KR20170119640A - 탄성 이미징에서의 주파수 컴파운딩 - Google Patents

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Abstract

탄성 이미징에서의 잡음 감소를 위해, 주파수 컴파운딩이 사용된다. 음향 방사력 임펄스에 의해 유발되는 변위들은, 추적 펄스들의 송신 및 상이한 주파수들에서의 수신에 기인하여 또는 상이한 하위-대역들에서의 수신 신호들을 프로세싱하는 것에 기인하여, 상이한 주파수들에서의 신호들을 사용하여 측정된다. 변위들이 (a) 결합되어 컴파운딩되고, 탄성을 결정하기 위해, 컴파운딩된 변위들이 사용되거나, 또는 변위들이 (b) 탄성을 결정하기 위해 사용되고, 상이한 주파수들에서의 정보로부터의 탄성들이 컴파운딩된다.

Description

탄성 이미징에서의 주파수 컴파운딩{FREQUENCY COMPOUNDING IN ELASTICITY IMAGING}
[0001] 본 실시예들은 음향 방사력(ARF;acoustic radiation force)을 사용하는 초음파를 이용하는 탄성 이미징(imaging)에 관한 것이다. 초음파 탄성 이미징은, 조직의 탄성 특성들을 특성화하는 상이한 이미징 기술들, 이를테면, 음향 방사력 임펄스(ARFI;acoustic radiation force impulse) 이미징 또는 전단파 탄성 이미징(SWEI;shear wave elasticity imaging)을 포함한다. 이들 기술들은 구조 및/또는 병리를 특성화한다.
[0002] 초음파 탄성 이미징 기술들에서는, 힘이 조직에 가해지며, 조직의 기계적 특성들을 결정하기 위하여, 결과적 조직 변위가 측정된다. 유도되는 변위들은 통상적으로, ARFI의 경우 10 ㎛ 정도로 작다. 조직 내의 변위를 추정할 때, 하나의 주요한 잡음 원인은, 운동을 추정하기 위해 사용되는 초음파 신호들의 근본적인 스펙클(speckle)이다. 이 잡음은, 소량의 변위가 주어지면, 추정할 때 불균형 효과를 가질 수 있다.
[0003] 도입부로서, 아래에 설명되는 바람직한 실시예들은 음향 방사력을 사용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법들, 명령들, 및 시스템(system)들을 포함한다. 주파수 컴파운딩(compounding)이 사용된다. 음향 방사력 임펄스에 의해 유발되는 변위들은, 추적 펄스(pulse)들의 송신 및 상이한 주파수들에서의 수신에 기인하여 또는 상이한 하위-대역들에서의 수신 신호들을 프로세싱(processing)하는 것에 기인하여, 상이한 주파수들에서의 신호들을 사용하여 측정된다. 변위들이 (a) 컴파운딩되고(compounded), 탄성을 결정하기 위해, 컴파운딩된 변위들이 사용되거나, 또는 변위들이 (b) 탄성을 결정하기 위해 사용되고, 상이한 주파수들에서의 정보로부터의 탄성들이 컴파운딩된다.
[0004] 제 1 양상에서, 초음파 스캐너(scanner)를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법이 제공된다. 초음파 스캐너의 변환기는 환자의 조직에 음향 방사력을 송신한다. 조직은 음향 방사력에 의해 유발되는 스트레스(stress)에 반응한다. 초음파 스캐너는 제 1 중심 주파수를 갖는 제 1 초음파 펄스들의 시퀀스(sequence)를 송신한다. 초음파 스캐너는 제 1 초음파 펄스들의 시퀀스에 응답하는 제 1 초음파 에코(echo)들을 수신한다. 제 1 초음파 에코들의 수신이 제 1 초음파 펄스들의 송신과 인터리빙되어(interleaved), 제 1 초음파 펄스들 각각의 후에 그리고 제 1 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스의 송신 전에, 제 1 초음파 에코들 중 일부가 수신된다. 초음파 스캐너는 제 2 중심 주파수를 갖는 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스를 송신한다. 제 2 중심 주파수는 제 1 중심 주파수와 상이하며, 제 2 초음파 펄스들은 제 1 초음파 펄스들과는 별개의 송신 이벤트(event)들에서 송신된다. 초음파 스캐너는 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스에 응답하는 제 2 초음파 에코들을 수신한다. 제 2 초음파 에코들의 수신이 제 2 초음파 펄스들의 송신과 인터리빙되어, 제 2 초음파 펄스들 각각의 후에 그리고 제 2 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스의 송신 전에, 제 2 초음파 에코들 중 일부가 수신된다. 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에서의 시간에 따른 조직의 변위들은 제 1 초음파 에코들 및 제 2 초음파 에코들로부터 각각 결정된다. 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에서의 변위들의 결합으로부터 출력 탄성이 추정된다. 출력 탄성의 이미지(image)가 생성된다.
[0005] 제 2 양상에서, 초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법이 제공된다. 초음파 스캐너의 변환기는 환자의 조직에 음향 방사력을 송신한다. 조직은 음향 방사력에 의해 유발되는 스트레스에 반응한다. 초음파 스캐너는 송신 빔(beam)들의 시퀀스를 송신하며, 여기서 각각의 송신 빔은 단일 피크(peak)를 갖는 주파수 응답을 갖는다. 초음파 스캐너는 송신 빔들 각각에 대한 응답으로 수신 신호들의 시퀀스를 수신하며, 여기서 수신 신호들의 수신은 송신 빔들의 송신과 인터리빙된다. 초음파 스캐너는 수신 신호들의 상이한 주파수들로부터 조직 운동들을 결정한다. 초음파 스캐너는 탄성에 대한 이미지를 생성하며, 여기서 이미지는 상이한 주파수들에서의 조직 운동들에 기반한다.
[0006] 제 3 양상에서, 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템이 제공된다. 송신 빔포머(beamformer)는 펄스들을 송신하도록 구성된다. 펄스들 각각은 단 한 개의 중심 주파수를 갖는 단일 대역을 갖는다. 수신 빔포머는 송신 펄스들과 인터리빙되는 신호들을 수신하도록 구성된다. 필터(filter)는, 수신 신호들에 대한 상이한 주파수 대역들의 정보를 출력하도록 구성된다. 프로세서(processor)는, 상이한 주파수 대역들의 정보로부터 음향 방사력에 반응하는 조직의 변위들을 검출하며, 상이한 주파수 대역들의 컴파운드(compound)로부터 탄성을 생성하도록 구성된다. 디스플레이(display)는 탄성을 출력하도록 구성된다.
[0007] 본 발명은 하기의 청구항들에 의해 정의되며, 본 섹션(section)의 아무것도 그러한 청구항들에 대한 제한으로서 간주되지 않아야 한다. 본 발명의 추가적인 양상들 및 장점들은 바람직한 실시예들과 함께 아래에서 논의되며, 독립적으로 또는 결합하여, 추후에 청구될 수 있다.
[0008] 컴포넌트(component)들 및 도면들이 반드시 축척에 맞는 것은 아니며, 대신에 본 발명의 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다. 게다가, 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 부분들을 표시한다.
[0009] 도 1은 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법의 일 실시예의 흐름도 다이어그램(diagram)이다.
[0010] 도 2는 상이한 주파수들을 갖는 송신 펄스들의 예시적 시퀀스를 예시한다.
[0011] 도 3은 하위-대역들에 대한 예시적 필터들을 도시한다.
[0012] 도 4는 도 3의 필터들에 의해 필터링된(filtered) 예시적 수신 데이터(data)를 도시한다.
[0013] 도 5는 도 4의 필터링(filtering) 및 필터링되지 않은 도 4의 수신 데이터에 기반하는 예시적 전단 속도 이미지들을 도시한다.
[0014] 도 6은 주파수 컴파운딩(compounding) 및 주파수 컴파운딩되지 않은 전단파 스피드(speed)의 분산을 도시한다.
[0015] 도 7은 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템의 일 실시예의 블록(block) 다이어그램이다.
[0016] 방사력-기반 탄성 이미징에서, 주파수 컴파운딩이 사용된다. 주파수 컴파운딩은 잡음 감소를 제공한다. 주파수 컴파운딩은 통상적으로, 충분히 상이한 주파수 스펙트럼들(spectra)을 갖는 B-모드(mode) 초음파 신호들을 획득하는 것, 엔벨로프(envelope) 검출(비선형 연산)을 수행하는 것, 그리고 마지막으로, 검출된 데이터를 재결합하는 것을 수반한다.
[0017] 탄성 이미징을 위해, 변위 결정 후에, 주파수 컴파운딩이 발생한다. 두 개의 가능한 주파수-컴파운딩 기술들: 송신-수신 기술 및 수신-전용 기술이 제안된다. 송신-수신 기술은 조직 내에서 변위가 유도되기 전후의 연속적인 송신들에 대해 상이한 주파수들을 활용하며, 이는 상이한 주파수 대역들에서의 수신 신호들을 야기한다. 수신-전용 기술은, 단일 주파수에서의 송신들로부터 산란된 에코들을 수신한 후에, 라디오 주파수(RF;radio frequency) 또는 동위상 및 직교위상(IQ;in-phase and quadrature) 데이터를 다수의 주파수 대역들로 필터링한다(filter). 이들 두 개의 방법들이 결합되어, 상이한 송신 주파수들 각각에 대한 수신 신호들이 다수의 수신 주파수 대역들로 필터링될 수 있다. 주파수 대역들 각각에 대해 변위가 결정된다. 이후, 변위들은 즉시 결합되거나(예컨대, 초기 변위 추정치들을 평균함), 또는 추가적인 이미징 프로세싱 후에 결합된다(예컨대, 각각의 주파수에 대한 전단 속도 이미지들을 생성하고, 개별 이미지들 사이의 중앙 전단 속도 값을 취함).
[0018] 도 1은 초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법의 일 실시예를 도시한다. 임의의 송신 및/또는 수신 기술을 사용하여, 상이한 주파수 대역들에서의 수신 신호들이 생성된다. 각각의 주파수 대역에 대해 변위들이 계산된다. 변위들이 결합되어 주파수 컴파운딩이 제공되며, 탄성 이미지가 추정된다. 대안적으로, 상이한 주파수 대역들에서의 변위들로부터 탄성 이미지들이 추정되며, 이 이미지들이 결합되어 주파수 컴파운딩이 제공된다. 주파수 컴파운딩이 스펙클의 영향을 감소시켜, 환자에 대한 더 나은 이미지들 및/또는 탄성 값들의 더욱 정밀함이 제공된다.
[0019] 방법은 도 7의 시스템 또는 상이한 시스템에 의해 구현된다. 송신 및 수신 빔포머들은, 동작들(28-38)에서 ARFI를 인가하고 조직 반응을 추적하는 것을 비롯해, 환자에 송신하고 이 환자로부터 수신하기 위해 변환기를 사용한다. ARFI 초점에 있는 조직 또는 이 초점으로부터 이격된 전단파를 겪는 조직이 추적된다. 필터는 상이한 주파수 대역들에서의 정보를 격리시킬 수 있다. 동작들(40 및 42)에서, 이미지 프로세서는 조직 운동을 결정하며 탄성 이미지를 생성한다. 상이한 디바이스(device)들, 이를테면, 초음파 스캐너의 다른 부분들이 동작들 중 임의의 동작을 수행할 수 있다.
[0020] 추가적이거나, 상이하거나, 또는 더 적은 개수의 동작들이 제공될 수 있다. 예컨대, 동작들(28, 30, 및/또는 32)은 수행되지 않는다. 다른 예로서, 초음파 스캐너를 구성하고, 변환기를 포지셔닝(positioning)하고, 그리고/또는 결과들을 레코딩(recording)하기 위한 동작들이 제공된다.
[0021] 동작들은 설명되거나 또는 도시된 순서로(즉, 위에서 아래로) 수행되지만, 다른 순서들로 수행될 수 있다. 예컨대, 동작(28)은 동작(38) 후에 수행될 수 있다. 다른 예로서, 동작들(36 및 38)은 동시에 수행되거나 또는 반복된다(예컨대, 송신하고, 이후 수신하고, 이후 송신하고, 이후 수신하는 식).
[0022] 동작(28)에서, 초음파 스캐너는 기준 조직 정보를 검출한다. ARFI에 의해 유발되는 변위를 결정하기 위해, 휴식에 있는 조직 또는 ARFI를 겪지 않은 조직이 스캐닝된다(scanned). 스캐닝(scanning)은 동작(34)에서의 ARFI의 송신 전에 발생하지만, 다른 시간들에 수행될 수 있다.
[0023] 동작들(30 및 32)은 기준 정보에 대한 스캐닝의 두 개의 예들을 제공한다. 동작(30)에서, 스트레스(stress)의 인가 및 이 스트레스에 대한 조직 반응의 측정 전에, 펄스들의 시퀀스가 조직에 송신된다. 스트레스에 대한 조직 반응이 피크 스트레스에 관련하여 전에, 후에, 또는 둘 모두에서 측정될 수 있기 때문에, 기준 조직 포지션(position)에 대한 송신은 스트레스의 인가 전에 또는 조직이 이완 상태로 되돌아간 후에 수행된다.
[0024] 시퀀스는 동작(36)에서 제공되는 것과 동일한데, 이를테면, 전부가 동일한 주파수 대역 및 중심 주파수를 갖는 펄스들의 시퀀스, 또는 펄스들에 걸쳐 주파수 대역 및 중심 주파수를 변화시키는 펄스들의 시퀀스이다. N개의 펄스들의 하나의 세트(set)는, ARFI가 인가되기 전에 송신되고, 변위 추정을 위한 기준 데이터를 획득하기 위해 사용된다. N은 각각의 공간 위치 또는 공간 위치들의 그룹(group)에 대한 임의의 양의 정수일 수 있다.
[0025] 동작(32)에서, 기준 정보가 수신된다. 송신으로부터의 에코들에 대한 응답으로 변환기에 의해 생성되는 전기 신호들이 수신된다. 신호들은 주파수 대역별로 분리되는데, 이를테면, 필터링에 의해, 복조 및 필터링에 의해, 그리고/또는 상이한 주파수 대역들에서의 송신들에 대한 응답으로 수신함으로써 분리된다. 예컨대, 각각의 분리가능한 신호에 대한 빔포밍된 샘플(beamformed sample)들의 동위상 및 직교위상(IQ;in-phase and quadrature) 쌍들이 생성된다.
[0026] 분리된 신호들은, 기준 조직 정보를 검출하기 위해 사용된다. 임의의 유형의 검출, 이를테면, B-모드 세기 검출이 사용될 수 있다. 검출된 정보는 동작(30)에서의 스트레스의 인가 전의 송신에 응답한다. 조직 정보는 상이한 주파수들에 대해 별개로 검출된다. 대안적으로, 조직 정보는 상이한 주파수들의 평균에 기반하여 또는 하나의 주파수에 기반하여 검출된다. 다른 실시예들에서, 검출 없이 빔포밍된 데이터가 기준으로서 사용된다.
[0027] 동작(34)에서, 초음파 스캐너는 스트레스를 조직에 인가하기 위해 변환기를 사용한다. 예컨대, 관심대상 구역 또는 일 지점에 초점이 맞춰진 ARFI가 송신된다. ARFI가 초점이 맞춰진 영역에 인가될 때, 조직은 움직임으로써 가해지는 힘에 반응한다. 오리지널(original) 위치 또는 이완 상태에 관련하여, 조직이 변위된다. 각각의 주어진 공간 위치에서, 이 변위가 증가하고, 이후, 0으로 복귀되어, 시간 변위 프로파일(profile)이 야기된다. 조직 특성들은 변위에 영향을 끼친다.
[0028] 방사력 임펄스는 임의의 개수의 사이클(cycle)들(예컨대, 수십 또는 수백 개의 사이클들)의 주기적인 펄스 파형에 의해 생성될 수 있다. 예컨대, ARFI는 100-1000개의 사이클들을 갖는 푸싱(pushing) 펄스로서 송신된다. 송신되는 음향파가 관심대상 구역에 전파되어, 에너지(energy)의 축적(deposition)이 유발되고 조직 변위가 유도된다.
[0029] 동작들(36 및 38)은, 방사력이 가해진 후에 그리고 조직이 스트레스에 반응하고 있는 동안에 발생한다. 예컨대, 송신 및 수신은, 스트레스의 인가 또는 변화 후에 그리고 조직이 이완 상태에 도달하기 전에 발생한다. 동작(40)에서의 운동의 검출은 동작(38)의 수신에 따라 실시간으로 발생한다. 대안적으로, 동작(40)의 검출은, 조직이 이완 상태에 도달한 후에, 저장된 신호들로부터 수행된다.
[0030] 송신 또는 수신 빔들에 대한 스캔 라인(scan line)들에서의 조직의 반응이 검출된다. 스트레스에 반응하는 조직을 추적하기 위해, 도플러(Doppler) 또는 B-모드 스캐닝이 사용될 수 있다. 초음파 이미징은 스트레스가 인가되기 전에, 스트레스가 인가되는 동안에, 그리고/또는 스트레스가 인가된 후에 수행된다. 초음파의 송신들에 대한 응답으로, 초음파 데이터가 수신된다. 송신들 및 수신들은 단일 공간 위치(예컨대, 인가되는 스트레스의 초점에 인접한 지점)에 대해, 일 라인을 따라, 일 영역에 걸쳐, 또는 일 볼륨(volume)에 걸쳐 수행된다. 시간에 따라 추적하기 위한 각각의 공간 위치에 대해, 송신들 및 수신들의 시퀀스가 제공된다. 각각의 추적 송신에 대한 응답으로 다수의 수신 빔들의 수신을 사용하여, 복수의 측방향으로 이격된 위치들 및/또는 깊이들에 대한 데이터가 동시에 수신될 수 있다.
[0031] 추적을 위한 동작(36)에서, 초음파 스캐너는 송신 빔들의 시퀀스를 송신한다. 스트레스에 반응하는 조직에 복수의 초음파 신호들이 송신된다. 복수의 신호들은 별개의 송신 이벤트들에서 송신된다. 송신 이벤트는 인접한 인터벌(interval)이며, 여기서 송신에 응답하는 에코들의 수신 없이, 송신들이 발생한다. 송신 단계 동안에, 어떠한 수신도 없다. 동작(38)에서는, 송신 이벤트들의 시퀀스가 수행되는 곳에서, 수신 이벤트들의 대응하는 시퀀스가 또한 수행된다. 수신 이벤트는 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 그리고 다음 차례의 송신 이벤트 전에 수행된다.
[0032] 송신 이벤트의 경우, 송신 빔이 형성된다. 각각의 송신 빔은 주파수 응답을 갖는다. 예컨대, 송신 빔은 2회의 사이클들의 2.0 ㎒ 펄스에 의해 형성된다. 펄스의 스펙트럼(spectrum)은, 다른 주파수에서 아래로 10 또는 20 ㏈ 내에는 어떠한 다른 피크들도 없이, 2.0 ㎒에서 에너지 피크를 제공한다. 임의의 대역폭이 제공될 수 있다.
[0033] 송신 빔들을 형성하기 위한 펄스들은 임의의 개수의 사이클들을 갖는다. 예컨대, 셋 또는 그 초과의 사이클들이 사용될 수 있다. 더 많은 수의 사이클들은 펄스들의 대역폭을 감소시킬 수 있으며, 이는 수신시 더욱 완벽한 주파수 분리를 허용한다. 일 실시예에서, 각각의 펄스는 적어도 4개의 사이클들이다. 임의의 엔벨로프, 펄스의 유형(예컨대, 단극성, 양극성, 또는 사인(sinusoidal)), 또는 파형이 사용될 수 있다.
[0034] 주파수 컴파운딩을 위해, 송신 빔들의 시퀀스는 전부, 동일한 중심 주파수 및 대역폭을 가질 수 있다. 예컨대, 시퀀스의 각각의 송신은 동일한 펄스 또는 대역폭을 갖는 2.0 ㎒ 중심 주파수를 갖는다. 수신-전용 기술은 초음파 이미징의 B-모드 또는 다른 모드에 대해 임의의 표준 펄스 시퀀스를 활용한다.
[0035] 송신-수신 기술은 상이한 주파수 스펙트럼들을 갖는 펄스들을 송신한다. 상이한 펄스들의 반복 패턴(pattern)이 사용된다. 시퀀스의 다수의 이미징 펄스들은 상이한 중심 주파수들을 가질 수 있다. 임의의 패턴의 주파수 변화가 사용될 수 있는데, 이를테면, 매 2번째 또는 매 3번째 패턴이 사용될 수 있다. 임의의 개수의 상이한 송신 펄스들이 시퀀스에서 사용될 수 있는데, 이를테면, 두 개의 상이한 중심 주파수들 사이에서 또는 세 개의 상이한 중심 주파수들을 통해 순환된다.
[0036] 도 2는 두 개의 상이한 중심 주파수들을 갖는 초음파 펄스들의 시퀀스의 예를 도시한다. 각각의 실선 화살표는 하나의 중심 주파수(예컨대, 1.5 ㎒) 주위의 대역을 갖는 송신 빔을 표현하며, 각각의 파선(dashed) 화살표는 상이한 중심 주파수(예컨대, 2.25 ㎒) 주위의 대역을 갖는 송신 빔을 표현한다. 실선 블록은 동작(34)의 ARFI 송신을 표현하며, 따라서 도 2는 이를테면 동작들(30 및 36) 둘 모두를 구현하는, ARFI의 전후 둘 모두에서 교번 중심 주파수를 갖는 송신 빔들의 시퀀스를 도시한다. 임의의 개수의 송신 빔들이 ARFI 전에 그리고/또는 ARFI 후에 사용될 수 있다. 변환기의 대역폭은 사용될 주파수들의 범위 및 주파수 분리를 제한하거나 또는 결정할 수 있다.
[0037] 송신-수신 기술은 조직 내에서 변위가 유도되기 전후의 연속적인 송신들에 대해 상이한 주파수들을 활용한다. 이 방식은 N개의 주파수들로 확장될 수 있으며, 각각의 주파수는 N번째 송신시 반복된다. 이 방법에서, 트랙(track)들의 효과적인 펄스 반복 주파수(PRF;pulse repetition frequency)는 하나의 주어진 주파수에서의 신호들에 대해 N배만큼 감소된다.
[0038] 동작(38)에서, 변환기는 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 초음파 에코들을 수신한다. 변환기는 에코들을 수신 신호들로 컨버팅하며(convert), 이 수신 신호들은 하나 또는 그 초과의 공간 위치들을 표현하는 초음파 데이터로 수신 빔포밍된다(receive beamformed). 초음파 스캐너는 수신 빔들이 송신 시퀀스의 송신 빔들 각각에 대한 응답으로 수신되는 경우에 수신 신호들의 시퀀스를 수신한다.
[0039] 수신은 시퀀스의 송신과 인터리빙된다(interleaved). 각각의 송신 이벤트에 대해, 수신 이벤트가 발생한다. 수신 이벤트는 관심대상 깊이 또는 깊이들로부터 에코들을 수신하기 위한 연속적인 인터벌이다. 이 이벤트는, 송신 이벤트를 중단시킨 후에 발생한다. 변환기가 주어진 송신을 위한 음향 에너지의 생성을 완료한 후에, 변환기는, 응답 에코들의 수신에 사용된다. 이후, 변환기가 동일한 공간 위치 또는 위치들에 대해 다른 송신 및 수신 이벤트 쌍을 반복시키기 위해 사용되어, 시간에 따른 조직 반응을 추적하기 위해 인터리빙(예컨대, 송신, 수신, 송신, 수신,...)이 제공된다.
[0040] 주파수 컴파운딩의 수신-전용 기술의 경우, 수신 신호들은 상이한 주파수들에 대한 대역들로 필터링된다. 시퀀스의 송신 빔들은 동일한 중심 주파수 및 주파수 대역을 사용한다. 수신은 송신에서 사용된 것과 동일한 또는 유사한 주파수 대역 및 중심 주파수에서 수행된다. 하나보다 많은 주파수 대역에서의 정보를 제공하기 위해, 수신 대역은 둘 또는 그 초과의 하위-대역들로 분리된다. 수신 신호들 및/또는 빔포밍된 샘플들은, 상이한 중심 주파수들 및/또는 주파수 대역들에서의 정보를 격리시키기 위해 필터링된다. 수신-전용 기술은 표준 펄스 시퀀스를 활용하며, 수신된 초음파 에코들을 더 좁은 주파수 대역들로 필터링한다. 예컨대, 수신 신호들은 1-3 ㎒(2 ㎒의 중심 주파수)에 있으며, 따라서 1-2 ㎒(1.5 ㎒의 중심 주파수) 및 2-3 ㎒(2.5 ㎒의 중심 주파수)의 두 개의 대역들로 필터링된다.
[0041] 위의 예에서 하위-대역들은 겹치지 않는다. 겹치는 하위-대역들이 사용될 수 있다. 주파수들의 범위에 의해 분리되는 하위-대역들이 사용될 수 있다.
[0042] 라디오-주파수(RF;radio-frequency) 데이터의 경우, 다수의 대역통과 필터들이 미가공 수신 신호들에 적용된다. 동위상 및 직교위상(IQ;in-phase and quadrature) 데이터의 경우, 복합 저역통과 필터(complex low pass filter)들이 복조된 또는 다운시프팅된(downshifted) 신호들에 적용된다. 다른 필터링이 사용될 수 있다.
[0043] 송신-수신 기술의 경우, 상이한 이벤트들로부터의 송신 주파수들은 상이한 주파수들에 있으며, 따라서 수신 신호들이 또한 상이한 주파수들에 있다. 예컨대, 송신 빔들의 절반은 2 ㎒에 중심이 있고, 다른 절반은 3 ㎒에 중심이 있다. 마찬가지로, 수신 신호들은, 주어진 수신 신호가 어느 송신 빔에 대해 응답하는지에 따라, 2 및 3 ㎒에 중심이 있다. 잡음을 감소시키기 위해 필터링이 적용될 수 있다.
[0044] 대안적 실시예에서, 초음파 스캐너는 수신-전용 기술과 송신-수신 기술의 결합을 사용한다. 주어진 주파수 대역에서 수신된 신호들은, 신호들을 다수의 하위-대역들로 분할하기 위해 필터링될 수 있다. 예컨대, 송신-수신 기술은 두 개의 대역들(예컨대, 1-3 ㎒ 및 3-5 ㎒)의 수신 신호들을 제공한다. 수신-전용 기술은 대역들 중 하나의 대역 또는 대역들 둘 모두의 신호들에 적용된다(예컨대, 1-3 ㎒ 신호들은 1-2 ㎒ 및 2-3 ㎒ 하위-대역들을 제공하기 위해 필터링되고, 3-5 ㎒ 신호들은 3-4 ㎒ 및 4-5 ㎒ 하위-대역들을 제공하기 위해 필터링됨). 각각의 송신 주파수 대역에 대해, 수신 신호들은 다수의 하위-대역들로 분리된다. 송신 주파수들 각각은, 변위 추정 전에 다수의 하위-대역들로 쪼개진다.
[0045] 송신-수신 기술, 또는 송신-수신 기술과 수신-전용 기술의 결합은, 수신-전용 기술과 비교할 때 스펙클을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 스펙클 감소가 주파수 스펙트럼들의 겹침에 반비례하기 때문이다. 송신 펄스들의 중심이 상이한 주파수들에 있게 함으로써, 스펙트럼들은, 단지 수신 신호들을 필터링하는 것과 비교할 때 더욱 상이할 수 있다. 일부 초음파 스캐너들은, 추적 송신들의 시퀀스를 통해 상이한 주파수들을 갖도록 송신 빔들을 시퀀싱(sequencing)할 수 없을 수 있으며, 따라서 수신-전용 기술에 의존한다. 이 수신-전용 기술은 유리하게, 스펙클을 감소시킬 수 있다.
[0046] 도 2는 송신-수신 기술에 사용되는 송신 이벤트들의 예시적 시퀀스를 도시한다. 펄스 시퀀스는 방사력-기반 탄성 이미징에 대한 2-주파수 컴파운딩을 위한 것이다. 송신 동작과 수신 동작은 인터리빙된다. 상이한 주파수들에 대한 송신 동작들이 인터리빙되며, 따라서 상이한 주파수들에 대한 대응하는 수신 동작들이 인터리빙된다.
[0047] 초음파 스캐너는 제 1 중심 주파수를 갖는 제 1 초음파 펄스들의 시퀀스(sequence)를 송신한다. 이 예에서, 매 2번째 송신 펄스는 동일한 제 1 중심 주파수 및/또는 대역을 갖는다. 이들 송신 펄스들 각각에 대한 응답으로, 초음파 스캐너는 제 1 초음파 에코들을 수신한다. 에코들은 각각의 송신에 대한 응답으로 수신되며, 따라서 제 1 초음파 에코들의 시퀀스는 제 1 초음파 펄스들의 송신들과 인터리빙되어 수신된다. 제 1 초음파 에코들은, 제 1 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스를 이후 송신하기 전에, 하나의 제 1 초음파 펄스 동안에 수신된다. 도 2의 예에서는, 이 송신 이벤트, 이후, 주어진 주파수 대역에 대한 수신 이벤트가 9회 발생한다. 수신 이벤트는 도 2에서 화살표에 의해 표현된 각각의 송신 이벤트 사이에 발생하며, 따라서 하나의 이벤트에 대한 제 1 초음파 에코들의 수신은 다음 차례의 제 2 초음파 펄스의 송신 전에 발생한다.
[0048] 초음파 스캐너는 또한, 제 2 중심 주파수 및/또는 대역에서 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스를 송신한다. 제 2 중심 주파수는 제 1 중심 주파수와 상이하다. 초음파 스캐너는 제 2 중심 주파수를 갖는 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스를 송신한다. 이 예에서, 매 2번째 송신 펄스는 동일한 제 2 중심 주파수 및/또는 대역을 갖는다. 제 2 초음파 펄스들은, 서로 별개의 송신 이벤트들에서 그리고 제 1 초음파 펄스들에 대한 송신 이벤트들과는 별개의 송신 이벤트들에서 송신된다(즉, 수신 이벤트들에 의해 분리됨).
[0049] 이들 제 2 송신 펄스들 각각에 대한 응답으로, 초음파 스캐너는 제 2 초음파 에코들을 수신한다. 에코들은 각각의 제 2 송신에 대한 응답으로 수신되며, 따라서 제 2 초음파 에코들의 시퀀스는 제 2 초음파 펄스들의 송신들과 인터리빙되어 수신된다. 제 2 초음파 에코들의 시퀀스는 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스에 대해 수신된다. 제 2 초음파 에코들은, 제 2 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스를 이후 송신하기 전에, 하나의 제 2 초음파 펄스에 대해 수신된다. 도 2의 예에서는, 이 송신 이벤트, 이후, 주어진 주파수 대역에 대한 수신 이벤트가 9회 발생한다. 수신 이벤트는 도 2에서 화살표에 의해 표현된 각각의 송신 이벤트 사이에 발생하며, 따라서 하나의 이벤트에 대한 제 2 초음파 에코들의 수신은 다음 차례의 제 1 초음파 펄스의 송신 전에 발생한다.
[0050] 도 3-도 4는 수신-전용 기술의 일 실시예를 도시한다. 이 예에서, 초음파 스캐너는, 팬텀의 원통형 타겟(phantom cylindrical target)(평행한 기하학적 구조 및 수직 기하학적 구조 둘 모두에서 이미징됨(imaged)) 및 균등한 팬텀을 스캐닝(scanning)함으로써, IQ 데이터를 획득한다. 스캐닝은 전단파 속도에 대한 것이다. 프로세싱(processing)을 위한 상이한 주파수 스펙트럼들을 획득하기 위하여, 복합 저역통과 필터들이 IQ 데이터에 적용된다. 이 예에서, 네 개의 복합 필터들이 도 3에서 표현된다. 이들은 무한 임펄스 응답(IIR;infinite impulse response) 필터들이지만, 유한 임펄스 응답(FIR;finite impulse response) 필터들이 사용될 수 있다. 중심 주파수들은 정규화된 값들로서 도시된다. 도 4는 입력 IQ 데이터의 주파수 스펙트럼들을 밝은 라인(미가공 데이터)으로서 도시한다. 이 입력 데이터는 네 개의 필터들 각각에 대해 동일하다. 도 3의 필터들을 사용한 후의 IQ 데이터에 대한 주파수 스펙트럼들은 도 4에서 네 개의 주파수 대역들 각각에서 어두운 라인으로서 도시된다. 이후, 변위들을 결정하기 위해, 결과적인 필터링된 주파수 스펙트럼들이 사용된다.
[0051] 도 1로 되돌아가면, 초음파 스캐너는 동작(40)에서 조직 운동들을 결정한다. 조직 운동은 일차원, 이차원, 또는 삼차원으로의 변위로서 검출된다. 가해지는 힘, 생성되는 전단파, 또는 다른 파에 반응하는 운동이 검출될 수 있다. 조직 운동은 상이한 시간들에 검출된다. 상이한 시간들은 상이한 추적 스캔들(즉, 송신 및 수신 이벤트 쌍들)에 대응한다.
[0052] 조직 운동은, 기준 조직 정보에 관련한 변위를 추정함으로써 검출된다. 예컨대, 스캔 라인들을 따르는 조직의 변위가 결정된다. 변위는 조직 데이터, 이를테면, B-모드 초음파 데이터로부터 측정될 수 있지만, 검출 이전의 흐름(예컨대, 속도) 또는 IQ 정보가 사용될 수 있다.
[0053] 스캔들 사이(예컨대, 기준과 현재 사이)의 변위를 결정하기 위해, 상관, 교차상관, 위상 시프트(shift) 추정, 절대차들의 최소 합 또는 다른 유사성 측정(measure)이 사용된다. 예컨대, 변위를 획득하기 위해, 각각의 IQ 데이터 쌍은 그것의 대응하는 기준과 상관된다. 복수의 공간 위치들을 표현하는 데이터는 기준 데이터와 상관된다. 다른 예로서, 복수의 공간 위치들로부터의(예컨대, 스캔 라인들을 따르는) 데이터는 시간의 함수로써 상관된다. 각각의 깊이 또는 공간 위치에 대해, 복수의 깊이들 또는 공간 위치들에 걸친 상관(예컨대, 중심 깊이를 갖는 64개의 깊이들의 커널(kernel)은 프로파일이 계산되는 지점임)이 수행된다. 주어진 시간에 최고의 또는 충분한 상관과의 공간 오프셋(offset)이 변위의 양을 표시한다. 각각의 위치에 대해, 시간의 함수로써 변위가 결정된다.
[0054] 공간에서의 삼차원 변위 또는 이차원 변위가 사용될 수 있다. 스캔 라인들 또는 빔들과 상이한 방향을 따르는 일차원 변위가 사용될 수 있다.
[0055] 모니터링(monitoring)은 임의의 개수의 스캔 라인들에 대해 수행된다. 예컨대, 각각의 송신에 대한 응답으로, 네 개의 수신 빔들이 형성된다. 다른 실시예들에서, 각각의 송신에 대한 응답으로, 단지 단일 수신 빔 또는 다른 개수들의 수신 빔들이 형성된다.
[0056] 변위를 유도하기 위해 음향 방사력을 송신한 후에, 단일 스캔 라인을 따라 B-모드 송신들이 반복적으로 수행되며, 네 개의 인접한 스캔 라인들을 따라 수신들이 반복적으로 수행된다. 각각의 반복은 동일한 구역 또는 위치들을, 그 위치들에 대한 조직 반응을 결정하기 위해 모니터링한다(monitor). 시간에 따라 초음파 펄스들의 송신 및 초음파 에코들의 수신을 반복함으로써, 시간에 따른 변위들이 결정된다. 추적은 반복된다. 반복은 상이한 송신 및 수신 이벤트들에 대한 것이다. 임의의 개수(M개)의 반복들이 사용될 수 있는데, 이를테면, 약 50-100회 반복된다. 반복들은, 조직이 스트레스로부터 회복되는 동안에, 그러나 수신을 간섭하지 않고, 가능한 한 빈번히 발생한다. 조직 시간 변위 프로파일은, 도플러 방법이 하는 것과 유사한 방식으로, 반복적으로 동일한 타겟 영역에 신호들을 송신하고 이 동일한 타겟 영역으로부터 신호들을 수신함으로써 획득된다.
[0057] 스캔 라인들을 따라 이미징되고 있는 조직이 변형될 때, B-모드 세기가 변할 수 있다. 모니터링되는(monitored) 스캔 라인들에 대해, 조직 운동의 시간 프로파일을 표현하는 데이터의 시퀀스가 제공된다.
[0058] 조직 운동의 검출은 에코들이 수신되는 동안에 또는 에코들이 수신된 후에 발생한다. 일 실시예에서, 수신 정보는 저장되며, 추후 검출을 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 수신 정보는 데이터가 수신될 때 검출을 위해 사용된다.
[0059] 변위들은 상이한 주파수들에서의 수신 신호들에 대해 별개로 결정된다. 변위들의 둘 또는 그 초과의 시간 시퀀스는, 주어진 위치에 대해, 개개의 둘 또는 그 초과의 중심 주파수들 또는 주파수 대역들에서의 수신 신호들의 둘 또는 그 초과의 시간 시퀀스로부터 결정된다. 상이한 주파수들에서의 신호들로부터 조직 운동이 검출된다. 각각의 주파수 대역에 대해 변위들이 추정된다. 시간에 따른 조직의 변위들이 상이한 주파수 대역들 및/또는 하위-대역들에 대해 별개로 결정되어, 상이한 변위 프로파일들이 제공된다.
[0060] 수신-전용 기술의 경우, 변위는 각각의 주파수에 대해 각각의 시간 동안 결정된다. 각각의 샘플 시간에서의 수신 신호들은 각각의 주파수에 대해 제공된다. 송신-수신 기술의 경우, 하나의 주파수에 대한 변위들은 샘플 시간들 중 단지 일부의 샘플 시간에 제공되며, 다른 주파수들에 대한 변위들은 다른 시간들에 제공된다. 동일한 시간들 동안 변위들을 제공하기 위해, 보간 및/또는 선 근사(line fitting)가 사용될 수 있다. 결합 방법의 경우, 하나의 송신 주파수 대역의 각각의 하위-대역에 대한 변위들은 시간들의 서브-세트(sub-set) 동안(예컨대, 매 짝수 샘플 시간마다) 제공되며, 다른 송신 주파수 대역의 각각의 하위-대역에 대한 변위들은 시간들의 다른 서브-세트 동안(예컨대, 매 홀수 샘플 시간마다) 제공된다. 동일한 시간들 동안 변위들을 제공하기 위해, 보간 및/또는 선 근사(line fitting)가 사용될 수 있다.
[0061] 주파수 컴파운딩을 위해, 상이한 주파수들로부터의 정보가 결합된다. 일 실시예에서, 결합은 변위들에 대해 발생한다. 각각의 주어진 시간 동안, 그 시간에 대한 변위들이 평균되거나, 가중 평균되거나, 또는 다른 방식으로 컴파운딩된다(compounded). 평균이 각각의 시간 동안 발생하여, 주파수-컴파운딩된(frequency-compounded) 변위들의 변위 프로파일이 야기된다. 상이한 주파수 정보로부터의 변위 프로파일들의 다른 평균이 사용될 수 있다. 송신-수신 기술에서는, 주파수들 각각에 대해 항상 변위들을 생성하여 시간적으로 완전히 샘플링된(fully-sampled) 신호를 제공함으로써, 보간 또는 선 근사가 오리지널 펄스 반복 주파수를 합성적으로 달성한다. 대안적 실시예들에서, 주파수 컴파운딩은 아래에 논의되는 바와 같이 탄성 이미징의 추후 단계에서 발생한다.
[0062] 동작(42)에서, 초음파 스캐너는 탄성에 대한 이미지를 생성한다. 탄성 및 결과적 이미지는 상이한 주파수들에서의 정보로부터 결정되는 조직 운동들에 기반한다. 상이한 주파수들로부터의 정보를 사용하여 계산되는 변위들이 컴파운딩되는 경우, 변위들로부터 추정되는 탄성은 스펙클 감소를 포함한다. 대안적으로, 상이한 주파수들에서의 정보에 기반하여, 변위들로부터 상이한 탄성들이 각각 추정된다. 주파수 컴파운딩을 위해, 상이한 탄성들 또는 상이한 탄성들로부터 도출되는 값들(예컨대, RGB 디스플레이 값들)이 평균되거나 또는 결합된다. 결과적 탄성은 스펙클 감소를 포함한다. 어느 쪽 접근법을 사용하든, 탄성들은 위치들에 대해 출력되며, 상이한 주파수 대역들 및/또는 중심 주파수들에서의 정보로부터의 변위들의 어떤 결합에 기반한다.
[0063] 동작(42)의 이미지의 생성은, 동작(44)에서 탄성을 추정하는 것 그리고 동작(46)에서 이미지를 생성하는 것으로서 표현된다. 변위들로부터의 이미징에 사용되는 출력 값들을 도출하기 위해, 다른 표현들이 사용될 수 있다.
[0064] 동작(44)의 일 실시예에서, 그 위치에 대한 조직의 탄성을 표현하기 위해, 피크 변위의 발생 시간이 사용된다. 변위 프로파일에서의 피크 변위의 시간은 복수의 위치들에서 결정되며, 이를테면 전단파 속도 이미징에서 파 속도를 추정하기 위해 사용된다. 동작들(36, 38)에서 송신 및 수신 이벤트들의 복수의 반복들은 시간 기간에 걸쳐 샘플들을 제공한다.
[0065] 최대 변위를 발견함으로써, 피크 변위가 식별될 수 있다. 대안적 실시예에서, 조직 운동 샘플들에 곡선이 근사된다. 임의의 곡선 근사가 사용될 수 있다. 예컨대, 회귀가 적용된다. 전단파 속도가 선형이기 때문에, 자동화된 이상점 검출을 갖는 강건한 선형 회귀가 전단파 속도를 표시할 수 있다. 관심대상 구역의 샘플 지점들 전부에 대한 초음파 데이터가 시간의 함수로써 거리에 대해 그려지거나 또는 시간 및 거리로 그려진다. 선형 회귀가 플롯(plot) 또는 데이터에 적용되어, 데이터에 대한 선 근사가 제공된다. 다른 예에서, 스플라인(spline) 보간이 사용된다. 프로파일들의 데이터를 분류한 후에, 최종 시간 변위 프로파일을 재구성하기 위해, 3차 스플라인 보간이 사용된다. 다른 실시예들에서, 푸리에(Fourier) 변환이 사용된다. 원치 않는 주파수들에서의 성분들을 제거한 후에, 곡선은 주파수 도메인(domain)에서 식별된다. 역변환은 시간 곡선을 제공한다.
[0066] 피크 변위는 곡선 또는 시간 프로파일로부터 계산될 수 있다. 최대 변위는 피크 변위를 표시한다. 전단파 이미징의 경우, 주어진 위치에 대한 시간 프로파일은 전단파의 검출을 표시한다. 프로파일에서의 피크는, 시간 저역통과 필터링되든 또는 시간 저역통과 필터링되지 않든, 전단파 프론트(front)의 통과를 표시한다. 대안적 실시예에서, 피크 변위를 식별하지 않고 속도를 추정하기 위해, 상이한 위치들에서의 변위 프로파일들 사이의 위상 관계가 사용된다.
[0067] 그 결과, 조직 반응, 이를테면, 피크가 사용될 수 있다. 대안적으로, 탄성의 추정을 위해 추가적인 계산들이 수행된다. 조직 기계적 특성이 조직 반응의 함수로써 특성화될 수 있다. 피크 및 시간 변위 프로파일에서 이 피크의 시간적 위치는, 조직의 기계적 특성, 이를테면, 스트레인(strain), 스트레인 레이트(rate), 탄성, 점성, 임피던스(impedance), 또는 다른 것들을 특성화하기 위해 사용될 수 있다.
[0068] 상이한 위치에서 전단파의 검출 전까지, 전단파의 생성으로부터의 시간을 결정함으로써, 전단 속도가 획득된다. 시간 및 위치까지의 거리가 속도를 결정한다. 거리는 스캔 라인 간격(즉, 전단파를 생성하기 위한 송신 빔 포지션과 전단파를 검출하기 위한 수신 빔 포지션)으로부터 알려진다. 시간은 전단파의 생성과 검출 사이의 상대적 시간으로부터 알려진다. 변위 프로파일 피크 또는 프로파일의 다른 특성이 전단파를 표시한다.
[0069] 다른 예로서, 시간 프로파일들로부터 피처(feature)가 추출된다. 주 성분 분해가 사용될 수 있다. 상이한 시간 프로파일들 사이의 상관이 수행된다. 상이한 시간 프로파일들에 대한 상이한 거리들과 연관된 래그(lag)가 전단 속도를 제공한다. 대안적으로, 웨이브릿(wavelet) 분석이 수행될 수 있다. 피크 또는 전단파에 대응하는 다른 특성을 식별하기 위해, 웨이브릿 변환이 시간 프로파일들에 적용된다. 각각의 공간 위치까지 피크의 이동 시간으로부터, 속도 값이 식별된다.
[0070] 다른 추정들이 수행될 수 있다. 피크 변위, 피크 변위에 도달하는 시간, ARFI 초점으로부터 위치까지 파의 속도, 영률(Young's modulus), 또는 다른 탄성 값들이 사용될 수 있다. 임의의 탄성 정보가 추정될 수 있다.
[0071] 상이한 주파수들로부터의 변위들이 결합되는 경우, 주파수 컴파운딩된 변위 프로파일이 사용된다. 탄성을 추정하기 위해, 이 변위 프로파일의 피크가 발견되거나 또는 다수의 위치들로부터의 변위 프로파일들로부터의 정보가 사용된다.
[0072] 상이한 주파수들로부터의 변위들이 결합되지 않은 경우, 탄성은 상이한 주파수들에 대해 별개로 추정된다. 예컨대, 두 개의 상이한 주파수 대역들로부터의 정보에 대해 변위 프로파일들이 결정된다. 두 개의 변위 프로파일들로부터 두 개의 탄성 값들이 추정된다. 결과적 스칼라(scalar) 탄성 값들 또는 탄성들로부터 도출되는 값들이 평균되거나 또는 다른 방식으로 결합되어, 출력 탄성이 제공된다. 상이한 주파수 대역들 또는 중심 주파수들에서의 정보에 응답하는 탄성들이 컴파운딩된다. 변위 프로파일들이 제대로 특성화되면, 이미지는 각각의 주파수에 대한 정보로부터 생성되며, 스펙클 잡음을 감소시키기 위해 결합(예컨대, 이미지들의 평균을 취함)될 수 있다.
[0073] 도 5 및 도 6은 각각의 주파수에 대한 별개의 전단 속도 이미지들을 생성하기 위해 각각의 주파수 대역으로부터의 데이터를 별개로 프로세싱(processing)하고, 이후, 결과들을 컴파운딩하는 예를 도시한다. 도 5 및 도 6의 예들은 도 3-도 4의 IQ 데이터 및 수신-전용 기술을 사용한다. 각각의 주파수 대역의 데이터로부터 전단 속도를 추정한 후에, 대역들 사이의 중앙 값이 각각의 공간 위치에서 획득된다. 예시적 병변 타겟 이미지들이 도 5에 도시된다. 이 예에서, 병변들은 팬텀(phatom)에서 경사진 원통 타겟들이다. 두 개의 상이한 강성도 타겟들이 단면으로 도시되며(상단, 중간), 상단 타겟은 원통에 평행하게 도시된다(하단). 좌측 이미지들은 주파수 컴파운딩이 없는 전단 속도 추정에 대응하며, 우측 이미지들은 주파수 컴파운딩된 이미지들에 대응한다. 공간 필터링이 이들 이미지들에 적용될 수 있지만, 스펙클 잡음의 영향을 증명하기 위해 생략된다.
[0074] 도 6의 경우, 동일한 프로세싱이 균등한 팬텀에서 수집된 데이터에 적용된다. 이 경우, 팬텀 전체에 걸쳐 상이한 공간 위치들에서 10개의 획득들이 수행된다. 2D 전단 속도 이미지에 걸친 평균 및 표준 편차가 제시된다. 오차 바(bar)들은 이차원 이미지에 걸친 전단파 스피드의 표준 편차를 표시한다. 균등한 팬텀에서는, 이미지를 가로질러 표준 편차에서의 34% 감소가 있다.
[0075] 동작(46)에서 공간 이미지를 생성하기 위해, 상이한 위치들에서의 탄성들이 동작(44)에서 추정된다. 초음파 펄스들의 송신, 시간에 따른 초음파 에코들의 수신, 변위들의 결정, 및 상이한 공간 위치들에 대한 추정이 반복된다. 상이한 위치들에 대한 결과적 탄성 추정치들은, 일차원, 이차원, 또는 삼차원을 따라 탄성을 표현하는 탄성 이미지를 생성하기 위해 사용된다. 상이한 공간 위치들에 대한 출력 탄성이 탄성 이미징에서 사용된다.
[0076] ARFI 펄스의 송신은 반복될 수 있거나 또는 반복되지 않을 수 있다. 더 넓은 구역을 모니터링하기(monitor) 위해, 모니터링 송신 빔에 대한 응답으로 추가적인 수신 빔들이 형성될 수 있다. 대안적으로, 다른 ARFI 펄스가 송신되며, 송신 빔들 및 수신 빔들은 상이한 공간 위치들에 제공된다. 6㎜ x 10㎜ 모니터링 구역 예에서, 36개의 수신 스캔 라인들이 제공될 수 있다. 송신 빔마다 네 개의 수신 빔들에서, 프로세스(process)는 상이한 측방향 간격에 대해 9회 반복된다. 각각의 수신 빔 위치에 대해, 초음파 데이터에 의해 표현되는 운동 정보의 시간 프로파일이 제공된다.
[0077] 하나의 깊이에 대해 샘플들이 획득될 수 있다. 대안적으로, 샘플링(sampling)은, 관심대상 구역의 전체 축 범위를 커버링(covering)하는 하나의 게이트(gate)를 제공하도록 처리될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 수신 빔에 대해 다수의 깊이들에서 샘플들이 획득된다. 각각의 축 깊이 뿐만 아니라 측방향 위치에 대해 별개의 시간 프로파일이 제공된다. 임의의 개수의 깊이들, 이를테면, 5 ㎜에 대해 약 200개의 샘플들 또는 10 ㎜에 대해 400개의 샘플들이 사용될 수 있다.
[0078] 관심대상 구역에서의 상이한 위치들을 표현하는 초음파 데이터가 획득된다. 초음파 데이터는 스캐닝으로 실시간으로 획득되거나, 또는 메모리(memory)로부터 획득된다. 각각의 위치에 대한 조직 운동은 시간의 함수로써 결정된다. 각각의 위치에 대해, 운동 정보는 상이한 시간들에서의 응답을 표현하며, 이는 시간 프로파일을 제공한다. 탄성 이미지를 추정하기 위한 초음파 데이터를 획득하기 위해 다른 스캐닝, 모니터링, 또는 기술들이 사용될 수 있다.
[0079] 동작(46)에서, 초음파 스캐너는 출력 탄성들에 대한 이미지를 생성한다. 일 실시예에서, 이미지는 전단파 속도 이미지이다. 위치의 함수로써 전단파 속도가 출력된다. 다른 탄성 정보가 사용될 수 있다. 대안적 또는 추가적인 실시예들에서, 탄성은 값(예컨대, 선택된 지점에 대한 전단파 속도)으로서 출력된다. 탄성들의 그래프(graph), 표, 또는 차트(chart)가 이미지로서 출력될 수 있다. 주파수 컴파운딩에 기인하여, 임의의 일차원, 이차원, 또는 삼차원 렌더링(rendering)은 더 적은 스펙클 잡음을 포함할 수 있다. 주파수 컴파운딩에 기인하여, 이를테면 그래프의 임의의 값이 더 큰 정밀도를 가질 수 있다.
[0080] 도 7은 음향 방사력 임펄스 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. ARFI-기반 탄성 이미징에서, 이를테면, 전단파 이미징에서, 스펙클을 감소시키기 위해 주파수 컴파운딩이 사용된다. 시스템(10)은 도 1의 방법 또는 다른 방법들을 구현한다.
[0081] 시스템(10)은 의료 진단 초음파 이미징 시스템 또는 초음파 스캐너이다. 대안적 실시예들에서, 시스템(10)은 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 워크스테이션(workstation), PACS 스테이션(station), 또는 동일한 위치에 있거나 또는 실시간 또는 획득 후 이미징을 위해 네트워크(network)에 걸쳐 분산된 다른 어레인지먼트(arrangement)이며, 따라서 빔포머(beamformer)들(12, 16) 및 변환기(14)를 포함하지 않을 수 있다.
[0082] 시스템(10)은 송신 빔포머(12), 변환기(14), 수신 빔포머(16), 이미지 프로세서(18), 디스플레이(20), 메모리(22), 및 필터(24)를 포함한다. 추가적이거나, 상이하거나, 또는 더 적은 개수의 컴포넌트(component)들이 제공될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 맵(map)들의 수동 선택 또는 보조 선택, 결정될 조직 특성들의 선택, 관심대상 구역 선택, 송신 시퀀스들의 선택, 또는 다른 제어를 위해 사용자 입력이 제공된다.
[0083] 송신 빔포머(12)는 초음파 송신기, 메모리, 펄서(pulser), 아날로그(analog) 회로, 디지털(digital) 회로, 또는 이들의 결합들이다. 송신 빔포머(12)는 상이한 또는 상대적인 진폭들, 지연들, 및/또는 페이징(phasing)을 갖는 복수의 채널(channel)들에 대한 파형들을 생성하도록 구성가능하다.
[0084] 송신 빔포머(12)는 중심 주파수 및 대역폭을 갖는 펄스들을 생성하여 이 펄스들의 송신을 유발한다. 단 한 개의 중심 주파수를 갖는 단일 대역이 임의의 주어진 송신에 사용된다. 주파수 코딩(coding)을 사용하기보다는, 주어진 송신에 대한 스펙트럼들은 이를테면 중심 주파수에서 단일 피크를 가지며, 이 단일 피크의 20 ㏈ 내에는 어떠한 피크들도 없다. 파형 생성기의 구현에 기인하여 다른 피크들이 제공될 수 있지만, 이 다른 피크들에는 중심 주파수 피크의 20 ㏈ 내에 있기 위한 충분한 전력이 없으며, 따라서 단일 피크가 있다.
[0085] 송신 빔포머(12)는 펄스들의 시퀀스를 송신하도록 구성된다. 프로그래머블(programmable) 파형 생성기, 메모리, 펄서(pulser) 제어, 또는 다른 디바이스(device)를 사용하여, 사이클들의 개수, 파형의 유형, 주파수, 또는 중심 주파수 및 대역폭을 설정하는 다른 특성들이 셋팅된다(set). 주어진 펄스 또는 송신 빔에 대해, 송신 빔포머(12)는 단일 중심 주파수를 갖는 펄스를 생성하는데, 이를테면, 하나의 피크로부터 아래로 20 ㏈ 내에서 그 피크를 갖는 스펙트럼들을 갖는 펄스를 생성한다. 펄스는, 응답하는 수신 동작 동안 송신 이벤트를 형성한다.
[0086] 일 실시예에서, 각각의 펄스 후에 수신 동작을 위한 시간상 갭(gap)들을 두고, 동일한 펄스가 반복적으로 생성된다. 시퀀스의 각각의 펄스는 적어도, 중심 주파수 및/또는 주파수 대역 그리고 하드웨어(hardware)에 대한 주어진 공차가 동일하다. 상이한 송신들에 대한 중심 주파수 및 주파수 대역은 다른 송신들에 대해 동일하다. 다른 실시예에서, 상이한 중심 주파수들 및/또는 주파수 대역들을 갖는 펄스들을 송신하기 위해, 펄스들의 그룹 또는 다른 반복 단계에 의해, 제어, 버퍼링(buffering), 또는 프로그래밍(programming)이 각각의 펄스에 대해 변경된다. 예컨대, 하나의 펄스가 하나의 중심 주파수에서 송신되고, 이후, 다음 차례의 펄스가 상이한 중심 주파수에서 송신되도록 송신 빔포머(12)가 (예컨대, 수신 이벤트 동안) 재구성된다. 송신 빔포머(12)는 펄스들을 시퀀스로 송신하도록 구성되며, 각각의 펄스의 단일 대역 및 중심 주파수는 이 시퀀스를 통해 상이한 주파수 대역들 사이에서 스위칭(switching)된다.
[0087] 생성되는 파들에 대한 응답으로 변환기(14)로부터의 음향 파들의 송신시, 하나 또는 그 초과의 빔들이 형성된다. 탄성 이미징을 위해, 동일한 구역이 수회 스캐닝된다. 도플러 이미징 및 탄성 추정에서, 시퀀스는, 인접한 스캔 라인을 스캐닝하기 전에, 동일한 스캔 라인을 따라 다수의 빔들을 포함할 수 있다. 송신 빔포머(12)에 의해 시퀀스의 일부로서 ARFI 송신이 생성될 수 있다. 상이한 위치들에 대해 탄성 추정 프로세스를 반복함으로써, 이차원 또는 삼차원 구역을 스캐닝하도록(scan) 송신 빔들의 시퀀스들이 생성된다. 섹터(sector), 벡터(vector), 선형, 또는 다른 스캔 포맷(format)들이 사용될 수 있다. 송신 빔포머(12)는 더욱 신속한 스캐닝을 위해 평면파 또는 발산파를 생성할 수 있다.
[0088] 송신 빔들은 상이한 에너지 또는 진폭 레벨(level)들에서 형성된다. 각각의 채널에 대한 증폭기들 및/또는 어퍼처 사이즈(aperture size)가 송신 빔의 진폭을 제어한다. ARFI 송신 빔들은 조직 운동을 이미징(imaging)하거나 또는 검출하기 위한 것보다 더 큰 진폭들을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 사용되는 ARFI 펄스 또는 파형에서 사이클들의 개수는 통상적으로, 추적에 사용되는 펄스보다 더 많다(예컨대, ARFI의 경우 100개 또는 그 초과의 사이클들, 그리고 추적의 경우 1-6개의 사이클들).
[0089] 변환기(14)는 압전성 또는 용량성 멤브레인 엘리먼트(membrane element)들의 1차원, 1.25차원, 1.5차원, 1.75차원, 또는 2차원 어레이(array)이다. 변환기(14)는 음향 에너지와 전기 에너지 간을 변환시키기 위한 복수의 엘리먼트들을 포함한다. 변환기의 엘리먼트들에 부딪히는 초음파 에너지(에코들)에 대한 응답으로, 수신 신호들이 생성된다. 엘리먼트들은 송신 빔포머(12) 및 수신 빔포머(16)의 채널들과 연결된다.
[0090] 송신 빔포머(12) 및 수신 빔포머(16)는 송신/수신 스위치(switch) 또는 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 변환기(14)의 동일한 엘리먼트들과 연결된다. 엘리먼트들은 송신 이벤트 및 수신 이벤트 둘 모두에 대해 공유된다. 이를테면, 송신 및 수신 어퍼처들이 상이한 경우(단지 겹치거나, 또는 전적으로 상이한 엘리먼트들을 사용하는 경우), 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들은 공유되지 않을 수 있다.
[0091] 수신 빔포머(16)는 증폭기들, 지연부들, 및/또는 위상 로테이터(rotator)들, 및 하나 또는 그 초과의 합산기들을 갖는 복수의 채널들을 포함한다. 각각의 채널은 하나 또는 그 초과의 변환기 엘리먼트들과 연결된다. 수신 빔포머(16)는, 송신에 대한 응답으로 하나 또는 그 초과의 수신 빔들을 형성하기 위해, 상대적 지연들, 위상들, 및/또는 아포다이제이션(apodization)을 적용한다. 대안적 실시예들에서, 수신 빔포머(16)는 푸리에 또는 다른 변환들을 사용하여 샘플들을 생성하기 위한 프로세서(processor)이다. 수신 빔포머(16)는 병렬 수신 빔포밍(beamforming)을 위한, 이를테면, 각각의 송신 이벤트에 대한 응답으로 둘 또는 그 초과의 수신 빔들을 형성하기 위한 채널들을 포함할 수 있다. 수신 빔포머(16)는 각각의 빔에 대해 빔 합산 데이터, 이를테면, IQ 값들을 출력한다.
[0092] 수신 빔포머(16)는 송신 이벤트들의 시퀀스에서의 갭들 동안 동작한다. 신호들의 수신을 송신 펄스들과 인터리빙함으로써, 송신 빔들의 시퀀스에 대한 응답으로 수신 빔들의 시퀀스가 형성된다. 각각의 송신 펄스 후에 그리고 다음 차례의 송신 펄스 전에, 수신 빔포머(16)는 음향 에코들로부터 신호들을 수신한다. 반향 감소를 가능하게 하기 위해, 수신 및 송신 동작들이 발생하지 않는 불감 시간이 인터리빙될 수 있다.
[0093] 수신 빔포머(16)는 주어진 시간에 공간 위치들을 표현하는 빔 합산 데이터를 출력한다. 단일 위치, 일 라인을 따른 위치들, 일 영역에 대한 위치들, 또는 일 볼륨(volume)에 대한 위치들에 대한 데이터가 출력된다. 동적 초점 맞추기가 제공될 수 있다. 데이터는 상이한 목적들을 위한 것일 수 있다. 예컨대, B-모드 또는 조직 데이터에 대해서는, 전단파 속도 추정을 위한 것과는 상이한 스캔들이 수행된다. B-모드 또는 다른 이미징에 대해 수신된 데이터는 탄성 이미지의 추정에 사용될 수 있다. 탄성을 결정하기 위해, 푸싱 펄스의 초점으로부터 이격된 위치들에서의 전단파 또는 이 초점에서의 조직 반응이 모니터링된다.
[0094] 수신 빔포머(16)는 필터(24)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 필터(24)는 별개의 컴포넌트이다. 필터(24)는, 수신 빔포머(16)에 의해 출력되는 빔포밍된(beamformed) 데이터를 필터링하거나, 수신 빔포머(16)에 입력되는 라디오(radio) 주파수 데이터를 필터링하거나, 또는 초음파 프로세싱을 따라 다른 지점들에서의 다른 데이터를 필터링하도록 포지셔닝될(positioned) 수 있다.
[0095] 필터(24)는 원하는 주파수 대역들에서의 정보를 격리시키고, 그리고/또는 원하는 주파수 대역 밖의 주파수들에서의 정보의 기여를 감소시킨다. 필터(24)는 대역 통과 필터, 또는 복조기 및 대역 통과 또는 저역통과 필터이다. 이산 하드웨어(예컨대, 저항기들, 커패시터(capacitor)들, 인덕터(inductor)들, 버퍼(buffer)들, 멀티플라이어(multiplier)들, 및/또는 합산기들)가 사용될 수 있다. 대안적으로, 프로세서가 필터(24)를 구현한다. 필터(24)는 동일한 수신 신호들 또는 빔포밍된 데이터를 상이한 주파수 대역들 또는 하위-대역들로 필터링하기 위한 병렬 경로들을 포함할 수 있다. 필터(24)는, 상이한 주파수 대역들 및/또는 중심 주파수들을 통과시키기 위한 필터링을 위해 프로그래머블(programmable)하거나 또는 별개의 필터들의 뱅크(bank)이다.
[0096] 필터(24)는, 수신 신호들에 대한 상이한 주파수 대역들의 정보를 출력한다. 일 실시예에서, 동일한 수신 신호들이 상이한 하위-대역들 또는 주파수 대역들로 필터링된다. 각각의 수신 이벤트에 대해, 동일한 필터링이 적용된다. 대안적 또는 추가적인 실시예에서, 상이한 송신 이벤트들에 응답하는 수신 신호들은 상이하게 필터링된다(filtered). 수신 필터링은 송신 중심 주파수 및/또는 주파수 대역에 매칭되며(match), 따라서 송신 펄스들이 시퀀스를 통해 그 주파수가 변하는 경우 이 수신 필터링은 변한다.
[0097] 프로세서(18)는 B-모드 검출기, 도플러 검출기, 펄스형(pulsed) 파 도플러 검출기, 상관 프로세서, 푸리에 변환 프로세서, 주문형 집적 회로, 일반 프로세서, 제어 프로세서, 이미지 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array), 디지털 신호 프로세서, 아날로그 회로, 디지털 회로, 네트워크, 서버(server), 프로세서들의 그룹, 데이터 경로, 이들의 결합들, 또는 빔포밍된 초음파 샘플들로부터 디스플레이를 위한 정보를 검출하여 프로세싱하기 위한, 다른 현재 알려진 또는 추후에 개발되는 디바이스(device)이다. 일 실시예에서, 프로세서(18)는 하나 또는 그 초과의 검출기들 및 별개의 프로세서를 포함한다. 프로세서(18)는 도 1에 도시된 동작들(40-46) 중 하나 또는 그 초과의 동작의 임의의 결합을 수행한다.
[0098] 빔포밍된 데이터는 둘 또는 그 초과의 상이한 주파수 대역들에서 제공되고, 그리고/또는 둘 또는 그 초과의 중심 주파수들을 갖는다. 검출 전에 또는 검출 후에, 프로세서(18)는, 상이한 주파수 대역들 및/또는 중심 주파수들의 정보로부터 음향 방사력에 반응하는 조직의 변위들을 검출하도록 구성된다. 수신-전용 기술에서, 프로세서(18)는, 각각의 시간 및 위치에 대해, 하나보다 많은 변위를 검출하는데, 이를테면, 상이한 주파수들 각각에 대해 변위를 검출한다. 송신-수신 기술에서, 프로세서(18)는 각각의 시간 동안 하나의 변위를 검출하지만, 상이한 시간들 동안의 변위들은 다른 시간들 중 일부의 시간들과는 상이한 주파수들에서의 정보로부터 나온다(예컨대, 매 2번째 시간이 하나의 주파수를 갖고, 다른 시간들은 다른 주파수를 가짐).
[0099] 프로세서(18)는 상관 또는 다른 유사성 측정을 사용하여 변위를 검출한다. 일차원, 이차원, 또는 삼차원 공간에서 기준 데이터 세트와 관련하여 추적 데이터 세트를 공간적으로 오프셋팅(offsetting)함으로써, 최대 유사성을 갖는 오프셋이 조직의 변위를 표시한다. 다른 변위 검출이 사용될 수 있다. 시간에 따른 변위 또는 변위 프로파일이 생성될 수 있다.
[00100] 프로세서(18)는 탄성을 추정하도록 구성된다. 추적시 샘플링되는(sampled) 각각의 공간 위치에 대해, 프로세서(18)는 조직의 기계적 특성 또는 그 위치에서의 파 전파의 특성을 결정한다. 예컨대, 전단파 속도가 계산된다. 관심대상 위치에서의 변위 프로파일의 피크 타이밍(timing) 및/또는 인접한 위치로부터 변위 프로파일들의 상대적 위상이 식별되며, 그리고 속도를 계산하기 위해, 전단파 원점 및 전단파 생성 타이밍에 관련한 위치의 기하학적 구조와 함께 사용된다.
[00101] 탄성 이미징에서의 주파수 컴파운딩은 프로세서(18)에 의해 구현된다. 일 실시예에서, 상이한 주파수들의 정보와 연관된 변위들이 결합된다. 예컨대, 동일한 위치 및 시간에 대한 것이지만 상이한 주파수들에서의 정보로부터의 변위들은 평균된다. 다른 예로서, 동일한 시간 또는 샘플링에서 상이한 주파수들로부터 정보를 생성하기 위해, 곡선 근사 또는 보간이 사용된다. 동일한 시간에 대한 것이지만 상이한 주파수들에서의 정보로부터의 변위들은 평균된다.
[00102] 다른 실시예에서, 프로세서(18)는 각각의 위치에 대해 그리고 각각의 주파수에 대해 탄성을 추정한다. 이후, 상이한 주파수들에서의 정보로부터의 스칼라 탄성들 또는 디스플레이 값들이 평균되거나 또는 다른 방식으로 결합된다.
[00103] 어느 쪽 접근법에서든, 프로세서(18)는 하나 또는 그 초과의 위치들 각각에 대한 탄성을 출력한다. 탄성은 주파수 컴파운딩으로부터 나오며, 따라서 감소된 스펙클 잡음을 갖는다.
[00104] 프로세서(18)는 디스플레이 데이터, 이를테면, 그래픽 오버레이(graphic overlay)들 및 이미지들을 생성한다. 디스플레이 데이터는 임의의 포맷, 이를테면, 맵핑(mapping) 전의 값들, 그레이 스케일(gray scale) 또는 컬러-맵핑된(color-mapped) 값들, 적-녹-청(RGB;red-green-blue) 값들, 스캔 포맷 데이터, 디스플레이 또는 데카르트(Cartesian) 좌표 포맷 데이터, 또는 다른 데이터로 있다. 프로세서(18)는 디스플레이 디바이스(20)에 대해 적절하게 탄성을 출력한다.
[00105] 디스플레이 디바이스(20)는 CRT, LCD, 프로젝터(projector), 플라즈마(plasma), 프린터(printer), 또는 탄성(예컨대, 전단 속도), 그래픽스(graphics), 사용자 인터페이스(interface), 검증 표시, 이차원 이미지들, 또는 삼차원 표현들을 디스플레잉하기(displaying) 위한 다른 디스플레이이다. 디스플레이 디바이스(20)는 초음파 이미지들, 탄성, 및/또는 다른 정보를 디스플레잉한다. 예컨대, 디스플레이(20)는 조직 반응 정보, 이를테면, 탄성의 일차원, 이차원, 또는 삼차원 표현을 출력한다. 상이한 공간 위치들에 대한 탄성들이 이미지를 형성한다. 다른 이미지들이 또한 출력될 수 있는데, 이를테면, 그레이 스케일 B-모드 이미지 상에, 컬러-코딩된(color-coded) 변조로서 탄성이 오버레잉(overlaying)된다.
[00106] 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스(20)는 환자의 일 구역의 이미지, 이를테면, 이차원 탄성, 도플러 조직, 또는 B-모드 이미지를 출력한다. 이미지는 탄성에 대한 위치 표시자를 포함한다. 탄성 값이 계산되는, 이미징되는 조직에 관련한 위치가 도시된다. 탄성은 구역의 이미지 상에 또는 구역의 이미지에 인접하게 알파뉴메릭(alphanumeric) 값으로서 제공된다. 이미지는, 환자의 공간 표현을 갖거나 또는 환자의 공간 표현이 없는 알파뉴메릭 값을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 탄성은 복수의 위치들에 대해 결정되며, 이미지 픽셀(pixel)들은 전단 속도를 공간적으로 표현하기 위한 탄성의 함수로써 변조된다.
[00107] 프로세서(18)는 메모리(22) 또는 다른 메모리에 저장된 명령들에 따라 동작한다. 메모리(22)는 컴퓨터 판독가능 저장 매체이다. 본원에 논의된 프로세스(process)들, 방법들 및/또는 기술들을 구현하기 위한 명령들은 컴퓨터-판독가능 저장 매체 또는 메모리들, 이를테면, 캐시(cache), 버퍼(buffer), RAM, 탈착가능 매체, 하드 드라이브(hard drive) 또는 다른 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 제공된다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 다양한 유형들의 휘발성 및 비휘발성 저장 매체를 포함한다. 도면들에 예시되거나 또는 본원에 설명된 기능들, 동작들 또는 작업들은, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 명령들의 하나 또는 그 초과의 세트들에 대한 응답으로 실행된다. 기능들, 동작들 또는 작업들은 특정 유형의 명령 세트, 저장 매체, 프로세서 또는 프로세싱 전략에 독립적이며, 단독으로 동작하든 또는 결합하여 동작하든, 소프트웨어(software), 하드웨어, 집적 회로들, 펌웨어(firmware), 마이크로 코드(micro code) 등에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱 전략들은 멀티프로세싱(multiprocessing), 멀티태스킹(multitasking), 병렬 프로세싱 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 명령들은 로컬(local) 또는 원격 시스템들에 의한 판독을 위해 탈착가능 매체 디바이스 상에 저장된다. 다른 실시예들에서, 명령들은 컴퓨터 네트워크를 통한 또는 전화선들에 의한 전송을 위해 원격 위치에 저장된다. 또 다른 실시예들에서, 명령들은 주어진 컴퓨터, CPU, GPU 또는 시스템 내에 저장된다.
[00108] 본 발명이 다양한 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 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. 초음파 스캐너(scanner)를 이용하는 탄성 이미징(imaging)에서 잡음 감소를 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 초음파 스캐너의 변환기로부터 환자의 조직으로 음향 방사력을 송신하는 단계 ―상기 조직은 상기 음향 방사력에 의해 유발되는 스트레스(stress)에 반응함―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 제 1 중심 주파수를 갖는 제 1 초음파 펄스(pulse)들의 시퀀스(sequence)를 송신하는 단계;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 상기 제 1 초음파 펄스들의 시퀀스에 응답하는 제 1 초음파 에코(echo)들을 수신하는 단계 ―상기 제 1 초음파 에코들의 수신이 상기 제 1 초음파 펄스들의 송신과 인터리빙되어(interleaved), 상기 제 1 초음파 펄스들 각각의 후에 그리고 상기 제 1 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스의 송신 전에, 상기 제 1 초음파 에코들 중 일부가 수신됨―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 제 2 중심 주파수를 갖는 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스를 송신하는 단계 ―상기 제 2 중심 주파수는 상기 제 1 중심 주파수와 상이하며, 상기 제 2 초음파 펄스들은 상기 제 1 초음파 펄스들과는 별개의 송신 이벤트(event)들에서 송신됨―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 상기 제 2 초음파 펄스들의 시퀀스에 응답하는 제 2 초음파 에코들을 수신하는 단계 ―상기 제 2 초음파 에코들의 수신이 상기 제 2 초음파 펄스들의 송신과 인터리빙되어, 상기 제 2 초음파 펄스들 각각의 후에 그리고 상기 제 2 초음파 펄스들 중 다음 차례의 초음파 펄스의 송신 전에, 상기 제 2 초음파 에코들 중 일부가 수신됨―;
    상기 제 1 초음파 에코들 및 상기 제 2 초음파 에코들로부터 각각, 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에서의 시간에 따른 상기 조직의 변위들을 결정하는 단계;
    상기 제 1 주파수 대역 및 상기 제 2 주파수 대역에서의 상기 변위들의 결합으로부터 출력 탄성을 추정하는 단계; 및
    상기 출력 탄성의 이미지(image)를 생성하는 단계
    를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향 방사력을 송신하기 전에, 기준 조직 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 기준 조직 정보의 함수로써 상기 변위들을 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위들을 결정하는 단계는, 전단파(shear wave)에 응답하는 운동(motion)을 검출하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는, 피크(peak) 변위를 결정하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위들을 결정하는 단계는, 상기 제 1 주파수 대역 및 상기 제 2 주파수 대역에서의 제 1 변위 프로파일(profile) 및 제 2 변위 프로파일을 결정하는 단계, 및 상기 제 1 변위 프로파일 및 상기 제 2 변위 프로파일을 제 3 변위 프로파일로 결합하는 단계를 포함하며,
    상기 출력 탄성을 추정하는 단계는 상기 제 3 변위 프로파일로부터 추정하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위들을 결정하는 단계는, 상기 제 1 주파수 대역 및 상기 제 2 주파수 대역에서의 제 1 변위 프로파일 및 제 2 변위 프로파일을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 탄성을 추정하는 단계는, 제 1 변위 제공 및 제 2 변위 제공으로부터 제 1 탄성 및 제 2 탄성을 추정하는 단계, 및 상기 제 1 탄성 및 상기 제 2 탄성을 결합하는 단계를 포함하며, 상기 출력 탄성은 상기 결합을 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지를 생성하는 단계는, 전단파 속도 이미지를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 출력 탄성은 일 위치에 대한 전단파 속도를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초음파 펄스들 및 상기 제 2 초음파 펄스들의 송신, 그리고 시간에 따른 상기 제 1 초음파 에코들 및 상기 제 2 초음파 에코들의 수신을 반복하는 단계를 더 포함하며, 상기 시간에 따른 변위들의 결정은 상기 반복을 사용하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초음파 펄스들 및 상기 제 2 초음파 펄스들의 송신, 시간에 따른 상기 제 1 초음파 에코들 및 상기 제 2 초음파 에코들의 수신, 상기 결정, 및 상이한 공간 위치들에 대한 추정을 반복하는 단계를 더 포함하며, 상기 이미지를 생성하는 단계는 상기 상이한 공간 위치들의 함수로써 상기 출력 탄성을 표현하는 이미지를 생성하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  10. 초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 초음파 스캐너의 변환기로부터 환자의 조직으로 음향 방사력을 송신하는 단계 ―상기 조직은 상기 음향 방사력에 의해 유발되는 스트레스에 반응함―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 송신 빔(beam)들의 시퀀스를 송신하는 단계 ―각각의 송신 빔은 단일 피크를 갖는 주파수 응답을 가짐―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 상기 송신 빔들 각각에 대한 응답으로 수신 신호들의 시퀀스를 수신하는 단계 ―상기 수신 신호들의 수신은 상기 송신 빔들의 송신과 인터리빙됨―;
    상기 초음파 스캐너에 의해, 상기 수신 신호들의 상이한 주파수들로부터 조직 운동을 결정하는 단계; 및
    상기 초음파 스캐너에 의해, 탄성에 대한 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 이미지는 상기 상이한 주파수들에서의 조직 운동들에 기반하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 시퀀스를 송신하는 단계는, 상기 상이한 주파수들의 반복 패턴(pattern)을 포함하는 송신 빔들을 이용하여 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 수신하는 단계는, 상기 상이한 주파수들에서의 수신 신호들을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 상이한 주파수들의 조직 운동들은 상기 상이한 주파수들에서 검출되는 변위들인,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는, 상기 수신 신호들을 상기 상이한 주파수들 각각에 대한 다수의 하위-대역들로 필터링(filtering)하는 단계를 포함하며, 상기 변위들은 상기 상이한 주파수들의 상이한 하위-대역들에서 검출되는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 시퀀스를 송신하는 단계는, 전부가 동일한 중심 주파수를 갖는 송신 빔들을 이용하여 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 수신하는 단계는, 상기 수신 신호들을 상기 상이한 주파수들에 대한 대역들로 필터링하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지를 생성하는 단계는, 상기 상이한 주파수들에 대한 상이한 탄성들을 생성하는 단계, 및 상기 상이한 탄성들을 결합하는 단계를 포함하며, 상기 이미지는 결합된 탄성들을 갖는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지를 생성하는 단계는, 상기 상이한 주파수들에서의 조직 운동들을 결합하는 단계, 및 결합된 조직 운동으로부터 상기 탄성을 추정하는 단계를 포함하는,
    초음파 스캐너를 이용하는 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 방법.
  16. 탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템(system)으로서, 상기 시스템은,
    펄스들을 송신하도록 구성된 송신 빔포머(beamformer) ―상기 펄스들 각각은 단 한 개의 중심 주파수를 갖는 단일 대역을 가짐―;
    상기 송신 펄스들과 인터리빙되는 신호들을 수신하도록 구성된 수신 빔포머;
    수신 신호들에 대한 상이한 주파수 대역들의 정보를 출력하도록 구성된 필터(filter);
    상기 상이한 주파수 대역들의 정보로부터 음향 방사력에 반응하는 조직의 변위들을 검출하며, 상기 상이한 주파수 대역들의 컴파운드(compound)로부터 탄성을 생성하도록 구성된 프로세서(processor); 및
    상기 탄성을 출력하도록 구성된 디스플레이(display)
    를 포함하는,
    탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 송신 빔포머는 상기 단일 대역을 이용하여 시퀀스에서 상기 펄스들을 송신하도록 구성되며, 상기 단일 대역은 상기 시퀀스를 통해 상기 상이한 주파수 대역들 사이에서 스위칭(switching)되는,
    탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 송신 빔포머는 시퀀스에서 상기 펄스들을 송신하도록 구성되며, 상기 펄스들 각각은 동일한 단일 대역을 가지며, 상기 필터는 상기 상이한 주파수 대역들을 상기 단일 대역의 하위-대역들로서 생성하도록 구성되는,
    탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 상이한 주파수 대역들의 정보로부터의 변위들의 결합으로부터 상기 탄성을 생성하도록 구성되는,
    탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 상이한 주파수 대역들의 정보로부터의 탄성들의 결합으로부터 상기 탄성을 생성하도록 구성되는,
    탄성 이미징에서 잡음 감소를 위한 시스템.
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