KR20170083507A - 음향 방사력 임펄스 이미징에서의 모션 독립 - Google Patents

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Abstract

모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징이 제공된다. 각각의 위치에 대해 시간에 따른 변위에 의존하기보다는, 각각의 시간에 대해 위치들에 걸친 변위들이 사용된다. 관심 구역에 걸쳐 동시에 샘플링하기 위해 병렬 빔형성이 사용된다. 상이한 위치들이 동일한 시간에서 동일한 모션에 종속된다는 것이 추정될 수 있기 때문에, 각각의 주어진 시간에 대해 위치들에 걸쳐 피크 변위를 발견하는 것은 모션에 독립적인 피크 또는 프로파일 정보를 제공한다. 위치들에 걸친 변위들로부터 벨로시티 또는 다른 점탄성 파라미터가 추정될 수 있다.

Description

음향 방사력 임펄스 이미징에서의 모션 독립{MOTION INDEPENDENCE IN ACOUSTIC RADIATION FORCE IMPULSE IMAGING}
[0001] 본 실시예들은 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 이미징(imaging)에 관한 것이다. ARFI 여기 펄스(excitation pulse)를 송신함으로써, 전단파 또는 종파(shear or longitudinal wave)의 생성을 통해 조직(tissue)을 변위시키기 위해 초음파가 사용될 수 있다. 여기 펄스에 의해 생성된 파(wave)로부터 초래되는 변위는 추가의 초음파 스캐닝(scanning) 또는 트래킹(tracking)을 사용하여 측정될 수 있다.
[0002] 조직에서 생성된 전단파의 속도를 결정하기 위해, 각각의 위치에 대해 시간에 따른 변위들이 추정된다. 시간에 따른 최대 변위 및/또는 위치들 사이의 변위 시간적 프로파일(displacement temporal profile)들에서의 상대적 위상 시프트(relative phase shift)가 발견된다. 환자의 심장 및/또는 호흡 모션(motion)이 상이한 시간들에서 상이한 양의 조직 움직임을 야기하기 때문에, 잡음이 시간에 따라 변위들에 유입된다. 이 모션이 최대 변위 및 상대적 위상 시프트의 발생에서 원하지 않는 변동을 야기하여, 올바르지 않은 속도 결정이 초래될 수 있다.
[0003] 서론으로, 아래에서 설명되는 바람직한 실시예들은 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징(motion independent acoustic radiation force impulse imaging)을 위한 방법들, 명령들, 및 시스템(system)들을 포함한다. 각각의 위치에 대해 시간에 따른 변위에 의존하기보다는, 각각의 시간에 대해 위치들에 걸친 변위들이 사용된다. 관심 구역(region of interest)에 걸쳐 동시에 샘플링(sample)하기 위해 병렬 빔형성(parallel beamforming)이 사용된다. 상이한 위치들이 동일한 시간에서 동일한 모션에 종속된다는 것이 추정될 수 있기 때문에, 각각의 주어진 시간에 대해 위치들에 걸쳐 피크 변위(peak displacement)를 발견하는 것은 모션에 독립적인 피크 또는 프로파일 정보를 제공한다. 위치들에 걸친 변위들로부터 속도 또는 다른 점탄성 파라미터(viscoelastic parameter)가 추정될 수 있다.
[0004] 제1 양상에서, 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법이 제공된다. 초음파 스캐너(ultrasound scanner)가 음향 방사력 임펄스를 제1 라인(line)을 따라 환자의 조직에 송신한다. 초음파 스캐너는, 제1 라인으로부터 각각 이격된 4개 이상의 트래킹 라인들 각각을 따라 4개 이상의 위치들 각각에서 4개 이상의 수신 빔(receive beam)들을 이용하여, 송신에 대한 응답으로 생성된 조직의 변위들을 검출한다. 4개 이상의 위치들 각각에 대한 검출은 다수회(multiple times) 반복된다. 다수회 각각에 대해, 4개 이상의 위치들 중 어느 위치가 가장 큰 변위를 갖는지가 결정된다. 송신에 의해 야기된 파의 속도는, 다수회로부터의 가장 큰 변위들의 함수로써 계산된다. 속도의 이미지(image)가 생성된다.
[0005] 제2 양상에서, 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템이 제공된다. 송신 빔형성기(transmit beamformer)는 여기 펄스(excitation pulse)를 생성하도록 구성된다. 병렬 수신 빔형성기(parallel receive beamformer)는 여기 펄스에 의해 생성된 파에 대한 조직의 응답들을 검출하도록 구성된다. 응답들은 복수의 시간들 각각에서 복수의 위치들 각각에서 검출된다. 프로세서(processor)는 시간들 각각에서 위치들에 걸친 응답들에서 피크를 로케이팅(locate)하고 그리고 피크들로부터 파의 속도를 결정하도록 구성된다. 디스플레이(display)는 속도를 디스플레이(display)하도록 동작가능하다.
[0006] 제3 양상에서, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(computer readable storage medium)에는, 음향 방사력 임펄스 이미징을 위해 프로그래밍된 프로세서(programmed processor)에 의해 실행가능한 명령들을 나타내는 데이터(data)가 저장된다. 저장 매체는: 초음파 스캐너를 사용하여, 여기 펄스에 대한 응답으로 변위들을 측정하기 위한 명령들 ― 변위들은 상이한 위치들에서 동시에 측정됨 ―; 동시에 측정된 변위들의 상대적 양으로부터 여기 펄스에 의해 생성된 파의 특징을 결정하기 위한 명령들; 및 특징을 출력하기 위한 명령들을 포함한다.
[0007] 본 발명은 다음의 청구항들에 의해 정의되며, 본 단락의 어떠한 것도 그러한 청구항들에 대한 제한으로서 고려되지 않아야 한다. 본 발명의 추가의 양상들 및 이점들은 바람직한 실시예들과 함께 아래에서 논의되며, 나중에 독립적으로 또는 결합되어 청구될 수 있다.
[0008] 컴포넌트(component)들 및 도면들은 반드시 실척에 맞는 것은 아니며, 대신에 본 발명의 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다. 더욱이 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 지시한다.
[0009] 도 1은 시간에 의한 변위를 샘플링(sampling)하기 위한 접근방식을 예시하고;
[0010] 도 2는 관심 구역에 대한 수신 라인 및 시간에 의한 변위의 예시적 분포이고;
[0011] 도 3은 생리학적 모션(physiological motion)에 종속되지 않은 변위들을 사용한 속도의 예시적 추정을 도시하는 그래프(graph)이고;
[0012] 도 4는 도 3의 변위들을 사용하지만 생리학적 모션을 갖는, 속도의 예시적 추정을 도시하는 그래프이고;
[0013] 도 5는 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법의 일 실시예의 흐름도이고;
[0014] 도 6a는 시간의 함수로써 포지션(position)에 대한 예시적 변위 맵(displacement map)이고, 도 6b는 도 6a의 맵에서 주어진 시간에 대한 위치의 함수로써 변위들의 그래프이고;
[0015] 도 7은 공간적 변위 프로파일(spatial displacement profile)들에서의 변위 피크들을 사용한 속도의 예시적 추정을 도시하는 그래프이고;
[0016] 도 8은 포지션 및 시간의 함수로써 변위들의 예시적 그리드(grid)를 도시하고;
[0017] 도 9는 도 8의 변위들의 예시적 그리드를, 그러나 시간 및 포지션의 함수로써 도시하고; 그리고
[0018] 도 10은 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템의 일 실시예이다.
[0019] 음향 방사력 임펄스(ARFI; acoustic radiation force impulse) 스캔(scan)들 동안의 생리학적 모션은, 전단파 또는 종파 스피드(speed) 또는 다른 점탄성 파라미터(viscoelastic parameter)의 추정들에서 큰 에러(error)들을 초래할 수 있다. 생리학적 모션에 독립적인 ARFI 이미징을 위해, 높은 병렬 빔형성 성능(high parallel beamforming capability)을 가진 초음파 이미징 시스템은 다수의 공간적 위치들에서 동시에 전단파를 트래킹(track)한다. 공간에 걸친 상대적 변위 또는 피크가 시간에 걸친 것 대신 사용된다. 상이한 위치들에서의 그러나 동일한 시간에서의 변위들이 동일한 모션에 종속되기 때문에, 피크 식별 또는 변위 프로파일은 생리학적 모션에 독립적이다.
[0020] 도 1 내지 도 4는 생리학적 모션의 영향들을 도시하며, 여기서 피크는 공간 대신에 시간에 따라 결정된다. 도 1 및 도 2는 종래의 ARFI 이미징에서의 변위 샘플링을 도시한다. 제한된 빔형성(beamformation)을 갖는 시스템을 이용하여 큰 구역에 걸쳐 추정되는 변위들은 반복되는 ARFI 푸시(push)들을 요구한다. 도 1은 관심 구역을 점선 박스(dashed box)로서 도시한다. 4개의 수신 라인들을 따르는 4개의 동시적인 수신 빔들이 박스에서 도시된다. ARFI 여기 펄스의 송신 후에, 시간에 따라 4개의 위치들에서 변위를 트래킹하기 위해, 동일한 4개의 라인들의 다수의 스캔(scan)들이 수행된다. 시간적 스캐닝을 위해, 동일한 그룹(group)의 수신 라인들이 기간에 걸쳐, 이를테면, 7 ms에 걸쳐 스캐닝된다(scanned). 각각의 ARFI 푸시를 이용시, N개의 슬로우 타임 샘플(slow time sample)들에 걸쳐, 제한된 수의 위치들만이 트래킹된다(tracked). 도 1의 관심 구역이 주어지면, ARFI 여기 펄스의 7회의 반복들 및 각각의 7개의 상이한 세트(set)들의 수신 라인들에서의 응답적 변위 모니터링(responsive displacement monitoring)이 수행된다.
[0021] 원하는 구역 내에서 측방향 위치들로부터의 모든 에코(echo)들이 포착된 후에, 원 데이터(raw data)가 변위 추정 프로세스(displacement estimation process)를 통해 전달되어, 시간들 및 위치들 각각에 대한 변위를 제공한다. 그 결과는 시간에 따른 각각의 수신 라인 위치에 대한 변위 프로파일이다. 도 2는 변위 정보의 표현을 도시한다. x-축은 변위에 대한 슬로우 타임 또는 샘플 레이트(sample rate)이고, y-축은 측방향 포지션(lateral position) 또는 수신 라인이다. 밝기가 변위의 크기이다. 주어진 수신 라인(예컨대, 3 mm에서의 수신 라인)에 대해, 7 ms에 걸쳐 변위들이 측정된다. 이러한 예에서, 약 5개의 변위들이 각각의 밀리초(millisecond)에 걸쳐 순차적으로 측정된다. 4개의 동시적인 수신 빔들이 사용되기 때문에, 4개의 측방향 포지션들에 대해 슬로우 타임에 걸친 변위들이 동일한 시간들에서 포착된다. 다른 수신 라인들에 대해서는, 7 ms에 걸쳐 변위를 트래킹하는 것 및 ARFI 여기 펄스의 시퀀스(sequence)가 반복된다.
[0022] 종래의 접근방식에서, 시간에 따른 최대 변위가 각각의 측방향 포지션에 대해 발견된다. ARFI 포커스(focus)로부터의 거리 및 파에 의해 야기된 최대 변위의 시간이 주어지면, 그 위치로 이동하는 파의 속도가 계산된다. 속도는 각각의 위치에 대해 결정된다. 속도들은 그 영역에서의 속도를 표현하기 위해 공간적 정보로서 디스플레이되거나(displayed) 또는 조합(예컨대, 평균)될 수 있다.
[0023] 도 1에 표현된 바와 같이, 이러한 최대 변위 프로세스(maximum displacement process)는(직접적이지만) 다수의 트래킹 위치들 그리고 결과적으로는 많은 ARFI 푸시들을 요구할 수 있다. 그 결과는 트랜스듀서(transducer) 및 환자 모션의 증가된 위험이다. 심지어 반복 없이도, 생리학적 모션이 시간에 따라 변화되어서, 각각의 위치에서의 상이한 시간들에 대한 피크 변위들이 상이한 양들의 모션에 종속된다. 시간에 따른 변위의 이러한 변동은, 최대 피크가, ARFI 유도 파에 의해서만 야기되는 경우와 상이한 시간에 있게 초래할 수 있다.
[0024] 도 3은 각각의 위치에 대한 피크 변위의 시간을 도시한다. 도 3에서 피팅 라인(fit line)의 기울기는 전단 속도 추정치에 정비례한다. 도 3의 이러한 맵핑(mapping)은 생리학적 모션을 갖지 않는다. 변위 프로파일들의 피크가 올바르게 추정되며, 선형 피팅(linear fit)은 정확한 전단파 스피드를 산출한다. 그러나, 생체 내 스캔(in-vivo scan)들 동안, 생리학적 모션은 ARFI 푸시에 의해 야기되는 시간에 따른 변위 프로파일들을 손상시키며, 이는 추정된 전단파 스피드에서 에러들을 초래한다. 도 4는 각각의 위치에 대한 시간-대-피크 변위(time-to-peak displacement)를 도시하며, 여기서 생리학적 모션은 ARFI 유도 변위들을 손상시킨다. 변위 프로파일들로부터의 시간-대-피크 추정치들의 선형 피팅은 도 3에 도시된 것과 상이한 기울기를 갖는다. 생리학적 모션 때문에, 몇몇 시간-대-피크 추정치들은 올바르지 않다. 이는 추정된 전단파 스피드에서 에러들을 초래한다.
[0025] 높은 병렬 빔형성 성능을 가진 초음파 이미징 시스템은 모든, 대부분의, 또는 많은 공간 위치들을 동시에 샘플링할 수 있다. 관심 구역 내의 공간 위치들이 동일한 생리학적 모션을 경험한다는 것을 가정하면, 주어진 슬로우 타임에서, ARFI 푸시에 의해 야기된 공간적 변위는 생리학적 모션에 의해 야기된 변위에 의해 바이어싱된다(biased). 이 바이어스(bias)는 그 주어진 시간에서 모든 위치들에 대해 동일하다. 위치에 대해 시간에 따른 피크 변위를 발견하기보다는, 각각의 주어진 시간에 대해 위치에 걸쳐 피크 변위가 발견된다. 변위의 시간적 분포보다는 공간적 분포에 기반하여 전단파 또는 종파 모션이 트래킹된다. 결과적으로, 피크 및 결과적인 속도 정보는 생리학적 모션에 독립적일 수 있다.
[0026] 각각의 시간에 대해 위치에 걸친 피크를 사용하여, ARFI-유도 변위들의 진폭 및 위상 정보가 보존된다. 더욱이, 생리학적 모션을 모델링(model)하기 위해 어떠한 모델(model)들도 필요하지 않다. 각각의 피크 선택의 경우, 변위들은 동일한 또는 유사한 모션에 종속되므로, 피크 선택에서 모션에 의해 야기된 왜곡은 최소화된다. 전단파 스피드 또는 다른 점탄성 파라미터들에서 생리학적 모션에 의해 야기된 에러들은 제거될 수 있다.
[0027] 도 5는 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법의 일 실시예를 도시한다. 각각의 위치에 대해 시간에 따라 피크 변위를 발견하기보다는, 각각의 시간마다 위치에 걸쳐 피크 변위가 발견된다. 결과적으로, 피크 변위들로부터 추정된 속도는 모션과 더 독립적일 수 있다. 변위들 또는 피크들로부터 생리학적 또는 다른 모션을 고려 또는 제거하기 위한 추가의 프로세싱(processing)은 필요하지 않을 수 있다.
[0028] 방법은 도 10의 시스템 또는 상이한 시스템에 의해 구현된다. 예컨대, 임의의 현재 알려진 또는 나중에 개발되는 초음파 스캐너가 동작들(24 및 26)을 수행한다. 초음파 스캐너의 프로세서, 제어기, 또는 이미지 프로세서가 동작들(28 내지 38)을 수행한다. 대안적으로, 초음파 스캐너로부터 분리된 또는 원격의 컴퓨터(computer) 또는 워크스테이션(workstation)의 프로세서가 동작들(28 내지 38) 중 임의의 하나 이상의 동작들을 수행한다. 데이터를 획득하기 위해, 동작들 중 하나 이상을 수행하기 위해, 그리고/또는 데이터를 출력하기 위해, 송신 빔형성기들, 메모리(memory), 검출기들 및/또는 다른 디바이스(device)들이 사용될 수 있다. 프로세서는 도 5의 방법을 수행하도록 디바이스들을 제어할 수 있다.
[0029] 아래에 설명되는 동작들은 전단파 속도 추정을 위한 것이다. 전단파들은 측방향으로 이동되므로 주어진 깊이 또는 깊이 범위에서의 측방향 추정치들이 사용된다. 다른 실시예들에서, 종파 또는 다른 파의 속도가 추정된다. 변위 샘플링은 측방향으로 그리고/또는 깊이로 분포된 위치들에서 이루어질 수 있다. 탄성(elasticity), 전단파, 또는 다른 ARFI 유도 파 특징 추정(ARFI induced wave characteristic estimation) 중 임의의 것이 주어진 시간 동안 위치에 따른 피크 변위를 사용할 수 있다. 속도가 본원에서 특징으로서 사용되지만, 음향적으로 유도된 파에 대한 조직 응답을 파라미터화하는(parameterizing) 다른 특징들, 이를테면, 영률(Young’s Modulus), 변형(strain), 변형 레이트(strain rate), 또는 전단 모듈러스(shear modulus)가 추정될 수 있다.
[0030] 추가의, 상이한, 또는 더 적은 동작들이 제공될 수 있다. 예컨대, 방법은 동작(38)에서 속도를 출력함이 없이 수행된다. 다른 예로서, 동작들(24 내지 30)은 동작(32)의 속도를 결정하기 위한 하나의 예시적 시퀀스(sequence)를 나타낸다. 속도를 결정하기 위해 다른 동작들 또는 서브-세트(sub-set)들이 사용될 수 있다. 다른 예로서, 동작들(34 및 36)은 수행되지 않는다. 공간에 걸친 피크 변위의 사용이 속도 추정에서 모션-유도 에러(motion-induced error)를 제거함에 따라, 모션은 변위들에서 유지될 수 있다. 다른 예들에서, 필터링(filtering) 또는 다른 데이터 프로세싱(data processing)이 변위들에 적용된다.
[0031] 동작들은 설명된 또는 도시된 순서로 수행되지만, 다른 순서들로 수행될 수 있다. 예컨대, 동작(24)은 단일 여기 펄스의 송신을 도시한다. 더 큰 관심 구역에 걸쳐 측정하기 위해, 동작(24), 및 응답 동작들(26, 28 및 30)이 반복될 수 있다. 이러한 반복은 동작(32)의 결정 전에 발생한다. 다른 예로서, 생리학적 모션이 동작들(34)에서 추정되고, 동작(28) 전에 변위들로부터 제거된다.
[0032] 동작(24)에서, ARFI 푸시는 초음파 스캐너에 의해 환자의 조직에 송신된다. 그 송신은 깊이 또는 깊이들의 범위에 포커싱된(focused) 송신 빔(transmit beam)이다. ARFI 송신 빔은 송신 스캔 라인(transmit scan line)을 따라 송신된다. 초점 깊이(focal depth)는 송신 스캔 라인 상에 있다.
[0033] 초음파 트랜스듀서의 엘리먼트(element)들의 어레이(array)는 전기 파형들로부터 컨버팅된(converted) ARFI 빔을 송신한다. 음향 에너지(acoustic energy)가 환자의 조직에 송신된다. 음향 파형은, 조직을 변위시키기 위한 응력(stress)으로서 전단파, 종파, 또는 다른 파를 생성하기 위해 송신된다. 여기(excitation)는 초음파 여기 펄스이다. 음향 에너지는 초점 위치로부터 조직을 통해 이동하는 하나 이상의 파들의 생성을 야기하기에 충분한 에너지를 적용하기 위해 포커싱된다(focused). 음향 파형은 그 자체가 조직을 변위시킬 수 있다. 응력의 다른 소스(source)들이 사용될 수 있다.
[0034] 파를 생성하기 위해, 높은 진폭 또는 파워(power) 여기(excitation)들이 요구된다. 예컨대, 여기(excitation)는 초점 위치들 중 임의의 초점 위치에서 그리고/또는 시야(field of view)에서 1.9에 가까운 그러나 1.9를 초과하지 않는 메커니컬 인덱스(mechanical index)를 갖는다. 보존적이도록 그리고 탐침 변동(probe variation)을 고려하여, 1.7 또는 다른 레벨(level)의 메커니컬 인덱스가 상한으로서 사용될 수 있다. 더 큰(예컨대, 1.9를 초과하는 MI) 또는 더 적은 파워들이 사용될 수 있다.
[0035] 여기 펄스는 임의의 수의 사이클(cycle)들을 가진 파형들로 송신된다. 일 실시예에서, 푸싱 펄스 송신 이벤트(pushing pulse transmit event)에 대한 파형들 중 하나, 대부분, 또는 모두는 100 내지 2,000 사이클들을 갖는다. 여기 펄스를 위한 어레이의 엘리먼트들에 적용된 연속적인 송신 파형들에 대해, 사이클들의 수는 수십, 수백, 수천, 또는 그 보다 많을 수 있다. 1 내지 5 사이클들인 이미징 펄스(imaging pulse)들과 달리, ARFI 여기 또는 푸싱 펄스는 검출하기에 충분한 진폭을 가진 조직을 변위시키기 위한 파를 야기하도록 충분한 응력을 생성하기 위해 더 큰 수의 사이클들을 갖는다.
[0036] 전단파 또는 전단파들이 초점 구역에서 생성되어, 초점 구역으로부터 측방향으로, 축방향으로, 그리고/또는 다른 방향들로 전파된다. 파들은 다수의 방향들로 이동할 수 있다. 파들이 조직을 통해 이동함에 따라, 파들은 진폭이 감소된다.
[0037] 일 실시예에서, 단일 여기 펄스가 생성된다. 다른 실시예들에서, 여기 펄스들의 패턴(pattern)이 생성될 수 있다. 시간에 있어서 오버랩하는(overlapping) 그러나 상이한 주파수, 포커스, 또는 다른 특징을 갖는 펄스들과 같은 임의의 미리 결정된 패턴이 사용될 수 있다. 하나의 예시적 패턴은 펄스들 사이에 짧은 일시정지(short pause)를 갖는 여기들의 시퀀스이다. 짧다는 것(short)은 잔향 감소에 대한 시간 미만이고 그리고/또는 여기 펄스의 길이 미만일 수 있다. 패턴은 동작(26)에서의 트래킹 전에 상이한 여기들을 제공한다. 패턴 때문에, 일련의 전단파 또는 다른 파들이 생성된다. 이는 상이한 위치들에서의 파들의 패턴 및 대응하는 변위들을 초래한다. 이 패턴은 조직 및/또는 파의 특징을 추정하기 위한 부가적인 피크들 또는 다른 정보를 제공하는데 사용될 수 있다.
[0038] 동작(26)에서, 초음파 스캐너는 ARFI 송신에 대한 응답으로 생성된 조직의 변위들을 측정 또는 검출한다. 여기에 대한 조직의 응답이 검출되어 변위를 측정하는데 사용된다.
[0039] 생성된 파가 트래킹된다. 파는 ARFI 송신에 대한 응답으로 생성된다. 조직 응답은 ARFI 빔 및 조직 특징들에 의해 생성된 파의 함수이다. 파는 다수의 위치들에서 트래킹된다. 전단파의 경우, 파는 동일한 깊이 또는 깊이 범위의 측방향으로 이격된 위치들에서 트래킹된다. 트래킹은, 주어진 시간에 파가 로케이팅된(located) 곳을 구체적으로 식별하기보다는 파의 영향들을 검출한다.
[0040] 트래킹은 초음파 스캐닝에 의해 수행된다. 변위를 검출하기 위해, 변위를 겪고 있는 조직에 초음파 에너지가 송신되고, 음향 에너지의 반사(reflection)들이 수신된다. 관심 구역에서의 파들에 대한 조직 응답을 검출하기 위해, 그 구역에 대한 송신들이 이루어지고, 그 구역에서 검출이 수행된다. 이러한 다른 송신들은 파 또는 변위를 야기하기보다는 파들 또는 변위를 검출하기 위한 것이다. 검출을 위한 송신들은 더 낮은 파워 및/또는 짧은 펄스들(예컨대, 1 내지 5 캐리어 사이클(carrier cycle)들)을 가질 수 있다.
[0041] 트래킹(track)하기 위해 다수의 수신 라인들을 따라 B-모드(B-mode) 또는 다른 스캐닝(scanning)이 수행된다. 변위는 파의 영향들을 표시하는데, 이를테면, 변위 없음(no displacement)은 파의 부재(absence)를 표시하고, 변위는 파에 의해 야기된 조직 움직임을 표시한다. 파가 주어진 위치를 통과할 때, 조직은 양 또는 거리만큼 변위되며, 그 양 또는 거리는 피크량(peak amount)까지 증가되고, 그 다음으로 조직이 휴식상태(rest)로 복귀함에 따라 감소된다. 유사하게, 주어진 시간 동안, 하나의 위치가 다른 위치들보다 더 많이 변위될 수 있는데, 그 이유는 파의 피크가 그 위치에 또는 그 위치 옆에 로케이팅되기 때문이다. 트래킹은 임의의 스테이지(stage)에서의 파의 영향들을 검출할 수 있다(즉, 파 없음(no wave), 변위를 증가시킴(increasing displacement), 최대(maximum), 또는 변위를 감소시킴(decreasing displacement)).
[0042] 조직은 변위를 결정하기 위해 다수회 스캐닝되는데, 이를테면, 구역은 적어도 2회 스캐닝된다. 변위를 한 번에 결정하기 위해, 샘플 에코 리턴(sample echo return)이 기준(reference)과 비교된다. 변위는 기준 스캔(제1 스캔)과 나중 스캔(변위 측정)으로부터의 차이 또는 오프셋(offset)으로서 제공된다. 조직은, 조직의 응답 동안, 이를테면, ARFI 여기 펄스의 적용 동안 또는 적용 이후 변위에 대해 스캐닝(scanning)을 할 수 있는 임의의 이미징 방식(imaging modality)을 사용하여 스캐닝된다.
[0043] 초음파 스캐닝을 위해, 파는 ARFI 여기 펄스에 대한 초점 구역에 인접한 그리고/또는 그 초점 구역으로부터 이격된 위치들에서 검출된다. 변위들은 다양한 수신 라인들(예컨대, 도 1은 병렬 수직 라인들로서 4개의 수신 라인들을 도시함)에서 샘플링된다(sampled). 비-병렬 및/또는 비-수직 수신 라인들이 사용될 수 있다.
[0044] 임의의 수의, 이를테면, 28개의 측방향 위치들이 사용될 수 있다. 검출을 위한 송신들은, 복수의 스캔 라인들을 따라 수신 샘플들을 동시에 형성하기 위해(예컨대, 4개 이상의 수신 라인들을 따라 동시에 수신 빔형성(receive beamforming)하기 위해) 적어도 하나의 차원을 따라, 이를테면, 측방향으로 더 넓은 빔 프로파일을 가질 수 있다. 4, 8, 16, 32, 64, 또는 그 보다 많은 임의의 수의 동시적인 수신 빔들이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 병렬 수신 빔형성기는 28개의 측방향 위치들과 같은 전체 관심 구역을 샘플링(sample)하기 위해 빔들을 형성한다. 더 큰 관심 구역들의 경우, 각각의 트래킹 송신에 대한 응답으로 구역의 전체 범위에 걸쳐 샘플링하기 위해 수신 빔 간격이 시프팅된다(shifted). 전체 관심 구역에 걸쳐 샘플링하기 위해 병렬 빔형성이 사용된다. 전단파 트래킹의 경우, 4개 이상의 수신 빔들은 ARFI 송신 라인 또는 초점으로부터 이격된 4개 이상의 트래킹 라인들을 따라 4개 이상의 위치들을 샘플링한다. 각각의 샘플 위치는 트래킹 라인들을 따라 동일한 깊이에 있다. 병렬 빔형성을 사용하여, 상이한 위치들이 동시에 샘플링된다.
[0045] 트래킹 송신들 및 대응하는 수신 빔들이 순차적으로 형성된다. 주어진 수신 이벤트(즉, 트래킹을 위해 주어진 송신에 대한 응답으로 에코들을 수신하는 것)에 대해, N개의 수신 빔들이 형성된다. 시간에 따라 샘플링하기 위해, 송신을 트래킹하는 것과 동시에 다수의 위치들로부터 에코들을 수신하는 것이 반복된다.
[0046] 파를 검출하기 위해 관심 구역이 모니터링된다(monitored). 관심 구역은 임의의 크기이다. 예컨대, 파는 ARFI 이미징에서 하나 이상의 라인들의 다양한 깊이들을 따라 검출된다. 다른 예로서, 전단파 이미징에서 제한된 깊이에 대해서는 복수의 측방향으로 이격된 위치들 각각에서 변위들이 트래킹된다.
[0047] 검출 또는 트래킹을 위한 송신 및 수신은 시간에 따른 변위로 인한 변화를 결정하기 위해 각각의 수신 라인에 대해 다수회 수행된다. 병렬 빔형성으로 인해, 검출 또는 트래킹을 위한 송신 및 수신은 동시에 상이한 위치들에서의 변위들의 검출을 허용한다. 임의의 송신 및 수신 시퀀스가 사용될 수 있다.
[0048] 변위를 결정하기 위해, 관심 구역에서 수신 라인들 모두의 기준 스캔이 동작(24)의 ARFI 송신 전에 수행된다. 동작(24)의 ARFI 송신 후에, N개의 동시적인 수신 라인들이 사용된다. N은 2 이상의 배수이며, 수신 빔형성기가 할 수 있는 동시적인 수신 빔들의 수를 초과하지 않는다. 예컨대, N은 8, 16, 32, 64보다 더 큰 정수 또는 다른 수이다. 트래킹은 한 번에 N개의 트래킹 라인들 각각에 대한 수신 이벤트 당 N개의 변위들을 측정하는 것, 및 다른 시간들에서 N개의 트래킹 라인들에 대해 측정하는 것을 반복하는 것을 허용한다.
[0049] 동작(26)에서 변위를 결정하기 위해 샘플들 또는 측정된 조직 응답들이 사용된다. 에코가 샘플링되었던 임의의 시간에 대한 위치들 각각에서의 변위가 결정된다. 전단파 이미징의 경우, 각각의 트래킹 라인을 따르는 깊이 또는 깊이 범위에서의 변위가 결정된다.
[0050] 변위는 초음파 스캔 데이터(ultrasound scan data)로부터 계산된다. 조직은 2개의 스캔들 사이에서 이동된다. 기준 스캔은 동작(24)의 ARFI 송신 전에 그리고/또는 생성된 파가 위치를 통과한 후에 수행된다. 샘플 스캔 또는 기준 스캔의 데이터는, 다른 스캔에서의 데이터에 비해 1차원, 2차원, 또는 3차원으로 트랜슬레이팅되거나(translated) 또는 시프팅된다(shifted). 각각의 가능한 상대적 포지션에 대해, 위치 둘레의 데이터에 대해 유사성(similarity)의 양이 계산된다. 유사성의 양은 상관, 이를테면, 상호-상관(cross-correlation)을 이용하여 결정된다. 절대 차이들의 최소합(minimum sum of absolute differences) 또는 다른 함수가 사용될 수 있다. 가장 높은 또는 충분한 상관을 가진 공간적 오프셋은 주어진 위치에 대한 변위의 양을 표시한다. 다른 실시예들에서, 상이한 시간들로부터 수신된 데이터의 위상 오프셋이 계산된다. 위상 오프셋은 변위의 양을 표시한다. 또 다른 실시예들에서, 상이한 시간들에서의 라인(예컨대, 축방향)을 나타내는 데이터는 그 라인을 따르는 복수의 깊이들 각각에 대한 시프트를 결정하기 위해 상관된다.
[0051] 단일 ARFI 여기 펄스는 모든 위치들에 대한 변위들을 추정하는데 사용된다. 도 6a는 주어진 깊이에서의 22mm 관심 구역의 모든 위치들의 추정을 도시한다. 반복된 트래킹으로부터의 샘플들을 사용한 변위 검출을 반복함으로써, 위치들 모두에 대한 변위들이 다수의 시간들 각각에 대해 결정된다(예컨대, 도 6a에서 0 내지 7 ms에 걸쳐 0.1 ms마다 샘플링).
[0052] 여기 펄스 및 트래킹은 상이한 깊이들에 대해 반복될 수 있다. 더 큰 측방향 구역을 모니터링(monitor)하기 위해, 여기 펄스들 및 트래킹이 다른 위치들에 대해 반복될 수 있다.
[0053] 도 6a는 다양한 위치들 및 시간들에 대한 변위들을 그레이-스케일 진폭(gray-scale amplitude)으로서 도시한다. 우측 상의 막대(bar)는 (그레이 레벨(gray level)로 도시된) 컬러(color)에 대한 변위의 맵핑을 표시한다. 일반적으로, 파는 하나의 측방향 측 상에서 일찍 발생하고 그리고 다른 측방향 측 상에서 나중에 발생하는 더 큰 변위들의 리지(ridge)를 야기한다. 파는 시간에 따라 관심 구역을 거쳐 전파되어, ARFI 포커스에 더 가까운 위치들에서 더 일찍 발생한다.
[0054] 주어진 위치에 대한 최대 변위의 시간이 알려지지 않기 때문에, 샘플링된 변위들은 파가 조직을 통과하는 것에 의해 야기된 최대 변위와 연관될 수 있거나 또는 연관되지 않을 수 있다. 도 6b는 주어진 시간에 대한 위치의 함수로써 변위들의 그래프를 도시한다. 도 6b의 예에서, 시간은 3.4 ms이다. 도 6a는 3.4 ms에서의 수직 라인을 도시한다. 3.4 ms의 경우, 도 6b는 0 mm로부터 시작하여 약 9 mm에서 피크까지 증가되고, 그 다음에 11 mm 부근에서 정상 상태(steady state)까지 감소되는, 더 큰 크기를 갖는 변위들을 야기하는 파를 도시한다. 정상 상태는 파 이외의 팩터(factor)들에 의해 야기된 변위들 또는 파에 의한 어떠한 기여도 없는 변위들을 도시한다. 위치의 함수로써의 변위들의 프로파일이 나중의 시간에 대한 것인 경우, 피크는 추가의 위치로 시프팅될 수 있고, 정상 상태는 더 가까운(예컨대, 더 낮은 포지션) 위치들에서 발생하기 시작할 수 있다.
[0055] 도 6b는 하나의 피크를 도시한다. 여기 펄스들의 패턴이 사용되는 경우, 다수의 파들이 생성될 수 있다. 다수의 여기 펄스들이 동일한 또는 상이한 초점 위치 및/또는 상대적 타이밍(timing) 그리고 샘플링되는 시간을 갖는지에 따라, 하나보다 많은 수의 피크가 위치 프로파일의 함수로써 변위에서 발생할 수 있다. 파들의 패턴에 의해 야기된 변위들은 여기 펄스들의 패턴이 발생한 후에(예컨대, 다수의 전단파들이 생성된 후에) 검출된다.
[0056] 동작(28)에서, 프로세서는 여기 펄스 또는 펄스들에 의해 생성된 조직 및/또는 파 또는 파들의 특징을 결정한다. 임의의 특징이 결정될 수 있다. 예컨대, 전단 스피드 또는 속도가 결정된다. 다른 예들에서, 다른 점탄성 파라미터들(예컨대, 영률)이 결정된다.
[0057] 도 5의 실시예에서, 결정은 동작들(30 및 32)로 표현된다. 추가의, 상이한, 또는 더 적은 동작들이 제공될 수 있다. 예컨대, 일부 점탄성 파라미터들을 결정하기 위해, 시간에 따른 변위 프로파일과 같은 변위들에 푸리에 변환(Fourier transform)이 적용된다. 시간적 응답이 사용되기 때문에, 동작(34)이 동작(36)에서의 파라미터의 계산 전에 수행되며, 이는 동작(32)을 대체한다.
[0058] 동작(30)에서, 프로세서는 동시에 측정된 변위들의 상대적 양으로부터 특징을 결정한다. 상이한 위치들로부터의 변위들이 비교된다. 일 실시예에서, 위치에 걸친 변위 프로파일에서 임의의 피크들이 식별된다. 각각의 주어진 샘플 시간(sample time) 또는 슬로우 타임(slow time)의 경우, 가장 큰 변위를 발견하기 위해 변위들이 비교된다. 다른 실시예들에서, 곡선이 변위들에 피팅되고, 곡선에서의 피크의 위치가 발견된다. 피팅 곡선의 피크는 2개의 샘플링 위치(sampling location)들 사이에 있을 수 있다. 다른 접근방식들이 사용될 수 있다. 다양한 접근방식들은, 동시에 측정된 변위들에서 가장 큰 피크 또는 상이한 피크들을 로케이팅(locate)한다. 피크 또는 피크들은 주어진 시간에 대해 위치들에 걸쳐 있다. 파는 변위들로부터의 공간적 분포로부터 로케이팅된다(located). 피크는 그 시간에서의 파의 위치를 표시한다.
[0059] 도 6b에 도시된 바와 같이, 하나의 피크가 약 9 mm에서 제공된다. 피크가 시간 대신에 위치들에 걸쳐 발견되기 때문에, 모션(예컨대, 약 3.3 μm에서의 수평 라인)은 변위들 모두에 대해 동일한 오프셋(offset)을 기여하고, 그러므로 프로파일의 형상 또는 피크의 위치에 영향을 미치지 않는다. 생리학적 모션은 프로파일을 바이어싱(bias)하는데, 이를테면, 이 예에서는 변위를 부가함으로써 바이어싱(biasing)한다.
[0060] 분석은 하나 이상의 횟수들로 반복된다. 다수회 각각에 대해 피크 또는 피크들이 결정된다. 도 7은 시간들에 맵핑된(mapped) 피크의 위치를 도시한다. 도 3과 비교하여, 도 7의 축들은 반전(reverse) 또는 역전(flip)된다. 이 실시예에서, 각각의 시간에서의 피크 변위의 위치가 발견된다. 대안적인 실시예들에서, 샘플 시간들 중 단지 하나, 2개 또는 다른 서브-세트들이 사용된다.
[0061] 여기들의 패턴 및 결과적인 파들이 사용되는 경우, 시간들 중 일부 또는 모두에 대해 하나보다 많은 수의 피크가 로케이팅될 수 있다. 피크들의 이러한 결과적인 패턴은 특징들을 추정하는데 사용될 수 있다.
[0062] 대안적인 실시예들에서, 피크 또는 피크들은 식별되지 않는다. 대신에, 피크를 결정함이 없이 특징을 계산하기 위해, 위치의 함수로써 상대적 변위들(예컨대, 변위 프로파일)이 사용된다.
[0063] 동작(32)에서, 속도와 같은 특징이 계산된다. 프로세서는 ARFI 송신에 의해 야기된 파의 속도를 계산한다. 다른 특징들이 계산될 수 있지만, 아래의 논의에서는 속도가 사용된다.
[0064] 속도는 피크 또는 피크들로부터 계산된다. 속도를 계산하기 위해, 위치에 걸쳐 가장 큰 또는 국부적으로 더 큰 변위가 사용된다. 일 실시예에서, 계산은 단순히, 피크에 대한 샘플 시간 및 ARFI 초점 포지션으로부터의 피크의 위치의 거리이다. 이 계산은 다른 시간들에 대해 반복되어, 피크들의 다른 위치들에서의 속도가 제공될 수 있다. 대안적으로, 상이한 시간들로부터의 피크들의 위치들은, 관심 조직 구역 또는 관심 구역에 대한 속도를 추정하는데 사용된다.
[0065] 도 7에 표현된 일 실시예에서, 시간의 함수로써 피크의 위치들이 사용된다. 라인은 시간의 함수로써 피크들의 위치들에 피팅(fit)된다. 최소 제곱 피팅(least square fit)과 같은 임의의 피팅(fitting)이 사용될 수 있다. 라인을 시간에 따른 변위들 중 가장 큰 변위에 피팅함으로써, 기울기 또는 기울기의 역(inverse)으로부터 속도가 계산될 수 있다. 이 경우, 변위들 중 가장 큰 변위는 상이한 시간들에서의 피크 변위들의 위치들에 의해 표현된다. 직선이 시간의 함수로써 위치들에 피팅된다. 다수의 슬로우 타임들에서의 변위 프로파일들의 피크들의 측방향 포지션들에 기반하여 라인을 피팅함으로써 전단파 스피드의 정확한 추정치들이 발견된다. 전단파 스피드 이미징의 경우, 어떠한 생리학적 모션 보상도 없이 공간적 프로파일들을 사용하는 것으로 충분하다.
[0066] 피크들이 생리학적 모션에 독립적이기 때문에, 시간에 따른 생리학적 모션 변동에 의해 야기되는 에러들이 감소 또는 제거된다. 각각의 주어진 시간에 대해 공간에 걸쳐 피크들이 발견되어, 피크들의 위치를 모션에 독립적이게 한다. 상대적으로, 시간에 따라 각각의 위치에 대한 피크를 발견하는 것은 생리학적 모션에 의해 야기된 변위들에서의 분석을 변동하게 한다. 결과적으로, 검출된 피크는 파에 의해 야기된 피크와 상이한 시간에 있을 수 있다.
[0067] 특징은 대안적으로 페이징(phasing)을 사용하여 계산된다. 상이한 시간들에 대한 위치들의 함수로써의 변위들의 프로파일들이 상관된다. 위상 오프셋 및 시간적 샘플링 차이는 속도를 결정하는데 사용될 수 있다.
[0068] 다른 실시예에서, 피팅은, 피크들을 식별함이 없이, 직접적으로 변위들의 맵에 대한 것이다(예컨대, 도 6a 참조). 피팅은 변위들의 크기들에 의해 가중될 수 있다. 변위 크기들은 변위 가중된 피팅 전에 거리의 함수로써 파 감쇠를 고려하여 조정될 수 있다. 일단 피팅되면, 라인은 속도를 계산하기 위해 사용되는 기울기 또는 각도를 제공한다. 전체 관심 구역에 걸쳐 병렬 빔형성을 사용함으로써, 결과적인 피팅은 생리학적 모션에 의해 야기된 에러들에 덜 취약할 수 있다.
[0069] 도 8은 시간의 함수로써 포지션에 걸친 변위의 예시적 표면 또는 3차원 플롯(plot)을 도시한다. 이 어레인지먼트(arrangement)는 모션 독립적 속도 결정을 표현한다. 도 9는 포지션의 함수로써 시간에 따른 변위의 예시적 표면 또는 3차원 플롯을 도시한다. 어레인지먼트는 위치보다는 시간에 따른 피크를 발견하는 것을 나타낸다. 도 8 및 도 9 둘 모두가 유사한 리지를 도시하지만, 병렬 빔형성에 의해 인에이블된(enabled) 축들의 반전은 생리학적 모션에 독립적인 추정을 허용한다.
[0070] 파들의 패턴이 생성되는 경우, 피팅은 상이할 수 있다. 각각의 시간에 대해, 다수의 피크들이 제공된다. 피크들이 서로 구별되어, 상이한 파들이 분리될 수 있다. 구별을 하기 위해, 파 생성의 패턴(예컨대, 초점 위치 및/또는 타이밍)이 사용된다. 각각의 파에 대한 속도들이 개별적으로 계산된다. 결과적인 속도들은 결합될 수 있다. 대안적으로, 템플릿 패턴(template pattern)들이 피크들의 위치들의 패턴에 매칭되거나(matched) 또는 피팅된다. 가장 양호한 피팅 패턴(best-fit pattern)은 미리 결정된 속도와 연관된다. 속도를 표시하기 위해 주어진 시간에서의 피크들의 위치들의 분리를 사용하는 것과 같은 다른 접근방식들이 사용될 수 있다.
[0071] 동작(34)에서, 프로세서는 생리학적 모션을 추정한다. 변위들에 대한 생리학적 모션의 기여가 결정될 수 있다. 생리학적 모션을 추정하기 위해, 변위들에서의 정상 상태 오프셋이 식별된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 생리학적 모션으로부터의 변위는 시간에서의 공간적 프로파일의 바이어스로부터 추정될 수 있다. 임계 거리(예컨대, 3 또는 5 mm)에 걸쳐 일정한 최소 변위가 발견된다. 그 최소 변위는 바이어스 또는 생리학적 모션을 나타낸다. 도 6b의 예에서, 생리학적 모션으로 인한 바이어스는 약 3.3 μm이다.
[0072] 생리학적 모션은 시간에 따라 변화될 수 있다. 위치의 함수로써의 변위 프로파일들이 상이한 시간들에 대해 생성되기 때문에, 바이어스는 다수의 슬로우 타임들 각각에 대해 발견될 수 있다. 각각의 슬로우 타임에 대한 바이어스는 그 시간에 대한 생리학적 모션이다. 시간에 따른 변동은 기간 또는 다른 모션 정보를 발견하는데 사용될 수 있다.
[0073] 생리학적 모션은 변위들로부터 제거될 수 있다. 각각의 시간에 대한 오프셋 또는 바이어스는 그 시간에 대한 변위들로부터 차감된다. 제거는 피크들을 식별하기 전에 발생할 수 있다. 대안적으로, 이를테면, 변위들이 다른 분석에서 사용되는 경우, 제거는 피크들을 발견한 후에 발생한다.
[0074] 일 실시예에서, 속도 이외의 다른 점탄성 파라미터들을 추정하기 위해, 바이어스가 제거된다. 생리학적 모션으로부터의 변위는 먼저 각각의 공간적 프로파일로부터 추정되고, 그리고 추가의 변위 데이터 프로세싱 전에 차감된다. 추가의 데이터 프로세싱은 동작(36)에서의 점탄성 파라미터의 값의 계산일 수 있다. 예컨대, 생리학적 모션의 제거 후에, 푸리에 변환이 변위들에 적용된다. 점탄성 파라미터의 값은, 생리학적 모션 기여로부터의 에러가 없거나 또는 감소된, 변환된 변위들로부터 유도된다.
[0075] 동작(38)에서, 프로세서는 특징을 출력한다. 그 출력은 메모리에 대해, 네트워크(network)를 통해, 또는 디스플레이 상에서 이루어진다. 디스플레이를 위해, 파의 속도 또는 다른 특징이 숫자들 및/또는 문자들의 값으로 디스플레이된다(예컨대, "2.0 m/s"). 대안적으로, 속도 또는 특징의 그래픽 표현(graphic representation), 이를테면, 눈금(scale) 상의 포인터(pointer) 또는 막대 그래프(bar graph)가 이용된다. 속도는 컬러로 또는 다른 인덱스화된 심볼(indexed symbol)로 디스플레이될 수 있다.
[0076] 일 실시예에서, 단일 속도가 결정된다. 사용자는 포인터를 이미지 상에 포지셔닝(position)한다. 응답하여, 초음파 스캐너는 그 포인트(point)에 대해 계산된 속도를 출력한다(예컨대, 포인트는 ARFI 포커스를 위해 사용되고, 포인트 다음의 또는 포인트 둘레의 작은 구역에 대한 속도가 계산됨). 다른 실시예들에서, 하나보다 많은 수의 속도가 출력된다. 상이한 위치들에서의 속도들이 발견된다. 예컨대, 곡선이 피팅되고, 상이한 위치들에서의 곡선의 기울기는 상이한 속도들을 나타낸다. 다른 예로서, 상이한 위치들에 대한 상이한 측정들이 이루어진다.
[0077] 속도의 이미지는 단일 속도의 디스플레이 또는 다수의 속도들의 디스플레이이다. 상이한 위치들에서 측정된 속도들의 경우, 이미지는 공간 또는 위치의 함수로써 속도 또는 특징의 1, 2, 또는 3차원 표현을 포함할 수 있다. 예컨대, 구역 전체에 걸친 전단 속도가 디스플레이된다. 전단 속도 값들은 구역의 픽셀(pixel)들에 대한 컬러를 그레이-스케일 변조된 B-모드 이미지(gray-scale modulated B-mode image)로 변조한다. 이미지는 변위 정보, 이를테면, 상이한 위치들에 대한 전단 또는 모듈러스(modulus)들(예컨대, 전단 모듈러스들)을 나타낼 수 있다. 디스플레이 그리드(display grid)는 변위들이 계산되는 그리드 및/또는 스캔 그리드와 상이할 수 있다. 픽셀들의 컬러, 밝기, 휘도, 색상(hue), 또는 다른 특징은 변위들로부터 유도된 정보의 함수로써 변조된다.
[0078] 도 10은 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다. 초음파는, 이를테면, 전단파 또는 종파의 생성을 통해 조직 변위를 발생시키고, 그리고 변위에 응답하는 조직에 대한 응답으로 스캔 데이터는 조직에서의 파의 속도 또는 다른 특징을 결정하기 위해 사용된다. 바람직하지 않은 모션으로 인한 에러들을 회피하기 위해, 속도 또는 다른 특징은 각각의 위치에 대한 시간의 함수로써보다는 각각의 시간에 대한 위치의 함수로써 상대적 변위들을 사용한다.
[0079] 시스템은 의료 진단용 초음파 이미징 시스템(medical diagnostic ultrasound imaging system)이다. 대안적인 실시예들에서, 시스템은, 실시간 또는 포착-후 이미징(real-time or post acquisition imaging)을 위해 동일한 위치에 있는 또는 네트워크를 통해 분산된 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 워크스테이션, PACS 스테이션(PACS station), 또는 다른 어레인지먼트이다.
[0080] 시스템은 도 5의 방법 또는 다른 방법들을 구현한다. 시스템은 송신 빔형성기(12), 트랜스듀서(14), 수신 빔형성기(16), 이미지 프로세서(18), 디스플레이(20), 및 메모리(22)를 포함한다. 추가의, 상이한, 또는 더 적은 컴포넌트들이 제공될 수 있다. 예컨대, 정보가 획득될 관심 구역의 수동적 또는 보조 지정(manual or assisted designation)을 위해 사용자 입력이 제공된다.
[0081] 송신 빔형성기(12)는 초음파 송신기, 메모리, 펄서(pulser), 아날로그 회로(analog circuit), 디지털 회로(digital circuit), 또는 이들의 조합들이다. 송신 빔형성기(12)는 상이한 또는 상대적 진폭들, 지연들, 및/또는 페이징을 가진, 복수의 채널(channel)들에 대한 파형들을 생성하도록 구성된다. 파형들이 생성되어, 임의의 타이밍 또는 펄스 반복 주파수로 트랜스듀서(14)의 엘리먼트들에 적용된다. 예컨대, 송신 빔형성기(12)는 관심 구역에서 전단파를 생성하기 위한 여기 펄스를 생성하고, 그리고 초음파를 이용하여 결과적인 변위들을 트래킹하기 위해 대응하는 송신들을 생성한다. 송신 빔형성기(12)는 트래킹될 다수의 파들을 생성하기 위해 여기 펄스들의 시퀀스 또는 다른 조합을 생성하도록 구성될 수 있다.
[0082] 송신 빔형성기(12)는 이를테면, 송신/수신 스위치(switch)를 통해 트랜스듀서(14)와 연결된다. 트랜스듀서(14)로부터의 음향파들의 송신시, 주어진 송신 이벤트 동안 하나 이상의 빔들이 형성된다. 빔들은 여기 펄스들 및/또는 트래킹 빔들이다. 조직 변위를 스캐닝하기 위해, 송신 빔들의 시퀀스가 생성되어 1, 2, 또는 3차원 구역을 스캐닝(scan)한다. 섹터(Sector), 벡터®(Vector®), 선형(linear), 또는 다른 스캔 포맷(scan format)들이 사용될 수 있다. 송신 빔형성기(12)에 의한 스캐닝은 여기 펄스의 송신 이후에 발생하지만, 여기 펄스를 송신하기 전에 트래킹에서 사용되는 기준 프레임(reference frame)들에 대한 스캐닝을 포함할 수 있다. 트랜스듀서(14)의 동일한 엘리먼트들은 조직을 스캐닝하는 것 및 조직을 변위시키는 것 둘 모두를 위해 사용되지만, 상이한 엘리먼트들, 트랜스듀서들, 및/또는 빔형성기들이 사용될 수 있다.
[0083] 트랜스듀서(14)는 압전 또는 용량성 멤브레인 엘리먼트(membrane element)들의 1-, 1.25-, 1.5-, 1.75- 또는 2-차원 어레이이다. 트랜스듀서(14)는 음향 에너지와 전기 에너지 사이를 트랜스듀싱(transducing)하기 위한 복수의 엘리먼트들을 포함한다. 예컨대, 트랜스듀서(14)는 약 64 내지 256개의 엘리먼트들을 가진 1차원 PZT 어레이이다.
[0084] 트랜스듀서(14)는 전기 파형들을 음향 파형들로 컨버팅(converting)하기 위해 송신 빔형성기(12)와 연결되고, 그리고 음향 에코들을 전기 신호들로 컨버팅하기 위해 수신 빔형성기(16)와 연결된다. 트랜스듀서(14)는 여기 펄스 및 트래킹 빔들을 송신한다. 파형들은 환자의 관심 조직 구역 또는 위치에 포커싱된다(focused). 음향 파형들은 전기 파형들을 트랜스듀서 엘리먼트들에 적용하는 것에 대한 응답으로 생성된다. 변위를 검출하기 위해 초음파를 이용하여 스캐닝하는 경우, 트랜스듀서(14)는 음향 에너지를 송신하고 에코들을 수신한다. 수신 신호들은 트랜스듀서(14)의 엘리먼트들 상에 부딪치는 초음파 에너지(에코들)에 대한 응답으로 생성된다.
[0085] 수신 빔형성기(16)는 증폭기들, 지연들, 및/또는 위상 회전자들, 및 하나 이상의 합산기들을 가진 복수의 채널들을 포함한다. 각각의 채널은 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트들과 연결된다. 수신 빔형성기(16)는 조직 응답의 검출 또는 트래킹을 위한 각각의 송신에 대한 응답으로 다수의 수신 빔들을 형성하기 위해 상대적 지연들, 위상들, 및/또는 아포디제이션(apodization)을 적용한다. 수신시 동적 포커싱(dynamic focusing)이 제공될 수 있다. 단지 하나의 깊이 또는 깊이 범위만이 관심있는 경우, 동적 포커싱은 제공될 수 있거나 또는 제공되지 않을 수 있다. 수신 빔형성기(16)는 수신된 음향 신호들을 사용하여 공간적 위치들을 나타내는 데이터를 출력한다. 상이한 엘리먼트들로부터의 신호들의 상대적 지연들 및/또는 페이징 그리고 합산은 빔형성(beamformation)을 제공한다. 대안적인 실시예들에서, 수신 빔형성기(16)는 푸리에 또는 다른 변환들을 사용하여 샘플들을 생성하기 위한 프로세서이다.
[0086] 병렬 수신 빔형성(parallel receive beamformation)의 경우, 수신 빔형성기(16)는 부가적인 세트들의 채널들 및 대응하는 합산기들을 포함하도록 구성된 병렬 수신 빔형성기이다. 각각의 채널은 합산기를 이용하여 빔을 형성하기 위해 상대적 지연들 및/또는 페이징을 적용한다. 수신 빔형성기(16)는 채널들 및 합산기들의 임의의 수(N)의 세트들을 가질 수 있다. 동시적으로 또는 동일한 트래킹 송신 빔에 대한 응답으로 대응하는 수의 빔들을 형성하기 위해, N은 1보다 더 큰 정수인데, 이를테면, N=8 내지 132이다. 수신 빔들은 관심 구역의 공간의 규칙적 샘플링으로서 형성될 수 있다. 위치들은 수신 빔형성기(16)에 의해 형성된 각각의 수신 빔들에 의해 동시에 샘플링된다.
[0087] 수신 빔형성기(16)는, 송신 주파수 대역에 대해 제2 고조파 또는 다른 주파수 대역의 정보를 격리시키기 위한 필터(filter)와 같은 필터를 포함할 수 있다. 이러한 정보는 원하는 조직, 대조 에이전트(contrast agent), 및/또는 흐름 정보를 포함할 가능성이 더 많을 수 있다.
[0088] 수신 빔형성기(16)는 공간 위치들을 나타내는 빔 합산 데이터(beam summed data)를 출력한다. 단일 위치, 라인을 따르는 위치들, 영역에 대한 위치들, 또는 볼륨(volume)에 대한 위치들에 대한 데이터가 출력된다. 데이터는 상이한 목적들을 위한 것일 수 있다. 예컨대, 전단파 또는 종파 검출을 위한 것과 상이한 스캔들이 B-모드 또는 조직 검출을 위해서 수행된다. 대안적으로, 전단파 또는 종파에 의해 야기된 변위를 결정하기 위해 B-모드 데이터가 또한 사용된다.
[0089] 수신 빔형성기(16)는 여기 펄스에 의해 생성된 파에 대한 조직의 응답들을 검출하도록 구성된다. 조직이 스캐닝된다. 수신 빔형성기(16)에 의해 생성된 수신 신호들은 샘플링 시간에 조직으로부터의 응답을 나타낸다. 병렬 수신 빔형성을 사용하여, 상이한 위치들이 동시에 샘플링된다. 조직이 파에 의해 야기된 임의의 변위에 종속되기 때문에, 조직 응답은 샘플링(sampling)에 의해 캡처된다(captured). 음향 응답들은 복수의 시간들 각각에서 복수의 위치들 각각에서 검출된다. 하나보다 많은 수의 파에 대한 조직의 응답들이 검출될 수 있다.
[0090] 프로세서(18) 또는 별개의 빔형성기 제어기가 빔형성기들(12, 16)을 구성한다. 연산을 위해 사용되는 레지스터(register)들 또는 테이블(table)에 값들을 로딩(loading)함으로써, ARFI 이미징을 위해 빔형성기들(12, 16)에 의해 사용되는 포착 파라미터(acquisition parameter)들의 값들이 설정된다. ARFI 이미징 시퀀스를 확립하기 위해 임의의 제어 구조 또는 포맷이 사용될 수 있다. 빔형성기들(12, 16)은 ARFI 이미징을 위한 데이터를 프레임 레이트(frame rate)로 그리고/또는 분해능으로 포착하도록 야기된다. 하나 이상의 포착 파라미터들의 상이한 값들은 상이한 프레임 레이트 및/또는 분해능을 초래할 수 있다.
[0091] 프로세서(18)는 수신 빔형성기(16)에 의해 출력된 응답들로부터 변위들을 계산하기 위한 B-모드 검출기, 도플러 검출기(Doppler detector), 펄스 파 도플러 검출기(pulsed wave Doppler detector), 상관 프로세서, 푸리에 변환 프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit), 범용 프로세서, 제어 프로세서, 이미지 프로세서, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array), 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 이들의 조합들 또는 다른 현재 알려진 또는 나중에 개발되는 디바이스이다.
[0092] 일 실시예에서, 프로세서(18)는 하나 이상의 검출기들 및 개별 프로세서를 포함한다. 개별 프로세서는 변위를 결정하기 위한 그리고/또는 변위들로부터 속도를 계산하기 위한 제어 프로세서, 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 그래픽스 프로세싱 유닛(graphics processing unit), 주문형 집적 회로, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 네트워크, 서버(server), 프로세서들의 그룹, 데이터 경로, 이들의 조합들 또는 다른 현재 알려진 또는 나중에 개발되는 디바이스이다. 프로세서(18)는 동작들을 수행하도록 소프트웨어(software) 및/또는 하드웨어(hardware)에 의해 구성된다.
[0093] ARFI 이미징에 대한 일 실시예에서, 프로세서(18)는 복수의 측방향 위치들 각각에 대한 조직 변위를 추정한다. 동시에 발생하는 변위들이 추정된다. 다양한 위치들에 대한 변위들의 추정치들은 샘플 시간들 각각에 대해 형성된다. 수신 빔형성기(16)에 의해 출력된 데이터는 복수의 시간들 각각에 대한 상이한 위치들에서의 변위를 결정하는데 사용된다. 변위들은, 임의의 시간에 조직을 나타내기 위해 획득된 데이터와 기준 데이터 사이의 유사성의 레벨을 상관시킴으로써 또는 다른 방식으로 결정함으로써 획득될 수 있다.
[0094] 프로세서(18)는 상이한 위치들에서의 조직의 변위들로부터 조직 특징들을 계산하도록 구성된다. 예컨대, 전단 속도가 변위들로부터 계산된다. 다른 예에서, 프로세서(18)는 점성(viscosity) 및/또는 모듈러스를 계산한다. 프로세서(18)는 다른 특성들, 이를테면, 변형 또는 탄성을 계산할 수 있다.
[0095] 프로세서(18)는 공간에 걸친 상대적 변위들로부터 속도 또는 다른 특징을 추정하도록 구성된다. 위치의 함수로써 변위들의 프로파일에서의 하나 이상의 피크들이 발견된다. 병렬 빔형성을 사용시, 주어진 시간에서의 다양한 위치들에 대한 변위들은 동일한 또는 유사한 모션에 종속된다. 각각의 시간에 대한 공간에 걸쳐 피크들을 발견함으로써, 모션의 변동성(variability)은 무시될 수 있다.
[0096] 프로세서(18)는 피크들로부터 조직에서의 파의 속도를 결정하도록 구성된다. 라인 또는 패턴은 시간의 함수로써 위치에 의해 피크들에 피팅(fit)된다. 라인의 기울기, 패턴에서의 라인들의 기울기들, 또는 패턴을 가진 라벨(label)이 속도를 표시한다. 속도를 위해 다른 계산들이 사용될 수 있다. 각각의 시간에 대해 동시에 포착된 변위들을 사용하는 패턴 매칭(pattern matching), 페이징, 또는 다른 접근방식들이 사용될 수 있다.
[0097] 다른 실시예들에서, 프로세서(18)는 각각의 시간에 대해 생리학적 모션에 의해 야기된 변위들의 부분을 식별하도록 구성된다. 이러한 바람직하지 않은 모션은 제거될 수 있다. 결과적으로, 변위들의 시간에 따른 분산에 의존하는 점탄성 파라미터들은 생리학적 모션에 의한 최소의 영향으로 계산될 수 있다.
[0098] 프로세서(18)는 특징으로부터 맵핑된 이미지 또는 디스플레이 값들을 생성하여 디스플레이(20)에 출력한다. 예컨대, 속도, 전단 모듈러스 또는 다른 값이 결정된다. 특징의 텍스트(text) 또는 수치적 표시가 사용자에게 디스플레이된다. 시간에 따른 특징의 그래프가 디스플레이될 수 있다.
[0099] 일 실시예에서, 특성은 위치의 함수로써 디스플레이된다. 상이한 위치들에서의 속도를 사용하여 값들, 그래프들, 및/또는 조직 표현들이 디스플레이될 수 있다. 조직의 표현을 위해, 파 또는 조직 특징의 크기는 조직 구역을 나타내는 상이한 픽셀(pixel)들에 대한 컬러(color), 색상, 밝기, 및/또는 다른 디스플레이 특징을 변조한다. 프로세서(18)는 픽셀 값(예컨대, RGB) 또는 픽셀 값으로 컨버팅되는 스칼라 값(scalar value)을 결정한다. 이미지는 스칼라 또는 픽셀 값들로서 생성된다. 이미지는 비디오 프로세서(video processor), 룩업 테이블(look-up table), 컬러 맵(color map)에 또는 직접적으로 디스플레이(20)에 출력될 수 있다.
[00100] 디스플레이(20)는 CRT, LCD, 모니터(monitor), 플라즈마(plasma), 프로젝터(projector), 프린터(printer), 또는 이미지 또는 이미지들의 시퀀스를 디스플레이(displaying)하기 위한 다른 디바이스이다. 임의의 현재 알려진 또는 나중에 개발되는 디스플레이(20)가 사용될 수 있다. 디스플레이(20)는 하나의 이미지 또는 이미지들의 시퀀스를 디스플레이하도록 동작가능하다. 디스플레이(20)는 2차원 이미지들 또는 3차원 표현들을 디스플레이한다. 디스플레이(20)는 조직 특징 또는 변위들로부터 유도되는 다른 정보를 나타내는 하나 이상의 이미지들을 디스플레이한다. 예로서, 2차원 이미지 또는 3차원 B-모드 표현 상에 표시된 위치와 연관된 속도가 디스플레이된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이미지는 그래프이다.
[00101] 프로세서(18), 수신 빔형성기(16), 및 송신 빔형성기(12)는 메모리(22) 또는 다른 메모리에 저장된 명령들에 따라 동작한다. 명령들은 도 5의 동작들의 수행을 위해 시스템을 구성한다. 명령들은 제어기에 로딩되는(loaded) 것에 의한, 값들(예컨대, 탄성 이미징 시퀀스(elasticity imaging sequence))의 테이블의 로딩(loading)을 야기하는 것에 의한, 그리고/또는 실행되는 것에 의한 동작을 위해 프로세서(18), 수신 빔형성기(16), 및/또는 송신 빔형성기(12)를 구성한다. 송신 빔형성기(12)는 명령들에 의해 여기 빔(excitation beam) 및 트래킹 빔(tracking beam)들의 생성을 야기하도록 구성된다. 수신 빔형성기(16)는 명령에 의해 트래킹을 위해 데이터를 포착하도록 구성된다. 프로세서(18)는 변위들을 추정하도록 그리고 다양한 시간들 각각에 대해 위치의 함수로써 검출된 피크들로부터 속도를 결정하도록 구성된다.
[00102] 메모리(22)는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들이다. 본원에서 논의되는 프로세스들, 방법들 및/또는 기법들을 구현하기 위한 명령들이 컴퓨터-판독가능 저장 매체들 또는 메모리들, 이를테면, 캐시(cache), 버퍼(buffer), RAM, 착탈식 매체들, 하드 드라이브(hard drive) 또는 다른 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 상에 제공된다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은 다양한 유형들의 휘발성 및 비휘발성 저장 매체들을 포함한다. 도면들에서 예시되거나 또는 본원에서 설명되는 기능들, 동작들, 또는 태스크(task)들은 컴퓨터 판독가능 저장 매체들에 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 상에 저장된 하나 이상의 세트들의 명령들에 대한 응답으로 실행된다. 기능들, 동작들, 또는 태스크들은 특정 유형의 명령들 세트, 저장 매체들, 프로세서 또는 프로세싱 전략과 독립적이고, 그리고 소프트웨어, 하드웨어, 집적 회로들, 펌웨어(firmware), 마이크로 코드(micro code) 등에 의해 수행될 수 있어서, 단독으로 또는 조합되어 동작한다. 마찬가지로, 프로세싱 전략들은 멀티프로세싱(multiprocessing), 멀티태스킹(multitasking), 병렬 프로세싱(parallel processing) 등을 포함할 수 있다.
[00103] 일 실시예에서, 명령들은, 로컬(local) 또는 원격 시스템들에 의한 판독을 위해 착탈식 매체 디바이스 상에 저장된다. 다른 실시예들에서, 명령들은, 컴퓨터 네트워크를 통한 또는 전화 라인들을 통한 전달을 위해 원격 위치에 저장된다. 또 다른 실시예들에서, 명령들은 주어진 컴퓨터, CPU, GPU 또는 시스템 내에 저장된다.
[00104] 본 발명이 다양한 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 많은 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 그러므로, 전술한 상세한 설명이 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다는 것이 의도되며, 그리고 본 발명의 사상 및 범위를 정의하도록 의도되는 것은, 모든 등가물들을 포함하는 다음의 청구항들이라는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징(motion independent acoustic radiation force impulse imaging)을 위한 방법으로서,
    초음파 스캐너(ultrasound scanner)를 이용하여, 음향 방사력 임펄스를 제1 라인(line)을 따라 환자의 조직에 송신하는 단계;
    상기 초음파 스캐너가, 상기 제1 라인으로부터 각각 이격된 4개 이상의 트래킹 라인(tracking line)들 각각을 따라 4개 이상의 위치들 각각에서 4개 이상의 수신 빔(receive beam)들을 이용하여, 상기 송신에 대한 응답으로 생성된 상기 조직의 변위들을 검출하는 단계 ― 상기 4개 이상의 위치들 각각에 대한 검출은 다수회(multiple times) 반복됨 ―;
    상기 다수회의 각각에 대해, 상기 4개 이상의 위치들 중 어느 위치가 상기 변위들 중 가장 큰 변위를 갖는지를 결정하는 단계;
    상기 송신에 의해 야기된 파(wave)의 속도를 계산하는 단계 ― 상기 속도는 상기 다수회로부터의 가장 큰 변위들의 함수로써 계산됨 ―;
    상기 속도의 이미지(image)를 생성하는 단계
    를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계는 상기 제1 라인을 따르는 깊이에 포커싱되게(focused) 상기 음향 방사력 임펄스를 송신하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 검출하는 단계는 상기 트래킹 라인들 상의 상기 깊이에서 상기 파를 트래킹(tracking)하는 단계를 포함하고,
    상기 파는 전단파를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는 상기 4개 이상의 수신 빔들 및 각각의 4개 이상의 위치들을 이용하여 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 4개 이상의 수신 빔들 및 각각의 4개 이상의 위치들은, 16개 이상의 수신 빔들 및 16개 이상의 각각의 위치들인,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는 동시적인 병렬 빔형성(simultaneous parallel beamforming)을 이용하여 검출하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 기준(reference)으로부터의 조직의 시프트(shift)의 양을 결정하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는 상기 변위들의 공간적 분포로부터 상기 파를 로케이팅(locating)하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 시간의 함수로써 상기 변위들 중 가장 큰 변위에 라인을 피팅(fitting)하는 단계 및 상기 라인의 기울기로서 상기 속도를 계산하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 속도를 계산하는 단계는, 생리학적 모션(physiological motion)에 의해 야기된 상기 변위들에서의 에러(error)들이 제거되도록 계산하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위들에 대한 생리학적 모션의 기여를 추정하는 단계를 더 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는, 상기 위치들의 함수로써 상기 변위들에서 정상 상태 오프셋(steady state offset)을 식별하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 변위들로부터 상기 오프셋을 제거하는 단계 및 상기 제거 후에 상기 변위들의 푸리에 변환(Fourier transform)으로부터 점탄성 파라미터(viscoelastic parameter)를 계산하는 단계를 더 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신하는 단계는 상기 음향 방사력 임펄스를 다수의 임펄스들의 패턴(pattern)의 하나의 이러한 임펄스로서 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 검출하는 단계는 상기 패턴에 대한 응답으로 수행되고, 그리고
    상기 결정하는 단계는 상기 다수회의 각각에 대한 상기 위치의 함수로써 상기 변위들에서 다수의 피크(peak)들을 결정하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 상기 패턴을 상기 다수의 피크들에 매칭(matching)하는 단계를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 방법.
  14. 모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템(system)으로서,
    여기 펄스(excitation pulse)를 생성하도록 구성된 송신 빔형성기(transmit beamformer);
    상기 여기 펄스에 의해 생성된 파에 대한 조직의 응답들을 검출하도록 구성된 병렬 수신 빔형성기(parallel receive beamformer) ― 상기 응답들은 복수의 시간들 각각에서 복수의 위치들 각각에서 검출됨 ―;
    상기 시간들 각각에서 상기 위치들에 걸친 상기 응답들에서 피크를 로케이팅(locate)하고 그리고 피크들로부터 상기 파의 속도를 결정하도록 구성된 프로세서(processor); 및
    상기 속도를 디스플레이(display)하도록 동작가능한 디스플레이(display)를 포함하는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 병렬 수신 빔형성기는 N개의 수신 라인들을 따라 동시에 수신 빔형성(receive beamform)하도록 구성되고,
    여기서 N은 1보다 더 큰 정수이고 그리고 상기 복수의 위치들과 동일한,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 응답들로부터 변위들을 계산하도록 구성되고,
    상기 프로세서는 각각의 시간에서 상기 위치들에 걸친 변위들 중 가장 큰 변위로서 상기 피크를 로케이팅하도록 구성되고, 그리고
    상기 프로세서는 시간에 따라 변위들 중 가장 큰 변위에 피팅되는(fit) 라인 또는 패턴으로부터 상기 속도를 결정하도록 구성되는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 송신 빔형성기는 생성된 펄스들의 시퀀스(sequence)에서 상기 여기 펄스(excitation pulse)를 생성하도록 구성되고,
    상기 병렬 수신 빔형성기는 상기 시퀀스의 완료 후에 상기 파 및 상기 시퀀스에 의해 생성된 다른 파들에 대한 응답들을 검출하도록 구성되고, 그리고
    상기 프로세서는 상기 시간들 각각에서의 응답들에서 상기 피크 및 다른 피크들을 로케이팅하고 그리고 각각의 시간의 피크 및 다른 피크들로부터 상기 속도를 결정하도록 구성되는,
    모션 독립적 음향 방사력 임펄스 이미징을 위한 시스템.
  18. 음향 방사력 임펄스 이미징을 위해 프로그래밍된 프로세서(programmed processor)에 의해 실행가능한 명령들을 나타내는 데이터(data)가 저장되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(computer readable storage medium)로서,
    상기 저장 매체는,
    초음파 스캐너를 사용하여, 여기 펄스에 대한 응답으로 변위들을 측정하기 위한 명령들 ― 상기 변위들은 상이한 위치들에서 동시에 측정됨 ―;
    동시에 측정된 변위들의 상대적 양으로부터 상기 여기 펄스에 의해 생성된 파의 특징을 결정하기 위한 명령들; 및
    상기 특징을 출력하기 위한 명령들을 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 측정하는 것은 N개의 트래킹 라인들에 대한 수신 이벤트(receive event) 당 N개의 변위들을 각각 측정하고 그리고 다른 시간들에서 상기 N개의 트래킹 라인들에 대해 측정을 반복하는 것을 포함하고,
    여기서 N은 8보다 더 큰 정수이고, 그리고
    상기 결정하는 것은 상기 다른 시간들 각각에 대해 상이한 위치들에서, 동시에 측정된 변위들에서 피크를 로케이팅하고 그리고 상기 다른 시간들의 피크들로부터의 특징으로서 속도를 계산하는 것을 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 측정하는 것은 여기 펄스들의 패턴의 여기 펄스에 대한 응답으로 상기 변위들을 측정하는 것을 포함하고,
    상기 변위들은 전체 패턴의 송신 후에 측정되는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108852416B (zh) * 2018-05-17 2021-03-30 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 一种剪切波传播速度的确定方法及装置
US11311275B2 (en) * 2019-03-28 2022-04-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Asymmetry for acoustic radiation force impulse
CN110547825B (zh) * 2019-09-03 2022-04-26 上海交通大学 一种基于多频剪切波幅值分析的超声弹性成像技术
CN110613484B (zh) * 2019-09-26 2021-02-19 无锡海斯凯尔医学技术有限公司 一种组织弹性检测方法及设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120035901A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 의료용 초음파 이미징에서의 전단파 정보의 해석
KR20150037689A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 의료용 초음파 영상의 전단파 검출
JP2015092937A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置、及び方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080021319A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 James Hamilton Method of modifying data acquisition parameters of an ultrasound device
US8118744B2 (en) * 2007-02-09 2012-02-21 Duke University Methods, systems and computer program products for ultrasound shear wave velocity estimation and shear modulus reconstruction
US9244041B2 (en) * 2008-10-28 2016-01-26 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems and computer readable media for applying multi-push acoustic radiation force to samples and monitoring a response to quantify mechanical properties of samples
US8394026B2 (en) * 2008-11-03 2013-03-12 University Of British Columbia Method and apparatus for determining viscoelastic parameters in tissue
WO2011027644A1 (ja) * 2009-09-04 2011-03-10 株式会社 日立メディコ 超音波診断装置
US8727995B2 (en) * 2010-09-09 2014-05-20 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Reduction of motion artifacts in ultrasound imaging with a flexible ultrasound transducer
US8469891B2 (en) * 2011-02-17 2013-06-25 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Viscoelasticity measurement using amplitude-phase modulated ultrasound wave
US8532430B2 (en) 2011-07-28 2013-09-10 General Electric Company Methods for reducing motion artifacts in shear wave images
US10667791B2 (en) * 2011-08-19 2020-06-02 The University Of British Columbia Elastography using ultrasound imaging of a thin volume
US9468421B2 (en) * 2012-02-16 2016-10-18 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Visualization of associated information in ultrasound shear wave imaging
US9211111B2 (en) 2012-04-05 2015-12-15 Hitachi Aloka Medical, Ltd. Determination of shear wave characteristics
JP6305699B2 (ja) * 2013-07-01 2018-04-04 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置及び超音波イメージングプログラム
KR101504236B1 (ko) 2013-07-23 2015-03-19 엘지전자 주식회사 이동 단말기
US10512450B2 (en) 2013-09-24 2019-12-24 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Shear wave estimation from analytic data
US9332963B2 (en) 2014-01-21 2016-05-10 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Swept focus for acoustic radiation force impulse
US9907539B2 (en) 2015-01-12 2018-03-06 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Sparse tracking in acoustic radiation force impulse imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120035901A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 의료용 초음파 이미징에서의 전단파 정보의 해석
KR20150037689A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 의료용 초음파 영상의 전단파 검출
JP2015092937A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置、及び方法

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