추출한다. 예를 들어, 영상 처리부(121)는 태아의 뇌에 대한 볼륨 영상을 생성하고, 뇌의 정중 시상면을 기준 단면으로 추출할 수 있다.

이어서, 도 6(b)에 따르면, 영상 처리부(121)는 기준 단면을 추출하기 위해, 자동으로 기준 단면을 추출하거나, 입력부(400)로부터 입력 받은 데이터에 따라 수동으로 기준 단면을 추출한다.

구체적으로 영상 처리부(121)가 기준 단면을 자동으로 추출하는 경우, 대상체에 관한 특징점 또는 특징선을 포함하는 해부학적 정보를 이용하여 추출할 수 있다. 이 경우 해부학적 정보로 뇌의 중앙선(mid-line) 정보를 이용하는데 중앙선 정보는 제3 뇌실선(3rd ventricle line) 또는 뇌겸선(Falx line) 등이 이용된다. 또한, 영상 처리부(121)는 저장부(140)에 저장된 데이터를 기초로 기계-학습 방식을 이용하여 정중시상면을 자동으로 추출할 수도 있다.

또한, 영상 처리부(121)가 기준 단면을 자동으로 추출하는 경우, 볼륨 영상이 포함하는 트랜스시상면에 수직하는 복수의 단면 영상의 영상 밝기 값에 기초하여, 가장 밝은 단면 영상을 기준 단면으로 결정할 수 있다. 또한, 볼륨 영상이 포함하는 트랜스시상면에 수직하는 복수의 단면 영상의 그래디언트 크기(gradient magnitude)에 기초하여, 정중시상면에 수평하며 트랜스시상면에 수직한 복수의 후보 단면 영상 중 어느 하나의 단면 영상을 기준 단면으로 결정할 수 있다. 또한, 트랜스시상면을 회전시킨 복수의 후보 단면 영상 중, 어느 하나의 단면 영상을 기준 단면으로 결정할 수 있다.

또한, 영상 처리부(121)가 기준 단면을 수동으로 추출하는 경우, 입력부(400)를 통해 입력 받은 특징점 또는 특징선을 이용하여 볼륨 영상에서 뇌겸(falx)을 검출하고, 검출된 뇌겸을 이용하여 정중시상면을 기준 단면으로 추출할 수 있다. 뇌겸(falx)은 좌뇌와 우뇌를 구분하고 있는 막과 같은 구조물을 의미한다.

이어서, 도 6(c)에 따르면, 영역 설정부(122)는 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정한다. 기준 단면으로부터의 거리는 예를 들어, 뇌량의 랜더링 영상을 생성하는 데 필요한 랜더링 영역일 수 있고, 기준 단면으로부터의 수직 거리일 수 있다. 영역 설정부(122)가 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 방법은 도 6 내지 도 9와 관련하여 후술한다.

이어서, 도 6(d)에 따르면, 영상 처리부(121)는 설정된 기준 단면으로부터의 거리 이내에 존재하는 볼륨 영상의 복수의 단면 영상(기준 단면을 포함함)이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 상기 관심 대상의 3차원 데이터를 생성한다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 도 6(c) 과정에서, 구체적으로 영역 설정부(122)가 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 방법을 설명한다. 도 7 및 도 8은 기준 데이터를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 기준 단면과의 유사도를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10는 복수의 단면 영상의 도플러 정보를 이용하여 거리를 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 영역 설정부(122)는 저장부(140)에 저장된 기준 데이터를 이용하여 기준 단면으로부터의 거리(이하, 랜더링 영역)를 설정할 수 있다. 구체적으로, 도 7(a)와 같이, 저장부(140)가 제 1 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 테이블 형태로 저장하고 있거나, 도 7(b)와 같이, 저장부(140)가 제 1 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 그래프 함수 형태로 저장하고 있는 경우, 영역 설정부(122)는 사용자로부터 입력부(400)를 통해 입력 받거나 자동으로 판단된 제 1 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 저장부(140)에서 추출한다. 그리고, 영역 설정부(122)는 도 7(c)와 같이, 저장부(140)에서 추출된 랜더링 영역을 관심 대상의 랜더링 영역으로 설정한다. 예를 들어, 제 1 기준 데이터는 태아의 임신 주수(Gestational Age, GA)일 수 있고, 랜더링 영역은 뇌량의 두께(Corpus Callosum Length)일 수 있다. 태아의 주수(GA)는 태아가 몇 주가 되었는지를 나타내는 척도를 의미한다.

한편, 다른 실시예에 따르면 도 8(a)와 같이, 저장부(140)가 복수의 기준 데이터(예를 들어, 제 1 기준 데이터 및 제 2 기준 데이터)에 대응하는 랜더링 영역을 테이블 형태로 저장하고 있는 경우, 영역 설정부(122)는 사용자로부터 입력부(400)를 통해 입력 받거나 자동으로 판단된 제 1 기준 데이터에 대응하는 제 2 기준 데이터를 판단하고, 제 2 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 저장부(140)에서 추출한다. 그리고, 영역 설정부(122)는 도 8(b)와 같이 추출된 랜더링 영역을 관심 대상의 랜더링 영역으로 설정한다. 예를 들어, 제 1 기준 데이터는 태아의 머리둘레(HC), 제 2 기준 데이터는 태아의 임신 주수(GA)일 수 있고, 랜더링 영역은 뇌량의 두께일 수 있다. 이 경우, 영역 설정부(122)는 태아의 머리둘레(HC)를 판단하기 위해 볼륨 영상에서 머리둘레를 측정할 수 있는 단면 영상을 추출하여 머리 둘레(HC)에 대응하는 임신 주수(GA)를 판단하고, 임신 주수(GA)에 대응하는 랜더링 영역을 추출할 수 있다.

한편, 제 1 기준 데이터는 태아 주수에 한정되지 아니하고, 시상면(Sagittal View)의 깊이 방향에 따른 뇌실 사이 중격강(Cavum septum pellucidum, CSP)의 두께일 수도 있고, 관심 대상이 태아의 목덜미 투명대(Nuchal Translucency, NT)인 경우, 시상면(Sagittal View) 깊이 방향에 따른 목 두께일 수도 있다. 즉, 제 1 기준 데이터는 랜더링 영역을 추정하기 위한 다양한 데이터일 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 도 9a 및 도 9b와 같이 영역 설정부(122)는, 기준 단면에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터, 및 볼륨 영상 내의 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하고, 기준 단면으로부터 유사도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 영역 설정부(122)가 기준 단면인 정중시상면에 포함된 뇌량에 대한 단면 데이터 및 정중시상면을 제외한 여러 단면 영상 각각에 포함된 뇌량에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하면, 도 9a와 같이 나타낼 수 있다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 영역 설정부(122)는 유사도가 80%(기준값) 이상인 단면 영상까지의 최대 거리, (-1, +1),를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 이 경우, 정중시상면으로부터의 거리가 -1, 0(기준 단면), +1인 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 영상 처리부(121)가 3차원 데이터(예를 들어, 뇌량의 두께를 표현한 랜더링 영상)를 생성한다. 단면 데이터는 관심 대상의 밝기, 혈류 속도, 형태, 모양, 및 크기 등을 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 도 10과 같이 영역 설정부(122)는 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고, 기준 단면으로부터 도플러 정보에 포함된 혈류 속도가 기준값 이상이거나, 도플러 정보에 포함된 색 정보를 포함하는 복수의 단면 영상까지의 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 도플러 정보는 관심 대상의 혈류에 나타나는 색상(color)정보로서 혈류의 속도에 따라 다른 색으로 표시된다. 예를 들어, 혈류의 속도가 기준값 이상인 부분이 검은색으로 표시된 경우, 도 10(a)(b)를 참조하면, 영역 설정부(122)는 검은색 부분을 포함하는 연속적인 복수의 단면 영상까지의 거리 중 최대 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 연속적인 복수의 단면 영상은 기준 단면에 대해 수직한 방향으로 연속되는 대상체에 대한 복수의 단면 영상을 의미한다.

한편, 전술한 바와 같이 랜더링 영역은 기준 단면으로부터의 거리를 의미하나, 기준 단면으로부터 양(+)의 방향으로 수직한 거리 및 기준 단면으로부터 음(-)의 방향으로 수직한 거리를 모두 포함한다.

이와 같이, 영역 설정부(122)가 기준 단면으로부터의 거리(즉, 랜더링 영역)을 자동으로 설정한 경우, 영상 처리부(121)는 설정된 랜더링 영역 내 존재하는 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 관심 대상의 3차원 데이터를 생성한다. 예를 들어, 랜더링 영역이 기준 단면으로부터 양(+)의 방향으로 4.5mm, 음(-)의 방향으로 3.5mm 설정된 경우, 영상 처리부(121)는 기준 단면, 기준 단면으로부터 0초과 4.5mm이하 거리에 존재하는 복수의 단면 영상, 및 기준 단면으로부터 0미만 -3.5mm이상 거리에 존재하는 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 뇌량의 두께를 추정하고, 추정된 뇌량의 두께에 기반하여 랜더링 영상을 생성할 수 있다.

또한, 영상 처리부(121)는 랜더링 영역 내 존재하는 복수의 단면 영상의 밝기 값에 기초하여 랜더링 영상의 대비도를 증가시키는 등 다양한 영상 후 처리도 수행할 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 제어부(130)는 영상 장치(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 입력부(400)를 통해 입력된 또는 저장부(140)에 저장된 프로그램의 지시나 명령에 대응하여 빔 포밍부(110), 영상 생성부(120), 저장부(140), 초음파 프로브(200), 및 디스플레이부(300) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 경우에 따라 제어부(130)는 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치로부터 수신한 지시나 명령에 대응하여 각 구성요소를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수도 있다.

또한, 제어부(130)는 프로세서(Processor), 영상 장치(10)의 제어를 위한 제어 프로그램이 저장된 롬(ROM) 및 영상 장치(10)의 외부에서부터 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나, 영상 장치(10)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 램(RAM)을 포함할 수 있다.

한편, 프로세서는 코어(core)와 GPU를 포함하는SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다. 프로세서는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 제어부(130)와 전기적으로 연결되는 별개인 회로 기판에 프로세서, 램 또는 롬을 포함하는 프로세싱 보드(graphic processing board)를 포함할 수 있다. 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결될 수 있다.

한편, 램(RAM)과 롬(ROM)은 상술한 바와 같이 제어부(130)가 포함하는 구성 요소일 수 있으나, 별도의 저장부(140)가 포함하는 구성요소일 수도 있다.

저장부(140)는 영상 장치(10)와 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 구성으로서, 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함하고, 프로그램 영역은 영상 장치(10)의 기능 동작에 대한 프로그램을 저장하고, 데이터 영역은 볼륨 영상, 단면 영상, 단면 데이터, 3차원 데이터, 대상체, 및 관심 대상과 같은 영상 장치(10)의 사용에 따라 발생하거나, 미리 설정된 데이터를 저장할 수 있다. 저장된 데이터는 디스플레이부(300)를 통해 사용자에게 출력될 수 있다.

저장부(140)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM), 피롬(Programmable Read Only Memory: PROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자, 또는 램(Random Access Memory: RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 또는 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체로 구현될 수 있다. 그러나 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 저장부(140)는 당 업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다.

디스플레이부(300)는 영상 생성부(120)에 의해 생성된 볼륨 영상, 단면 영상, 단면 데이터, 및 3차원 데이터를 사용자에게 디스플레이한다. 예를 들어, 디스플레이부(300)는 전술한 바와 같이, 도 6(a)와 같은 대상체에 대한 볼륨 영상, 도 6(b),(d)와 같은 단면 영상, 도 8(b)와 같은 단면 데이터(예를 들어, 태아의 머리 둘레(HC))를 디스플레이할 수 있고, 이 외에도 관심 대상을 표시하는 마커, 및 상기 관심 대상에 대한 측정 또는 진단 정보를 디스플레이할 수도 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이부(300)가 디스플레이하는 3차원 데이터 및 단면 데이터이다.

디스플레이부(300)는 영상 생성부(120)가 생성한 3차원 데이터인 랜더링 영상을 디스플레이할 수 있다. 랜더링 영상은 전술한 바와 같이, 2차원의 영상에 그림자, 색상, 명암 등을 이용해 사실감을 불어넣은 3차원 영상을 의미한다.

도 11(a)를 참조하면, 디스플레이부(300)는 영상 생성부(120)가 생성한 대상체 전체에 대해 대비도가 증가된 랜더링 영상을 디스플레이할 수 있다.

한편, 사용자가 뇌량을 더욱 더 정확히 인지할 수 있도록, 디스플레이부(300)는 도 11(b)와 같이 뇌량(Corpus Callosum) 영역을 마커를 통해 표시할 수도 있다. 이 경우, 마커는 관심 대상을 지칭하는 색상 및 화살표를 이용하여 표현 가능하다.

또한, 디스플레이부(300)는 도 11(c)와 같이 관심 대상으로부터 미리 설정된 영역에 대해서만 대비도가 증가된 랜더링 영상을 디스플레이할 수도 있다. 즉, 랜더링 영상 및 단면 영상을 결합할 수 있고, 그 결합의 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어 디스플레이부(300)는 미리 설정된 영역의 밝기나 선명도, 결합률 등의 인자(blending value)를 조절하여 랜더링된 관심 대상과 그 외 부분을 구별할 수 있다.

또한, 도 11(d)와 같이 디스플레이부(300)는 관심 대상에 대한 진단 정보로서 이상 유무를 더 디스플레이할 수 있고, 도 11(e)와 같이, 진단 정보로서 이상 정도를 색상으로 다르게 디스플레이할 수도 있으며, 반드시 이에 한정되지 아니하고 다양한 방식으로 볼륨 영상, 단면 영상, 단면 데이터, 및 3차원 데이터를 디스플레이할 수 있다.

디스플레이부(300)는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP, plazma display panel), 발광 다이오드(LED, light emitting diode) 또는 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display) 등을 이용하여 구현된 것일 수 있다. 또한 디스플레이부(300)는 볼륨 영상을 표현할 수 있는 삼차원 디스플레이를 이용한 것일 수도 있다. 디스플레이부(300)는 터치스크린 장치를 포함할 수도 있다. 디스플레이부(300)가 터치스크린 장치를 포함하는 경우 디스플레이부(300)는 입력부(400)의 기능도 수행할 수도 있다. 터치스크린 장치는 감압식 터치스크린 패널이나 정전식 터치 스크린 패널을 이용하여 구현된 것일 수 있다. 또한 터치스크린 장치는 초음파나 적외선을 이용한 터치 스크린 패널을 이용하여 구현된 것일 수도 있다. 또한, 디스플레이부(300)는 사용자가 선택한 모드에 대응하여 영상을 디스플레이하고, 만약, 선택된 모드가 없다면 사용자가 사전에 설정해 놓은 기본 모드 예를 들어, B-모드 영상으로 디스플레이할 수 있다.

한편, 전술한 실시예는 "뇌량"에 대한 3차원 데이터를 생성하고 디스플레이하는 것에 대하여 예를 들어 설명했으나, 도 12와 같이 목덜미 투명대(Nuchal Translucency, NT), 뇌겸(Falx)에 대한 3차원 데이터를 영상 생성부(120)가 생성하여 디스플레이부(300)가 디스플레이할 수도 있고, 반드시 관심 대상은 이에 한정되지 아니한다.

도 12의 좌측 영상은 목덜미 투명대, 뇌량, 뇌겸에 대한 일반적인 단면 영상이고, 우측 영상은 목덜미 투명대, 뇌량, 뇌겸에 대한 랜더링 영상이다.

도 12를 참조하면, NT는 Nuchal Translucency(목덜미 투명대)의 약자로 임신 초기에 태아의 기형 여부를 확인 하는 데 이용된다. 주로 임신 10-13주 사이에 측정되고, 임신 11-14주에 그 두께가 3mm미만인 경우, 정상으로 판단되는 반면, 그 두께가 3mm이상인 경우, 염색체 이상(예를 들어, 다운증후군, 터너증후군)으로 판단된다.

따라서, 관심 대상으로서 태아의 목덜미 투명대가 설정된 경우, 영상 생성부(120)는 태아의 목덜미 투명대에 대한 렌더링 영역을 설정하여 전술한 과정을 진행 함으로써 목덜미 부분의 투명한 부위를 명확하게 관찰할 수 있다.

뇌겸(Falx)의 경우에도 마찬가지로, 뇌겸(Falx)을 포함하는 부분(Falx Line)의 렌더링 영역을 설정하여 전술한 과정을 진행함으로써 뇌겸을 명확하게 관찰할 수 있다.

다시 도 3으로 돌아가면, 입력부(400)는 사용자가 영상 장치(10)에 관한 각종 제어 명령을 입력할 수 있도록 하고, 복수의 화면을 구비하여 대상체 및 관심 대상에 대한 여러 영상을 표시 할 수 있는 디스플레이부(300)를 보면서 제어 명령을 입력할 수 있도록 할 수 있다. 사용자는 입력부(400)를 통해 대상체 및 관심 대상을 설정할 수 있고, 기준 단면을 지정할 수도 있고, 디스플레이부(300)를 통해 디스플레이될 3차원 데이터 및 단면 데이터(예를 들어, 진단 정보)를 선택할 수도 있다.

입력부(400)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치 스크린, 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

입력부(400)는 도 2에서와 같이 호스트 장치(100)의 상부에 위치할 수도 있으나, 입력부(400)가 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal)등으로 구현되는 경우에는 호스트 장치(100)의 하부에 마련되는 것도 가능하다.

또한, 입력부(400)가 터치 스크린 등과 같이 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어적으로 구현되는 경우에는 후술할 디스플레이부(300)를 통해 디스플레이될 수 있다.

입력부(400)의 주변에는 초음파 프로브(200)를 거치하기 위한 초음파 프로브 홀더가 하나 이상 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 영상 장치(10)를 사용하지 않을 때, 초음파 프로브 홀더에 초음파 프로브(200)를 거치하여 보관할 수 있다.

전술한 실시 예에서 영상 장치(10)를 구성하는 구성요소들 중 일부 구성요소는 일종의 '모듈(module)'로 구현될 수 있다. 여기서, '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 게다가, 상기 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내에서 하나 또는 그 이상의 CPU를 실행할 수 있다.

이어서, 도 13 내지 도 16을 참조하여 영상 장치(10)의 제어방법을 설명한다. 도 13 내지 도 16은 일 실시예에 따른 영상 장치(10)의 제어방법에 대한 순서도이다.

도 13을 참조하면, 우선 영상 장치(10)는 대상체로부터 반사된 초음파를 초음파 프로브(200)를 통해 수신하여, 전기적 신호로 변환된 초음파 신호를 입력 신호로서 수신하고, 입력 신호에 기초하여 대상체의 초음파 영상을 생성한다(S1100). 초음파 영상은 대상체의 볼륨 영상 및 단면 영상을 포함하고, A-모드(Amplitude mode), B-모드(Brightness mode), D-모드(Doppler mode), E-모드(Elastography mode), 및 M-모드(Motion mode) 영상을 포함한다.

볼륨 영상은 대상체를 3차원 이미지로 표현한 영상으로서, 영상 장치(10)가 초음파를 이용하여 대상체를 촬영하는 경우, 3D 초음파 프로브, 매트릭스 초음파 프로브, 매커니컬 초음파 프로브 등을 이용하여 볼륨 데이터를 획득한 후 생성한 영상을 의미하고, 단면 영상은 볼륨 영상이 포함하는 모든 대상체에 대한 단면 영상을 포함한다.

이어서, 영상 장치(10)는 볼륨 영상의 기준 단면을 설정한다(S1200).

일 예로서, 기준 단면이 자동으로 설정되는 경우, 영상 장치(10)는 대상체에 관한 특징점 또는 특징선을 포함하는 해부학적 정보를 이용하여 기준 단면을 추출할 수 있다. 이 경우 해부학적 정보로 뇌의 중앙선(mid-line) 정보를 이용하는데 중앙선 정보는 제3 뇌실선(3rd ventricle line) 또는 뇌겸선(Falx line) 등이 이용된다. 또한, 영상 장치(10)는 저장부(140)에 저장된 데이터를 기초로 기계-학습 방식을 이용하여 정중시상면을 자동으로 추출할 수도 있다.

또한, 다른 예로서, 기준 단면이 수동으로 설정되는 경우, 사용자로부터 입력 받은 특징점 또는 특징선을 이용하여 볼륨 영상에서 뇌겸(falx)을 검출하고, 검출된 뇌겸을 이용하여 영상 장치(10)는 정중시상면을 추출할 수 있다.

이어서, 영상 장치(10)는 기준 단면으로부터의 거리로서 랜더링 영역을 자동으로 설정한다(S1300). 랜더링 영역을 자동으로 설정하는 방법(S1300)과 관련하여 도 14 내지 도 16과 관련하여 후술한다.

이어서, 영상 장치(10)는 설정된 랜더링 영역 내 존재하는 복수의 단면 영상에 기반하여 3차원 데이터를 생성하고, 3차원 데이터를 디스플레이한다(S1400). 또한, 영상 장치(10)는 3차원 데이터 외에도, 볼륨 영상, 단면 영상, 단면 데이터를 디스플레이할 수 있다. 3차원 데이터는 대상체 또는 관심 대상의 랜더링 영상, 두께, 깊이 정보 등 대상체 또는 관심 대상이 포함할 수 있는 다양한 정보를 포함한다. 또한, 영상 장치(10)는 관심 대상을 마커를 통해 표시하거나, 관심 대상으로부터 미리 설정된 영역에 대해서만 랜더링 영상을 생성 및 표시할 수도 있다. 마커는 관심 대상을 지칭하는 색상 및 화살표를 이용하여 표현 가능하다. 또한, 영상 장치(10)는 관심 대상에 대한 단면 데이터 및 3차원 데이터로서, 관심 대상의 이상 유무 및 이상 정도 등의 진단 정보를 표시할 수도 있다.

이하, 도 14 내지 도 16을 참조하여 영상 장치(10)가 기준 단면으로부터의 거리를 설정하는 방법을 설명한다.

도 14을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 장치(10)는 저장부(140)에 저장된 기준 데이터를 이용하여 거리(이하, 랜더링 영역)을 설정할 수 있다. 구체적으로, 저장부(140)가 제 1 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 테이블 형태로 저장하고 있는 경우, 영상 장치(10)는 사용자로부터 입력 받거나 자동으로 판단된 제 1 기준 데이터(S1310)에 대응하는 랜더링 영역을 저장부(140)에서 추출한다. 그리고, 영상 장치(10)는 추출된 랜더링 영역을 관심 대상의 랜더링 영역으로 설정한다(S1330). 예를 들어, 제 1 기준 데이터는 태아의 임신 주수(Gestational Age, GA)일 수 있고, 랜더링 영역은 뇌량의 두께일 수 있다. 태아의 주수(GA)는 태아가 몇 주가 되었는지를 나타내는 척도를 의미한다.

한편, 저장부(140)가 복수의 기준 데이터(예를 들어, 제 1 기준 데이터 및 제 2 기준 데이터)에 대응하는 랜더링 영역을 테이블 형태로 저장하고 있는 경우, 영상 장치(10)는 사용자로부터 입력 받거나 자동으로 판단된 제 1 기준 데이터(S1310)에 대응하는 제 2 기준 데이터를 판단하고(S1320), 제 2 기준 데이터에 대응하는 랜더링 영역을 저장부(140)에서 추출한다. 그리고, 영상 장치(10)는 추출된 랜더링 영역을 관심 대상의 랜더링 영역으로 설정한다(S1330). 예를 들어, 제 1 기준 데이터는 태아의 머리둘레(HC), 제 2 기준 데이터는 태아의 임신 주수(GA)일 수 있고, 랜더링 영역은 뇌량의 두께일 수 있다. 이 경우, 영상 장치(10)는 태아의 머리둘레(HC)를 판단하기 위해 볼륨 영상에서 머리둘레를 측정할 수 있는 단면 영상을 추출하여 머리 둘레(HC)에 대응하는 임신 주수(GA)를 판단하고, 임신 주수(GA)에 대응하는 랜더링 영역을 추출할 수 있다.

도 15를 참조하면, 다른 실시예에 따른 영상 장치(10)는 기준 단면에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터, 및 볼륨 영상 내의 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하고(S1340), 기준 단면으로부터 유사도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다(S1350). 예를 들어, 영상 장치(10)가 기준 단면인 정중시상면에 포함된 뇌량에 대한 단면 데이터 및 정중시상면을 제외한 여러 단면 영상 각각에 포함된 뇌량에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하고, 유사도가 기준값 이상인 단면 영상까지의 최대 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 이 경우, 정중시상면으로부터의 최대 거리 이내에 존재하는 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 영상 장치(10)가 3차원 데이터를 생성할 수 있다. 단면 데이터는 관심 대상의 밝기, 혈류 속도, 형태, 모양, 및 크기 등을 포함한다.

도 16을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 영상 장치(10)는 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고(S1360), 기준 단면으로부터 도플러 정보에 포함된 혈류 속도가 기준값 이상이거나, 도플러 정보에 포함된 색 정보를 포함하는 복수의 단면 영상까지의 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다(S1370).

도플러 정보는 관심 대상의 혈류에 나타나는 색상(color)정보로서 혈류의 속도에 따라 다른 색으로 표시된다. 예를 들어, 혈류의 속도가 기준값 이상인 부분이 검은색으로 표시된 경우, 영상 장치(10)는 검은색 부분을 포함하는 연속적인 복수의 단면 영상까지의 거리 중 최대 거리를 랜더링 영역으로 설정할 수 있다. 연속적인 복수의 단면 영상은 기준 단면에 대해 수직한 방향으로 연속되는 대상체에 대한 복수의 단면 영상을 의미한다.

한편, 전술한 바와 같이 랜더링 영역은 기준 단면으로부터의 거리를 의미하나, 기준 단면으로부터 양(+)의 방향으로의 수직 거리 및 기준 단면으로부터 음(-)의 방향으로의 수직 거리를 모두 포함한다.

한편, 상술한 영상 장치(10)의 제어방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

전술한 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.

10: 영상 장치
100: 호스트 장치
110: 빔 포밍부
120: 영상 생성부
121: 영상 처리부
122: 영역 설정부
130: 제어부
140: 저장부
200: 초음파 프로브
300: 디스플레이부
400: 입력부

Claims

관심 대상을 포함하는 대상체에 대한 볼륨 영상을 생성하고, 상기 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 영상 처리부; 및
상기 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 영역 설정부를 포함하되,
상기 영상 처리부는 상기 기준 단면의 단면 데이터와 상기 거리 이내에 존재하는 상기 볼륨 영상 데이터에 기반하여 상기 관심 대상의 3차원 데이터를 생성하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기준 단면은 정중면, 정중시상면, 관상면, 및 수평면 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 거리는 상기 관심 대상의 두께를 포함하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 제1 기준 데이터에 각각 대응하는 거리가 저장된 저장부; 및
사용자로부터 제1 기준 데이터를 입력 받는 입력부를 더 포함하되,
상기 영역 설정부는 입력부를 통해 입력받은 제1 기준 데이터에 대응하는 거리를 상기 기준 단면으로부터의 거리로 설정하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
제1 기준 데이터 및 제2 기준 데이터에 대응하는 거리가 저장된 저장부를 더 포함하되,
상기 영역 설정부는 상기 복수의 단면 영상이 포함하는 제1 기준 데이터에 대응하는 제2 기준 데이터를 판단하고, 상기 제2 기준 데이터에 대응하는 거리를 상기 기준 단면으로부터의 거리로 설정하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영역 설정부는, 상기 기준 단면에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터, 및 상기 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상에 대한 단면 데이터 간의 유사도를 산출하고, 상기 기준 단면으로부터 상기 유사도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 상기 기준 단면으로부터의 거리로 설정하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영역 설정부는, 상기 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고, 상기 기준 단면으로부터 상기 도플러 정보에 포함된 혈류의 속도가 기준값 이상인 복수의 단면 영상까지의 거리를 상기 기준 단면으로부터의 거리로 설정하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영역 설정부는, 상기 복수의 단면 영상에 포함된 관심 대상의 도플러 정보를 획득하고, 상기 기준 단면으로부터 상기 기준 단면의 도플러 정보에 포함된 관심 대상의 색 정보를 포함하는 복수의 단면 영상까지의 거리를 상기 기준 단면으로부터의 거리로 설정하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 처리부는, 상기 관심 대상을 포함하는 단면 영상을 기준 단면으로 추출하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 3차원 데이터는 랜더링 영상을 포함하는 영상 장치.
제1 항에 있어서,
상기 3차원 데이터를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 영상 장치.
제11 항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 관심 대상을 표시하는 마커, 및 상기 관심 대상에 대한 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 더 디스플레이하는 영상 장치.
제12 항에 있어서,
상기 마커는 상기 관심 대상을 지칭하는 색상 및 화살표 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영상 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 진단 정보는 상기 관심 대상의 표준뷰, 두정골 사이 직경(biparietal diameter, BPD), 전측부-후측부 직경(OFD), 태아 머리 둘레 (head circumference, HC), 후부대뇌뇌실직경(Posterior Cerebral Ventricle Diameter, Vp), 복부 둘레 (abdominal circumference, AC), 대퇴골 길이 (femur length, FL), 대퇴골 길이 (femur length, FL), 시상(thalamus, T)의 위치, 혈관의 도플러 정보, 트랜스 소뇌 직경(Transverse cerebellar Diameter, TCD), 및 대뇌조(Cisterna Magna, CM)의 위치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영상 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 관심 대상으로부터 미리 설정된 영역에 대한 3차원 데이터를 디스플레이하는 영상 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 3차원 데이터에 기초하여 대조도를 증가시킨 랜더링 영상을 디스플레이하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 장치는 초음파 영상 장치를 포함하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 처리부는 상기 관심 대상의 특징점 및 특징면 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 관심 대상은 뇌량, 목덜미 투명대, 및 뇌겸 중 적어도 어느 하나를 포함하는 영상 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 대상체 및 상기 관심 대상 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 입력받는 입력부를 더 포함하는 영상 장치.
제 1항에 있어서,
상기 거리는 상기 기준 단면으로부터의 수직 거리를 포함하는 영상 장치.
관심 대상에 대한 볼륨 영상을 생성하는 단계;
상기 볼륨 영상의 기준 단면을 추출하는 단계;
상기 기준 단면으로부터의 거리를 자동으로 설정하는 단계; 및
상기 기준 단면의 단면 데이터와 상기 거리 이내에 존재하는 상기 볼륨 영상의 복수의 단면 영상이 포함하는 단면 데이터에 기반하여 상기 관심 대상의 3차원 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 영상 장치의 제어방법.