KR20160080981A - 초음파 영상을 생성하는 방법 및 영상 처리 장치 - Google Patents

초음파 영상을 생성하는 방법 및 영상 처리 장치 Download PDF

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Abstract

시간 이득 보상을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 방법 및 영상 처리 장치가 제공된다. 초음파 영상을 생성하는 방법은, 초음파 데이터를 획득하는 단계와, 초음파 데이터 중 감쇠 정도를 추정하기 위한 유효 데이터를 결정하는 단계와, 유효 데이터에 기초하여 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정하는 단계와, 추정된 감쇠 정도에 기초하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)을 수행하는 단계 및 시간 이득 보상이 수행된 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

초음파 영상을 생성하는 방법 및 영상 처리 장치{Method for Generating a Ultrasound Image and Image Processing Apparatus}
양질의 화질을 가지는 초음파 영상을 생성하는 방법 및 그 영상 처리 장치에 관한 것이다.
초음파를 이용하여 생성되는 초음파 영상은 다양하게 이용되고 있다. 특히, 초음파 영상은 비침습 및 비파괴 특성을 가지고 있어 의료 분야에서도 널리 이용된다. 초음파 영상은 대상체 내부에 대한 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다. 초음파 영상을 생성하는 영상 처리 장치가 초음파 진단 장치인 경우, 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 얻을 수 있다.
초음파 영상을 이용하여 대상체 내부를 관찰하기 위해서, 대상체 내부를 선명하게 나타내는 초음파 영상을 생성할 필요가 있다. 그러나, 초음파 영상을 생성하기 위한 초음파 데이터를 획득하는 경우, 음향 빔(beam)은 대상체 내부를 진행하면서 감쇠된다. 이로 인하여 반사체로부터 트랜스듀서로 돌아오는 에코 신호는 반사체의 위치가 트랜스듀서로부터 멀수록 신호의 세기가 약해진다. 따라서, 감쇠로 인하여 약해진 신호의 세기를 보상하기 위해 영상 처리 장치가 시간 이득 보상(Time Gain Compensation)을 수행할 필요가 있다.
시간 이득 보상을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 방법 및 영상 처리 장치가 제공된다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일부 실시 예에 따라 초음파 영상을 생성하는 방법은, 초음파 데이터를 획득하는 단계와, 초음파 데이터 중 감쇠 정도를 추정하기 위한 유효 데이터를 결정하는 단계와, 유효 데이터에 기초하여 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정하는 단계와, 추정된 감쇠 정도에 기초하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)을 수행하는 단계 및 시간 이득 보상이 수행된 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따르면, 감쇠 정도를 추정하는 단계는 초음파 데이터에 대한 감쇠 계수를 결정하는 단계를 포함하고, 시간 이득 보상을 수행하는 단계는 감쇠 계수에 기초하여 초음파 데이터에 대한 이득을 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 유효 데이터를 결정하는 단계는 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정하는 단계 및 초음파 데이터 중에서 유효 영역에 포함되는 데이터를 유효 데이터로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 유효 영역을 결정하는 단계는 초음파 데이터에 대한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)에 기초하여 조직 맵(tissue map)을 생성하는 단계 및 조직 맵에 기초하여 유효 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 유효 영역을 결정하는 단계는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하는 단계 및 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정하는 단계는 표준편차의 증가 정도에 기초하여 유효 영역을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일부 실시 예에 따라 초음파 영상을 생성하는 영상 처리 장치는, 초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부 및 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하고, 영상 처리부는 초음파 데이터 중 유효 데이터를 결정하며, 유효 데이터에 기초하여 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정하고, 추정된 감쇠 정도에 따라서 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)를 수행할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리부는 유효 데이터에 기초하여 초음파 데이터에 대한 감쇠 계수를 결정하고, 감쇠 계수에 기초하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상을 수행할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리부는 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정하고, 초음파 데이터 중에서 유효 영역에 포함되는 데이터를 유효 데이터로 결정할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리부는 초음파 데이터에 대한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)에 기초하여 조직 맵(tissue map)을 생성하고, 조직 맵에 기초하여 유효 영역을 결정할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리부는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하고, 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정할 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리부는 표준편차의 증가 정도에 기초하여 유효 영역을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일부 실시 예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 전술된 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 것을 특징으로 할 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 일 실시 예와 관련된 초음파 진단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시 예와 관련된 무선 프로브의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예와 관련된 초음파 영상을 생성하는 프로세스를 도시한 순서도이다.
도 4는 일 실시 예와 관련된 초음파 영상을 도시한 예시도이다.
도 5는 일부 실시 예에 따른 영상 처리 장치의 구조를 간단히 도시한 블록도이다.
도 6은 일부 실시 예에 따라 초음파 영상을 생성하는 프로세스를 도시한 순서도이다.
도 7은 일부 실시 예에 따라 시간 이득 보상을 수행하는 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 다른 일부 실시 예에 따라 시간 이득 보상을 수행하는 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9 및 도 10은 일부 실시 예에 따라 생성된 조직 맵(tissue map)을 도시한 예시도이다.
도 11 내지 도 13은 일부 실시 예와 관련된 초음파 데이터에 대한 스펙트럼 분석을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14 및 도 15는 일부 실시 예와 관련된 스펙트럼의 표준편차, 시간 이득 보상 곡선 및 스캔라인 프로파일을 도시한 예시도이다.
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 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. 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 "초음파 영상"이란 초음파를 이용하여 획득된 대상체(object)에 대한 영상을 의미한다. 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
일부 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 초음파 진단 장치(1000)를 포함할 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예와 관련된 초음파 진단 장치(1000)의 구성을 도시한 블록도이다. 일 실시 예에 의한 초음파 진단 장치(1000)는 프로브(20), 초음파 송수신부(100), 영상 처리부(200), 통신부(300), 메모리(400), 입력 디바이스(500), 및 제어부(600)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스(700)를 통해 서로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 영상 처리 장치는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC, 또는 PC 등의 형태로 구현될 수도 있다.
프로브(20)는, 초음파 송수신부(100)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 진단 장치(1000)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 진단 장치(1000)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(166)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 한편, 수신부(120)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(122)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(20)의 감도가 향상되거나 ADC(124)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(122)는 생략될 수도 있다.
영상 처리부(200)는 초음파 송수신부(100)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 디스플레이한다. 한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체를 표현하는 도플러 영상을 포함할 수도 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(spectral doppler) 영상을 포함할 수 있다.
B 모드 처리부(212)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(220)는, B 모드 처리부(212)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 도플러 처리부(214)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(220)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의한 영상 생성부(220)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(10)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(220)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(400)에 저장될 수 있다.
디스플레이부(230)는 생성된 초음파 영상을 표시 출력한다. 디스플레이부(230)는, 초음파 영상뿐 아니라 초음파 진단 장치(1000)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 한편, 초음파 진단 장치(1000)는 구현 형태에 따라 둘 이상의 디스플레이부(230)를 포함할 수 있다.
통신부(300)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(300)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(300)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(300)는 네트워크(30)를 통해 대상체(10)의 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(300)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(10)의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(300)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
통신부(300)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 서버(32), 의료 장치(34), 또는 휴대용 단말(36)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(300)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(310), 유선 통신 모듈(320), 및 이동 통신 모듈(330)을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(310)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(320)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(330)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(400)는 초음파 진단 장치(1000)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(400)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 진단 장치(1000) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
메모리(400)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(1000)는 웹 상에서 메모리(400)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
입력 디바이스(500)는, 사용자로부터 초음파 진단 장치(1000)를 제어하기 위한 데이터를 입력받는 수단을 의미한다. 입력 디바이스(500)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(600)는 초음파 진단 장치(1000)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(600)는 도 1에 도시된 프로브(20), 초음파 송수신부(100), 영상 처리부(200), 통신부(300), 메모리(400), 및 입력 디바이스(500) 간의 동작을 제어할 수 있다.
프로브(20), 초음파 송수신부(100), 영상 처리부(200), 통신부(300), 메모리(400), 입력 디바이스(500) 및 제어부(600) 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(100), 영상 처리부(200), 및 통신부(300) 중 적어도 일부는 제어부(600)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.
도 2는 일 실시 예와 관련된 무선 프로브(2000)의 구성을 도시한 블록도이다. 무선 프로브(2000)는, 도 1에서 설명한 바와 같이 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 구현 형태에 따라 도 1의 초음파 송수신부(100)의 구성을 일부 또는 전부 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 실시 예에 의한 무선 프로브(2000)는, 송신부(2100), 트랜스듀서(2200), 및 수신부(2300)를 포함하며, 각각의 구성에 대해서는 1에서 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 한편, 무선 프로브(2000)는 그 구현 형태에 따라 수신 지연부(2330)와 합산부(2340)를 선택적으로 포함할 수도 있다.
무선 프로브(2000)는, 대상체(10)로 초음파 신호를 송신하고 에코 신호를 수신하며, 초음파 데이터를 생성하여 도 1의 초음파 진단 장치(1000)로 무선 전송할 수 있다.
도 3은 일 실시 예와 관련된 초음파 영상을 생성하는 프로세스를 도시한 순서도이다. 도 3은 프로브(20)를 포함하는 영상 처리 장치가 초음파 영상을 생성하는 프로세스를 도시한 것이나, 이에 한정되지 않는다.
먼저, 단계 S3100에서 영상 처리 장치는 에코 신호를 수신 빔포밍(beamforming)함으로써 초음파 데이터를 생성할 수 있다. 어레이 프로브를 통해 수신하는 초음파 빔의 형상을 제어하는 것을 수신 빔포밍이라 한다. 영상 처리 장치는 빔포밍을 수행하는 대신 다른 디바이스로부터 생성된 초음파 데이터를 수신할 수도 있다. 빔포밍된 초음파 데이터는 BF(z)로 언급될 수 있다.
여기서, 초음파 데이터는 초음파 신호의 특성으로 인해 감쇠된 에코 신호에 기초하여 생성된 데이터일 수 있다. 따라서, 단계 S3200에서 영상 처리 장치는 감쇠된 이득을 보상하기 위하여 초음파 데이터에 대한 이득 보상을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이득 보상 곡선(gain compensation curve)의 값을 깊이에 따라서 빔포밍된 초음파 데이터의 값에 곱할 수 있다. 여기서, 이득 보상 곡선은 송신 신호의 감쇠 곡선(attenuation curve)의 역(inverse)일 수 있다. 이득 보상 곡선이 Gain(z)인 경우, 이득 보상을 수행한 결과는 BF(z)*Gain(z)일 수 있다. 이득 보상은 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)일 수 있다. 여기서, 초음파는 프로브(20)로부터의 거리를 나타내는 깊이(depth)가 깊어질수록 감쇠의 정도가 증가한다. 또한, 초음파는 송신 주파수나 매질의 종류에 따라서 다른 정도로 감쇠된다. 또한, 매질의 임피던스에 따라서 초음파가 반사되는 정도가 달라진다. 따라서, 대상체에 포함된 다양한 매질들의 특성을 고려하여 이득 보상을 수행할 필요가 있다.
이후, 영상 처리 장치는 단계 S3300에서 초음파 데이터를 복조하고, 단계 S3400에서 복조된 데이터로부터 포락선(envelope)을 검출할 수 있다. 이후, 영상 처리 장치는 단계 S3500에서 초음파 데이터에 대한 로그 압축(Log compression)을 수행한 수, 로그 압축된 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.
도 4는 일 실시 예와 관련된 초음파 영상을 도시한 예시도이다. 도 4의 (a)는 도 3의 단계 S3200의 이득 보상을 수행하지 않은 초음파 데이터에 기초하여 생성된 초음파 영상(4100)이다. 도 4의 (b)는 단계 S3200의 이득 보상을 수행한 초음파 데이터에 기초하여 생성된 초음파 영상(4200)이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 초음파 영상(4100) 내에서 깊이가 깊은 영역(4120)은 초음파의 감쇠로 인하여 영상이 전체적으로 어둡게 나타난다. 따라서, 깊은 영역(4120) 내에서의 영상의 대조도(contrast)가 낮아지므로, 깊은 영역(4120) 내에 포함된 조직을 구별하기 어렵다.
이에 비하여, 도 4의 (b)를 참조하면, 이득 보상을 수행함으로써 초음파 영상(4200) 내의 깊은 영역(4220) 내에서의 대조도가 높아진다. 이에 따라, 이득 보상을 수행하기 전에는 나타나지 않았던 조직의 형태(4240)가 명확하게 드러난다.
도 5는 일부 실시 예에 따른 영상 처리 장치의 구조를 간단히 도시한 블록도이다. 도 5에 도시된 구성요소는 일부 실시 예를 설명하기 위한 것이며, 영상 처리 장치는 도 5에 도시된 것보다 많은 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 구성요소는 유사한 기능을 수행하는 다른 구성요소로 치환될 수도 있다. 일부 실시 예에 따른 영상 처리 장치는 데이터 획득부(5100) 및 영상 처리부(200)를 포함할 수 있다.
데이터 획득부(5100)는 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득부(5100)는 실시 예에 따라서 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득부(5100)는 도 1의 프로브(20) 및 초음파 송수신부(100)를 포함할 수 있다. 즉, 데이터 획득부(5100)는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 초음파 신호가 반사된 에코 신호를 수신함으로써 초음파 데이터를 생성할 수 있다. 다른 예를 들면, 데이터 획득부(5100)는 도 1의 통신부(300)를 포함할 수 있다. 즉, 데이터 획득부(5100)는 다른 디바이스(예를 들어, 도 1의 서버(32), 의료장치(34), 또는 휴대용 단말(36))로부터 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 데이터 획득부(5100)는 메모리(400)에 저장된 초음파 데이터를 획득할 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성할 수 있다. 또한, 영상 처리부(200)는 초음파 영상을 생성하기 위하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상을 수행할 수 있다. 즉, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 보상할 수 있다.
시간 이득 보상을 수행하기 위하여, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정할 수 있다. 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 이득 보상 곡선으로 나타낼 수 있다. 영상 처리부(200)는 이득 보상 곡선을 깊이에 따라서 초음파 데이터에 곱함으로써 시간 이득 보상을 수행할 수 있다.
대상체 내에는 초음파에 대한 반사 정도가 낮은 매질(예를 들어, 액체)이 포함될 수 있다. 이 경우, 반사 정도가 낮은 매질에 대한 초음파 영상 내의 영역에 대응되는 초음파 데이터는 감쇠 정도를 추정함에 있어서 유효하지 않은 데이터일 수 있다. 즉, 일부 실시 예에 따르면, 유효 데이터는 초음파 데이터 중 유효 영역 내에 포함되는 데이터를 의미할 수 있다. 이 경우, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정하고, 초음파 데이터 중에서 유효 영역에 포함되는 데이터를 유효 데이터로 결정할 수 있다. 따라서, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터 중 유효하지 않은 데이터를 제외하고 유효 데이터에 기초하여 감쇠 정도를 추정할 필요가 있다. 여기서, 일부 실시 예에 따른 영상 처리부(200)는 감쇠 정도를 추정할 때, 초음파 데이터 중 유효 데이터를 결정할 수 있다. 영상 처리부(200)는 결정된 유효 데이터에 기초하여 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정할 수 있다.
일부 실시 예에 따른 영상 처리부(200)는 조직 맵(tissue map)을 생성하고, 조직 맵에 기초하여 유효 영역을 결정할 수 있다. 여기서, 조직 맵은 초음파 데이터 상의 조직의 특성에 따라서 초음파 데이터가 유효한지 여부를 나타내는 도표를 의미한다. 예를 들어, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)이 임계값 이상인 영역을 유효 영역으로 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 다른 예를 들면, 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하고, 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정할 수도 있다.
일부 실시 예에 따른 영상 처리부(200)는 감쇠 정도를 추정하기 위해 감쇠 계수를 결정할 수 있다. 감쇠 계수는 아래 수학식 1에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, β dB /cm/MHz 는 감쇠 계수, c는 음파의 평균 속도, spectral std는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼의 표준 편차, df max (t)/dt는 깊이에 따른 중심주파수의 변화량을 의미한다. 음파의 평균 속도는 상수로 정해지거나, RF 데이터로부터 획득될 수 있다. 영상 처리부(200)는 감쇠 계수와 중심 주파수를 곱함으로써 이득 보상 곡선을 결정할 수 있다.
도 6은 일부 실시 예에 따라 초음파 영상을 생성하는 프로세스를 도시한 순서도이다.
먼저, S6100 단계에서 영상 처리 장치는 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 초음파 신호가 반사된 에코 신호를 수신함으로써 초음파 데이터를 생성할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 다른 디바이스(예를 들어, 도 1의 서버(32), 의료장치(34), 또는 휴대용 단말(36))로부터 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 메모리(400)에 저장된 초음파 데이터를 획득할 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, S6200 단계에서 영상 처리 장치는 초음파 데이터 중에서 유효 데이터를 결정할 수 있다. 여기서, 유효 데이터는 감쇠 정도를 추정하기 위해 이용될 데이터를 의미할 수 있다. 또한, 일부 실시 예에 따르면, 유효 데이터는 초음파 데이터 중 유효 영역 내에 포함되는 데이터를 의미할 수 있다. 이 경우, 영상 처리 장치는 S6200 단계에서 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정할 수 있다. 이후, 영상 처리 장치는 초음파 데이터 중에서 유효 영역 내에 포함되는 데이터를 유효 데이터로 결정할 수 있다.
일부 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 초음파 데이터에 대한 조직 맵을 생성할 수 있다. 영상 처리 장치는 조직 맵에서 유효 영역으로 지시된 영역에 대응되는 초음파 데이터를 유효 데이터로 결정할 수 있다. 영상 처리 장치는 초음파 데이터의 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)이 임계값 이상인 영역을 유효 영역으로 결정할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 다른 예를 들면, 영상 처리 장치는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하고, 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정할 수도 있다.
이후 S6300 단계에서, 영상 처리 장치는 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정할 수 있다. 여기서, 영상 처리 장치는 초음파 데이터 중 유효 데이터에 기초하여 감쇠 정도를 추정할 수 있다. 즉, 감쇠 정도를 추정할 때, 영상 처리 장치는 유효 데이터가 아닌 데이터를 제외한 데이터에 기초하여 감쇠 정도를 추정할 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 영상 처리 장치는 상기 수학식 1을 이용하여 감쇠 계수를 결정함으로써 감쇠 정도를 추정할 수 있다.
S6400 단계에서, 영상 처리 장치는 추정된 감쇠 정도에 기초하여 시간 이득 보상을 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리 장치는 감쇠 계수와 중심 주파수를 곱함으로써 이득 보상 곡선을 결정하고, 결정된 이득 보상 곡선을 깊이에 따라서 초음파 데이터에 곱함으로써 시간 이득 보상을 수행할 수 있다. 이후 S6500 단계에서, 영상 처리 장치는 감쇠가 보상된 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.
도 7은 일부 실시 예에 따라 시간 이득 보상을 수행하는 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.
일부 실시 예에 따른 영상 처리부(200)는 스펙트럼 분석부(7200) 및 유효 영역 결정부(7100)를 포함할 수 있다. 먼저, 스펙트럼 분석부(7200)는 초음파 데이터를 푸리에 변환할 수 있다(7210). 여기서, 초음파 데이터는 IQ/RF 데이터일 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 푸리에 변환은 단시간 푸리에 변환(Short-Time Fourier Transform; STFT)일 수 있다.
유효 영역 결정부(7100)는 변환된 초음파 데이터에 기초하여 신호 대 잡음 비를 추정할 수 있다(7110). 유효 영역 결정부(7100)는 추정된 신호 대 잡음 비에 기초하여 유효 영역을 결정할 수 있다(7120). 예를 들어, 신호가 잡음보다 큰 영역이 유효 영역으로 결정될 수 있다. 여기서, 유효 영역 결정부(7100)는 결정된 유효 영역을 나타내는 조직 맵을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스펙트럼 분석부(7200)는 유효 영역에 포함되는 초음파 데이터에 대하여 에버리징(Averaging) 및 정규화(Normalizing)를 수행할 수 있다(7220). 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 정규화된 초음파 데이터에 기초하여 스펙트럼의 표준편차(Standard Deviation of spectrum; spectral STD)를 추정할 수 있다(7230). 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 추정된 표준편차에 대한 스무딩(Smoothing) 및 보간법(Interpolating)을 수행함으로써 유효 영역에 포함되지 않는 데이터를 제외함에 따른 오차를 줄일 수 있다(7240). 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 기초하여 추정된 주파수(7300) 및 스펙트럼 분석부(7200)에 의해 추정된 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 감쇠의 정도를 추정(7400)할 수 있다. 영상 처리부(200)는 추정된 감쇠의 정도에 기초하여 이득 보상(7500)을 수행할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 스펙트럼 분석부는 푸리에 변환(7210)된 초음파 데이터에 대하여 에버리징(Averaging) 및 정규화(Normalizing)를 수행할 수 있다(7220). 이후, 스펙트럼 분석부는 정규화된 초음파 데이터 중 포함되는 초음파 데이터에 대하여 스펙트럼의 표준편차를 추정할 수 있다. 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 추정된 표준편차에 대한 스무딩(Smoothing) 및 보간법(Interpolating)을 수행함으로써 유효 영역에 포함되지 않는 데이터를 제외함에 따른 오차를 줄일 수 있다(7240). 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 기초하여 추정된 주파수(7300) 및 스펙트럼 분석부(7200)에 의해 추정된 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 감쇠의 정도를 추정(7400)할 수 있다. 영상 처리부(200)는 추정된 감쇠의 정도에 기초하여 이득 보상(7500)을 수행할 수 있다.
도 8은 다른 일부 실시 예에 따라 시간 이득 보상을 수행하는 프로세스를 설명하기 위한 블록도이다.
일부 실시 예에 따른 영상 처리부(200)는 스펙트럼 분석부(7200) 및 유효 영역 결정부(8100)를 포함할 수 있다. 먼저, 스펙트럼 분석부(7200)는 초음파 데이터를 푸리에 변환할 수 있다(7210). 여기서, 초음파 데이터는 IQ/RF 데이터일 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 푸리에 변환은 단시간 푸리에 변환(Short-Time Fourier Transform; STFT)일 수 있다.
유효 영역 결정부(8100)는 초음파 데이터와 관련된 잡음 데이터 및 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 유효 영역 결정부(8100)는 미리 획득된 잡음 데이터 및 초음파 데이터에 기초하여 신호 대 잡음비를 추정할 수 있다(8110). 유효 영역 결정부(8100)는 추정된 신호 대 잡음 비에 기초하여 유효 영역을 결정할 수 있다(8120). 여기서, 유효 영역 결정부(8100)는 결정된 유효 영역을 나타내는 조직 맵을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스펙트럼 분석부(7200)는 유효 영역에 포함되는 초음파 데이터에 대하여 에버리징(Averaging) 및 정규화(Normalizing)를 수행할 수 있다(7220). 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 정규화된 초음파 데이터에 기초하여 스펙트럼의 표준편차(Standard Deviation of spectrum; spectral STD)를 추정할 수 있다(7230). 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 추정된 표준편차에 대한 스무딩(Smoothing) 및 보간법(Interpolating)을 수행함으로써 유효 영역에 포함되지 않는 데이터를 제외함에 따른 오차를 줄일 수 있다(7240). 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 기초하여 추정된 주파수(7300) 및 스펙트럼 분석부(7200)에 의해 추정된 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 감쇠의 정도를 추정(7400)할 수 있다. 영상 처리부(200)는 추정된 감쇠의 정도에 기초하여 이득 보상(7500)을 수행할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 스펙트럼 분석부는 푸리에 변환(7210)된 초음파 데이터에 대하여 에버리징(Averaging) 및 정규화(Normalizing)를 수행할 수 있다(7220). 이후, 스펙트럼 분석부는 정규화된 초음파 데이터 중 포함되는 초음파 데이터에 대하여 스펙트럼의 표준편차를 추정할 수 있다. 이후, 스펙트럼 분석부(7200)는 추정된 표준편차에 대한 스무딩(Smoothing) 및 보간법(Interpolating)을 수행함으로써 유효 영역에 포함되지 않는 데이터를 제외함에 따른 오차를 줄일 수 있다(7240). 영상 처리부(200)는 초음파 데이터에 기초하여 추정된 주파수(7300) 및 스펙트럼 분석부(7200)에 의해 추정된 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 감쇠의 정도를 추정(7400)할 수 있다. 영상 처리부(200)는 추정된 감쇠의 정도에 기초하여 이득 보상(7500)을 수행할 수 있다.
도 9 및 도 10은 일부 실시 예에 따라 생성된 조직 맵(tissue map)을 도시한 예시도이다.
특히, 도 9는 대상체의 매질이 균일한 경우의 초음파 영상(9100) 및 조직 맵을 도시한 예시도이다. 도 9의 (a)를 참조하면, 대상체의 매질이 균일하고 대상체가 초음파를 반사하는 반사체인 경우, 초음파 영상(9100)은 균일한 밝기를 나타낸다. 도 9의 (b)는 도 9의 (a)에 도시된 초음파 영상(9100)과 관련된 조직 맵이다. 도 9의 (b)를 참조하면, 매질이 균일한 대상체로부터 획득된 초음파 데이터에 기초하여 생성된 조직 맵은 유효 영역(9200)이 대부분을 차지한다.
도 10은 초음파를 반사하지 않는 매질을 포함하는 대상체에 대한 초음파 영상 및 조직 맵을 도시한 예시도이다. 도 10의 (a)는 초음파를 반사하지 않는 매질을 포함하는 대상체를 촬영한 초음파 영상이다. 대상체 내에서 초음파를 반사하지 않는 매질이 위치한 영역(10100)은 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 어둡게 나타난다. 즉, 반사하지 않는 매질이 위치한 영역(10100)에 대한 에코 신호는 다른 영역에 대한 에코 신호에 비하여 신호의 세기가 약하다. 신호 대 잡음 비에 기초하여 생성된 조직 맵인 도 10의 (b)를 참조하면, 매질이 위치한 영역(10100)은 유효하지 않은 영역(invalid region)으로 나타난다.
도 11 내지 도 13은 일부 실시 예와 관련된 초음파 데이터에 대한 스펙트럼 분석을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11의 (a)는 매질이 균일한 경우의 초음파 영상을 도시한 예시도이다. 또한, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)에 도시된 초음파 영상과 관련된 스펙트럼을 도시한 예시도이다. 도 11의 (b)를 참조하면, 스펙트럼의 표준편차를 나타내는 스펙트럼의 너비(11010)가 비교적 일정하다. 도 11의 (a)에 도시된 초음파 영상의 초음파 데이터로부터 추정된 스펙트럼의 표준편차에 대한 그래프인 도 11의 (c)를 참조하면, 스펙트럼의 표준편차는 깊이가 증가됨에 따라서 비교적 일정하게 감소된다.
도 12의 (a)는 초음파를 반사하지 않는 매질(12010)을 포함하는 대상체에 대한 초음파 영상을 도시한 예시도이다. 도 12의 (b)는 도 12의 (a)에 도시된 초음파 영상에 관련된 스펙트럼을 도시한 예시도이다. 도 12의 (b)를 참조하면, 스펙트럼의 표준편차를 나타내는 스펙트럼의 너비(12020)가 일정하게 감소하지 않고, 급격히 증가하는 영역(12030)이 존재한다. 도 12의 (a)에 도시된 초음파 영상의 초음파 데이터로부터 추정된 스펙트럼의 표준편차에 대한 그래프인 도 12의 (c)를 참조하면, 스펙트럼의 표준편차가 깊이가 증가됨에 따라 급격히 증가하는 구간(12040)이 나타난다. 영역(12030)을 포함하여 스펙트럼의 표준편차를 추정하는 경우, 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이 추정된 스펙트럼의 표준편차에 오차가 존재하게 된다. 오차가 존재하는 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 감쇠 정도를 추정하는 경우, 감쇠 정도에 오차가 발생하므로 스펙트럼의 표준편차에 대한 오차를 줄일 필요가 있다.
따라서, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예에 따른 영상 표시 장치는 스펙트럼의 표준편차가 급격하게 증가하는 영역을 비유효영역(13010)으로 결정할 수 있다. 또한, 영상 표시 장치는 비유효영역(13010)을 제외한 영역을 유효 영역(13020)으로 결정할 수 있다. 도 13의 (a)에 도시된 초음파 영상과 관련된 스펙트럼을 비유효영역(13010) 및 유효 영역(13020)으로 구분함으로써, 영상 처리 장치는 도 13의 (b)에 도시된 바와 같은 조직 맵을 생성할 수 있다. 즉, 일부 실시 예에 따른 영상 처리 장치는 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하고, 스펙트럼의 표준편차의 깊이에 따른 증가 정도에 기초하여 유효 영역(13020)을 결정할 수 있다. 유효 영역(13020)에 포함된 스펙트럼에 기초하여 스펙트럼의 표준편차를 추정하면, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이 깊이가 증가함에 따라서 일정하게 감소하는 스펙트럼의 표준편차를 얻을 수 있다.
도 14 및 도 15는 일부 실시 예와 관련된 스펙트럼의 표준편차, 시간 이득 보상 곡선 및 스캔라인 프로파일을 도시한 예시도이다. 도 14 및 도 15에 도시된 스캔라인 프로파일은 복수의 스캔라인들 중 어느 하나의 스캔라인에 관한 정보일 수 있다.
도 14는 유효 영역을 고려하지 않은 경우의 스펙트럼의 표준편차(14020), 시간 이득 보상 곡선(14030) 및 스캔라인 프로파일(14040)을 도시한 예시도이다. 도 14의 (a)는 프로브(20-1)를 통해서 획득된 초음파 데이터가 대상체(14010) 중 균일한 매질을 포함하는 영역(14012)에 대한 것인 경우를 도시한다. 이 경우, 초음파 데이터로부터 추정된 스펙트럼의 표준편차(14020)는 깊이가 증가함에 따라 점차 감소한다. 또한, 추정된 표준편차에 기초하여 결정된 시간 이득 보상 곡선(14030)은 깊이가 증가함에 따라 점차 증가한다. 시간 이득 보상 곡선(14030)에 기초하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상이 수행됨으로써, 스캔라인 프로파일(14040)의 강도(intensity)는 일정한 값으로 나타난다.
그러나, 도 14의 (b)와 같이 프로브(20-2)의 위치가 이동되면, 영상 처리 장치는 초음파를 반사하지 않는 매질(14014)을 포함하는 영역에 대한 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우, 초음파 데이터로부터 추정된 스펙트럼의 표준편차(14020)는 급격히 증가하는 구간을 가진다. 이렇게 추정된 스펙트럼의 표준편차(14020)에 기초하여 결정된 시간 이득 보상 곡선(14030)은 감쇠를 보상하기 위해 필요한 값(즉, 이론적 결과)보다 작은 값(즉, 추정된 결과)으로 결정된다. 결과적으로, 작은 값으로 결정된 시간 이득 보상 곡선(14030)에 기초하여 시간 이득 보상이 수행됨으로써, 스캔라인 프로파일(14040)의 강도는 본래의 매질을 특성을 나타내기 위한 강도에 비해 약한 강도를 나타내게 된다.
도 15는 일부 실시 예에 따라 유효 영역을 고려한 경우의 스펙트럼의 표준편차(15020), 시간 이득 보상 곡선(15030) 및 스캔라인 프로파일(15040)을 도시한 예시도이다. 도 15의 (a)는 프로브(20-1)를 통해서 획득된 초음파 데이터가 대상체(15010) 중 균일한 매질을 포함하는 영역(15012)에 대한 것인 경우를 도시한다. 이 경우, 초음파 데이터로부터 추정된 스펙트럼의 표준편차(15020)는 깊이가 증가함에 따라 점차 감소한다. 또한, 추정된 표준편차에 기초하여 결정된 시간 이득 보상 곡선(15030)은 깊이가 증가함에 따라 점차 증가한다. 시간 이득 보상 곡선(15030)에 기초하여 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상이 수행됨으로써, 스캔라인 프로파일(15040)의 강도(intensity)는 일정한 값으로 나타난다.
도 15의 (b)와 같이 프로브(20-2)의 위치가 이동되면, 영상 처리 장치는 초음파를 반사하지 않는 매질(15014)을 포함하는 영역에 대한 초음파 데이터를 획득할 수 있다. 이 경우에도, 유효 영역에 포함되는 초음파 데이터에 기초하여 추정된 스펙트럼의 표준편차(15020)는 일정하게 감소되는 형태를 나타낸다. 따라서, 유효 영역을 고려하여 추정된 스펙트럼의 표준편차(15020)에 기초하여 결정된 시간 이득 보상 곡선(15030)은 충분한 값을 가질 수 있다. 결과적으로, 충분한 값을 가지는 시간 이득 보상 곡선(15030)에 기초하여 시간 이득 보상이 수행됨으로써, 스캔라인 프로파일(15040)의 강도는 본래의 매질을 특성을 나타냄으로써 충분한 대조도를 가질 수 있다.
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, RAM과 같은 휘발성 및 ROM 과 같은 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 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 저장 매체는 ROM, RAM, 플래시 메모리, CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등으로 구현될 수 있다.
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 (13)

  1. 초음파 영상을 생성하는 방법에 있어서,
    초음파 데이터를 획득하는 단계;
    상기 초음파 데이터 중 감쇠 정도를 추정하기 위한 유효 데이터를 결정하는 단계;
    상기 유효 데이터에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정하는 단계;
    상기 추정된 감쇠 정도에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)을 수행하는 단계; 및
    상기 시간 이득 보상이 수행된 상기 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 초음파 영상 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감쇠 정도를 추정하는 단계는, 상기 초음파 데이터에 대한 감쇠 계수를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 시간 이득 보상을 수행하는 단계는, 상기 감쇠 계수에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 이득을 보상하는 단계를 포함하는, 초음파 영상 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 데이터를 결정하는 단계는,
    상기 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 초음파 데이터 중에서, 상기 유효 영역에 포함되는 데이터를 상기 유효 데이터로 결정하는 단계를 포함하는, 초음파 영상 생성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유효 영역을 결정하는 단계는,
    상기 초음파 데이터에 대한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)에 기초하여 조직 맵(tissue map)을 생성하는 단계; 및
    상기 조직 맵에 기초하여 유효 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 초음파 영상 생성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유효 영역을 결정하는 단계는,
    상기 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하는 단계; 및
    상기 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 상기 유효 영역을 결정하는 단계를 포함하는, 초음파 영상 생성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 표준편차에 기초하여 유효 영역을 결정하는 단계는,
    상기 표준편차의 증가 정도에 기초하여 유효 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는, 초음파 영상 생성 방법.
  7. 초음파 영상을 생성하는 영상 처리 장치에 있어서,
    초음파 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 및
    상기 초음파 데이터에 기초하여 초음파 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하고,
    상기 영상 처리부는,
    상기 초음파 데이터 중 유효 데이터를 결정하며, 상기 유효 데이터에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 감쇠 정도를 추정하고, 추정된 감쇠 정도에 따라서 상기 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상(Time Gain Compensation; TGC)를 수행하는, 영상 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 유효 데이터에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 감쇠 계수를 결정하고, 상기 감쇠 계수에 기초하여 상기 초음파 데이터에 대한 시간 이득 보상을 수행하는, 영상 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 초음파 데이터에 대한 유효 영역을 결정하고, 상기 초음파 데이터 중에서, 상기 유효 영역에 포함되는 데이터를 상기 유효 데이터로 결정하는, 영상 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 초음파 데이터에 대한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)에 기초하여 조직 맵(tissue map)을 생성하고, 상기 조직 맵에 기초하여 유효 영역을 결정하는, 영상 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 초음파 데이터에 대한 스펙트럼을 분석하고, 상기 스펙트럼의 표준편차에 기초하여 상기 유효 영역을 결정하는, 영상 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 표준편차의 증가 정도에 기초하여 유효 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는, 영상 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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