KR20200107494A - 초음파 영상장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면 조영제를 이용하여 획득하는 초음파 영상의 노이즈를 효율적으로 제거하여 대상체의 영상을 획득하는 초음파 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치는, 표시부; 및 적어도 한 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이를 도출하고, 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하여 상기 대상체의 영상을 상기 표시부에 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

초음파 영상장치 및 그 제어방법{ULTRASOUND IMAGE APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 조영제를 활용하여 대상체의 영상을 획득하는 초음파 영상장치 및 그 제어방법에 관한 기술이다.
최근 초음파 조영제를 활용한 초음파 조영제 영상이 다양한 병변의 진단에 널리 사용되고 있다. 초음파 조영제는 인체 내 주입될 수 있고, 주입된 초음파 조영제는 체내를 순환할 수 있다. 미세 기포로 이루어진 초음파 조영제는 초음파 신호에 대해 강한 반사체로 작용한다. 따라서 미세 기포로부터 반사된 초음파 신호의 경우 초음파 영상 내에 일반 조직 대비 강한 신호로 표시된다. 이와 같이 초음파 조영제를 혈류에 주입한 후, 혈류 내의 강한 조영제 신호를 감지함으로써 혈관 정보를 더욱 자세히 확인하는 방법이 일반적인 초음파 조영제 영상 기법이다.
초음파 조영제 영상을 위하여 영상 내의 일반 조직 신호는 최소화하되 조영제 신호를 부각시킬 수 있는 송수신 기법이 주로 사용되며, 이로 인하여 조영제의 흐름에 따른 신호 변화를 더욱 명확히 관찰할 수 있다. 초음파 조영제의 미세 기포는 주로 적혈구보다 작은 크기로써 인체 내 혈류가 흐르는 대부분의 혈관을 통해 흐른다. 초음파 조영제 영상을 사용할 시 일반적인 초음파 에서 확인되지 않는 미세 혈류로부터의 신호까지 확인이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 최근에는 혈관뿐만 아니라 자궁 내강에 주입하여 자궁의 기형 및 난관 막힘 등의 난임/불임 진단과 방광에 주입하여 소변의 요관역류 진단 등에도 활용 되어지고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 조영제를 이용하여 획득하는 초음파 영상의 노이즈를 효율적으로 제거하여 대상체의 영상을 획득하는 초음파 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치는, 표시부; 및 적어도 한 시점 전후 프레임에서 획득한 조영제 신호를 포함하는 초음파 영상신호의 차이를 도출하고, 적어도 한 시점 전후 프레임에 대응되는 시간에 따른 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하여 상기 대상체의 영상을 상기 표시부에 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 적어도 한 시점은, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이 신호의 위치 정보를 도출할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 상기 대상체의 영상을 도출할 수 있다.
상기 제어부는, 누적된 상기 초음파 영상신호의 차이를 상기 표시부에 출력하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호 차이 각각에 식별 요소를 부여할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호의 차이의 절대 값에 기초하여 상기 대상체의 영상을 형성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호의 차이 중 미리 결정된 크기 미만의 신호를 무시하여 상기 대상체의 영상을 형성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하여 상기 표시부에 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 부피 팽창률을 계산할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 적어도 한 시점 전후 프레임에서 획득한 조영제 신호를 포함하는 초음파 영상신호의 차이를 도출하고, 적어도 한 시점 전후 프레임에 대응되는 시간에 따른 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하고, 상기 대상체의 영상을 표시부에 출력하도록 제어하는 것을 포함한다.
상기 적어도 한 시점은, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이 신호의 위치 정보를 도출하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 대상체의 영상을 형성하는 것은, 상기 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 누적된 상기 초음파 영상신호의 차이를 출력하도록 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 상기 초음파 영상신호 차이 각각에 식별 요소를 부여하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 대상체의 영상을 형성하는 것은, 상기 초음파 영상신호의 차이의 절대 값에 기초하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 대상체의 영상을 형성하는 것은, 상기 초음파 영상신호의 차이 중 미리 결정된 크기 미만의 신호를 무시하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 제어방법은, 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하여 상기 표시부에 출력하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하는 것은, 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 부피 팽창률을 계산하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 영상 장치 및 그 제어방법은 조영제를 이용하여 획득하는 초음파 영상의 노이즈를 효율적으로 제거하여 대상체의 영상을 획득할 수 있다.
도1은 개시된 실시예에 따른 초음파 영상장치의 외관도이다.
도2는 개시된 실시예에 따른 초음파 영상장치의 제어 블럭도이다.
도3은 개시된 실시예에 따른 초음파 영상장치의 본체의 구성을 구체적으로 나타낸 제어블럭도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 초음파 영상장치의 본체의 구성을 개략적으로 나타낸 제어블럭도이다.
도5는 일 실시예에 따른 조영제 영상 및 조직 신호 성분에 관련된 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도6는 일 실시예에 따른 조영제를 주입하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도7은 일 실예에 따른 초음파 영상신호의 차이를 도출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도8은 일 실시예에 따른 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 대상체의 영상을 출력하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도9은 일 실시예에 따른 노이즈 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도10a및 도10b는 일 실시예에 따른 초음파 영상신호 차이에 식별 요소를 부여하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도11은 일 실시예에 따른 대상체의 부피정보를 표시부에 출력하는 동작을 나타내기 위한 도면이다.
도12내지 도13는 일 실시예에 따른 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도1은 일 실시예에 따른 초음파 영상장치의 외관도이고, 도2는 일 실시예에 따른 초음파 영상장치의 제어 블럭도이다. 그리고 도 3은 실시예에 따른 초음파 영상장치의 본체의 구성을 구체적으로 나타낸 제어블럭도이다.
도1을 참조하면, 초음파 영상장치(1)는 대상체에 초음파를 송신하고 대상체로부터 초음파 에코신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 초음파 프로브(P)와, 초음파 프로브(P)와 연결되며 입력부(540) 및 표시부(550)를 갖추고 초음파 영상을 표시하는 본체(M)를 포함한다. 초음파 프로브(P)는 케이블(5)을 통해 초음파 영상장치의 본체(M)와 연결되어 초음파 프로브(P)의 제어에 필요한 각종 신호를 입력 받거나, 초음파 프로브(P)가 수신한 초음파 에코신호에 대응되는 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 본체(M)로 전달할 수 있다. 그러나, 초음파 프로브(P)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 프로브(wireless probe)로 구현되어 초음파 프로브(P)와 본체(M) 사이에 형성된 네트워크를 통해 신호를 주고 받는 것도 가능하다.
케이블(5)의 일 측 말단은 초음파 프로브(P)와 연결되고, 타 측 말단에는 본체(M)의 슬롯(7)에 결합 또는 분리가 가능한 커넥터(6)가 마련될 수 있다. 본체(M)와 초음파 프로브(P)는 케이블(5)을 이용하여 제어 명령이나 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 입력부(540)를 통해 초점 깊이, 어퍼쳐(aperture)의 크기나 형태 또는 스티어링 각도 등에 관한 정보를 입력하면, 이 정보들은 케이블(5)을 통해 초음파 프로브(P)로 전달되어 송신장치(100)와 수신부(200)의 송수신 빔포밍에 사용될 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 초음파 프로브(P)가 무선 프로브로 구현되는 경우에는, 초음파 프로브(P)는 케이블(5)이 아닌 무선 네트워크를 통해 본체(M)와 연결된다. 무선 네트워크를 통해 본체(M)와 연결되는 경우에도 본체(M)와 초음파 프로브(P)는 전술한 제어 명령이나 데이터를 주고 받을 수 있다. 본체(M)는 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(500), 영상처리부(530), 입력부(540) 및 표시부(550)를 포함할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상장치(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(500)는 초음파 영상장치(1)의 각 구성 요소, 일례로 도 2에 도시한 송신장치(100), T/R스위치(10), 수신부(200), 영상처리부(530) 및 표시부(550) 등을 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 전술한 각 구성 요소의 동작을 제어한다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 따른 초음파 영상장치는 송수신 빔포머가 본체가 아닌 초음파 프로브(P)에 포함되나, 송수신 빔포머는 초음파 프로브(P)가 아닌 본체에 포함될 수도 있다.
제어부(500)는 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)를 이루는 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트(60)들에 대한 지연 프로파일(delay profile)을 산출하고, 산출된 지연 프로파일에 기초하여 초음파 트랜스듀서 어레이(TA) 내에 포함된 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트(60)와 대상체의 집속점(focal point)의 거리 차에 따른 시간 지연값을 산출한다. 그리고 제어부(500)는 이에 따라 송수신 빔포머를 제어하여 송수신 신호가 생성되도록 한다.
트렌스듀서 어레이(TA)는 본체(M) 또는 프로브(P)에 포함되도록 구성될 수 있다.
또한 제어부(500)는 입력부(540)를 통해 입력되는 사용자의 지시 또는 명령에 따라 초음파 영상장치(1)의 각 구성 요소에 대한 제어명령을 생성하여 초음파 영상장치(1)를 제어할 수 있다.
영상처리부(530)는 수신부(200)를 통해 집속된 초음파 신호에 기초하여 대상체 내부의 목표 부위에 대한 초음파 영상을 생성한다.
도3을 참조하면, 영상처리부(530)는 다시 영상형성부(531), 신호 처리부(533), 스캔컨버터(535), 저장부(537) 및 볼륨 렌더링부(539)를 포함할 수 있다.
영상형성부(531)는 수신부(200)를 통해 집속된 초음파 신호에 기초하여 대상체 내부의 목표 부위에 대한 코히런트(coherent) 2차원 영상 또는3차원 영상을 생성한다.
신호 처리부(533)는 영상형성부(531)에 의해 형성된 코히런트 영상 정보를 B-모드나 도플러 모드 등의 진단 모드에 따른 초음파 영상 정보로 변환한다. 예를 들면, 신호 처리부(533)는 진단 모드가 Ｂ-모드로 설정되어 있는 경우, A/D 변환 처리 등의 처리를 행하고 Ｂ-모드 영상용의 초음파 영상 정보를 실시간으로 작성한다. 또한 신호 처리부(533)는 진단 모드가 D-모드(도플러 모드)로 설정되어 있는 경우에는, 초음파 신호로부터 위상 변화 정보를 추출하고, 속도, 파워, 분산과 같은 촬영 단면의 각 점에 대응하는 혈류 등의 정보를 산출하고 D-모드 영상용의 초음파 영상 정보를 실시간으로 작성한다.
스캔컨버터(535)는 신호 처리부(533)로부터 입력받은 변환된 초음파 영상 정보 또는 저장부(537)에 저장되어 있는 변환된 초음파 영상 정보를 표시부(550)용의 일반 비디오 신호로 변환하여 볼륨 렌더링부(539)로 전송한다.
저장부(537)는 신호 처리부(533)를 통해 변환된 초음파 영상 정보를 일시적 또는 비일시적으로 저장한다.
볼륨 렌더링부(539)는 스캔컨버터(535)로부터 전송된 비디오 신호를 기초로 볼륨 렌더링(volume rendering)을 수행하고, 렌더링된 영상 정보를 보정하여 최종적인 결과 영상을 생성한 후 생성된 결과 영상을 표시부(550)로 전송한다.
입력부(540)는 사용자가 초음파 영상장치(1)의 동작에 관한 명령을 입력할 수 있도록 마련된다. 사용자는 입력부(540)를 통해 초음파 진단 시작 명령, B-모드(Brightness mode), M-모드(Motion mode), D-모드(Doppler mode), 탄성모드 및 3차원 모드 등의 진단 모드 선택 명령, 관심영역(region of interest; ROI)의 크기 및 위치를 포함하는 관심영역(ROI) 설정 정보 등을 입력하거나 설정할 수 있다.
B-모드는 대상체 내부의 단면 영상을 표시하는 것으로서, 반사 에코가 강한 부분과 약한 부분을 밝기의 차이로 나타낸다. B-모드 영상은 수십 내지 수백의 스캔 라인으로부터 얻어진 정보에 기초하여 구성된다.
M-모드는 대상체의 단면 영상(B-모드 영상) 중에서 특정 부분(M 라인)에 대한 생체 정보(예를 들어, 휘도 정보)가 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 영상으로 표시해주는 것으로서, 일반적으로 B-모드 영상과 M-모드 영상은 하나의 화면에 동시에 표시되어 사용자로 하여금 두 데이터를 비교, 분석하여 정확한 진단을 내릴 수 있도록 한다.
D-모드는 움직이는 물체에서 방출되는 소리의 주파수는 변화를 일으킨다는 도플러 효과를 이용한 영상을 의미한다. 이러한 도플러 효과를 이용한 모드는 PDI 모드, 컬러 플로우 모드(S Flow) 및 DPDI 모드로 다시 구분할 수 있다.
PDI(Power Doppler Imaging) 모드는 도플러 신호의 정도나 구조물의 수(혈액 속의 적혈 구)를 영상으로 나타내는 것으로 입사 각도에 덜 민감하여 위신호가 없고 노이즈에 의한 영상 감쇠도 덜하다. 또한 PDI모드는 반사된 도플러 에너지를 기록하기 때문에 매우 민감하여 작은 혈관과 느린 속도의 혈류도 검출할 수 있다.
컬러 플로우 모드(S Flow)는 도플러 신호의 파워를 2차원 분포로 나타내는 파워 영상(PDI, Power Doppler Imaging) 및 도플러 신호의 속도(velosity)를 2차원 분포로 나타내는 속도 영상을 제공한다. 컬러 플로우 모드의 영상은 실시간으로 혈류를 시각화할 수 있을 뿐만 아니라, 큰 혈관에서의 높은 속도의 혈류에서부터 작은 혈관에서의 낮은 속도의 혈류까지 광범위한 혈류의 상태를 표현할 수 있다.
DPDI 모드는 PDI 모드에서 도플러 신호의 방향 정보를 2차원 분포로 나타내는 방향 영상을 의미한다. 따라서 PDI보다 혈류의 흐름에 대한 정보를 더욱 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 도플러 모드 영상에 대해서도 M 모드 영상이 생성될 수 있다.
탄성 모드는 탄성 초음파(Elastography)를 이용하여 대상체의 초음파 탄성영상을 획득하는 방법을 의미한다. 여기서 탄성 초음파(Elastography)은 악성종괴처럼 딱딱한 구조일수록 조직의 탄성도가 떨어져 압력에 따른 조직의 변성도의 차이가 작아지는 것을 분석하는 것이다. 초음파 탄성영상은 이와 같이 조직의 강도(stiffness)를 정량적으로 표시한 영상을 의미한다. 특히, 자궁경부(cervix) 검사나, 유방암(breast cancer)이나 전립선 암(prostate cancer) 등의 검사분야에서 많이 활용되고 있다.
3차원 모드는 일반적으로 깊이, 넓이, 높이를 대표하는 X,Y,Z 값을 포함하는 기하학적 입체나 공간을 표시하는 영상을 의미하고, 3차원 형태로서 입체감을 의미하거나 입체 효과를 나타내는 일련의 영상을 의미할 수도 있다. 일 예로 3차원 모드의 입체 효과를 이용하여, 사용자는 태아의 얼굴 형태를 디스플레이하고 부모에게 태아의 얼굴을 보여줄 수 있다.
한편 본 발명의 동작은 초음파 조영제 영상 모드를 진입하여 얻는 초음파 조영제 영상에서 실시될 수 있으나 해당 모드에 한정되지 않고 영상 신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 도출하는 것이라면 그 실시에 제한은 없다.
한편 초음파 영상 장치가 동작하는 모드는 조직 영상을 획득하는 B-모드, 조영제 영상과 조직 영상을 동시에 획득하는 저전압 B-모드, 조영제 영상을 획득하는 조영제 영상 모드 및 조영제 투여 전 조영제 영상 모드로 동작할 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 조영제 영상은 초음파 조영제를 이루는 미세기포로부터 반사된 에코 신호가 일반 조직 대비 강한 신호로 표시되는 특성을 이용하여 영상화하는 기법으로 정의될 수 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 후술한다.
입력부(540)는 키보드, 마우스, 트랙볼(trackball), 태블릿(tablet) 또는 터치스크린 모듈 등과 같이 사용자가 데이터, 지시나 명령을 입력할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있다.
표시부(550)는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항 및 초음파 진단 과정에서 획득한 초음파 영상 등을 표시한다. 표시부(550)는 영상처리부(530)에서 생성된 대상체 내부의 목표 부위에 대한 초음파 영상을 표시한다. 표시부(550)에 표시되는 초음파 영상은 B-모드의 초음파 영상이나 탄성모드의 초음파 영상일 수도 있고, 3차원 입체 초음파 영상일 수도 있다. 표시부(550)는 전술한 모드에 따른 다양한 초음파 영상을 표시할 수 있다.
표시부(550)는 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등 공지된 다양한 디스플레이 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 프로브(P)는 도 2에 도시된 것처럼, 트랜스듀서 어레이(TA), T/R스위치(10), 송신장치(100), 수신부(200)를 포함할 수 있다. 트랜스듀서 어레이(TA)는 초음파 프로브(P)의 단부에 마련된다. 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 복수의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트(60)를 1차원 또는 2차원 배열(array)상으로 배치한 것을 의미한다. 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 인가되는 펄스 신호 또는 교류 전류에 의해 진동하면서 초음파를 생성한다. 생성된 초음파는 대상체 내부의 목표 부위로 송신된다. 이 경우 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)에서 생성된 초음파는 대상체 내부의 복수의 목표 부위를 초점으로 하여 송신될 수도 있다. 다시 말해, 생성된 초음파는 복수의 목표 부위로 멀티 포커싱(multi-focusing)되어 송신될 수도 있다.
초음파 트랜스듀서 어레이(TA)에서 발생된 초음파는 대상체 내부의 목표 부위에서 반사되어 다시 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)로 돌아온다. 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 목표 부위에서 반사되어 돌아오는 초음파 에코신호를 수신한다. 초음파 에코신호가 도달하면 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 초음파 에코신호의 주파수에 상응하는 소정의 주파수로 진동하면서, 진동 주파수에 상응하는 주파수의 교류 전류를 출력한다. 이에 따라 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 수신한 초음파 에코신호를 소정의 전기적 신호로 변환할 수 있게 된다. 각각의 엘리먼트(60)는 초음파 에코신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하므로, 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)는 복수 채널의 전기적 신호를 출력할 수 있다.
초음파 트랜스듀서는 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasonic Transducer), 압전 물질의 압전 효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer) 및 미세 가공된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer; cMUT) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 또한 이외에 전기적 신호에 따라 초음파를 생성하거나 또는 초음파에 따라 전기적 신호를 생성할 수 있는 다른 종류의 트랜스듀서들 역시 초음파 트랜스듀서의 일례가 될 수 있다.
예를 들어, 개시된 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 엘리먼트(60)는 압전 진동자나 박막을 포함할 수 있다. 압전 진동자나 박막은 전원으로부터 교류 전류가 인가되면, 인가되는 교류 전류에 따라 소정의 주파수로 진동하고, 진동하는 주파수에 따라 소정 주파수의 초음파를 생성한다. 반대로 압전 진동자나 박막은 소정 주파수의 초음파 에코신호가 압전 진동자나 박막에 도달하면, 초음파 에코신호에 따라 진동하여, 진동 주파수에 대응하는 주파수의 교류 전류를 출력한다.
송신장치(100)는 트랜스듀서 어레이(TA)에 송신펄스를 인가하여 트랜스듀서 어레이(TA)로 하여금 대상체 내 목표 부위로 초음파 신호를 송신하도록 한다. 송신장치는 송신 빔포머와 펄서를 포함할 수 있다.송신 빔포머(110)는 본체(M)의 제어부(500)의 제어신호에 따라 송신 신호 패턴을 형성하여 펄서(120)로 출력한다. 송신 빔포머(110)는 제어부(500)를 통해 산출된 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)를 이루는 각각의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트(60)에 대한 시간 지연값에 기초하여 송신 신호 패턴을 형성하고, 형성된 송신 신호 패턴을 펄서(120)로 전송한다.
수신부(200)는 트랜스듀서 어레이(TA)에서 수신한 초음파 에코신호에 대한 소정의 처리를 수행하고 수신 빔포밍을 수행한다. 수신부(200)는 수신신호 처리부와 수신 빔포머를 포함할 수 있다.
수신부(200)는 트랜스듀서로부터 신호를 수신 후에 영상 처리및 신호처리를 수행할 수 있다. 트랜스듀서 어레이(TA)에서 변환된 전기신호는 수신신호 처리부로 입력된다. 수신신호 처리부는 초음파 에코신호가 변환된 전기신호의 대해 신호 처리나 시간 지연 처리를 하기 전에 신호를 증폭시키고, 이득(gain)을 조절하거나 깊이에 따른 감쇠를 보상할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신 신호 처리부는 초음파 트랜스듀서 어레이(TA)로부터 입력된 전기신호의 대하여 잡음을 감소시키는 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA) 및 입력되는 신호에 따라 이득(gain) 값을 제어하는 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier; VGA)를 포함할 수 있다. 가변 이득 증폭기는 집속점과의 거리에 따른 이득을 보상하는 TGC(Time Gain compensation)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
수신 빔포머는 수신신호 처리부로부터 입력되는 전기적 신호에 대해 빔포밍(beam forming)을 수행한다. 수신 빔포머는 수신신호 처리부로부터 입력되는 전기적 신호를 중첩(superposition)시키는 방식을 통해 신호의 세기를 강하게 한다. 수신 빔포머에서 빔포밍된 신호는 아날로그-디지털 변환기를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 본체(M)의 영상처리부(530)로 전송된다. 아날로그-디지털 변환기가 본체(M)에 마련되는 경우, 수신 빔포머에서 빔포밍된 아날로그 신호를 본체(M)로 전송하여 본체(M)에서 디지털 신호로 변환될 수도 있다. 또는 수신 빔포머가 디지털 빔포머일 수도 있다. 디지털 빔포머의 경우 아날로그 신호를 샘플링하여 저장할 수 있는 저장부와, 샘플링 주기를 제어할 수 있는 샘플링 주기 제어부(500)와 샘플의 크기를 조절할 수 있는 증폭기와, 샘플링 전 aliasing을 방지하기 위한 anti-aliasing low pass filter와, 원하는 주파수 대역을 선택할 수 있는 bandpass filter와, 빔포밍 시의 샘플링 레이트를 증가시킬 수 있는 interpolation filter와, DC성분 또는 저주파 대역의 신호를 제거할 수 있는 high-pass filter 등을 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 초음파 영상장치(1)의 본체의 구성을 개략적으로 나타낸 제어블럭도이다.
도4를 참고하면 일 실시예에 따른 초음파 영상 장치는 프로브(P), 표시부(550) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
프로브(P)는 상술한 바와 같이 대상체에 초음파를 송신하고 대상체로부터 초음파 에코신호를 수신하여 전기적 신호로 변환할 수 있다.
표시부(550)는 상술한 바와 같이 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항 및 초음파 진단 과정에서 획득한 초음파 영상 등을 표시할 수 있다. 프로브(P)와 표시부(550)에 대한 내용은 상술한바 자세한 내용은 생략한다.
제어부(500)는 적어도 한 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이를 도출할 수 있다. 구체적으로 복수의 연속된 영상 프레임들이 획득되었다고 가정하였을 때, 프레임과 프레임의 차를 영상화 하여 초음파 영상 신호의 차이를 도출할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하여 대상체의 영상을 상기 표시부에 출력하도록 제어할 수 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 후술한다.
또한 시점 전후의 프레임의 영상을 획득하는데 있어서, 해당 시점은 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함할 수 있다.
제어부(500)는, 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성할 수 있다. 제어부(500)는 대상체에 조영제가 주입되는 시점의 전에 획득한 프레임과 주입 후 획득되는 최초의 프레임 영상의 차이를 기초로 노이즈 필터를 형성할 수 있다.
제어부(500)는 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이 신호의 위치 정보를 도출할 수 있다. 즉, 상술한 노이즈 제거 필터를 형성하는 데 있어서 노이즈의 위치 정보를 도출하고 이를 기초로 필터를 형성할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 상기 대상체의 영상을 도출할 수 있다. 제어부(500)가 초음파 영상신호의 차이를 누적하는 자세한 동작은 후술한다.
제어부(500)는 초음파 영상신호 차이 각각에 식별 요소를 부여할 수 있다. 식별요소는 색상으로 부여될 수 있지만 이에 한정하지 않고 누적된 영상과의 차이를 식별할 수 있는 요소를 포함한다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이의 절대 값에 기초하여 상기 대상체의 영상을 형성할 수 있다. 구체적으로 시점 전에 획득한 프레임에 존재하던 신호가 시점 후에 프레임에 존재하지 않아 차영상에 음수 신호 값이 도출될 때 해당 신호 값의 절대값을 이용하거나 반전 또는 오프셋 적용을 수행하여 양수 신호 값으로 변환하여 초음파 영상신호의 차이에 반영할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이 중 미리 결정된 크기 미만의 신호를 무시하여 상기 대상체의 영상을 형성할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이를 구할 때, 조영제 신호가 아닌 신호들 중 차에 의해 완전 제거되지 않은 일부 신호들의 경우 미리 결정된 크기 미만의 세기를 가질 시 선택적으로 제거하거나 완화 할 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하여 상기 표시부(550)에 출력할 수 있다.
부피 정보는 대상체의 부피 자체와 대상체의 부피 팽창율을 포함할 수 있다.
특히 제어부(500)는 부피 팽창률을 이용하여 대상체의 일부가 막혔는지 여부 등을 판단할 수 있다.
제어부(500)는 프레임 영상을 획득 시 발생할 수 있는 움직임을 보상하기 위해 움직임 보정(motion correction) 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(500)는 각 합 영상으로 구성된 영상을 출력할 때 자동으로 재생하여 출력하거나, 입력부를 통한 사용자의 조작에 의해 수동적으로 각 초음파 영상 차이의 누적 값을 이동하며 출력할 수 있다.
제어부(500)는 출력부를 각기 다른 영역으로 나누고, 그 중 하나의 영역에서는 각 초음파 영상 차이의 누적 값으로 구성된 영상을 출력할 수 있다. 제어부(500)는 그 외 다른 영역에서는 동영상에서 보여주는 초음파 영상 차이의 누적 값으로 구성된 영상과 동일 시점에 해당하는 초음파 영상 차이를 출력할 수 있다.
상술한 제어부(500)에 있어서 계산을 수행하는 영역은 사용자가 ROI로 지정할 수 있거나, 분할(Segmentation)등의 영상 처리 기법을 활용하여 자동으로 지정할 수 있다.
한편 제어부(500)는 상술한 동작에서 도출된 초음파 영상의 차이, 누적 값 등은 저장부에 저장될 수 있다.
제어부(500)는 초음파 영상 장치 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
도 4에 도시된 초음파 영상 장치의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 4에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
도5는 일 실시예에 따른 조영제 신호 및 조직 신호에 관련된 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도5를 참고하면 조영제 영상은 초음파 조영제를 이루는 미세기포로부터 반사된 에코 신호(S1a-1, S2a-1)가 일반 조직 대비 강한 신호로 표시되는 특성을 이용하여 영상화하는 기법으로 정의 될 수 있다. 이를 위하여 조직 영상의 송수신기법과는 차별되도록 영상 내의 일반 조직 신호(S1t-1, S1t-2)는 최소화하되 조영제 신호를 부각시킬 수 있는 송수신 기법이 사용될 수 있다. 인체 조직과는 달리 미세기포는 특정 주파수에서 공진하는 비선형 특성을 보이며, 공진 주파수에 대응되는 초음파 신호가 인가되었을 때 조직보다 상대적으로 더 큰 에코 신호를 발생시킬 수 있다.
한편, 미세기포는 일반 조직영상의 고전압 환경에서는 파괴되므로, 인체내에서 미세기포가 파괴되지 않도록 조직영상 송신 신호 대비 낮은 전압의 신호를 사용하게 되는데, 특정 전압 이하에서는 조영제 신호(S1a-1, S2a-1)에서 하모닉 신호가 생성되는 비선형 특성이 나타나는 반면, 조직 신호(S1t-1, S2t-1)에서는 선형 특성으로 반응하는 구간이 존재할 수 있다.
조영제 영상 모드에서는 위와 같은 비선형 특성을 이용하여 조직 신호는 제거하고, 조영제 신호(S3a)만을 영상화할 수 있다. 도5를 참고하면, 특정 전압 조건에서, 위상180도 차이의 두 개의 파형(S1, S2)을 송신한 후 수신 성분을 더하게 되면 조직의 선형성분은 상쇄(S3t)되고, 조영제의 비선형성분(S3a)만이 남게 되어 이를 영상화 할 수 있다.
이와 같이, 조영제가 대상체에 주입되고 조영제 미세기포가 파괴되지 않는 특정 저전압 조건에서 조영제 미세기포의 공진 주파수의 대응되는 초음파 신호가 인가되어 조영제 신호(S3a)는 강조하고 조직 신호(S3t)는 효과적으로 제거하여 영상화되도록 고안된 송수신 모드를 조영제 영상 모드로 명명할 수 있고 조영제 영상 모드에서 획득한 영상을 조영제 영상으로 정의할 수 있다.
일반 조직영상은 스캔하고자 하는 대상체 내부의 단면 영상을 반사 에코가 강한 부분과 약한 부분을 밝기의 차이로 표시하는 것으로서, 이를 위한 송수신 기법은 조직 신호가 특정 주파수에서 선형 특성을 보이는 점을 이용하여 조직의 단면을 영상화 할 수 있다. 일 실시예에 따르면 일반 조직 영상을 획득하는 모드를 B모드로 명명할 수 있고, 위와 같은 영상을 일반 조직영상이라고 정의할 수 있다.
한편 사용자가 조영제 영상을 획득하는 현 스캔 위치의 조직 신호 구분에 참조하기 위하여 조직영상이 별도로 제공될 수 있다. 이를 위해서 조영제 영상의 비선형 특성을 사용하기 위한 주파수와 조직 신호의 선형 특성을 사용하기 위한 주파수를 번갈아가면서 송수신하여 영상화할 수 있다. 이를 한 화면을 분할하여 각각 표시부에 나타낼 수 있고, 사용자의 선택에 따라 두 화면을 단독으로 표시부에 나타낼 수 있다. 일반 조직영상을 획득하는 B모드의 고전압 환경에서는 미세기포가 파괴되므로, 일반 조직영상 대비 낮은 전압 환경에서 조직으로부터 발생하는 선형성분을 영상화한다. 이와 같이 일반 모드영상의 송수신모드를 미세기포가 파괴되지 않는 특정전압 환경에서 행하여 조직의 선형 특성을 영상화한 것을 저전압 조직영상으로 정의할 수 있으며 일반 조직영상과는 구분될 수 있다. 상술한 저전압 조직영상은 B모드에서의 전압보다 적은 저전압 B모드로 정의되는 초음파 영상 장치 동작 모드에서 획득될 수 있다.
상기 조영제 영상에서의 조직 신호 성분은 단독으로 구분될 수 없으며, 상기 저전압 조직영상을 참조하여 인지될 수 있다. 조영제가 대상체에 주입된 이후에 저전압 조직영상은 조영제 신호를 포함할 수 있으나, 조영제가 조직 내 미세혈관에 분포되어 조직과 위치적으로 중첩되기 때문에 조직 신호와 상쇄되어 영향을 주지 않거나 또는 오히려 강조하게 되어 상기 조영제 영상의 조직 신호 구분에 참조될 수 있다.
한편, 상기 조영제 영상에 조직 신호 성분이 일부 포함될 수 있다. 인체의 다양한 형질 특성으로 인해 인체 조직 신호의 일부가 조영제 신호와 같이 비선형 반응을 하는 경우가 있으며, 이런 경우 조영제 영상모드에서 신호적 관점에서 조영제 신호와 조직 신호가 구분되지 않아 조직 신호 성분이 조영제 신호의 일부로써 조영제 영상에 표시될 수 있다.
이는 대상체에 비선형 반응을 하는 조직 신호 일부가 조영제 영상에서 조영제 신호처럼 보여질 수 있으며, 진단 성능에 영향을 줄 수 있다. 상기 영상을 조영제 노이즈 영상이라고 하며, 일반 조직영상과는 구분될 수 있다.
한편, 조영제 투여 전에 조영제 영상 모드에서 획득한 영상에 비선형 반응을 하는 조직 신호 일부가 포함될 수 있다. 즉 조영제 투여 전에 조영제 영상 모드에서 획득한 영상은 조영제가 포함되어 있지 않고 비선형 신호를 수신하지 못해 영상이 획득되지 않을 수 있다.
그러나 조영제 투여 전에 조영제 영상 모드에서는 인체 조직 신호의 일부가 조영제 신호와 같이 비선형 반응을 하는 신호를 획득할 수 있으며 초음파 영상 장치는 이를 기초로 노이즈 영상을 획득할 수 있다. 한편 상술한 동작이 수행되는 동작 모드를 조영제 영상 모드와 구별하기 위하여 조영제 투여 전 조영제 영상 모드로 명명할 수 있다.
도6는 일 실시예에 따른 조영제를 주입하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도6를 참고하면, 본 발명의 일 실시예로 초음파 조영제 영상 진단법 중, 조영제의 흐름을 관찰하고 난관의 개통 여부를 진단하여 난임 진단의 초기 검사로 시행되는HyCoSy(Hystero-Salpingo Contrast Sonography)라는 검사를 제시하고 있다. HyCoSy는 2D, 3D, 4D 모드에서 수행 가능하며 최근에는 실시간으로 조영제(CM5)의 흐름을 관찰 가능하여 난관 개통 여부를 진단할 수 있다.
사용자는 초음파 영상 장치를 제어하고 조영제 영상 모드로 진입하고 조영제(CM5)를 주입한다. 초음파 영상 장치에서 관측하고 있는 영상 내에 조영제 영상이 흘러가는 것을 초당 특정 값의 프레임 단위로 영상을 저장할 수 있다.
초음파 영상 장치는 저장된 영상 프레임을 동영상을 보는 것과 같이 연속적으로 재생시킬 수 있다. 사용자는 초음파 영상 장치를 통하여 시간에 흐름에 따라 조영제가 질, 자궁 내강, 난관 순의 방향으로 흘러가는 것을 관찰할 수 있다.
한편 도6에서는 자궁 내강(O5)에 조영제를 주입하는 방법을 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고 조영제를 주입하여 진단할 수 있는 있는 방법이라면 적용에 제한은 없다.
도7은 일 실예에 따른 초음파 영상신호의 차이를 도출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도7을 참고하면 도7은 조영제를 주입하기 전 시점 프레임에서 획득한 영상(n61) 및 주입한 후 프레임에서 획득한 영상(n62)을 나타내고 있으며, 두 초음파 영상의 영상신호 차이(d61)를 나타내고 있다.
일 실시예에 따르면 사용자는 조영제를 주입하지 않은 상태에서 대상체 스캔을 진행할 수 있다. 스캔 결과, 제어부는 조영제를 주입하기 전 프레임에서 획득한 영상(n61)을 획득할 수 있다. 제어부는 대상체에 조영제를 주입하지 않았 않았음에도 n61과 같은 모양과 위치에 노이즈들이 포함된 영상을 도출할 수 있다. 한편 제어부는 조영제를 주입하기 전 프레임에서 획득한 영상(n61)의 노이즈의 위치 정보를 도출하여 노이즈 제거 필터를 형성할 수도 있다.
사용자는 조영제를 주입한 후 조영제 신호 스캔을 진행한다. 이 때 제어부는 프로브의 미세한 움직임을 보정할 목적으로 동작 보정(Motion correction)을 수행 할 수 있다.
한편 제어부는 조영제를 주입하기 전 프레임에서 획득한 영상(n61) 및 주입한 후 프레임에서 획득한 영상(n62)을 기초로 두 영상의 초음파 영상 신호 차이(d61)을 도출할 수 있다.
조영제를 주입하기 전 프레임에서 획득한 영상(n61) 및 주입한 후 프레임에서 획득한 영상(n62)은 공통적으로 노이즈에 관련된 신호를 포함하고 있고, 시간의 흐름에 따라 조영제의 유무에 따른 신호를 달리 포함할 수 있다. 따라서 두 영상신호의 차이(d61)는 기존의 노이즈 신호는 제거되고 조영제의 흐름에 따라 달리 획득된 영상 신호만을 포함할 수 있다. 이와 같은 동작을 통하여 제어부는 조영제를 주입하기 전에 포함된 노이즈가 제거된 초음파 영상 신호를 획득할 수 있다.
도8은 일 실시예에 따른 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 대상체의 영상을 출력하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도8을 참고하면 도6에서 포함한 동작 및 그 이후의 제어부의 동작을 설명하고 있다.
도8을 참고하면 제어부는 프로브가 획득한 초음파 영상신호(n71 내지 n75)를 획득할 수 있다. 각각의 초음파 영상 신호는 시간 순서에 따라서 각각 시점(t71 내지 t74) 에 전후의 프레임에 획득된 초음파 영상신호로 마련될 수 있다.
한편 제어부는 각각의 시점(t71 내지 t74)에 대응되는 초음파 영상 신호의 차이(d71 내지 d74)를 도출할 수 있다. 해당 초음파 영상 신호에서 노이즈에 관련된 신호는 고정되어 있거나, 흐름이 적을 확률이 높으므로, 것이므로 각각의 초음파 영상 신호의 차이(d71 내지 d74)에는 노이즈 신호가 제거된 조영제의 흐름에 기초한 초음파 영상 신호가 포함될 수 있다.
한편 초음파 영상신호의 차이를 도출하는데 있어 해당 위치에 조영제 신호가 존재하지 않아 초음파 영상신호의 차이에 음수 신호 값이 도출될 때 반전 또는 오프셋 적용과 같은 방식을 수행하여 양수 신호 값으로 변환하여 초음파 영상신호의 차이에 적용할 수 있다.
또한 초음파 영상 신호의 차이를 도출하는 경우, 조영제 신호가 아닌 신호들 중 차에 의해 완전 제거되지 않은 일부 신호들의 경우 미리 결정된 크기 미만 신호 미만 값 이하의 세기를 가질 시 선택적으로 제거하거나 완화 할 수 있다.
제어부는 조영제의 주입 흐름에 따라 초음파 영상신호 차이(d71 내지 d74)를 누적하여 순차적으로 대상체의 영상(s70 내지 s73)을 획득할 수 있다. 제어부는 각 대상체의 영상(s70 내지 s73)을 순차적으로 하나의 동영상 데이터로 구성하여 저장할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부는 조영제 영상에서 볼륨 영상들간의 차를 구할 때는 임의의 시간대에 생성된 두 개의 볼륨 영상에 대해 각 볼륨을 구성하는 각 프레임들 중 같은 위치를 가지는 이차원 영상 간의 차를 구하여 한 개의 볼륨으로 생성할 수 있다.
또한 제어부는 임의의 시간대에 생성된 두 개의 볼륨 영상 자체의 차를 구할 수도 있다.
제어부는 동영상을 초음파 영상 장치의 표시부를 통하여 출력할 수 있다.
한편 상술한 동작은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 일 실시예에 불과하며, 초음파 영상신호의 차이와 차이를 누적하여 대상체의 영상을 도출하는 동작에는 제한이 없다.
도9은 일 실시예에 따른 노이즈 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도9을 참고하면, 제어부는 적어도 한 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이를 도출할 수 있고, 적어도 한 시점은, 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함할 수 있다.
도9에서는 대상체에 조영제를 주입하는 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이(d81)를 나타내고 있다. 제어부는 여러 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이를 도출할 수 있으나 특히 조영제를 주입하는 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이(d81)는 조영제 주입 전의 노이즈를 포함할 수 있다.
조영제 주입전의 노이즈는 인체 내 가스, 조직으로부터의 강한 반사 신호, 이전 스캔에서 주입된 잔량 조영제 등으로부터 발생할 수 있다.
한편, 도9에서 나타난 초음파 영상신호의 차이(d81)은 조영제 주입 시점 전후의 프레임의 초음파 영상신호 차이에 기초하여 도출된 것으로 상술한 노이즈 신호를 포함할 수 있다.
제어부는 조영제 주입 시점 전후의 프레임의 초음파 영상신호 차이를 저장부에 저장하고 노이즈 제거 필터로 이용할 수 있다.
노이즈 필터는 초음파 영상 신호와 차이를 두기 위하여 식별 요소를 사용할 수 있다.
노이즈 필터는는기존 대상체의 초음파 영상과 구별되는 색으로 구성될 수 있으나, 색에 한정되지 않고 기존 대상체의 초음파 영상과 구별될 수 있는 것이면 그 제한은 없다. 예를 들어 식별 요소에는 색, 음영 및 패턴 등이 포함될 수 있다.
제어부는 상술한 방법을 기초로 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 대상체의 영상을 획득할 수 있고, 조영제를 주입한 대상체의 영상을 상술한 노이즈 제거 필터를 이용하여 노이즈를 제거할 수도 있다.
즉 제어부는 상술한 조영제의 주입에 따른 초음파 영상을 획득하고 획득한 영상에 노이즈 제거 필터를 적용하여 노이즈가 제거된 대상체의 영상을 획득할 수 있다.
한편 도9에 제시된 도면은 노이즈 제거 필터의 일 예시이며, 조영제 주입 시점 전후 프레임에 획득한 초음파 영상신호의 차이에 기초한 노이즈 제거 필터라면 그 실시에 제한은 없다.
도10a및 도10b는 일 실시예에 따른 초음파 영상신호 차이에 식별 요소를 부여하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도10a를 참고하면, 제어부는 초음파 영상신호 차이(d91)에 식별요소를 부여할 수 있다. 식별 요소는 기존 대상체의 초음파 영상과 구별되는 색으로 구성될 수 있으나, 색에 한정되지 않고 기존 대상체의 초음파 영상과 구별될 수 있는 것이면 그 제한은 없다. 예를 들어 식별 요소에는 색, 음영 및 패턴 등이 포함될 수 있다.
도10b를 참고하면 대상체의 영상에서 식별 요소가 포함된 초음파 영상신호의 차이가 대상체의 영상과 구별되어 표시부에 출력되는 것을 나타내고 있다. 제어부는 대상체의 영상을 출력하는데 있어서, 시간의 흐름에 따라 추가되는 부분, 즉 초음파 영상차이에 식별요소를 부여하여 기존까지 도출된 대상체의 영상과 구별될 수 있도록 표시부에 출력할 수 있다.
구체적으로 제어부는 실시간으로 초음파 영상을 얻으며 초음파 조영제 영상의 차이를 누적한 결과를 같이 표시부에 표시할 수 있고, 모든 스캔 과정이 끝난 후에 따로 영상 신호 차이를 누적한 영상을 표시부에 출력할 수도 있다.
예를 들면, 난관 한쪽의 말단부가 막혀 있는 환자의 경우, 주입된 조영제가 막혀 있는 난관 말단부까지 흘러간 후 더 이상 흘러 나갈 공간이 없다면 시간이 지날수록 주입된 조영제가 난관 말단부에 집중되게 되어 난관이 팽창하게 된다.
제어부는 난관이 팽창하기 전 시점에 획득한 초음파 영상, 난관이 팽창 한 후 시점에 획득한 초음파 영상, 이후에 반대편 난관의 조영제의 흐름이 있는 초음파 영상을 획득할 수 있다.
제어부는 각 초음파 영상을 비교하여 난관이 팽창되어 난관 영역의 신호에 변화가 있으므로 팽창된 영역에 대해서 기존 조영제 영상과는 구분되는 색, 패턴으로 표시하여 변화 영상을 생성할 수 있다.
한편 도10에서 설명한 동작은 본 발명의 동작을 설명하기 위한 일 예시에 불과하며 시간에 흐름에 따라 획득되는 초음파 영상차이에 식별요소가 부여되는 것은 기존의 대상체 영상과 구별될 수 있는 것이라면 그 요소의 제한은 없다.
도11은 일 실시예에 따른 대상체의 부피정보를 표시부에 출력하는 동작을 나타내기 위한 도면이다.
제어부는 상술한 방법으로 대상체의 영상을 도출할 수 있고, 도출된 대상체의 영상으로 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출할 수 있다. 제어부가 대상체의 부피정보를 도출하는 데는 아래의 방법이 사용될 수 있다.
대상체의 부피정보를 도출하는데 부피 정보를 도출하는 영역을 지정할 수 있다.
부피 정보를 도출하는 영역은 사용자가 지정할 수 있거나, 분할(Segmentation)등의 영상 처리 기법을 활용하여 자동으로 지정될 수 있다. 또한 사용자가 지정할 때 도형이나 자유형으로 지정 영역을 선택할 수 있다. 한편 상술한 도형은 다각형, 원, 타원, 직사각형 등을 포함할 수 있다. 제어부는 모든 횡단면상에서 대상체의 윤곽을 트레이스 한 후, 횡단면 각각의 면적을 계산하고 고려하여 대상체의 부피를 계산할 수 있다.
다른 실시예로 제어부는 최대 횡단면에 대해서만 윤곽을 트레이스(trace)하고, 그 면적을 계산하고, 장기의 형태를 타원으로 가정한 후 장축에 대해 최대 횡단면을 회전시킨 경우의 부피를 미리 결정된 공식으로 계산할 수 있다.
제어부는 상술한 방법으로 대상체의 부피를 계산하고, 또한 이를 이용하여 대상체의 부피 팽창율을 계산하여 대상체의 일부가 막혔는지 여부도 판단할 수 있다. 구체적으로 대상체의 부피 팽창률이 미리 결정된 값을 초과하는 경우 대상체의 일부가 막힌 것에 기인한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 미리 결정된 값은 사용자가 임의로 설정할 수 있는 값으로 미리 결정된 값을 설정하는 방법에 제한은 없다.
도11에서는 제어부가 상술한 방법으로 측정된 자궁의 부피를 표시부에 출력하는 동작을 나타내고 있으나, 제어부가 도출할 수 있는 대상체의 부피 정보는 제한이 없다.
도12 및 도13은 일 실시예에 따른 순서도이다.
도12을 참고하면, 제어부는 특정 시점 전 프레임의 초음파 영상 신호를 획득하고(1001), 특정 시점이 도과(1002)하면, 특정 시점 후 프레임의 초음파 영상 신호를 획득할 수 있다(1003). 제어부는 특정 시점 전후의 초음파 영상 신호의 차이를 도출하고 초음파 영상 신호 차이를 누적하여(1004), 대상체의 영상을 도출할 수 있다(1005). 한편 제어부는 이렇게 도출된 대상체의 영상을 표시부에 출력할 수 있다(1006).
도13를 참고하면, 제어부는 조영제 주입 전 프레임의 초음파 영상 신호를 획득할 수 있다(1011). 사용자가 조영제를 주입(1012)하면 제어부는 조영제 주입 후 초음파 영상 신호를 획득할 수 있다(1013).
해당 초음파 영상신호의 차이는 조영제 주입 시점의 초음파 영상신호의 차이이므로 제어부는 이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성할 수 있다(1014).
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1 : 초음파 영상 장치
500 : 제어부
550 : 표시부

Claims (22)

  1. 표시부; 및
    적어도 한 시점 전후 프레임에서 획득한 조영제 신호를 포함하는 초음파 영상신호의 차이를 도출하고,
    적어도 한 시점 전후 프레임에 대응되는 시간에 따른 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하여 상기 대상체의 영상을 상기 표시부에 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 초음파 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 한 시점은,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함하는 초음파 영상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성하는 초음파 영상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이 신호의 위치 정보를 도출하는 초음파 영상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 상기 대상체의 영상을 도출하는 초음파 영상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    누적된 상기 초음파 영상신호의 차이를 상기 표시부에 출력하도록 제어하는 초음파 영상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호 차이 각각에 식별 요소를 부여하는 초음파 영상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호의 차이의 절대 값에 기초하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 초음파 영상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호의 차이 중 미리 결정된 크기 미만의 신호를 무시하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 초음파 영상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하여 상기 표시부에 출력하는 초음파 영상 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 부피 팽창률을 계산하는 초음파 영상 장치.
  12. 적어도 한 시점 전후 프레임에서 획득한 조영제 신호를 포함하는 초음파 영상신호의 차이를 도출하고,
    적어도 한 시점 전후 프레임에 대응되는 시간에 따른 상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 대상체의 영상을 형성하고,
    상기 대상체의 영상을 표시부에 출력하도록 제어하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 한 시점은,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점을 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이를 기초로 노이즈 제거 필터를 형성하는 것을 더 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 대상체에 조영제를 주입하는 시점에 대응되는 상기 초음파 영상 신호의 차이 신호의 위치 정보를 도출하는 것을 더 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 대상체의 영상을 형성하는 것은,
    상기 초음파 영상신호의 차이를 누적하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    누적된 상기 초음파 영상신호의 차이를 출력하도록 제어하는 것을 더 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 영상신호 차이 각각에 식별 요소를 부여하는 것을 더 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 대상체의 영상을 형성하는 것은,
    상기 초음파 영상신호의 차이의 절대 값에 기초하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 대상체의 영상을 형성하는 것은,
    상기 초음파 영상신호의 차이 중 미리 결정된 크기 미만의 신호를 무시하여 상기 대상체의 영상을 형성하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하여 상기 표시부에 출력하는 것을 더 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 대상체의 적어도 일부의 부피 정보를 도출하는 것은,
    상기 초음파 영상신호의 차이에 기초하여 상기 대상체의 부피 팽창률을 계산하는 것을 포함하는 초음파 영상 장치 제어방법.
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