KR20170095799A - 초음파 영상 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치에 대한 것으로, 초음파 영상 장치는 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하는 초음파 프로브, 상기 수신된 초음파를 빔 포밍하여 빔 포밍 신호를 출력하는 빔 포밍부, 상기 대상체의 모션 양에 따라 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 횟수를 상이하게 조절하는 샘플링부 및 상기 샘플링한 신호를 정합 및 합성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.

Description

초음파 영상 장치 및 그 제어방법
대상부위의 모션을 감지하여 대상부위의 모션에 따라 빔 포밍의 샘플링을 조절하는 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어방법에 관한 것이다.
초음파 영상 장치는 피검사체의 체표로부터 체내의 소망 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다. 이러한 초음파 영상 장치는 X선 프로브, X선 CT스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 프로브 등의 다른 영상 장치와 비교할 때, 소형이고 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, X선 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점을 갖고 있기 때문에, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.
초음파 영상 장치는 피검사체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 피검사체로 송신하고, 피검사체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 초음파 프로브를 포함한다.
또한, 초음파 프로브는 음향모듈을 포함한다. 여기서, 음향모듈은 압전 물질이 진동하면서 전기신호와 음향신호를 상호 변환시키는 트랜스듀서와, 트랜스듀서에서 발생된 초음파가 피검사체에 최대한 전달될 수 있도록 트랜스듀서와 피검사체 사이의 음향 임피던스 차이를 감소시키는 정합층과, 트랜스듀서의 전방으로 진행하는 초음파를 특정 지점에 집속시키는 렌즈층과, 초음파가 트랜스듀서의 후방으로 진행되는 것을 차단시켜 영상 왜곡을 방지하는 흡음층을 포함할 수 있다.
또한, 초음파 영상장치는 초음파 프로브가 수집한 복수의 채널 데이터로부터 특정 공간의 반사파 크기를 추정하기 위해 빔 포밍(beamforming)을 수행할 수 있다.
구체적으로, 빔 포밍은 복수개의 트랜스듀서를 통해 입력된 에코 신호의 시간차를 보정하고, 입력된 각 에코 신호마다 소정의 가중치를 부가하여 특정 위치의 신호를 강조하거나 다른 위치의 신호는 상대적으로 감쇠시켜 에코 신호를 집속하도록 하는 것이다. 빔 포밍에 의하여 초음파 영상 장치는 대상체의 내부 구조 파악에 적절한 초음파 영상을 생성하여 사용자에게 표시할 수 있다.
대상부위의 그룹을 분할 후 각 그룹의 모션벡터를 감지하여, 대상부위 중 모션이 많은 그룹은 빔 포밍의 샘플링 횟수를 증가시키고, 모션이 적은 그룹은 빔 포밍의 샘플링 횟수를 감소시켜, 각 그룹의 샘플링 신호들을 정합 및 합성하는 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어방법을 제공한다.
초음파 영상 장치의 일 실시예는 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하는 초음파 프로브, 상기 수신된 초음파를 빔 포밍하여 빔 포밍 신호를 출력하는 빔 포밍부, 상기 대상체의 모션 양에 따라 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 횟수를 상이하게 조절하는 샘플링부 및 상기 샘플링한 신호를 정합 및 합성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라서 빔 포밍 신호를 그룹별로 분할하고, 하나의 그룹과 나머지 그룹의 빔 포밍 신호들을 비교하여 모션벡터를 산출 및 저장하는 모션 감지부를 포함할 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따라서 모션 감지부에서 산출되는 모션벡터는 그룹별로 분할한 각 그룹의 빔 포밍 신호와 이전 빔 포밍 신호를 비교하여 산출될 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따라 샘플링부는 분할된 그룹의 모션벡터가 미리 설정된 값 이하이면, 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기 이하로 조절하고, 분할된 그룹의 모션벡터가 미리 설정된 값을 초과하면, 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기를 초과하도록 조절할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따라 샘플링부는 모션이 적은 그룹들은 각각 샘플링 주기 및 샘플링 시점을 상이하게 조절할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따라 빔 포밍 출력 신호를 그룹 별로 분할할 때 근접한 높이(elevation)에 위치한 그룹은 서로 상이한 그룹으로 분할시킬 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따라 영상 처리부는 모션이 많은 그룹은 샘플링되는 빔 포밍 출력 신호를 선형 보간법을 이용해 보간된 신호로 대체할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 제어방법은 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하는 단계, 상기 수신된 초음파를 빔 포밍하여 빔 포밍 신호를 출력하는 단계, 상기 대상체의 모션 양에 따라 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 횟수를 상이하게 조절하여 샘플링하는 단계 및 상기 샘플링한 신호를 정합 및 합성하는 단계를 포함할 수도 있다.
상술한 초음파 영상 장치 및 초음파 영상 장치의 제어방법에 의하면, 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할하여 분할된 그룹들의 모션벡터를 검출한 뒤, 모션에 따라 빔 포밍 출력 신호를 샘플링하는 샘플링 주기 및 샘플링 시점을 달리하여 초음파 영상을 획득할 수 있다. 이로 인해, 상이한 모션을 가지는 대상부위의 진단시 대상부위의 모션으로 발생되는 초음파 영상의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치가 적용된 초음파 진단 시스템의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치의 구성에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 프로브 내 복수개의 채널에 대응되는 복수개의 트랜스듀서 배열에 대한 단면도이다.
도 4는 송신 빔포머의 구성을 예시한 블록도이다.
도 5는 수신 빔포머의 구성을 예시한 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따라 각 그룹마다 빔 포밍 출력신호의 샘플링을 상이하게 하여 샘플링 신호를 정합 및 합성하는 것에 대한 개념도이다.
도 7a는 일 실시예에 따라 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기를 가지도록 샘플링하는 것에 대한 개념도이다.
도 7b는 일 실시예에 따라 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기를 가지도록 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념도이다.
도 7c는 일 실시예에 따라 보간한 샘플링 신호를 합성하는 것에 대한 개념도이다.
도 8a는 일 실시예에 따라 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기 및 시점를 가지도록 샘플링하는 것에 대한 개념도이다.
도 8b는 일 실시예에 따라 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기 및 시점를 가지도록 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념도이다.
도 8c는 일 실시예에 따라 보간한 샘플링 신호를 합성하는 것에 대한 개념도이다.
도 9a는 일 실시예에 따라 근접한 높이의 그룹끼리 상이한 주기를 가지도록 빔 포밍 출력 신호를 샘플링하는 것에 대한 개념도이다.
도 9b는 일 실시예에 따라 근접한 높이의 그룹끼리 상이한 주기를 가지도록 빔 포밍 출력 신호를 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념도이다.
도 10a는 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치를 통해 모션이 없는 경우의 초음파 영상의 예시이다.
도 10b는 일 실시예에 따라 초음파 영상 장치를 통해 축방향으로 모션이 있는 경우의 초음파 영상의 예시이다.
도 10c는 일 실시예에 따라 초음파 영상 장치를 통해 축방향으로 모션이 있는 경우에 보간을 한 초음파 영상의 예시이다.
도 11은 일 실시예에 따른 3차원 볼륨과 관측 정보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 3D 모드 처리부의 구성들을 설명하기 위한 구성도이다.
도 13은 일 실시예에 따라 3차원 볼륨 생성을 하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 일 실시예에 따라 3차원 볼륨 변환을 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 일 실시예에 따라 초음파 영상 장치에서 처리되는 렌더링(Rendering)을 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 일 실시예에 따라 대상부위를 그룹별로 분할하여 각각의 그룹의 모션벡터를 감지한 뒤, 감지된 모션벡터에 따라 빔 포밍 출력신호의 샘플링을 조절하고, 각 그룹의 샘플링 신호를 정합 및 합성하는 초음파 영상 장치의 제어방법에 대한 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 실시예를 통하여 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 다만, 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 이하에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 이하에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한, 통상의 기술자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 초음파 영상 장치의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
이하, 도 1을 참조하여 초음파 영상 장치가 초음파 진단 시스템에 적용된 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 초음파 영상 장치가 적용된 초음파 진단 시스템의 외관을 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바에 따르면 본체(11), 초음파 프로브(10), 입력부(17), 서브 디스플레이부(18) 및 메인 디스플레이부(19)를 포함할 수 있다.
본체(11)는 초음파 진단 시스템(1)의 송신 신호 생성부를 수납할 수 있다. 사용자가 초음파 진단명령을 입력하는 경우, 송신 신호 생성부는 송신 신호를 생성하여 초음파 프로브(10)로 전송할 수 있다.
본체(11)의 일측에는 하나 이상의 암 커넥터(female connector; 15)가 마련될 수 있다. 암 커넥터(15)에는 케이블(13)과 연결된 수 커넥터(male connector; 14)가 물리적으로 결합될 수 있다. 송신 신호 생성부에 의해 생성된 송신 신호는 본체(11)의 암 커넥터(15)와 연결된 수 커넥터(14) 및 케이블(13)을 거쳐 초음파 프로브(10)로 전송될 수 있다.
한편, 본체(11)의 하부에는 초음파 진단 시스템(1)의 이동성을 위한 복수 개의 캐스터(16)가 마련될 수 있다. 복수 개의 캐스터(16)는 초음파 진단 시스템(1)를 특정 장소에 고정시키거나, 특정 방향으로 이동시킬 수 있다.
초음파 프로브(10)는 대상체의 체표에 접촉하는 부분으로, 초음파를 송신하거나 수신할 수 있다. 구체적으로, 초음파 프로브(10)는 본체(11)로부터 제공받은 발생신호를 초음파신호로 변환시켜, 변환된 초음파 신호를 대상체의 체내로 조사하고, 대상체의 체내의 특정 부위로부터 반사된 초음파 에코신호를 수신하여 본체(11)로 송신하는 역할을 한다.
이를 위해, 초음파 프로브(10)의 일측 말단에는 전기적 신호에 따라 초음파를 발생시키는 복수의 음향모듈이 마련될 수 있다.
음향모듈은 인가된 교류 전원에 따라 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로, 음향모듈 외부의 전원 공급 장치 또는 내부의 축전 장치로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 음향모듈의 트랜스듀서는 공급받은 교류 전원에 따라 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다.
복수의 음향모듈은 메트릭스로 배열(Matrix Array)될 수도 있고, 직선으로 배열(Linear Array)될 수도 있으며, 볼록한 곡선으로 배열(Convex Array)될 수도 있다. 또한, 복수의 음향모듈은 위상차 배열(Phased Array)이 될 수도 있고, 오목한 곡선으로 배열(Concave Array)될 수도 있다. 또한, 음향모듈의 상부에는 음향모듈을 덮는 덮개가 마련될 수 있다.
초음파 프로브(10)의 타측 말단에는 케이블(13)이 연결되며, 케이블(13)의 말단에는 수 커넥터(14)가 연결될 수 있다. 수 커넥터(14)는 본체(11)의 암 커넥터(15)와 물리적으로 결합할 수 있다.
입력부(17)는 초음파 진단 시스템(1)의 동작과 관련된 명령을 입력받을 수 있는 부분이다. 예를 들어, 입력부(17)를 통해 A-모드(Amplitude mode), B-모드(Brightness mode), D-모드(Doppler mode), M-모드(Motion mode), 3D 모드 등의 모드 선택 명령, 초음파 진단 시작 명령 등을 입력받을 수 있다. 입력부(17)를 통해 입력된 명령은 유선 통신 또는 무선 통신에 의해 본체(11)로 전송될 수 있다.
입력부(17)는 터치 패드, 키보드, 풋 스위치(foot switch) 및 풋 페달(foot pedal) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 터치 패드나 키보드는 하드웨어적으로 구현되어, 본체(11)의 상부에 위치할 수 있다. 키보드는 스위치, 키, 휠, 조이스틱, 트랙볼 및 놉(knop) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로 키보드는 그래픽 유저 인터페이스와 같이 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 키보드는 서브 디스플레이부(18)나 메인 디스플레이부(19)를 통해 디스플레이될 수 있다. 풋 스위치나 풋 페달은 본체(11)의 하부에 마련될 수 있으며, 조작자는 풋 페달을 이용하여 초음파 진단 시스템(1)의 동작을 제어할 수 있다.
입력부(17)의 주변에는 초음파 프로브(10)를 거치하기 위한 프로브 홀더(12)가 마련될 수 있다. 사용자는 초음파 진단 시스템(1)를 사용하지 않을 때, 프로브 홀더(12)에 초음파 프로브(10)를 거치하여 보관할 수 있다. 도 1은 입력부(17)의 주변에 하나의 프로브 홀더(12)가 마련되어 있는 경우를 도시하고 있지만, 개시된 발명은 이로 한정되는 것은 아니며, 프로브 홀더(12)의 위치나 개수는 초음파 진단 시스템(1)의 전체적인 디자인 또는 일부 구성요소들의 디자인이나 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
서브 디스플레이부(18)는 본체(11)에 마련될 수 있다. 도 1은 서브 디스플레이부(18)가 입력부(17)의 상부에 마련된 경우를 보여주고 있다. 서브 디스플레이부(18)는 브라운관(Cathod Ray Tube; CRT), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등으로 구현될 수 있다. 이러한 서브 디스플레이부(18)는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항 등을 디스플레이할 수 있다.
메인 디스플레이부(19)는 본체(11)에 마련될 수 있다. 도 1은 메인 디스플레이부(19)가 서브 디스플레이부(18)의 상부에 마련된 경우를 보여주고 있다. 메인 디스플레이부(19)는 브라운관 또는 액정표시장치로 구현될 수 있다. 메인 디스플레이부(19)는 초음파 진단과정에서 획득한 초음파 영상을 디스플레이할 수 있다. 메인 디스플레이부(19)를 통해 디스플레이되는 초음파 영상은 2차원 흑백 초음파 영상, 2차원 컬러 초음파 영상, 3차원 흑백 초음파 영상 및 3차원 컬러 초음파 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 초음파 진단 시스템(1)에 서브 디스플레이부(18)와 메인 디스플레이부(19)가 모두 마련된 경우를 예시하고 있으나, 경우에 따라 서브 디스플레이부(18)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 서브 디스플레이부(18)를 통해 디스플레이되는 어플리케이션이나 메뉴 등은 메인 디스플레이부(19)를 통해 디스플레이될 수 있다.
또한, 서브 디스플레이부(18) 및 메인 디스플레이부(19) 중 적어도 하나는 본체(11)와 분리 가능하도록 구현될 수도 있다.
이하, 도 2를 참조하여 초음파 영상 장치의 구성과 구성들의 기능에 대해서 설명하도록 한다.
도 2는 초음파 영상 장치의 구성을 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바에 따르면 초음파 영상 장치(2)는 프로브(10), 빔포밍부(100), 모션 감지부(200), 샘플링부(130), 영상 처리부(300), 통신부(400), 메모리(500), 디스플레이부(600), 제어부(700) 및 입력부(800)를 포함할 수 있으며, 상술한 구성들은 버스(900)를 통해서 서로 연결될 수 있다.
초음파 영상 장치(2)는 카트형뿐만 아니라 휴대형으로도 구현될 수 있다. 휴대형 초음파 진단 장치의 예로는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로브(10)는, 빔포밍부(100)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(20)로 초음파 신호를 송출하고, 대상체(20)로부터 반사된 에코 신호를 수신한다. 프로브(10)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(10)는 초음파 영상 장치(2)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 영상 장치(2)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(10)를 구비할 수 있다.
송신 빔포머(110)는 프로브(10)에 구동 신호를 공급하며, 송신신호 생성부(112), 시간 지연부(114) 및 펄서(116)를 포함할 수 있다.
송신신호 생성부(112)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성할 수 있고, 시간 지연부(114)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용할 수 있다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는 프로브(10)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응될 수 있다. 또한, 펄서(116)는 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로 프로브(10)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가할 수 있다.
수신 빔포머(120)는 프로브(10)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성할 수 있으며, 증폭기(122), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(124), 시차 보정부(126) 및 집속부(128)를 포함할 수 있다.
증폭기(122)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(124)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환할 수 있고, 시차 보정부(126)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용할 수 있으며, 집속부(128)는 수신 지연부(166)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성할 수 있다.
한편, 수신 빔포머(120)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(122)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(10)의 감도가 향상되거나 ADC(124)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(122)는 생략될 수도 있다.
모션 감지부(200)는 빔 포밍 출력 신호들을 수신 받아, 수신 받은 신호들을 분할하고, 모션벡터를 산출할 수 있다. 그리고, 모션 감지부(200)는 분할부(210)와 모션벡터 산출부(220)를 포함할 수 있다.
분할부(210)는 수신 빔포머의 집속부(128)에서 출력하는 빔 포밍 출력 신호를 수신 받아 복수개의 그룹으로 분할할 수 있다. 분할부(210)는 이전에 감지한 모션벡터에 따라 모션이 심한 부분과 그렇지 않은 부분으로 분할할 수도 있고, 미리 설정되거나 사용자가 입력하는 분할수로 그룹을 분할할 수도 있다.
모션벡터 산출부(220)는 분할된 복수개의 그룹의 빔 포밍 출력 신호들의 모션벡터를 산출할 수 있다. 예를 들어, 모션벡터 산출부(220)는 현재 출력되는 하나의 그룹의 빔 포밍 신호와 나머지 그룹의 빔포밍 신호를 크로스 코릴레이션(cross-correlation)시켜 모션벡터를 산출할 수 있다. 또한, 모션벡터 산출부(220)는 현재 출력되는 빔 포밍 신호와 이전에 출력된 빔포밍 신호를 크로스 코릴레이션(cross-correlation)시켜 모션벡터를 산출할 수도 있다. 빔 포밍 신호들을 크로스 코릴레이션(cross-correlation)시켜 모션벡터를 산출하는 경우에는 그 값이 낮을수록 모션이 심한 경우이고, 그 값이 높을수록 모션이 낮은 경우임을 나타낼 수 있다. 그러나, 모션벡터 산출부(220)가 모션벡터를 산출하는 것은 크로스 코릴레이션을 통해 이전 빔포밍 신호와 비교하여 모션벡터를 산출하는 것에 한정되는 것은 아니다.
샘플링부(130)는 대상부위의 모션에 따라 빔포밍 출력 신호의 샘플링을 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 모션벡터 산출부(220)에서 산출한 모션벡터를 분석하여 모션이 많은 그룹은 샘플링 주기를 빠르게 하고, 모션이 적은 그룹은 샘플링 주기를 느리게 하여 빔 포밍 출력신호를 샘플링할 수 있다.
영상 처리부(300)는 샘플링부(130)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 디스플레이 할 수 있다. 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 영상, 3차원 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 영상을 포함할 수 있다.
또한, 영상 처리부(300)는 데이터 처리부(310)와 영상 생성부(360)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(310)는 영상 정합 처리부(320), 3D 모드 처리부(350), B 모드 처리부(330) 및 D 모드 처리부(340)를 포함할 수 있다.
영상 정합 처리부(320)는 모션이 많은 그룹에서 샘플링한 시간 중 모션이 적은 그룹에서 샘플링하지 않은 시간에 대해서 선형 보간법(Linear Interpolation)을 통해 영상을 추정할 수 있고, 복수개의 그룹의 샘플링 신호 사이의 간격을 보간하여 추정할 수 있다. 또한, 영상 정합 처리부(320)는 추정한 빔 포밍 신호들을 샘플링하지 않은 시간 영역에 대입하여 연속적인 신호로 정합할 수 있다. 또한, 영상 정합 처리부(320)는 빔포밍 신호를 선형 보간한 신호를 모션벡터 산출부에 전달하여 선형 보간된 신호와 이전의 보간된 신호와 비교하여 모션벡터를 산출하는 것을 보조할 수도 있다.
또한, 3D 모드 처리부(350)는 빔 포밍부에서 출력하는 상이한 깊이 및 높이의 출력신호들을 분석하여 3차원 볼륨을 생성하고 이들을 조합하는 렌더링(Rendering)을 할 수 있다.
또한, B 모드 처리부(330)는 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리할 수 있다. 영상 생성부(360)는 B 모드 처리부(330)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
또한, D 모드 처리부(340)는 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(360)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.
영상 생성부(360)은 데이터 처리부(310)에서 처리한 데이터를 시간적 또는 공간적으로 조합하여 초음파 영상을 생성할 수 있다. 또한, 영상 생성부(360)는 영상 합성부(370) 및 영상 복원부(380)를 포함할 수 있다.
영상 합성부(370)는 시간적으로나 공간적으로 분할된 샘플링된 빔 포밍 출력 신호를 영상 정합 처리 후, 시간적으로나 공간적으로 다시 합성하여 초음파 영상으로 표현할 수 있다.
또한, 영상 복원부(380)는 데이터 처리과정 또는 진단 과정 또는 기타 이유로 왜곡된 초음파 영상신호를 추정함수 내지 보간함수를 이용하여 복원할 수 있다.
또한, 영상 생성부(360)는 압력에 따른 대상체(20)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 생성할 수도 있다. 나아가, 영상 생성부(360)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(400)에 저장될 수 있다.
통신부(400)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신할 수 있다. 통신부(400)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(400)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(400)는 네트워크(30)를 통해 대상체(20)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(400)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(20)의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(400)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
통신부(400)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 서버(32), 의료 장치(34), 또는 휴대용 단말(36)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(400)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어 근거리 통신 모듈(410), 유선 통신 모듈(420) 및 이동 통신 모듈(430)을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(410)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈일 수 있다. 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(420)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(430)은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 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 영상 장치(2)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(400)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 영상 장치(2) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
메모리(400)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 영상 장치(2)는 웹 상에서 메모리(400)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
디스플레이부(600)는 생성된 초음파 영상을 표시 출력할 수 있다. 디스플레이부(600)는 초음파 영상뿐 아니라 초음파 영상 장치(2)에서 처리되는 다양한 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 화면 상에 표시 출력할 수 있다. 한편, 초음파 영상 장치(2)는 구현 형태에 따라 둘 이상의 디스플레이부(600)를 포함할 수 있다.
제어부(700)는 초음파 영상 장치(2)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 도 2에 도시된 프로브(10), 빔포밍부(100), 모션 감지부(200), 샘플링부(130), 영상 처리부(300), 통신부(400), 메모리(500), 디스플레이부(700) 및 입력부(800) 간의 동작을 제어할 수 있다.
입력부(800)는 사용자로부터 초음파 영상 장치(2)를 제어하기 위한 데이터를 입력받는 수단일 수 있다. 입력부(800)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.
프로브(10), 빔포밍부(100), 영상 처리부(300), 통신부(400), 메모리(400), 입력부(800) 및 제어부(700) 중 일부 또는 전부는 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 구성 중 일부가 하드웨어에 의해 동작할 수도 있다. 또한, 빔포밍부(100), 영상 처리부(300), 및 통신부(400) 중 적어도 일부는 제어부(700)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.
이하, 도 3을 참조하여 초음파 신호를 방사하고 대상부위로부터 반사되는 에코신호를 수신받는 초음파 프로브의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 3은 따른 초음파 프로브 내 복수개의 채널에 대응되는 복수개의 트랜스듀서 배열에 대한 단면을 도시하고 있다.
초음파 영상 장치는 초음파 프로브(10)를 포함할 수 있고, 초음파 프로브(10)는 초음파를 이용하여 대상부위에 대한 정보를 수집할 수 있다. 이때, 초음파 프로브(10)는 3차원 볼륨을 탐지할 수 있는 구조일 수도 있다.
초음파 프로브(10)는 복수의 초음파 프로브(10)는 매트릭스 형태로 배열된 트랜스듀서를 포함하고 있을 수 있다. 메트릭스 형태로 배열된 복수 개의 트랜스듀서를 복수 개의 에코 신호를 출력할 수 있으며, 출력된 에코신호를 축적하여 3차원 볼륨을 생성할 수 있다.
또한, 초음파 프로브(10)는 일열로 배열된 트랜스듀서와 일열로 배열된 트랜스듀서를 이동시키기 위한 구성을 포함하고 있을 수 있다. 더 구체적으로, 일렬로 배열된 복수의 트랜스듀서의 양쪽 끝에, 복수의 트랜스듀서가 배열된 방향과 수직한 방향으로 레일이 마련될 수 있다. 그리고, 일렬로 배열된 복수의 트랜스듀서를 이 레일을 따라 주사 방향(scaning direction)으로 이동시켜, 복수의 에코 신호를 획득할 수 있으며, 획득된 복수 개의 에코신호를 축적하여 3차원 볼륨을 생성할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 초음파 프로브(10)는 메트릭스 형태로 트랜스듀서를 배열하고 있는 것으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 초음파 프로브(10)는 일 말단에 복수의 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)가 설치되어 있을 수 있다. 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)는 인가되는 신호나 전원에 따라서 상응하는 초음파를 생성하여 대상체로 조사하고, 대상체에서 반사되어 돌아오는 에코 초음파를 수신하여 에코 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
구체적으로 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)는, 외부의 전원 공급 장치나 또는 내부의 축전 장치, 예를 들어 배터리(battery) 등으로부터 전원을 공급받고, 인가되는 전원에 따라서 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)의 압전 진동자나 박막 등이 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다. 아울러 초음파 트랜스듀서(p10)는 초음파의 수신에 따라 압전 물질이나 박막이 진동하면서 진동 주파수에 대응하는 주파수의 교류 전류를 생성하여 초음파를 에코 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 생성한 에코 신호를 복수의 채널(c1 내지 c10)을 통하여 본체에 전달할 수 있다.
위에서 설명한 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)는 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasonic Transducer), 압전 물질의 압전 효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer), 미세 가공된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(cMUT, Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer) 등이 이용될 수 있다. 또한, 이외에 전기적 신호에 따라 초음파를 생성하거나 또는 초음파에 따라 전기적 신호를 생성할 수 있는 다른 종류의 트랜스듀서들 역시 이상 설명한 초음파 트랜스듀서(t1 내지 t10)의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 송신 빔포머와 수신 빔포머를 포함하는 빔포밍부의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
빔포밍부(100)는 송신 빔포머(110)와 수신 빔포머(120)를 포함할 수 있다.
도 4는 송신 빔포머의 구성을 도시하고 있다.
송신 빔포머(110)는 송신 신호 생성부(112), 시간 지연부(114)를 이용하여 송신 빔포밍(transmit beamforming)을 수행할 수 있다. 송신 빔포밍이란 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파를 초점(focal point)에 집속시키는 것을 말한다. 즉, 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파가 초점에 도달하는 시간 차이를 극복하기 위하여 적절한 순서를 정해서 트랜스듀서(T)에서 초음파를 발생시키는 것을 말한다.
구체적으로, 송신 빔포머(110)의 송신 신호 생성부(112)는 제어부(700)의 제어 신호에 따라 적어도 하나의 트랜스듀서(T)에 송신 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때, 송신 신호는 고주파 교류전류 형태로, 트랜스듀서의 개수에 대응되게 발생될 수 있다. 그리고, 송신 신호 생성부(112)에서 발생된 송신 신호는 시간 지연부(114)로 전송될 수 있다.
시간 지연부(114)는 각각의 송신 신호에 시간 지연을 가하여, 대응되는 트랜스듀서(T)에 도달하는 시간을 조절할 수 있다. 시간 지연부(114)에 의해 시간 지연된 송신 신호가 트랜스듀서(T)에 인가되면, 트랜스듀서(T)는 송신 신호의 주파수에 대응하는 초음파를 발생시킨다. 각 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파는 초점(focal point)에서 집속(focusing)된다. 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파가 집속되는 초점의 위치는 송신 신호에 어떤 형태의 지연 패턴이 적용되었는지에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 5개의 트랜스듀서(t1 내지 t5)를 예시하고 있으며, 송신 신호들에 적용될 수 있는 3가지의 지연 패턴이 굵은 실선, 중간 굵기의 실선, 가는 실선으로 예시되어 있다.
예를 들어, 송신 신호 생성부(112)에서 발생된 송신 신호들에 대해 굵은 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우에는 각 트랜스듀서(t1 내지 t5)에서 발생된 초음파는 제1 초점(F1)에서 집속될 수 있다.
그리고, 송신 신호 생성부(112)에서 발생된 각 송신 신호에 대해 중간 굵기의 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우에는 각 트랜스듀서(t1 내지 t5)에서 발생된 초음파는 제1 초점(F1)보다 먼 제2 초점(F2)에서 집속될 수 있다.
그리고, 송신 신호 생성부(112)에서 발생된 각 송신 신호에 대해 가는 실선과 같은 형태의 지연 패턴을 적용하는 경우에는 각 트랜스듀서(t1 내지 t5)에서 발생된 초음파는 제2 초점(F2)보다 먼 제3 초점(F3)에서 집속될 수 있다.
즉, 송신 신호 생성부(112)에서 발생된 송신 신호에 적용되는 지연 패턴에 따라 초점의 위치가 달라질 수 있다. 하나의 지연 패턴만을 적용하는 경우에는 대상체에 조사되는 초음파는 고정된 초점에서 집속(fixed-focusing)될 수 있지만, 다른 지연 패턴을 적용하는 경우에는 대상체로 조사되는 초음파는 여러 개의 초점에서 집속(multi-focusing)될 수 있다.
이와 같이, 각 트랜스듀서(T)에서 발생된 초음파는 한 지점에만 고정 집속될 수도 있고, 여러 지점에 다중으로 집속될 수도 있다. 대상체 내부로 조사된 초음파는 대상체 내의 목표 부위에서 반사되고, 반사된 에코 초음파는 트랜스듀서(T)로 수신될 수 있다. 트랜스듀서(T)는 수신된 에코 초음파를 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 트랜스듀서(T)에서 출력된 신호는 증폭 및 필터링된 후, 디지털 신호로 변환되어 수신 빔포머(120)로 제공될 수 있다.
도 5는 수신 빔포머의 구성을 도시하고 있다.
수신 빔포머(120)는 시차 보정부(126) 및 집속부(128)를 포함하여, 디지털 신호로 변환된 수신 신호(S)에 대해 수신 빔포밍(receive beamforming)을 수행할 수 있다. 수신 빔포밍이란 각 트랜스듀서(T)에서 출력되는 수신 신호(S)들 간에 존재하는 시차를 보정하여, 집속시키는 것이다.
구체적으로, 시차 보정부(126)는 각 트랜스듀서(T)에서 출력된 수신 신호(S)들을 일정 시간 동안 지연시켜 수신 신호들이 동일한 시간에 집속부(128)로 전달되도록 한다.
또한, 집속부(128)는 시차 보정부(126)에 의해 시차가 보정된 수신 신호(S)들을 하나로 집속할 수 있다. 집속부(128)는 입력되는 수신 신호마다 소정의 가중치 예를 들어, 빔포밍 계수를 부가하여 소정 수신 신호(S)를 다른 수신 신호에 비하여 강조 또는 감쇄시켜 집속할 수 있다. 그리고, 집속된 수신 신호(S)는 모션 감지부(200) 및 샘플링부(130)로 제공될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 모션 감지부에서 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할하고 각 그룹의 모션벡터를 감지한 뒤, 샘플링부가 모션벡터에 따라 빔포밍 출력 신호를 샘플링하는 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
분할부는 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할하여 고유의 식별번호를 부여할 수 있다. 분할부는 메모리에 미리 저장된 분할수로 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할할 수도 있고, 사용자가 입력부를 통해 입력한 분할수로 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할할 수도 있다. 또한, 분할부는 이전에 산출한 모션벡터를 기준으로 유사한 모션벡터를 가지는 대상부위의 영역끼리 그룹화하여 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할할 수도 있다. 이외에도 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할하여 각 그룹별 모션벡터를 산출하기 위한 다양한 방법이 분할부의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
모션벡터 산출부는 복수개의 그룹의 빔 포밍 출력 신호 또는 샘플링 신호를 보간한 신호를 입력으로 하여 그룹별 모션벡터를 산출할 수 있다.
예를 들어, 모션벡터 산출부는 하나의 그룹의 보간 신호와 나머지 그룹의 보간 신호를 비교하여 대상부위의 모션 양을 판단할 수 있다. 모션벡터를 산출하는 일례는 이하의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure pct00001
수학식 1은 하나의 그룹의 모션벡터를 산출하는 수식이다. 수학식 1의 변수 중에서 p_r은 하나의 그룹의 픽셀(pixel), t_r은 하나의 그룹의 샘플링 시점, I_r(p_r, t_r)은 하나의 그룹의 샘플링 신호, I_r’(p_r, t_r)은 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호, p_n은 n번째 그룹의 픽셀(pixel), t_n은 n번째 그룹의 샘플링 시점, I_n(p_n, t_n) 은 n번째 그룹의 샘플링 신호, I_n’(p_n, t_n)은 n번째 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호, *은 크로스 코릴레이션(Cross-correlation) 연산자, ㆍ는 곱셈의 연산자이다.
모션벡터 산출부는 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호인 I_r’(p_r, t_r)과 나머지 그룹들 중 1번째 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호인 I_1’(p_1, t_1)을 크로스 코릴레이션(Cross-correlation)한 값에 I_r’(p_r, t_r)의 절대값과 I_1’(p_1, t_1)의 절대값을 곱한 값을 나누어 제 1 결과값을 산출한다. 이후, 모션벡터 산출부는 위의 방법과 같이 n번째 그룹까지 계산하여 제 n 결과값을 산출하고, 제 1 결과값부터 제 n 결과값 중 가장 작은 결과값을 하나의 그룹의 모션벡터로 결정할 수 있다.
모션 감지부는 수학식 1과 같은 모션벡터 산출식을 이용해 하나의 그룹의 모션벡터를 산출하여 대상부위의 모션을 감지할 수 있다.
또 다른 일례로, 모션벡터 산출부는 현재의 한 그룹의 보간 신호와 이전의 한 그룹의 보간 신호를 비교하여 대상부위의 모션 양을 판단할 수 있다. 모션벡터를 산출하는 일례는 이하의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pct00002
수학식 2은 하나의 그룹의 모션벡터를 산출하는 수식이다. 수학식 2의 변수 중에서 p_r은 현재 하나의 그룹의 픽셀(pixel), t_r은 현재 하나의 그룹의 샘플링 시점, I_r(p_r, t_r)은 현재 하나의 그룹의 샘플링 신호, I_r’(p_r, t_r)은 현재 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호, p_p은 이전 하나의 그룹의 픽셀(pixel), t_p은 이전 하나의 그룹의 샘플링 시점, I_p(p_p, t_p)은 이전 하나의 그룹의 샘플링 신호, I_p’(p_p, t_p)은 이전 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호, *은 크로스 코릴레이션(Cross-correlation) 연산자, ㆍ는 곱셈의 연산자이다.
모션벡터 산출부는 현재 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호인 I_r’(p_r, t_r)과 이전 하나의 그룹의 샘플링 신호를 보간한 신호인 I_p’(p_p, t_p)을 크로스 코릴레이션(Cross-correlation)한 값에 I_r’(p_r, t_r)의 절대값과 I_p’(p_p, t_p)의 절대값을 곱한 값을 나누어 하나의 그룹의 모션벡터에 관한 행렬을 산출한다. 이후, 모션벡터 산출부는 모션벡터에 관한 행렬 중 가장 작은 값을 가지는 행렬을 현재 하나의 그룹의 모션벡터로 결정할 수 있다. 그리고, 모션벡터 산출부는 다른 그룹에 대해서도 동일한 계산을 통해 다른 그룹의 모션벡터를 산출할 수 있을 것이다.
모션 감지부는 수학식 2과 같은 모션벡터 산출식을 이용해 하나의 그룹의 모션벡터를 산출하여 대상부위의 모션을 감지할 수 있다.
위에서 언급한 방법으로 산출된 모션벡터는 메모리, 제어부 및 샘플링부에 전달될 수 있다.
이하, 모션벡터 산출부에서 산출한 모션벡터를 기준으로 샘플링부에서 빔 포밍 출력 신호를 샘플링하는 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 6은 각 그룹마다 빔 포밍 출력신호의 샘플링을 상이하게 하여 샘플링 신호를 정합 및 합성하는 것에 대한 개념을 도시하고 있다.
샘플링부는 모션벡터에 기초하여 모션이 적은 그룹(131)의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기를 초과하는 범위로 증가시킬 수 있다. 따라서, 샘플링부는 모션이 적은 그룹(131)을 샘플링 하는 경우, 샘플링 빈도를 적게 조절하여 빔 포밍 신호를 샘플링 할 수 있다.
반면에, 샘플링부는 모션벡터에 기초하여 모션이 많은 그룹(132)의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기 이하로 감소시킬 수 있다. 따라서, 샘플링부는 모션이 많은 그룹(132)을 샘플링 하는 경우, 샘플링 빈도를 빈번하게 조절하여 빔 포밍 신호를 샘플링 할 수 있다.
샘플링부의 미리 설정된 모션벡터 및 미리 설정된 샘플링 주기는 입력부를 통해 사용자가 입력한 값들일 수도 있고, 메모리에 저장된 값들일 수도 있다. 이외에도 대상부위의 모션으로 인한 초음파 영상 왜곡을 저하시키기 위한 다양한 수치가 샘플링부의 미리 설정된 모션벡터 및 미리 설정된 샘플링 주기의 일례로 이용될 수 있을 것이다.
영상 생성부는 도 6에 도시된 바와 같이, 모션이 적은 그룹(131)의 샘플링 신호와 모션이 많은 그룹(132)의 샘플링 신호를 합성하여 하나의 초음파 전체 영상(133)을 생성하고, 상이한 그룹 간의 영상 신호들을 정합을 통해 공간적으로 합성하여 최종적인 초음파 전체 영상(134)를 생성 수 있다.
도 7a는 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기를 가지도록 샘플링하는 것에 대한 개념을 도시하고, 도 7b는 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기를 가지도록 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념을 도시하고 있으며, 도 7c는 보간한 샘플링 신호를 합성하는 것에 대한 개념을 도시하고 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 샘플링부는 시간 t에서 모션이 많은 그룹(141) 및 모션이 적은 그룹(142)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(143)를 샘플링할 수 있다.
그리고, 샘플링부는 시간 t+1에서 모션이 많은 그룹(144)의 빔 포밍 출력 신호만을 샘플링하고, 모션이 적은 그룹(145)의 빔 포밍 출력 신호는 샘플링을 수행하지 않는다. 따라서, 대상부위 중 모션이 많은 그룹(144)만의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(146)를 샘플링할 수 있다.
마지막으로, 샘플링부는 시간 t+2에서 모션이 많은 그룹(147) 및 모션이 적은 그룹(148)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(149)를 샘플링할 수 있다.
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 영상 처리부는 시간 t에서 모션이 많은 그룹(151) 및 모션이 적은 그룹(152)의 빔 포밍 신호들을 공간적인 정합만을 수행하여 초음파 영상 신호(153)로 출력할 수 있다.
또한, 영상 처리부는 시간 t+2에서 모션이 많은 그룹(157) 및 모션이 적은 그룹(158)의 빔 포밍 출력 신호를 모두 샘플링한 초음파 영상 신호(159)를 공간적인 정합만을 수행하여 출력할 수 있다.
그러나, 샘플링부는 시간 t+1에서 모션이 적은 그룹(145)에 대해서는 샘플링을 하지 않았기 때문에, 영상 처리부는 시간 t 및 시간 t+2에서 모션이 적은 그룹(142, 148)의 샘플링 신호에 기초하여 시간적인 정합을 통해 모션이 적은 그룹(155)의 빔 포밍 출력 신호를 정합한다.
이후, 영상 처리부는 시간적인 정합을 통해 산출된 모션이 적은 그룹(155)의 신호와 모션이 많은 그룹(154)의 샘플링 신호를 공간적인 정합을 통해 하나의 초음파 영상 신호(156)로 출력할 수 있다.
따라서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 모션이 많은 그룹(251)과 모션이 적은 그룹(252)의 초음파 영상 신호의 시간적 또는 공간적인 정합과 합성을 통해 하나의 초음파 영상 신호(250)를 획득할 수 있다.
도 8a는 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기 및 시점를 가지도록 샘플링하는 것에 대한 개념을 도시하고, 도 8b는 빔 포밍 출력 신호를 그룹별로 상이한 주기 및 시점를 가지도록 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념을 도시하고 있으며, 도 8c는 보간한 샘플링 신호를 합성하는 것에 대한 개념을 도시하고 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 모션 감지부는 대상부위를 4개의 그룹으로 나누고, 4개의 그룹의 모션벡터를 산출해, 대상부위를 모션이 많은 그룹(161)과 모션이 적은 그룹인 제 1그룹, 제2그룹 및 제3그룹으로 분류할 수 있다.
이후, 샘플링부는 시간 t에서 모션이 많은 그룹(161) 및 모션이 적은 제 1 그룹(162)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(163)를 샘플링 할 수 있다.
그리고, 샘플링부는 시간 t+1에서 모션이 많은 그룹(164) 및 모션이 적은 제 2 그룹(165)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(166)를 샘플링 할 수 있다.
마지막으로, 샘플링부는 시간 t+2에서 모션이 많은 제 3 그룹(167) 및 모션이 적은 그룹(168)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(169)를 샘플링 할 수 있다.
하지만, 샘플링부는 시간 t, 시간 t+1, 시간 t+2에서 각각 모션이 적은 3개의 그룹에 대해서는 연속적으로 샘플링을 하지 않았기 때문에, 영상 처리부는 시간 t, 시간 t+1, 시간 t+2에서 제 1 그룹(172), 제 2 그룹(175) 및 제 3 그룹(178)에 대해서 각각 한번씩만 샘플링 하였다.
따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 영상 처리부는 제 1 그룹(172), 제 2 그룹(175) 및 제 3 그룹(178)의 샘플링 신호에 기초하여 시간적인 정합을 통해 모션이 적은 그룹(172, 175, 178)의 빔 포밍 신호를 정합한다.
이후, 시간적으로 정합한 모션이 적은 그룹(172, 175, 178)의 신호와 모션이 많은 그룹(171, 174, 177)의 샘플링 신호를 공간적으로 정합하여, 시간 t, 시간 t+1, 시간 t+2에서의 하나의 초음파 영상 신호(173, 176, 179)를 출력할 수 있다.
따라서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 모션이 많은 그룹(261)과 모션이 적은 그룹(262)의 초음파 영상 신호의 시간적 또는 공간적인 정합과 합성을 통해 하나의 초음파 영상 신호(260)를 획득할 수 있다.
도 9a는 근접한 높이의 그룹끼리 상이한 주기를 가지도록 빔 포밍 출력 신호를 샘플링하는 것에 대한 개념을 도시하고 있고, 도 9b는 근접한 높이의 그룹끼리 상이한 주기를 가지도록 빔 포밍 출력 신호를 샘플링한 것을 보간하는 것에 대한 개념을 도시하고 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 샘플링부는 시간 t에서 모션이 많은 그룹(181) 및 모션이 적은 그룹(182)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축, 대상부위의 높이방향(Elevation)인 y축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(183)를 샘플링할 수 있다.
이 경우, 샘플링부는 대상부위의 높이방향(Elevation)인 y축 상에 인접하는 그룹은 서로 다른 그룹으로 분할하여 빔 포밍 출력 신호를 샘플링할 수 있다.
그리고, 샘플링부는 시간 t+1에서 모션이 많은 그룹(184)의 빔 포밍 출력 신호만을 샘플링하고, 모션이 적은 그룹(185)의 빔 포밍 출력 신호는 샘플링을 수행하지 않는다. 따라서, 대상부위 중 모션이 많은 그룹(184)만의 측방향(Lateral)인 x축, 대상부위의 높이방향(Elevation)인 y축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(186)를 샘플링할 수 있다.
마지막으로, 샘플링부는 시간 t+2에서 모션이 많은 그룹(187) 및 모션이 적은 그룹(188)의 빔 포밍 출력 신호를 동시에 샘플링하여 대상부위의 측방향(Lateral)인 x축, 대상부위의 높이방향(Elevation)인 y축 및 대상부위의 축방향(Axial)인 z축에 대한 초음파 영상 신호(189)를 샘플링할 수 있다.
이후, 도 9b에 도시된 바와 같이, 영상 처리부는 시간 t에서 모션이 많은 그룹(191) 및 모션이 적은 그룹(192)의 빔 포밍 출력 신호를 모두 샘플링한 초음파 영상 신호(193)를 공간적인 정합만을 수행하여 출력할 수 있다.
또한, 영상 처리부는 시간 t+2에서 모션이 많은 그룹(197) 및 모션이 적은 그룹(198)의 빔 포밍 출력 신호를 모두 샘플링한 초음파 영상 신호(199)를 공간적인 정합만을 수행하여 출력할 수 있다.
그러나, 샘플링부는 시간 t+1에서 모션이 적은 그룹(185)에 대해서는 샘플링을 하지 않았기 때문에, 영상 처리부는 시간 t 및 시간 t+2에서 모션이 적은 그룹(182, 188)의 샘플링 신호에 기초하여 시간적인 정합을 통해 모션이 적은 그룹(195)의 빔 포밍 출력 신호를 정합한다. 이후, 영상 처리부는 모션이 적은 그룹(185)의 신호와 모션이 많은 그룹(194)의 샘플링 신호를 공간적인 정합을 수행하여 하나의 초음파 영상 신호(196)로 출력할 수 있다.
도 10a는 초음파 영상 장치를 통해 모션이 없는 경우의 초음파 영상을 도시하고 있고, 도 10b는 초음파 영상 장치를 통해 축방향(Axial)으로 모션이 있는 경우의 초음파 영상을 도시하고 있으며, 도 10c는 초음파 영상 장치를 통해 축방향(Axial)으로 모션이 있는 경우에 보간을 한 초음파 영상을 도시하고 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 모션이 없는 대상부위를 측정한 초음파 영상은 측방향(Lateral) 축에 평행하게 사용자가 원하는 위치에 집속된 상태로 초음파 영상(361)이 측정된다.
그러나, 도 10b에 도시된 바와 같이, 축방향(Axial)으로 모션이 있는 대상부위를 측정한 초음파 영상은 측방향(Lateral) 축에 평행하지 않게 사용자가 원하지 않은 위치에 집속된 상태로 초음파 영상(362)이 측정될 수 있다.
따라서, 초음파 영상장치는 축방향(Axial)으로 모션이 있는 대상부위를 복수개의 그룹으로 분할하고, 분할된 그룹의 모션벡터를 기준으로 각 그룹별 빔 포밍 출력 신호를 상이하게 샘플링 하여 이러한 왜곡을 감소시킬 수 있다. 초음파 영상장치는 위에서 언급한 초음파 영상장치의 제어를 통해, 도 10c와 같이, 측방향(Lateral) 축에 평행하게 대상체가 원하는 위치에 집속된 초음파 영상(363)이 획득할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 15를 참조하여 초음파 영상 장치가 3차원 볼륨을 측정하여 3차원 초음파 영상을 처리하는 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 11은 3차원 볼륨과 관측 정보를 설명하기 위한 개념을 도시하고 있다.
여기서, 3차원 볼륨은 복셀(voxel)이라고 부르는 원소들로 구성될 수 있다. 복셀은 볼륨(volume)과 픽셀(pixel)의 합성어로, 픽셀이 2차원 평면에서의 한 점을 정의한다면, 복셀은 3차원 공간에서의 한 점을 정의할 수 있다. 즉, x 좌표와 y 좌표로 표현할 수 있는 픽셀과 달리, 복셀은 x좌표, y좌표, z 좌표로 표현될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(10)는 3차원 볼륨을 탐침할 수 있다. 이때, 3차원 볼륨은 복수 개의 복셀로 구성된다. 이때, 수신 빔포머(120)는 프로브의 탐침 방향인 축방향(Axial)과 가장 인접한 복셀 가운데 중심에 해당하는 복셀(VP1)을 관측 중심으로 검출하고, 프로브의 깊이 방향을 관측 방향(VD1)으로 검출 할 수 있다.
또한, 사용자의 입력에 따라 관측 정보는 변경될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 관측 중심 VP1에서 VP2로 변경하고, 관측 방향을 VD1에서 VD2로 변경하는 경우 프로브의 탐침 방향이 변화하지 않더라도 관측 정보는 변경될 수 있다.
도 12는 3D 모드 처리부의 구성들을 도시하고 있다.
3D 모드 처리부(350)는 수신 빔포머(120)에서 출력된 하나 이상의 출력 신호를 조합하여 3차원 볼륨을 생성하고, 생성된 3차원 볼륨을 렌더링하여 출력할 수 있다.
3D 모드 처리부(350)는 볼륨 생성부(351), 볼륨 변환부(352), 렌더링부(353), 영상 보정부(354)를 포함할 수 있다.
볼륨 생성부(351)는 하나 이상의 2차원 영상을 조합하여 3차원 볼륨을 생성할 수 있다. 이와 같이 3차원 볼륨은 다양한 방식으로 생성될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 이하 데이터 보간(data interpolation)에 의하여 3차원 볼륨이 생성되는 것으로 설명한다.
도 13은 3차원 볼륨 생성을 하는 것을 설명하기 위한 개념을 도시하고 있다.
수신 빔포머(120)로부터 수신한 하나 이상의 출력 신호를 기반으로 복수 개의 2차원 단면 영상들(355, 356, 357, 358)을 획득할 수 있다. 볼륨 생성부(351)는 획득한 2차원 단면 영상들(355, 356, 357, 358)을 위치에 맞게 3차원으로 나열한 이후, 단면 영상 사이의 값을 데이터 보간(data interpolation)하면서 3차원 볼륨(359)을 생성할 수 있다.
이때, 3차원 볼륨은 행렬의 형태로 생성될 수 있다. 즉, 각 복셀은 XYZ축에 의하여 표시될 수 있다. 한편, 각 복셀은 스칼라 값 또는 벡터의 값으로 표현될 수 있다.
더 구체적으로, 복셀 값이 0 또는 1의 이진 표현만으로 구성되는 경우 이진 볼륨 데이터 형식으로 3차원 볼륨이 생성되거나, 복셀 값이 밀도, 온도와 같이 측정 가능한 값으로 표현 가능한 다중-량 볼륨 데이터 형식으로 3차원 볼륨이 생성될 수 있다.
또한, 복셀 값을 이용하여 불투명도(opacity) 값 및 칼라(color) 값과 같은 복셀의 광학 요소의 값들을 구할 수 있는데, 불투명도(opacity) 값은 복셀 값과 불투명도 값의 관계를 정의하는 불투명도 전이함수(opacity transfer function)에 의해, 칼라 값은 복셀 값과 칼라 값의 관계를 정의하는 칼라 전이함수(color transfer function)의해 각각 계산될 수 있다.
도 14는 3차원 볼륨 변환을 설명하기 위한 개념을 도시하고 있다.
볼륨 변환부(352)는 3차원 볼륨의 스켄 변환을 수행할 수 있다. 일 실시에 따라 초음파 프로브(10)가 선(Linear) 형태인 경우 별다른 볼륨 변환이 불필요할 수도 있으나, 초음파 프로브(10)가 다른 형태, 예를 들어 컨백스(convex) 형태인 경우에는 직교 좌표계로 볼륨을 변환할 필요가 있다.
구체적으로, 디스플레이 화면은 직교좌표계를 쓰고 있으므로, 대상체에 대한 볼륨을 디스플레이 화면에 3차원 가시화하기 위해서는 볼륨 또한 직교좌표계 형태가 되어야 한다.
즉, 볼륨 생성부(351)로부터 생성된 볼륨이 도 14의 좌측에 도시된 바와 같이 동심구좌표계 형태일 때, 볼륨을 디스플레이 화면에 가시화 하는 과정에서 좌표 변환 과정이 필요하다.
따라서, 볼륨 변환부(352)는 도 14의 좌측에 도시된 바와 같은 동심구좌표계 형태의 볼륨에서 각 복셀을 직교 좌표계에 대응되는 위치로 3차원 스캔 변환하여, 도 14의 우측에 도시된 바와 같은 직교좌표계 형태의 볼륨으로 보정할 수 있다.
도 15는 초음파 영상 장치에서 처리되는 렌더링(Rendering)을 설명하기 위한 개념을 도시하고 있다.
렌더링부(353)는 3차원 볼륨에 기초하여 볼륨 렌더링을 수행하고, 대상체에 대한 투영 영상(projection image)을 생성할 수 있다. 더 구체적으로, 렌더링부(353)는 3차원 볼륨을 3차원 영상으로 가시화하는 작업으로, 볼륨 렌더링의 방식은 크게 표면 렌더링(surface rendering) 방식과 직접 렌더링(direct rendering) 방식으로 나뉠 수 있다.
표면 렌더링 방식은 볼륨으로부터 사용자가 설정한 스칼라 값과 공간적인 변화량을 기반으로 표면 정보를 추정할 수 있다. 그리고, 이를 다각형이나 곡면 패치(patch) 등의 기하학적 요소로 바꾸어 가시화 할 수 있다. 대표적인 표면 렌더링 방식에는 메칭 큐브(marching cubes) 알고리즘이 있다.
직접 렌더링 방식은 표면을 기하학적 요소로 바꾸는 중간 단계 없이 볼륨을 직접 가시화하는 방식이다. 직접 렌더링 방식은 볼륨을 탐색하는 방식에 따라 영상 순서(image-order) 알고리즘과 객체 순서(object-order) 알고리즘으로 나뉠 수 있다.
객체 순서 알고리즘은 볼륨을 저장 순서에 따라 탐색하여 각 복셀을 그에 대응되는 픽셀에 합성하는 방식으로, 대표적인 예로는 스플래팅(splatting) 방식이 있다.
영상 순서 알고리즘은 영상의 스캔 라인 순서대로 각 픽셀 값을 결정해 나가는 방식으로, 각각의 픽셀로부터 출발한 광선을 따라 볼륨에 대응되는 픽셀 값을 차례로 결정해 나가는 방식이다. 영상 순서 알고리즘의 대표적인 방식으로 레이 캐스팅(ray casting)과 레이 트레이싱(ray tracing)이 있다.
이하, 도 16을 참조하여 초음파 영상 장치가 대상부위의 그룹을 분할하여 각 그룹별로 빔포밍 출력신호를 샘플링한 뒤, 샘플링 신호를 정합 및 합성하는 제어방법의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 16은 대상부위를 그룹별로 분할하여 각각의 그룹의 모션벡터를 감지한 뒤, 감지된 모션벡터에 따라 빔 포밍 출력신호의 샘플링을 조절하고, 각 그룹의 샘플링 신호를 정합 및 합성하는 초음파 영상 장치의 제어방법에 대한 플로우 차트를 도시하고 있다.
초음파 영상 장치는 초음파 프로브를 통해 대상 부위로 생성된 초음파를 방사하고 대상부위에서 반사된 에코 초음파 신호를 수신(S 10)할 수 있다. 그리고, 빔포밍부의 수신 빔포머는 수신된 에코신호를 디지털 신호로 변환하고, 지연 시간을 보상한 뒤 에코신호를 집속시켜 빔 포밍 신호를 출력(S 20)할 수 있다.
이후 모션 감지부는 사용자의 입력부를 통한 설정된 분할수 또는 시스템 내에 설정된 분할수 또는 기타 분할수로 출력된 빔 포밍 신호를 n개의 그룹으로 분할(S 30)할 수 있다. 그리고, 모션감지부는 n개의 분할된 그룹의 복수개의 그룹의 빔 포밍 출력 신호 또는 샘플링 신호를 보간한 신호를 다른 그룹 또는 이전의 시간의 신호와 크로스 코릴레이션(cross-correlation)시켜 모션벡터를 산출(S 40)할 수 있다.
이후, 샘플링부는 산출된 모션벡터에 따라 해당 그룹(n_p)의 샘플링 주기 및 샘플링 시점을 결정(S 50)하고, 해당 그룹(n_p)의 빔 포밍 출력 신호를 샘플링 및 저장(S 60)할 수 있다.
해당 그룹의 샘플링 동작이 수행되면, 제어부는 현재 해당 그룹(n_p)이 n번째 그룹인지(n_p=n) 여부를 판단(S 70)하여, 현재 해당 그룹(n_p)이 n번째 그룹이 아닌 경우에는 다음 그룹의 S 50 및 S 60의 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
그러나, 현재 해당 그룹(n_p)이 n번째 그룹인 경우, 영상 처리부는 선형 보간법을 이용해 n개의 그룹들의 샘플링 신호를 정합 및 합성(S 80)할 수 있다.
샘플링 신호가 정합 및 합성되면, 모션 감지부는 현재 n개의 그룹 중 모션이 있는 그룹이 있는지 여부를 판단(S 90)하여, 모션이 있는 그룹이 한 그룹이라도 존재하는 경우에는 S 30 내지 S 80의 동작을 다시 수행하고, 모션이 있는 그룹이 존재하지 않는 경우에는 동작을 종료할 수 있다.
상기의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 의료기기 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 상기에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하는 초음파 프로브;
    상기 수신된 초음파를 빔 포밍하여 빔 포밍 신호를 출력하는 빔 포밍부;
    상기 대상체의 모션 양에 따라 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 횟수를 상이하게 조절하는 샘플링부; 및
    상기 샘플링한 신호를 정합 및 합성하는 영상 처리부;
    를 포함하는 초음파 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔 포밍 신호를 그룹별로 분할하고, 하나의 그룹과 나머지 그룹의 빔 포밍 신호들을 비교하여 모션벡터를 산출 및 저장하는 모션 감지부;
    를 더 포함하는 초음파 영상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모션 감지부는 그룹별로 분할한 각 그룹의 빔 포밍 신호와 이전 빔 포밍 신호를 비교하여 모션벡터를 산출 및 저장하는 초음파 영상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 샘플링부는 상기 분할된 그룹의 모션벡터가 미리 설정된 값 이하이면 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기 이하로 조절하고, 상기 분할된 그룹의 모션벡터가 미리 설정된 값을 초과하면 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기를 초과시켜 조절하는 초음파 영상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샘플링부는 상기 복수개의 그룹들의 모션벡터가 미리 설정된 값을 초과하면 그룹별로 샘플링 주기 및 샘플링 시점을 상이하게 조절하는 초음파 영상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 모션 감지부는 근접한 높이(elevation)에 위치한 그룹은 서로 상이한 그룹으로 분할하는 초음파 영상 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 빔 포밍 신호를 선형 보간법을 이용해 보간하고,
    상기 모션 감지부의 상기 빔 포밍 신호는 상기 영상 처리부에서 보간한 신호인 초음파 영상 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 빔 포밍 신호를 선형 보간법을 이용해 보간하고, 상기 분할된 그룹의 모션벡터가 미리 설정된 값 이하이면, 샘플링신호를 동일 그룹의 상기 보간된 신호로 대체하는 초음파 영상 장치.
  9. 초음파를 대상체로 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파를 수신하는 단계;
    상기 수신된 초음파를 빔 포밍하여 빔 포밍 신호를 출력하는 단계;
    상기 대상체의 모션 양에 따라 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 횟수를 상이하게 조절하여 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링한 신호를 정합 및 합성하는 단계;
    를 포함하는 초음파 영상 장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 빔 포밍 신호를 그룹별로 분할하는 단계; 및
    하나의 그룹과 나머지 그룹의 빔포밍 신호들을 비교하여 모션벡터를 산출 및 저장하는 단계;
    를 더 포함하는 초음파 영상 장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모션벡터를 산출 및 저장하는 단계는 상기 그룹별로 분할한 각 그룹의 빔 포밍 신호와 이전 빔포밍 신호를 비교하여 모션벡터를 산출 및 저장하는 단계인 초음파 영상 장치의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 샘플링하는 단계는 상기 산출 및 저장된 모션벡터가 미리 설정된 값 이하인 그룹은 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기 이하로 조절하고, 상기 모션벡터가 미리 설정된 값을 초과하는 그룹은 상기 빔 포밍 신호의 샘플링 주기를 미리 설정된 주기를 초과하도록 조절하여 샘플링하는 단계인 초음파 영상 장치의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 샘플링하는 단계의 상기 모션벡터가 미리 설정된 값을 초과하는 그룹들은 각각 샘플링 주기 및 샘플링 시점을 상이하게 조절하여 샘플링하는 초음파 영상 장치의 제어방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 신호를 그룹별로 분할하는 단계는 근접한 높이(elevation)에 위치한 그룹은 서로 상이한 그룹으로 분할하는 초음파 영상 장치의 제어방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 그룹별로 분할한 빔 포밍 신호를 선형 보간법을 이용해 보간하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 모션벡터를 산출 및 저장하는 단계의 상기 그룹별로 분할한 빔 포밍 신호는 상기 보간된 신호인 초음파 영상 장치의 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 그룹별로 분할한 빔 포밍 신호를 선형 보간법을 이용해 보간하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 신호들을 정합 및 합성하는 단계는 상기 모션벡터가 미리 설정된 값 이하인 그룹의 샘플링 신호를 상기 모션벡터가 미리 설정된 값 이하인 그룹의 보간된 신호로 대체하는 초음파 영상 장치의 제어방법.
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