KR20200130726A - 초음파 프로브를 사용한 일반화된 인터레이스 스캔 방법 - Google Patents

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Abstract

시스템은 초음파 변환기; 평면을 스캔하기 위해 수평 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제1 모터; 및 다른 평면으로 이동시키기 위해 수직 축을 중심으로 또는 상기 제1 모터의 상기 수평 축과 수직하는 다른 수평 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제2 모터;를 포함하는 초음파 프로브를 포함한다. 상기 시스템은 추가로, 상기 초음파 프로브를 사용하여 환자 신체 내 관심 영역의 볼륨을 스캔하기 위해 인터레이스 스캔을 위한 복수의 스캔 평면을 선택; 상기 인터레이스 스캔을 위한 인터레이싱 요소를 선택; 상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할; 및 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터를 제어함으로써 상기 인터레이스 스캔을 수행;하고, 상기 제1 모터는 상기 스캔 평면의 적어도 일부 에 대해 제1 방향으로 이동하고, 상기 스캔 평면의 다른 부분에 대해 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 이동하도록 구성된 컨트롤러 유닛을 포함한다.

Description

초음파 프로브를 사용한 일반화된 인터레이스 스캔 방법
본 발명은 초음파 프로브를 사용한 일반화된 인터레이스 스캔 방법에 관한 것이다.
초음파 프로브는 변환기 예를 들어, 압전 변환기 또는 용량성 변환기 등을 사용하여 초음파 신호를 발생시킬 수 있고, 이는 전기적 신호를 초음파 에너지로 변환하고, 초음파 에코를 다시 전기적 신호로 변환시킨다. 초음파 프로브는 일반적으로 표적 기관 또는 신체 내 다른 구조를 식별하거나 및/또는 예를 들어 기관/구조의 크기 또는 기관 내 체액량과 같은, 기관 내 상기 표적 기관/구조와 관련된 특징을 측정하기 위해 사용된다. 초음파가 적절하게 표적 기관/구조를 주사하기 위해, 상기 초음파 프로브는 볼륨 스캔을 생성 위해 복수의 평면에서 스캔을 수행해야할 수 있다. 복수의 평면에서의 스캔 수행은 다양한 어려움이 존재할 수 있다.
본 발명의 목적은 초음파 프로브를 사용한 일반화된 인터레이스 스캔 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
일 측면에서는
장치에 의해 수행되는 방법으로서,
상기 장치에 의해, 초음파 변환기를 사용하여 환자 신체 내 관심 영역의 볼륨을 스캔하기 위해 인터레이스 스캔을 위한 스캔 평면의 수를 선택하는 단계;
상기 장치에 의해, 상기 인터레이스 스캔을 위한 인터레이싱 요소를 선택하는 단계;
상기 장치에 의해, 상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계; 및
평면을 스캔하기 위해 수평 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제1 모터 및 다른 평면으로 이동시키기 위해 수직 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제2 모터를 제어함으로써 상기 인터레이스 스캔을 상기 장치에 의해 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 모터는 상기 스캔 평면의 적어도 일부에 대해 제1 방향으로 이동하고, 상기 스캔 평면의 다른 부분에 대해 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 이동하는, 방법이 제공된다.
본원에서 설명된 실시 예는 초음파 프로브를 갖는 일반화된 인터레이스 스캔 방법에 관한 것이다. 상기 인터레이스 스캔 방법은 인터레이스된 세타 모터 운동 및 양 방향의 파이 모터 운동을 포함할 수 있다. 상기 인터레이스 스캔 방법은 세타 호밍 및 파이 호밍없이 수행될 수 있고, 호밍 지연, 개선된 볼륨 스캔 속도 및 감소된 모션 블러(motion blur) 없이 부드러운 연속적 볼륨 스캔을 생성할 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 실시 예에 따른 예시적인 초음파 시스템를 도시하는 도면이고,
도 1b는 본원에 설명된 실시 예에 따른 도 1A의 초음파 시스템에 대한 예시적인 환경을 도시한 도면이고,
도 2a는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브의 제1 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 2b는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브의 제2 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 2c는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브의 제3 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 2d는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브의 제4 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 1a의 컨트롤러 유닛의 예시적인 구성을 도시한 도면이고,
도 4는 도 1a의 시스템의 예시적인 기능적 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 본원에 설명된 실시 예에 따른 인터레이스 스캔 방법에 대한 프로세스 흐름도이고,
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 본원에 설명된 실시 예에 따른 예시적인 스캔 순서 테이블을 나타낸 도면이고,
도 7a, 7b, 7c 및 7d는 본원에 설명된 실시 예에 따라 12개의 평면에 기초한 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 나타낸 도면이고,
도 8a, 8b, 8c 및 8d는 본원에 설명된 실시 예에 따라 24개의 평면에 기초한 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 나타낸 도면이고,
도 9a, 9b, 9c 및 9d는 본원에 설명된 실시 예에 따라 4개의 평면에 기초한 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 나타낸 도면이고,
도 10a 및 10b는 본원에 설명된 실시 예에 따라 2개의 평면에 기초한 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 나타낸 도면이고,
도 11은 본원에 설명된 실시 예에 따라 연속적 이중 평면 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 도시한 도면이고,
도 12는 본원에 설명된 실시 예에 따라 초음파 프로브의 파이 모터(phi motor)의 운동 범위를 도시한 도면이고,
도 13a는 본원에 설명된 실시 예에 따라 중첩을 갖지 않는 및 중첩을 갖는 2개의 평면 볼륨 스캔에 대한 모터의 운동 궤적 및 위치를 도시한 도면이고,
도 13b는 본원에 설명된 실시 예에 따라 중첩을 갖지 않는 및 중첩을 갖는 12개의 평면 볼륨 스캔에 대한 모터의 운동 궤적 및 위치를 도시한 도면이고,
도 14a 및 14b는 본원에 설명된 실시 예에 따라 연속적 세타 모터(theta motor) 이동을 갖는 예시적인 스캔 순서 테이블을 나타낸 도면이고,
도 15a, 15b 및 15c는 본원에 설명도니 실시 예에 따라 연속적 세타 모터(theta motor) 이동을 갖는 12개의 평면에 기초한 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 도시한 도면이다.
본 특허 출원은 "초음파 프로브를 사용한 일반화된 인터레이스 스캔 방법"의 명칭으로 2018.03.13에 에 출원된 미국 가출원 번호 제62/642,193호에 우선권을 주장하며 이는 본원 전체에 참조로서 포함된다.
이하에서 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조한다. 다른 도면에서의 동일한 부호는 동일한 또는 유사한 구성을 나타낸다.
초음파 프로브는 예를 들어, 신체 기관, 관절, 혈관 및/또는 환자 신체의 다른 영역과 같은 관심 영역의 볼륨 스캔(예를 들어 3차원(3D) 스캔)을 수행하기 위해 환자 신체 상에 위치될 수 있다. 볼륨 스캔은 관심 영역을 가로지르는 서로 다른 평면에 캡쳐된 초음파 이미지 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 볼륨 스캔은 상기 관심 영역의 중심 주위의 원에서 특정 각도 간격으로 촬영된 평면 초음파 이미지를 포함할 수 있다.
상기 초음파 프로브는 단일 요소 초음파 변환기를 포함할 수 있다. 상기 초음파 프로브는 본원에서 "파이(phi)" 모터로 언급되며, 특정 초음파 이미징 평면의 섹터를 따라 초음파 변환기를 이동시켜 상기 평면을 스캔하기 위해 수평 평면을 중심으로 회전하도록 구성된, 제1 모터를 포함할 수 있다. 상기 초음파 프로브는 추가로 본원에서 "세타(theta)" 모터로 언급되며, 다른 초음파 이미징 평면으로 상기 초음파 변환기를 이동하도록 수직 평면을 중심으로 회전하도록 구성된 제2 모터를 포함할 수 있다. 따라서, 볼륨 스캔은 상기 세타 모터를 제1 평면으로 이동시키고, 상기 파이 모터를 이동시켜 상기 제1 평면의 섹터를 제거하고, 상기 세터 모터를 제2 평면으로 이동시키고, 상기 파이 모터를 이동시켜 상기 제2 평면의 섹터를 제거하고, 상기 세타 모터를 제3 평면으로 이동시키는 등 모든 평면이 스캔되어 하나의 볼륨 스캔을 완료할 때까지 계속하여 수행될 수 있다.
볼륨 스캔은 세타 호밍(theta homing)로 수행될 수 있다. 세타 호밍에서, 상기 세타 모터는 다음 볼륨 스캔을 시작하기 위해, 볼륨 스캔 이 완료된 이후 초기 세타 모터 위치로 되돌아갈 수 있다. 볼륨 스캔은 또한 파이 호밍(phi homing)로 수행될 수 있다. 파이 호밍에서, 상기 파이모터는 한 방향으로만 스캔을 수행한다. 따라서, 파이 호밍에서, 상기 파이 모터는 평면을 스캔한 후 초기 위치로 되돌아가고, 상기 세타 모터는 상기 파이 모터가 다음 평면으로 이동하기 전 되돌아갈 때까지 대기되어야 한다.
세타 호밍 및 파이 호밍은 스캔 속도를 늦추고 이미지 품질을 저하시킨다. 예를 들어, 세타 호밍은 연속적인 볼륨 스캔 사이에 상당한 지연을 생성할 수 있고, 파이 호밍은 각각의 개별 볼륨 스캔을 수행하기 위해 필요한 시간이 증가될 수 있다. 또한, 이러한 낮은 볼륨 스캔 속도는 상당한 모션 블러(motion blur)를 생성하여 이미지 품질을 저하시킬 수 있다.
본원에서 설명된 실시 예는 초음파 프로브를 갖는 일반화된 인터레이스 스캔 방법에 관한 것이다. 상기 인터레이스 스캔 방법은 인터레이스된 세타 모터 운동 및 양 방향의 파이 모터 운동을 포함할 수 있다. 상기 인터레이스 스캔 방법은 세타 호밍 및 파이 호밍없이 수행될 수 있고, 호밍 지연, 개선된 볼륨 스캔 속도 및 감소된 모션 블러(motion blur) 없이 부드러운 연속적 볼륨 스캔을 생성할 수 있다.
인터레이스 스캔은 복수의 스캔 평면에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 스캔 평면은 원 주위에 분배될 수 있고, 180°에 대응하는 각도가 스캔 평면의 개수에 의해 나눈 값으로 분리될 수 있다. 상기 인터레이스 스캔은 추가로 인터레이싱 요소 k에 의해 정의될 수 있고, 상기 스캔 평면은 k그룹으로 분할될 수 있다. 상기 인터레이스 스캔은 규칙 세트를 따를 수 있다. 상기 규칙은 모든 평면의 방향을 변화하는 파이 모터, 평면의 모든 그룹에 대한 방향을 변화시키는 상기 세터 모터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 세타 모터는 평면의 그룹 내에서 방향을 변화시키지 않는다. 또한, 세타 호밍이 수행되지 않기 때문에, 제1 볼륨 스캔이 특정 평면에서 시작하는 세타 모터로 수행될 수 있고, 다른 평면에서 시작하는 세타 모터로 제2 볼륨 스캔이 이어질 수 있다.
초음파 시스템은 초음파 변환기를 사용하여 환자 신체 내 관심 영역의 볼륨을 스캔하기 위해 인터레이스 스캔을 위한 스캔 평면의 수를 선택하고, 상기 인터레이스 스캔을 위한 인터레이싱 요소를 선택하고, 상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할하고, 평면을 스캔하기 위한 파이 모터 및 다른 평면으로 이동시키기 위한 세타 모터를 제어함으로써 인터레이스 스캔을 수행하고, 상기 파이 모터는 상기 스캔 평면의 적어도 일부에 대해 전방으로 이동하고 상기 스캔 평면의 다른 부분에 대해 후방으로 이동한다. 추가로, 상기 세타 모터는 상기 스캔 평면 그룹의 적어도 일부에 대해 전방으로 이동할 수 있고, 상기 스캔 평면 그룹의 다른 부분에 대해 후방으로 이동할 수 있다.
추가로, 기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계는 상기 스캔 평면을 순차적으로 넘버링하는 단계, 기 스캔 평면을 상기 인터레이싱 요소에 대응하는 복수의 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계, 및 상기 넘버링된 스캔 평면을 상기 스캔 평면 그룹으로 순차적으로 분배하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는 상기 이전 평면을 스캔할 때 상기 파이 모터가 이동되는 방향과 반대되는 방향으로 상기 파이 모터를 이동함으로써, 특정 평면을 스캔하는 단계; 상기 이?Ⅷ뮌決? 요소에 대응하는 복수의 평면으로 상기 세타 모터를 이동시킴으로써 다음 평면으로 이동하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 다음 평면이 이전 스캔된 평면과 다른 그룹에 있을 때 상기 세타 모터의 방향은 변화될 수 있다.
일부 실시 예에서, 초음파 프로브는 세타 모터 및 파이 모터를 갖는 단일 초음파 변환기 대신, 초음파 변환기의1차원(1D)의 선형 또는 곡선형 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 평면을 스캔하기 위한 상기 파이 모터의 이동은 평면을 스캔하기 위해 초음파 변환기의 1차원의 어레이를 전자적으로 제어함으로써 대체될 수 있다.
따라서, 이러한 실시 예에서, 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는 평면을 스캔하기 위해 초음파 변환기의 1D 어레이를 제어하는 단계 및 다른 평면으로 이동시키기 위해 수직 축을 중심으로 초음파 변환기의 1D 어레이를 회전시키도록 구성된 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있고, 이때 모터는 스캔 평면의 그룹 내에서의 방향 변화없이 스캔 평면의 모든 그룹에 대한 방향을 변화시킬 수 있다.
특정 실시 예는 2개의 스캔 평면 및 2로 설정된 인터레이싱 요소k를 갖는 인터레이스 스캔을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 인터레이스 스캔은 변환기의 1D어레이를 전자적으로 제어함으로써 특정 평면을 스캔하는 단계, 상기 인터레이싱 요소에 대응하는 복수의 평면으로 상기 세타 모터를 이동시킴으로써 다음 평면으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 다음 평면이 이전에 스캔된 평면과 다른 그룹에 있을 경우 상기 세타 모터의 방향은 변화될 수 있다.
또한, 본원에 설명된 실시 예는 상기 파이 모터 및 상기 세타 모터의 운동을 중첩하는 것에 관한 것이다. 파이 모터의 이동 원호는 가속 영역, 등속 영역 및 감속 영역을 포함할 수 있다. 초음파 이미지 데이터 수집은 상기 세타 모터가 정지된 상태에 있는 동안 등속 영역내에서 수행될 수 있다. 하지만, 데이터 수집은 상기 파이 모터의 가속 또는 감속 동안 수행되지 않기 때문에, 상기 파이 모터가 가속 또는 감속되는 시간 동안 상기 세타 모터의 이동은 상기 파이 모터의 가속/감속으로부터 및/또는 세타 모터의 이동으로부터의 지연을 감소시킴으로써 상기 볼륨 스캔 속도를 개선할 수 있다. 따라서, 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는 상기 파이 모터가 상기 파이 모터의 운동 범위의 가속 또는 감속 영역에 있는 동안 상기 세타 모터가 회전하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본원에 설명된 실시 예는 연속적 세타 모터 이동에 관한 것이다. 초음파 프로브는 초음파 변환기에 대한 배선과 같이, 배선을 포함할 수 있다. 상기 배선은 상기 세타 모터의 운동 범위를 제한할 수 있다. 예를 들어, 상기 배선은 상기 세타 모터가 일 방향으로 연속적으로 회전하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 회전으로 인해, 배선이 초음파 변환기를 베이스에 부착하는 스핀들(spindle) 주변을 감쌀 수 있고 또는 배선이 파손될 수 있다. 초음파 프로브는 연속적 세타 모터 이동이 가능하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 배선은 전기적 전도성 슬립 링(slip ring)으로 대체될 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 배선은 블루투스(Bluetooth) 연결, 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy) 연결, 근접 무선 통신(Near Field Communication) 연결 및/또는 다른 유형의 근거리 무선 통신 연결과 같이, 상기 초음파 변환기에 대한 무선 통신 연결로 대체될 수 있다. 따라서, 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는 모든 스캔 평면 그룹에 대해 동일한 방향으로 이동시키기 위해 상기 세타 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1A는 본원에 설명된 실시 예에 따른 예시적인 초음파 시스템(100)을 도시한 도면이다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 초음파 시스템(100)은 초음파 프로브(110), 베이스 유닛(120) 및 케이블(130)을 포함할 수 있다.
초음파 프로브(110)는 하나 이상의 초음파 변환기를 수용할 수 있고, 상기 초음파 변환기는 특정 주파수 및/또는 펄스 반복률에서 초음파 에너지를 생성하며 반사된 초음파 에너지(예를 들어, 초음파 에코)를 수신하고 상기 반사된 초음파 에너지를 전기적 신호로 변환할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 약2 메가헤르츠(MHz) 내지 약 10 또는 그 이상의 MHz(예를 들어, 18MHz)로 확장되는 범위의 초음파 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 다른 범위의 초음파 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 추가로, 초음파 프로브(110)는 상기 초음파 변환기의 이동을 제어하기 위한 하나 이상의 모터를 수용할 수 있다.
초음파 프로브(110)는 핸들(112), 트리거(114) 및 돔(118)(또한 "노오즈"로 언급됨)을 포함할 수 있다. 사용자(예를 들어, 의료 종사자 등)는 핸들(112)을 통해 초음파 프로브(110)를 잡고 트리거(114)를 눌러 돔(118)에 위치된 하나 이상의 초음파 송수신기 및 변환기를 활성화하고 초음파 신호를 환자의 관심 영역(예를 들어, 특정 신체 기관, 신체 관절, 혈관 등)에 송신한다. 예를 들어, 프로브(110)는 환자의 골반 영역 및 환자의 방광상에 위치될 수 있다.
핸들(112)은 사용자가 환자의 관심 영역에 대해 프로브(110)를 움직일 수 있도록 한다. 환자의 관심 영역이 스캔될 때 돔(118)이 환자 신체의 표면 부분에 접촉하는 동안 트리거(114)의 활성은 선택된 해부학적 부분의 초음파 스캔을 시작한다. 일부 실시 예에서, 트리거(114)는 토글 스위치(116)을 포함할 수 있다. 토글 스위치(116)는 초음파 시스템(110)의 조준 모드 동안 서로 다른 조준 평면 사이를 토글하기 위해 사용될 수 있다.
돔(118)은 하나 이상의 초음파 변환기를 감쌀 수 있고, 해부학적 부분에 적절한 음향 임피던스 매칭을 제공하고 및/또는 초음파 에너지가 상기 해부학적 부분에 투영될 때 적절하게 집중되도록 하는 물질로부터 형성될 수 있다. 돔(118)은 또한 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위한 송신기 및 수신기를 포함하는 송수신기 전기 회로망을 포함할 수 있다. 프로브(110)는 케이블(130)과 같은 유선 연결을 통해 베이스 유닛(120)과 통신될 수 있다. 다른 실시 예에서, 프로브(110)는 무선 연결(예를 들어, 블루투스, 와이파이 등)을 통해 베이스 유닛(120)과 통신할 수 있다.
베이스 유닛(120)은 스캔된 해부학적 영역의 이미지를 생성하기 위해 하나 이상의 프로세서 또는 프로브(110)에 의해 수시된 반사된 초음파 에너지를 처리하도록 구성된 프로세싱 로직을 포함할 수 있다. 추가적으로, 베이스 유닛(120)은 사용자가 초음파 스캔으로부터의 이미지를 볼 수 있도록 및/또는 프로브(110) 작동 시 사용자에 대한 작동적 상호작용을 할 수 있도록 디스플레이(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(122)는 액정 디스플레이(LCD), 디프플레이 기반의 발광 다이오드(LED), 터치스크린, 및/또는 사용자에게 텍스트 및/또는 이미지 데이터를 제공하는 다른 유형의 디스플레이와 같은 출력 디스플레이/스크린을 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(122)는 환자의 선택된 해부학적 부분에 대해 프로브(110)를 위치시키기 위한 명령을 제공할 수 있다. 대안적으로, 초음파 프로브(110)는 초음파 프로브(110)의 위치에 대한 명령을 제공하는 (예를 들어, 핸들(112) 내에) 작은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(122)는 또한 선택된 해부학적 영역의 2차원 또는 3차원 이미지를 나타낼 수 있다. 일부 실시 예에서, 디스플레이(122)는 사용자가 초음파 스캔과 관련된다양한 특징을 선택할 수 있도록 하는 GUI(graphical user interface)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(122)는 평면의 개수 및/또는 인터레이스 요소와 같은 인터레이스 볼륨 스캔을 수행하기 위한 하나 이상의 변수를 선택하기 위한, 선택 항목(예를 들어, 버튼, 드롭 다운 메뉴 항목, 체크 박스 등)을 포함할 수 있다.
추가로, 디스플레이(122)는 B-모드 초음파 이미지, 확률 모드(P-모드) 초음파 이미지, 도플러 모드 초음파 이미지, 하모닉 초음파 이미지, M-모드 초음파 이미지 및/또는 다른 유형의 초음파 이미지와 같이, 획득된 초음파 이미지의 특정 유형을 선택하기 위해 선택 항목을 포함할 수 있다.
도 1B는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 시스템(100)에 대한 예시적인 환경(150)을 도시한 도면이다. 환경(150)은 환자(160)에 대해 초음파 시스템(100)의 작동을 도시한다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 환자의 관심 영역이 스캔하도록 환자(160)가 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 관심 영영은 환자의 방광(165)에 대응된다고 가정한다. 방광(165)을 스캔하기 위해, 초음파 프로브(110)는 스캔될 해부학적 부분에 근접한 환자(160)의 표면 부분에 위치될 수 있다. 사용자는 돔(118)이 피부 상에 위치될 때 음향 임피던스 매칭을 제공하기 위해, 방광(164) 영역상의 환자(160)의 피부에 음향 겔(170)(또는 겔 패드)을 공급할 수 있다. 사용자는 트리거(114)를 누름으로써, 디스플레이(122)상의 버튼을 누름으로써, 음성 명령을 말함으로써 및/또는 다른 유형의 스캔 활성화 기술을 사용함으로써 방광(165)의 볼륨 스캔을 수행하도록 선택할 수 있다. 이에 응답하여, 초음파 프로브(110)는 방광(165)으로해 초음파 신호(180)를 송신할 수 있고, 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있다. 상기 반사된 초음파 신호는 디스플레이(122)상에 나타나는 이미지로 처리될 수 있다.
도 1A 및 1B는 초음파 시스템(100)의 예시적인 구성을 도시할 뿐이며 다른 실시 예에서, 초음파 시스템(100)은 도 1A 및 1B에 도시된 것 보다 적은 구성, 다른 구성, 추가 구성 또는 다르게 배열된 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 초음파 시스템(100)의 하나 이상의 구성은 초음파 시스템(100)의 하나 이상의 다른 구성에 의해 수행되는 것으로 설명된 하나 이상의 작업을 수행할 수 있다.
예를 들어, 다른 실시 예에서 초음파 프로브(110)는 하나 이상의 초음파 변환기를 작동 가능하게 제어하고 초음파 이미지를 생성하기 위해 반사된 초음파 이미지를 처리하도록 구성된 초음파 프로브(100) 내에 수용된 마이크로프로세서를 포함하는 자급식 장치(self-contained device)에 대응될 수 있다.
따라서, 초음파 프로브(110)상의 디스플레이는 생성된 이미지를 나타내기 위해 및/또는 초음파 프로브(110)의 작동과 관련된 다른 정도를 보여주기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 초음파 프로브(110)의 작동을 적어도 부분적으로 제어하는 소프트웨어를 포함하고 및/또는 초음파 이미지를 생성하기 위해 초음파 프로브로부터 수신된 정보를 처리하는 소프트웨어를 포함하는 랩탑, 태블릿 및/또는 데스크탑 컴퓨터를 포함하는 범용 컴퓨터와 (유선 또는 무선 연결을 통해) 결합될 수 있다.
도 2a는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브(110)의 제1 실시 예를 나타내는 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(110)는 2개의 회전 모터와 결합된 단일 변환기 요소를 포함할 수 있다. 상기 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 돔(118), 세타 모터(220), 스핀들(230), 파이 모터(240) 및 변환기(260)를 갖는 변환기 버킷(250)과 연결되는 베이스(210)를 포함할 수 있다. 세타 모터(220), 파이 모터, 및/또는 변환기(260)는 케이블(130)(도 2a에 미도시)을 통해 세타 모터(220), 파이 모터(240) 및/또는 변환기(260)를 베이스 유닛(120)에 전자적으로 연결하는 유선 또는 무선 전기적 연결을 포함할 수 있다.
베이스(210)는 세타 모터(220)를 수용할 수 있고, 초음파 프로브(110)에 구조적 지지를 제공할 수 있다. 베이스(210)는 돔(118)에 연결될 수 있고, 외부 환경으로부터 초음파 프로브(110)의 구성을 보호하기 위해, 돔(118)과 밀봉을 형성할 수 있다. 세타 모터(220)는 본원에 세타(θ) 회전 평면(225)으로서 언급되는 수직축을 중심으로 회전시킴으로써, 변환기(260)에 대한 길이 방향으로 베이스(210)에 대해 스핀들(230)을 회전시킬 수 있다. 스핀들(230)은 샤프트(235)에 종결될 수 있고, 파이 모터(240)는 샤프트(235) 상에 장착될 수 있다. 파이 모터(240)는 본원에 파이(φ) 회전 평면(245)로 언급되는 수평축을 중심으로 상기 세타 회전 평면(225)에 직교하는 축을 중심으로 회전할 수 있다. 변환기 버킷(250)은 파이 모터(240)에 장착될 수 있고 파이 모터(240)와 함께 움직일 수 있다.
변환기(260)는 변환기 버킷(250)에 장착될 수 있다. 변화기(260)는 압전 변환기, 용량성 변환기, 및/또는 다른 유형의 초음파 변환기를 포함할 수 있다. 변환기(260)와 연결된 송수신기 전기 회로망을 갖는 변환기(260)는 특정 초음파 주파수 또는 초음파 주파수 범위에서 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하고, 반사된 초음파 신호(예를 들어, 에코 등)를 수신하고 수신된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환한다. 변환기(260)는 변환기(260)의 표면에 실질적으로 수직한 신호 방향(265)으로 초음파 신호를 송수신할 수 있다.
신호 방향(265)은 파이 모터(240)의 이동에 의해 제어될 수 있고, 파이 모터의 방향은 세타 모터(220)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 파이 모터(240)는 특정 평면에 대한 초음파 이미지 데이터를 생성하기 위해 180도 미만의 각도 범위에서 후방 및 전방으로 회전할 수 있고, 세타 모터(220)는 다른 평면에 대한 특정 위치로 회전하여 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
조준 모드에서, 파이 모터(240)가 전방 및 후방으로 회전하는 동안 세타 모터(220)는 정지 상태를 유지하여 특정 조준 평면에 대한 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 조준 모드에서, 세타 모터(220)는 복수의 조준 평면 사이를 전방 및 후방으로 움질일 수 있고, 파이 모터(240)는 전방 및 후방으로 회전하여 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 조준 모드가 선택되는 동안 세타 모터(220)는 2개의 직교 평면 사이를 움직일 수 있다. 다른 실시 예에서, 세타 모터(220)는 조준 모드 동안 서로에 대해 120도를 이루는 3개의 평면을 통해 순차적으로 회전할 수 있다.
3D 스캔 모드에서, 세타 모터(220)는 관심 영역에 대해 전체 3D 스캔을 획득하기 위해 평면 세트를 1회 이상 순환할 수 있다. 상기 평면 세트의 각각의 특정 평면에서, 파이 모터(240)가 회전하여 상기 특정 평면에 대한 초음파 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 세타 모터(220) 및 파이 모터(240)의 이동은 3D 스캔 모드에서 인터레이스될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향으로의 파이 모터(240)의 이동에 이어 제1 평면에서 제2 평면으로의 세타 모터의 이동이 이어질 수 있고, 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 파이 모터(240)의 움짐임이 이어질 수 있고, 상기 제2 평면에서 제3 평면 등으로의 세타 모터(220)의 이동에 이어질 수 있다. 이러한 인터레이스 이동은 초음파 프로브(110)가 부드러운 연속적 볼륨 스캔을 획득할 수 있게할 수 있고, 상기 스캔 데이터가 획득될 때 속도를 향상시킬 수 있다.
3D 스캔을 포함하는 초음파 평면 이미지는 B-모드 초음파 이미지, P-모드 초음파 이미지, 도플러 모드 이미지(예를 들어, 파워 도플러, 연속 웨이브 도플러, 펄스 웨이브 도플러 등), 하모닉 모드 초음파 이미지, 모션 모드(M-모드) 초음파 이미지, 및/또는 다른 유형의 초음파 이미지를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 세타 모터(220)의 연속적 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(210)로부터 파이 모터(240) 및/또는 초음파 변환기(260)로의 배선은 특정 방향에서 세터 모터(220)의 이동을 제한할 수 있다. 따라서, 배선이 결속되거나 파손되는 것을 방지하기 위해, 세타 모터(220)는 전방 및 후방으로 교번하여 회전하여 초음파 변환기(260)를 특정 스캔 평면으로 이동시킬 필요가 있다. 일부 실시 예에서, 상기 배선은 세타 모터(220)의 이러한 이동에 제한하지 않고 세타 모터(220)가 일 방향으로 연속적으로 회전할 수 있도록 하는 전기적 연결로 대체될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 교선은 스핀들(230) 및/또는 샤프트(235) 상의 하나 이상의 전도성 슬립 링으로 대체될 수 있다. 전도성 슬립 링은 서로 주위를 회전하는 동안 접촉을 유지하는 2개의 전도성 표면과의 전도성 연결을 유지할 수 있다. 추가로, 마찰을 줄이기 위해, 2개의 전도성 표면 사이에 전도성 윤활제가 존재할 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 교선은 하나 이상의 무선 연결로 대체될 수 있다.
예를 들어, 베이스(210)는 제1 무선 송수신기를 포함할 수 있고 변환기 버킷(250)은 제2 무선 변환기를 포함할 수 있다. 상기 2개의 무선 변환기는 무선 신호를 교환하여 초음파 변환기(260)를 제어할 수 있다. 상기 무선 변환기는 예를 들어, 블루투스 연결, 저전력 블루투스 연결, NFC 연결 및/또는 다른 유형의 근거리 무선 통신 방법과 같은, 근거리 무선 통신 방법을 통해 통신할 수 있다.
도 2b는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브(110)의 제2 실시예를 나타내는 도면이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(110)는 회전 모터에 결합된 변환기 요소의 1D 어레이를 포함할 수 있다. 상기 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 돔(118), 세타 모터(220), 스핀들(230) 및 1D 변환기 어레이(275)를 갖는 변환기 버킷(270)에 연결된 베이스(210)를 포함할 수 있다. 세타 모터(220) 및/또는 1D 변환기 어레이(275)는 케이블(130)(도 2b에 미도시)을 통해 세타 모터(220) 및/또는 1D 변환기 어레이(275)를 베이스 유닛(120)에 전자적으로 연결하는 유선 또는 무선 전기적 연결을 포함할 수 있다.
베이스(210)는 세타 모터(220)를 수용할 수 있고, 초음파 프로브(110)에 구조적 지지를 제공할 수 있다. 베이스(210)는 돔(118)에 연결할 수 있고, 외부 환경으로부터 초음파 프로브(110)의 구성을 보호하기 위해 돔(118)과 밀봉을 형성할 수 있다. 세타 모터(220)는 세타 회전 평면(225)를 중심으로 회전함으로써 1D 변환기 어레이(275)에 대한 길이 방향으로 베이스(210)에 대한 스핀들(230)을 회전시킬 수 있다. 스핀들(230)은 변환기 버킷(270)에서 종결될 수 있다.
1D 변환기 어레이(275)는 변환기 버킷(270)에 장착될 수 있다. 1D 변환기 어레이(275)는 압전 변환기, 용량성 변환기 및/또는 다른 유형의 초음파 변환기의 곡선 또는 위상 1D 어레이를 포함할 수 있다. 1D 변환기 어레이(275)는 특정 초음파 주파수 또는 초음파 주파수 범위에서 전기적 신호를 초음파 신호로 변환시킬 수 있고 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있고, 상기 수신된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환시킬 수 있다.
1D 변환기 어레이(2750의 하나 이상의 요소는 도 2b에 276으로 도시된 방향 세트의 특정 방향으로 초음파 신호를 송수신할 수 있다. 따라서, 함께 상기 1D 변환기 어레이(275)의 요소는 1D 변환기 어레이(275)의 요소를 전자적으로 제어함으로써, 특정 평면에 대한 초음파 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 2b의 초음파 프로브(11)를 사용하여 인터레이스 스캔을 수행할 때, 특정 평면을 스캔하기 위해, 파이 모터(240)를 사용하는 대신, 1D 변환기 어레이(275)를 제어하여 초음파 빔을 파이(phi) 방향으로 전자적으로 기울어지도록 할 수 있다. 또한 1D 변환기 어레이(275) 내의 변환기 서브 세트를 선택적으로 발사함으로써 또는 개별 변환기 요소 사이의 발사 지연을 제어함으로써 1D 변환기 어레이(275)가 전방 또는 후방으로 원호의 초음파 빔을 전자적으로 스윕하게 한다. 다른 실시 예에서, 상기 1D 변환기 어레이(275)의 변환기들은 1D 변환기 어레이(275)가 위치된 평면에 대한 초음파 이미지 데이터를 얻기 위해 실질적으로 동시에 발사될 수 있다.
따라서, 3D 스캔 모드에서, 세타 모터(220)는 관심 영역에 대해 전체 3D 스캔을 얻기 위해 평면 세트를 통해 1회 이상 순환할 수 있다. 평면 세트의 각각의 특정 평면에서, 1D 변환기 어레이(275)는 1D 변환기 어레이(275)의 변환기들을 제어함으로써 초음파 이미지 데이터를 얻을 수 있다. 세타 모터(220) 의 이동 및 1D 변환기 어레이(275)의 발사는 3D 스캔 모드에서 인터레이스될 수 있다. 예를 들어, 1D 변환기 어레이(275)의 발사에 이어 제1 평면에서 제2 평면으로 세타 모터(220)의 이동이 이어질 수 있고, 1D 변환기 어레이(275)의 다른 발사가 이어, 제2 평면에서 제3 평면으로 세타 모터(220)의 이동이 이어질 수 있다. 이러한 인터레이스 이동은 초음파 프로브(110)가 부드러운 연속 볼륨 스캔을 얻고 상기 스캔 데이터가 얻어지는 속도를 개선할 수 있도록 할 수 있다.
일부 실시 예에서, 도 2b의 초음파 프로브(110)는 세타 모터(220)의 연속적 이동이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(210)에서 1D 변환기 어레이(275)로의 배선은 세타 모터(220)의 이동을 제한할 수 있다. 따라서, 세타 모터(220)는 배선의 결속 또는 파손을 막고 1D 변환기 어레이(275)를 특정 스캔 평면으로 이동시키기 위해 전방 및 후방 회전을 교번할 필요가 있다. 일부 실시 예에서, 상기 배선은 이러한 세타 모터(220)의 이동을 제한하지 않고 세타 모터(220)가 일 방향으로 연속적으로 회전할 수 있도록 하는 전기적 연결로 대체될 수 있다. 또한, 일부 실시 예에서, 상기 배선은 도 2a에 참조하여 전술한 바와 같이, 스핀들(230) 및/또는 샤프트(235) 상의 하나 이상의 전도성 슬립 링, 및/또는 하나 이상의 무선 연결로 대체될 수 있다.
도 2c는 본원에 설명된 실시 예에 따른 초음파 프로브(110)의 제3 실시 예를 도시한 도면이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(110)는 샤프트(235) 및 신호 방향(265)에 수직하게 위치된 스핀들(230)로 구성돌 수 있다. 파이 모터(240)는 샤프트(235)의 축을 중심으로 회전함에 따라, 도 2c에 도시된 초음파 프로브(110)의 배열은 세타 모터(220)가 스핀들(230) 주위의 회전 평면(225)에서의 파이 모터(240)에 의해 스캔된 스캔 평면을 이동시키도록 할 수 있다.
도 2d는 본원에 도시된 실시 예에 따른 초음파 프로브(110)의 제4 실시 예를 도시한 도면이다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(110)는 방향 세트(276)의 중심과 수직하게 위치된 스핀들(230)을 갖는 변환기 버킷(270) 및 1D 변환기 어레이(275)를 포함할 수 있다. 도 2D에 도시된 초음파 프로브(110)의 배열은 세타 모터(220)가 스핀들(230) 주변의 회전 평면(220)에서 1D 변환기 어레이(275)에 의해 스캔된 스캔 평면을 이동시키도록 할 수 있다. 따라서, 도 2a 및 2b에서 파이 모터(240)가 수평축 중심으로 회전하고 세타 모터(220)가 수직축 중심으로 회전하는 반면, 도 2c 및 도 2d에서 파이 모터는 제1 수평축을 중심으로 회전하고 세타 모터는 상기 제1 수평 축과 수직하는 제2 수평 축을 중심으로 회전한다.
도 2a 및 2b에 도시된 초음파 프로브(110)의 구성을 사용하여 평면(예를 들어, 수평 평면) 내에 스캔 평면을 이동하는 것과 비교하면, 도 2c 및 2d에 도시된 초음파 프로브(110)의 구성은 원통형 곡면을 따라 파이 모터(240)에 스캔된 스캔 평면을 이동시킴으로써 팬 스캔의 실행을 가능하게 한다. 팬 스캔은 환자의 관심 영역이 오목한 표면(예를 드렁, 목 앞, 관절의 굴곡 표면, 허리 등)에 해당할 때, 및/또는 표적 기관이 길쭉한 모양을 가질 때 사용될 수 있다. 본원에서 설명된 인터레이스 스캔은 또한 도 2c 및 2d에 도시된 초음파 프로브(110)의 구성을 사용하여 수행될 수 있다.
도 2a 및 2b가 초음파 프로브(110)의 예시적인 구성을 도시하지만, 다른 실시 예에서는 도 2a 및 2b에 도시된 것보다 초음파 프로브(110)는 보다 적은 구성, 다른 구성, 추가적인 구성 또는 다르게 배열된 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 초음파 프로브(110)의 하나 이상의 구성은 초음파 프로브(110)의 하나 이상의 다른 구성에 의해 수행되는 것으로 설명된 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.
도 3은 본원에 설명된 실시 예에 따른 장치(300)의 예시적인 구성을 도시한 도면이다. 초음파 프로브(110) 및/또는 베이스 유닛(120)은 각각 하나 이상의 장치(300)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장치(300)는 버스(310), 프로세서(320), 메모리(330), 입력 장치(340), 출력 장치(350) 및 통신 인터페이스(360)을 포함할 수 있다.
버스(310)는 장치(300)의 구성들 사이의 통신을 허용하는 경로를 포함할 수 있다. 프로세서(320)는 명령을 해석 및 실행하는 임의의 유형의 단일-코어 프로세서, 다중-코어 프로세서, 마이크로 프로세서, 래치-기반 프로세서 및/또는 프로세싱 로직(또는 프로세서 제품군, 마이크로 프로세서, 및/또는 프로세싱 로직) 을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 프로세서(320)는 ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field-programmable gate array), 및/또는 다른 유형의 집적 회로 또는 프로세싱 로직을 포함할 수 있다.
메모리(330)는 프로세서(320)에 의해 실행하기 위한, 정보 및/또는 명령을 저장할 수 있는 임의의 유형의 동적 저장 장치, 및/또는 프로세서(320)에 의해 사용하기 위한 정보를 저장할 수 있는 임의의 유형의 비휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(330)는 RAM(random access memory) 또는 다른 유형의 동적 저장 장치, ROM(read-only memory) 또는 다른 유형의 정적 저장 장치, CAM(content addressable memory), 자기 및/또는 광학 기록 메모리 장치 및 이에 대응하는 드라이드(예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 광학 드라이브 등) 및/또는 플래시 메모리와 같은 이동식 메모리 형태를 포함할 수 있다.
입력 장치(340)는 작업자가 장치(300)에 정보를 입력하도록할 수 있다. 입력 장치(340)는 예를 들어, 키보드, 마우스, 펜, 마이크로폰, 원격 제어, 오디오 캡쳐 장치, 이미지 및/또는 비디오 캡쳐 장치, 터치-스크린 디스플레이, 및/또는 다른 유형의 입력 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 장치(300)는 원격으로 관리될 수 있고, 입력 장치(340)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 장치(300)는 "헤드리스(headless)"일 수 있고, 예를 들어, 키보드를 포함하지 않을 수 있다.
출력 장치(350)는 장치(300)의 작업자에게 정보를 출력할 수 있다. 출력 장치(350)는 디스플레이, 프린터, 스피커, 및/또는 다른 유형의 출력 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(300)는 고객에게 내용을 보여주기 위한 LCD(liquid-crystal display)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 장치(300)는 원격으로 관리될 수 있고, 출력 장치(350)를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 장치(300)는 "헤드리스(headless)"일 수 있고, 예를 들어 디스플레이를 포함하지 않을 수 있다.
통신 인터페이스(360)는 장치(300)가 무선 통신(예를 들어, 라디오 주파수, 적외선 및/또는 가시 광학 장치 등), 유선 통신(예를 들어 전도성 와이어, 연선 케이블, 동축 케이블, 전송 라인, 광섬유 케이블 및/또는 도파관 등) 또는 유무선 통신의 조합을 통해 다른 장치 및/또는 시스템과 통신하도록 할 수 있는 송수신기를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(360)는 베이스밴드 신호를 라디오 주파수(RF) 신호로 변환하는 송신기 및/또는 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환하는 수신기를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(360)는 RF 신호를 송수신하기 위한 안테나와 결합될 수 있다.
통신 인터페이스(360)는 입력 및/또는 출력 포트, 입력 및/또는 출력 시스템, 및/또는 다른 장치로 데이터의 전송을 용이하게 하는 다른 입출력 구성을 포함하는 논리 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(360)는 유선 통신을 위한 네트워크 인터페이스 카드(예를 들어 Ethernet 카드) 및/또는 무선 통신을 위한 네트워크 인터페이스(예를 들어, WiFi) 카드를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(360)는 또한 케이블, 블루투스TM 무선 인터페이스, RFID(radio-freequency identification) 인터페이스, NFC(near-field communications) 무선 인터페이스, 및/또는 하나의 형태를 다른 형태로 변환하는 다른 유형의 인터페이스와 통신하기 위한 USB(universal serial bus) 포트를 포함할 수 있다.
아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 장치(300)는 인터레이스 스캔의 수행과 관련된 특정 동작을수행할 수 있다. 장치(300)는 메모리(330)와 같은 컴퓨터 판독가능 매체에 포함된 소프트웨어 명령을 실행하는 프로세서(320)에 응답하여 이러한 작업을 수행할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 비 일시적 메모리 장치로 정의될 수 있다. 메모리 장치는 단일 물리적 메모리 장치 내에서 실시될 수 있고, 또는 다중 물리적 메모리 장치에 분산될 수 있다. 상기 소프트 명령은 다른 컴퓨터 판독가능 매체로부터 또는 다른 장치로부터 메모리(330)로 판독될 수 있다. 메모리(330) 에 포함된 소프트웨어 명령은 프로세서(320)가 본원에 설명된 프로세스를 수행하도록 할 수 있다. 대안적으로, 하드웨어 전기회로망은 본원에 설명된 프로세스를 수행하기 위한 소프트웨어 명령을 대신하여, 또는 상기 소프트웨어 명령과 결합하여 사용될 수 있다. 따라서, 본원에 설명된 실시 예는 하드웨어 전기회로망 및 소프트 웨어의 임의의 특정 결합에 제한되지 않는다.
도 3은 장치(300)의 예시적인 구성을 도시하지만, 다른 실시 예에서, 장치(300)는 도 3에 도시된 것보다 적은 구성, 다른 구성, 추가적인 구성 또는 다르게 배열된 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 장치(300)의 하나 이상의 구성은 장치(300)의 하나 이상의 다른 구성에 의해 수행되는 것으로 설명된 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 초음파 시스템의 예시적인 기능적 구성을 도시한 도면이다. 초음파 시스템(100)의 기능적 구성은 예를 들어, 메모리(330)로부터의 명령을 실행하는 프로세서(320)를 통해 실행될 수 있다. 대안적으로, 초음파 시스템(100)의 기능적 구성의 일부 또는 전부는 유선 전기회로망을 통해 실시될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 시스템(100)은 사용자 인터페이스(410), 인터레이스 스캔 매니저(420), 스캔 순서 테이블 데이터베이스(DB)(425), 이미지 생성기(430) 및 데이터 수집기(450)를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(410)는 디스플레이(122)를 통해 사용자에게 초음파 이미지를 보여줄 수 있는 사용자 인터페이스(예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스)를 생성할 수 있고, 디스플레이(122)와 관련된 터치스크린을 통해, 베이스 유닛(120) 및/또는 초음파 프로브(110) 상에 위치된 하나 이상의 컨트롤 키를 통해, 베이스 유닛(120) 내에 포함된 마이크로폰을 통해, 및/또는 다른 우형의 입력 방법을 통해사용자로부터의 선택 및/또는 명령을 수힌하도록 구성된다. 예를 들어, 사용자는 인터페이스(410)를 통해 초음파 이미지 유형, 조준 모드를 선택할 수 있고, 하나 이상의 조준 모두 평면을 선택할 수 있고, 및/또는 조준 모드 시 사용자가 초음파 프로브(110)의 위치에 만족하였을 때 3D 스캔을 수행하도록 선택할 수 있다.
인터레이스 스캔 매니저(420)는 환자 신체의 관심 영역을 위한 3D 스캔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 3D 스캔을 수행하기 위한 사용자의 선택에 대한 응답으로, 인터레이스 스캔 매니저(420)는 이미지 생성기(430)에게 스캔 순서 테이블 DB(425)에 저장된 정보를 기반으로 세타 모터(220) 및 파이 모터(240)의 인터레이스 이동을 갖는 특정 순서로 특정 평면 세트에 대한 초음파 이미지를 생성하도록 지시할 수 있다.
스캔 순서 테이블 DB(425)는 하나 이상의 스캔 순서 테이블을 저장할 수 있다. 특정 스캔 순서 테이블은 특정 개수의 평면 및 특정 엔터레이스 요소 k에 대해, 평면 세트에 대한 스캔 순서 정보 및 각 평면에 대한 세타 모터(220) 및 파이 모터(240)에 대한 해당 이동 방향을 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 특정 스캔 순서 테이블은 사용자에 의해 선택될 수 있다. 다른 실시 예에서, 특정 스캔 순서 테이블은 하나 이상의 스캔 변수에 기반하여 선택될 수 있다. 예시적인 스캔 순서 테이블은 도 6A, 6B 및 6C에 참조하여 아래에 설명된다.
추가로, 인터레이스 스캔 매니저(420)는 사용자가 선택하고 이후 특정 유형의 인터레이스 스캔을 수행하는 것이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인터레이스 스캔 매니저(420)는 파이 모터 및 세타 모터 이동(예를 들어, 파이모터(240)가 운동 범위의 가속 또는 감속 영역에 있는 반면 세타 모터는 제1 평면에서 제2 평면으로 이동함)의 중첩을 갖는 스캔을 수행하기 위해, 일 방향으로의 연속적 세타 모터 이동을 수행하기 위해, 및/또는 다른 유형의 인터레이스 스캔을 수행하기 위해, 연속적 이중 평면 스캔을 선택 및 수행할 수 있다.
이미지 생성기(430)는 특정 평면에 초음파 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 생성기(430)는 데이터 수집기에게 특정 유형의 초음파 이미지를 얻도록, 특정 평면(예를 들어, 세타 모터(220)의 특정 위치)으로 이동하도록, 및 (예를 들어, 파이 모터(240) 및 변환기(260)를 사용하여) 특정 평면에 대한 특정 유형의 초음파 이미지를 생성하도록 지시할 수 있다.
데이터 수집기(450)는 초음파 프로브(110)로부터 초음파 이미지 데이터를 수집하기 위해 구성될 수 있다. 데이터 수집기(450)는 파이 모터 컨트롤러(460), 세타 모터 컨트롤러(470) 및 변환기 컨트롤러(480)를 포함할 수 있다. 파이 모터 컨트롤러(460)는 파이 모터(240)를 제어할 수 있다. 세타 모터 컨트롤러(470)는 세타 모터(220)을 제어할 수 있다. 변환기 컨트롤러(480)는 변환기(260)를 제어할 수 있다.
도 4는 초음파 시스템(100)의 예시적인 구성을 도시하지만, 초음파 시스템(100)은 도 4에 도시된 것보다 적은 구성, 다른 구성, 추가적인 구성 또는 다르게 배열된 구성을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 초음파 시스템(100)의 구성은 초음파 시스템(100)의 하나 이상의 다른 구성에 의해 수행되는 것으로 설명된 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다.
도 5는 본원에 설명된 실시 예에 따른 인터레이스 스캔 방법에 대한 프로세스 흐름도이다. 일부 실시 예에서, 도 5의 프로세스는 초음파 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다. 다른 실시 예에서, 도 5의 프로세스의 일부 또는 전부가 다른 장치 또는 초음파 시스템(100)과 분리된 장치 그룹에 의해 수행될 수 있다.
도 5의 프로세스는 평면 개수 N, 인터레이싱 요소 k 및 정수 집합{1,??,k}의 순열 집합{b1,...,bk}을 정의하는 단계(블록 510)를 포함할 수 있다. 상기 인터레이스 요소 k는 스캔 평면 그룹의 개수를 결정할 수 있고, 상기 순열 집합은 스캔 평면 그룹이 스캔되는 순서를 정의할 수 있다. 따라서, bi 는 i번째 스캔 평면 그룹을 나타낸다. 예를 들어, N=12평면, 인터레이싱 요소 k=4인 경우, 넘버링된 평면을 순차적으로 4개의 그룹으로 할당하여 평면을 4개의 그룹으로 나눈다: 그룹 1={1,5,9}, 그룹 2={2,6,10}, 그룹 3={3,7,11}, 및 그룹 4={4,8,12}.
예로서, {b1,b2,b3,b4}={3,2,4,1}의 순열 집합을 선택하면 결과 스캔 평면 순서는 (3->7->11)->(10->6->2)->(4->8->12)->(9->5->1)이고 스캔 방향은 순차적 그룹 사이의 전방 및 후방으로 교번할 수 있다. 다른 예로서, {b1,b2,b3,b4}={1,2,3,4}의 순열 집합을 선택하면 결과 스캔 평면 순서는 (1->5->9)->(10->6->2)->(3->7->11)->(12->8->4)일 수 있다.
일부 실시 예에서, 인터레이스 스캔이 선택될 때, 사용자는 디스플레이(122)상에 표시된 옵션 리스트로부터 평면의 개수 N, 인터레이싱 요소 k, 및 순열 집합{b1,...,bk}을 선택할 수 있다. 다른 실시 예에서, 초음파 시스템(100)은 관심 영역, 선택된 초음파 이미지의 크기 및 유형 및/또는 다른 유형의 변수와 같이 수행되는 스캔과 관련된 하나 이상의 변수를 기반으로 특정 개수의 스캔 평면, 인터레이스 요소, 및/또는 순열 집합을 자동적으로 선택할 수 있다.
변수는 초기화될 수 있다(520). 특히, 현재 지수(i)는 1로 설정될 수 있고, 현재 세타 모터 방향 d는 전방 또는 후방으로 설정될 수 있다. 또한 현재 스캔 평면 개수 n은 세타 모터 방향 d가 "전방"으로 설정될 때, bi로 설정될 수 있고, 세타 모터 방향d가 "후방"으로 설정될 때 N-k+bi 로 설정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 세타 모터(220)에 대한 "전방" 방향은 평면 개수를 증가시키는 방향으로 원을 따라 이동하는 것으로 정의될 수 있고, "후방" 방향은 평면 개수를 감소시키는 방향으로 원을 따라 이동하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 세타 모터(220)의 "전방"은 반시계방향으로 정의될 수 있고, 세타 모터(220)의 "후방"은 시계 방향으로 정의될 수 있다.
추가적으로, 일부 실시 예에서, 파이 모터(240)에 대한 "전방"은 평면이 넘버링되어 있는 원을 따라, 위치로부터 평면을 따라 이동하는 것으로 정의될 수 있고, 파이 모터(240)에 대한 "후방"은 평면이 넘버링되어 있는 원을 따라, 위치를 향해 평면을 따라 이동하는 것으로 정의될 수 있다. 다른 실시 예에서, 파이 모터(240)의 "전방" 및 "후방" 방향은 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 파이 모터(240)의 "전방"은 시계방향으로 정의될 수 있고, 세타 모터(220)에 대한 "후방"은 반시계 방향으로서 정의될 수 있다.
이후 n번째 평면이 스캔될 수 있다(블록 530). 변환기(260) 또는 1D변환기 어레이(275)는 n번째 평면의 B-모드 스캔, P-모드 스캔, 도플러 모드 초음파 스캔, 하모닉 모드 초음파 스캔 및/또는 다른 유형의 초음파 스캔을 수행할 수 있다. 예로서, 도 2A의 초음파 프로브(110)를 사용하는 실시 예에서, n번째 평면은 이전 평면을 스캔할 때 파이 모터(240)가 이동되는 방향과 반대되는 방향으로 파이 모터(240)를 이동시킴으로써 스캔될 수 있다. 따라서, 파이 모터(240)가 상기 이전 평면에 대해 전방으로 이동되는 경우, 파이 모터(240)는 후방으로 이동할 수 있고, 파이 모터(240)가 이전 평면에 대해 후방으로 이동한 경우, 파이 모터(240)는 전방으로 이동할 수 있다. 제1 평면을 스캔할 때, 파이 모터(240)는 기본 값인 제1 방향(예를 들어, 일부 실시 예에서의 저방, 다른 실시 예에서의 후방 등)으로 이동할 수 있다.
다른 예로서, 도 2b의 초음파 프로브(110)를 사용하는 실시 예에서, n번째 평면은 특정 순서로 변환기를 발사함으로써 n번째 스캔을 수행하기 위해 1D 변환기 어레이(275)의 변환기를 전자적으로 제어함으로써 스캔될 수 있다. 다른 실시 예로서, 상기 1D 변환기 어레이(275)의 변환기들은 실질적으로 동시에 또는 무작위 순서로 발사함으로써 시간 지연 없이 발사될 수 있다.
현재 세타 방향이 전방으로 설정되었는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다(블록 540). 만약 현재 데타 방향이 전방으로 설정된 경우(블록 540-YES), n은 n+k로 설정될 수 있다(블록 550). 즉, 현재 스캔 평면이 상기 인터레이싱 요소에 의해 증가될 수 있다. n이 스캔 평면의 총 개수에 해당하는 N보다 큰 수로 설정되었는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다(블록 560). n > N (블록 560 - YES)인 경우, 현재 지수 i는 mod(i,k)+1로 설정될 수 있고, n이 N-k+bi(블록 570)로 설정될 수 있고, 세타 모터 방향은 후방으로 설정될 수 있다(블록 580).
이후 세타 모터(220)는 n번째 스캔 평면으로 이동될 수 있고, 프로세싱은 n번째 스캔 평면을 스캔하기 위해 파이 모터(240)가 이동된 마지막 방향과 반대되는 방향으로 파이 모터(240)를 이동시킴으로써 (또는 n번째 평면을 스캔하기 위한 1D 변환기 어레이(275)를 전자적으로 제어함으로써) 다시 블록 530으로 되돌아갈 수 있다. 블록 560으로 되돌아가서 n ≤N (블록 560 - NO)인 경우 프로세싱은 세타 모터(220)를 n번째 스캔 평면으로 이동시키기 위해 블록(590)을 진행할 수 있고, 프로세싱은 n번째 스캔 평면을 스캔하기 위해 파이 모터(240)가 이동된 마지막 방향과 반대되는 방향으로 파이 모터(240)를 이동시킴으로써(또는 n번째 평면을 스캔하기 위한 1D 변환기 어레이(275)를 전자적으로 제어함으로써) 다시 블록 530으로 되돌아갈 수 있다.
블록 540으로 되돌아가서, 현재 세타 방향이 후방으로 설정된 경우(블록 540-NO), n은 n - k으로 설정될 수 있다(블록 555). 즉, 현재 스캔 평면은 상기 인터레이스 요소에 의해 감소될 수 있다. N이 1 미만인지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 만약 n < 1 (블록 565 - YES)인 경우, 현재 지수 i는 mod(i,k)+1로 설정될 수 있고, n은 bi로 설정될 수 있고(블록 575), 세타 모터 방향은 전방으로 설정될 수 있다(블록 585).
이후 세타 모터(220)는 n번째 스캔 평면으로 이동될 수 있고(블록 590), 프로세싱은 n번째 스캔 평면을 스캔하기 위해 파이 모터(240)가 이동된 마지막 방향과 반대되는 방향으로 파이 모터(240)를 이동시킴으로써 (또는 n번째 평면을 스캔하기 위한 1D 변환기 어레이(275)를 전자적으로 제어함으로써) 다시 블록 530으로 되돌아갈 수 있다. 블록 565로 되돌아간 후, n ≥1 (블록 565 - NO)인 경우, 프로세싱은 세타 모터(220)를 n번째 스캔 평면으로 이동하기 위해 블록 590을 진행할 수 있고, 프로세싱은 n번째 스캔 평면을 스캔하기 위해 파이 모터(240)가 이동된 마지막 방향과 반대되는 방향으로 파이 모터(240)를 이동시킴으로써 (또는 n번째 평면을 스캔하기 위한 1D 변환기 어레이(275)를 전자적으로 제어함으로써) 다시 블록 530으로 되돌아갈 수 있다.
도 5의 프로세스는 사용자가 볼륨 스캔 수행을 중지하도록 선택할 때까지, 선택된 개수의 볼륨 스캔이 수행될 때까지, 및/또는 다른 유형의 트리거 조건이 만족될 때까지 계속될 수 있다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 예시적인 스캔 순서 테이블을 나타낸다. 도 6a는 12개의 평면 및 인터레이싱 요소 k가 2인 인터레이스 스캔에 대한 스캔 순서 테이블(601)을 도시한다. 스캔 순서 테이블(601)은 스캔 순서 행(610), 평면 번호 행(620), 파이 모터 방향 행(630), 세타 모터 방향 행(640)을 포함할 수 있다.
스캔 순서 행(610)은 평면이 스캔되는 순서를 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 평면 번호 행(620)은 원 주위의 시작 평면으로부터 평면의 순차적 넘버링을 기반으로 평면 번호를 식별하는 정보를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 7a). 파이 모터 방향 줄(630)은 각 평면에 대한 파이 모터(240)의 이동 방향을 식별하는 정보를 포함할 수 있다("FW"는 평면 넘버링에 대한 전방 운동에 해당하고, "BW"는 평면 넘버링에 대한 후방 운동에 해당한다). 세타 모터 방향 줄(640)은 평면 그룹 각각에 대한 세타 모터(220)의 이동 방향을 식별하는 정보를 포함할 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 12개의 평면 및 2의 인터레이스 요소 및 순열 집합 {1,2} 에 대한 인터레이스 스캔의 볼륨 스캔에 대한 평면의 스캔 순서는 1, 3, 5, 7, 9, 11에 이어 12, 10, 8, 6, 4, 2가 이어진다. 파이 모터(240)의 방향은 각 평면에 따라 변경되고, 세타 모터(220)의 방향은 평면의 각 그룹에 따라 변경된다. 상기 인터레이이 요소가 2이므로, 평면의 그룹의 수는 2이다.
도 6b는 12개의 평면, 2의 인터레이이 요 및 순열 집합{1,2,3,4}에 대한 인터레이스 스캔의 스캔 순서 테이블(602)를 나타낸다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 12개의 평면 및 4의 인터레이싱 요소에 대한 하나의 볼륨 스캔에 대한 평면의 스캔 순서는 1, 5, 9에 이어 10, 6, 2가 이어지고 3, 7, 11에 이어 12, 8, 4가 이어진다. 파이 모터(240)의 방향은 각 평면에 따라 변경되고, 세타 모터(220)의 방향은 평면의 각 그룹에 따라 변경된다. 인터레이싱 요소가 4이므로, 평면의 그룹의 수는 4이다.
도 6c는 12개의 평면, 4의 인터레이싱 요소, 순열 집합{3, 2, 4, 1}을 갖는 다른 인터레이스 스캔에 대한 스캔 순서 테이블(603)을 도시한다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 볼륨 스캔에 대한 스캔 순서 테이블(603)의 스캔 수서는 3, 7, 11에 이어 10, 6, 2이 이어지고 4, 8, 12에 이어 9, 5, 1이 이어진다. 스캔 순서 테이블(603)은 다른 순열 세트 가짐으로써 스캔 순서 테이블(602)과 다르다.
도 6d는 12개의 평면, 2의 인터레이싱 요소, 및 순열 집합 {2, 1}를 갖는 인터레이스 스캔에 대한 스캔 순서 테이블(604)를 도시한다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 스캔 순서 테이블(604)에 대한 스캔 순서는 11, 9, 7, 5, 3, 1에 이어 4, 6, 8, 10 및 12가 이어진다. 스캔 순서 테이블(604)는 다른 순열 집합을 가짐으로써 스캔 순서 테이블(601)과 다르며 세타 모터 방향 행(604)는 "전방" 방향으로 시작할 필요가 없음을 도시한다.
도 7a 7b, 7c 및 7d는 12개의 평면을 기반으로 하는 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기의 궤적을나타내는 도면이다. 도 7a는 제1 볼륨 스캔(710) 및 제2 볼륨 스캔(712)에 대해 12개의 평면 및 1의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(701)을 도시한다. 도 7a는 파이 모터(240)가 특정 평면을 가로질러 이동하는 것을 나타내기 위한 평면 9에 대한 파이 모터 이동(714) 및 평면에서 평면으로의 세타 모터(220)의 이동을 나타내기 위한 평면 2에서 평면 3으로의 세타 모터의 이동(716)을 식별한다.
도 7b는 제1 볼륨 스캔(730, 731 및 732) 및 제2 볼륨 스캔(733, 734 및 735)에 대한 12개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(702)를 도시한다. 도 7d는 제1 볼륨 스캔(740, 741, 742 및 743) 및 제2 볼륨 스캔(744, 745, 746 및 747)에 대해 12개의 평면 및 4의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기의 궤적(704)를 도시한다.
도 8a, 8b, 8c 및 8d는 24개의 평면을 기반으로하는 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 도시한다. 도 8a는 제1 볼륨 스캔(810) 및 제2 볼륨 스캔(812)에 대해 24개의 평면 및 1의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(801)을 도시한다. 도 8b는 제1볼륨 스캔(820, 822) 및 제2 볼륨 스캔(824, 826)에 대해 24개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(802)를 도시한다. 도 8c는 제1 볼륨 스캔(830, 831 및 832) 및 제2 볼륨 스캔(833, 834 및 835)에 대해 24개의 평면 및 3의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기의 궤적(803)을 도시한다. 도 8d는 제1 볼륨 스캔(840, 841, 842 및 843) 및 제2 볼륨 스캔(844, 845, 846 및 847)에 대해 24개의 평면 및 4의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기의 궤적(804)을 도시한다.
도 9a 및 9b는 4개의 평면을 기반으로 하는 볼륨 스캔에 대한 예씨적인 초음파 변환기 궤적을 도시한다. 도 9a는 제1 볼륨 스캔(910) 및 제2 볼륨 스캔(912)에 대해, 4개의 평면 및 1의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(910)을 도시한다. 도 9b는 제1 볼륨 스캔(920 및 922) 및 제2 볼륨 스캔(924 및 926)에 대해 4개의 평면 및 2개의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(902)을 도시한다.
도 10a 및 10b는 2개의 평면을 기반으로 하는 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 도시한다. 도 10a는 제1 이중 평면 스캔(1010) 및 제2 이중 평면 스캔(1012)에 대해 2개의 평면 및 1의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(1001)을 도시한다. 도 10b는 제1 이중 평면 스캔(1020 및 1022) 및 제2 이중 평면 스캔(1024 및 1026)에 대해 2개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적(1002)를 도시한다. 2개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔은 연속적 이중 평면 스캔의 경우에 해당한다.
도 11은 연속적 이중 평면 스캔 궤적(1100)을 도시한다. 연속적 이중 평면 스캔에서, 초음파 변환기(@60)는 2개의 직교하는 초음파 이미지(예를 들어, B-모드 이미지)를 수집할 수 있다. 파이 모터(240) 및 세타 모터(220)의 속도가 충분히 빠를 경우, 연속적 이중 평면 스캔은 실시간 또는 거의 실시간의 이중 평면 초음파 이미징을 위해 사용될 수 있다. 연속적 이중 평면 스캔은 예를 들어 환자 신체의 관심 영역의 실시간 횡단 및 종단 뷰를 얻는 데 유용할 수 있다.
도 7a, 7b, 7c 및 7d; 도 8a, 8b, 8c 및 8d; 도 9a 및 9b; 10a 및 10b; 및11은 세타 모터(220) 및 파이 모터(240)의 이동을 포함하는 도 2a의 초음파 프로브(110)를 사용한 볼륨 스캔에 대한 초음파 변환기 궤적을 도시한다. 하지만 파이 모터 이동(714)이 1D 변환기 어레이(275)를 사용하여 전자적으로 제어된 스캔으로 대체될 경우, 도시된 초음파 변환기 궤적은 세타 모터(220) 및 1D 변환기 어레이(275)를 갖는 도 2b의 초음파 프로브(110)를 사용하여 볼륨 스캔에 적용될 수 있다. 이것은 임의의 물리적 모터 이동을 포함하지 않고 스캔되는 특정 평면을 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 실시 예에서, 각 평면에서의 파이 모터 이동(714) 방향을 나타내는 화살표는 무시될 수 있다.
도 12는 파이 모터(240)의 운동 범위(1200)을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파이 모터(240)의 운동 범위(1210)는 원의 섹터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 운동 범위(1210)는 대략 150°와 같이 180°미만에 걸쳐있을 수 있다. 운동 범위(1210)는 2개의 가속/감속 영역(1220) 및 등속 영역(1230)을 포함할 수 있다. 예를 들어 일부 실시 예에서, 등속 영역(1230)는 대략 120°에 걸쳐있을 수 있다. 파이 모터(240)가 평면을 스캔할 때, 파이 모터(240)는 회전 속도가 0에서 스캔 모터 속도로 가속될 수 있고, 스캔 모터 속도는 파이 모터(240)가 등속 영역(1230)의 개시 점에 도달하는 시간에 도달할 수 있다. 초음파 변환기(260)는 이후 평면 스캔을 개시할 수 있고, 파이 모터(240)가 등속 영역(1230)을 가로질러 이동하는 동안 평면 스캔을 계속할 수 있다. 초음파 변환기(260)는 등속 영역(1230)의 종점에서 스캔을 중단할 수 있고, 파이 모터(240)는 감속이 개시될 수 있고, 가속/감속 영역(1220)의 종점에서 정지 위치에 도달할 수 있고, 이는 운동 범위(1210)의 종점에 해당한다. 따라서, 파이 모터(240)는 등속 영역(1230)에 해당하는 섹터를 스캔할 수 있고, 결과적으로 등속 영역(1230)의 각도(예를 들어 120°)에 해당하는 시야각을 갖는 초음파 이미지를 생성할 수 있다.
도 12와 관련하여 전술한 바와 같이, 가속/감속 영역(1220)에 스캔이 발생하지 않는다. 따라서, 세타 모터(220)를 인터레이스 스캔의 이전 평면(가속 중)에서 다음 평면(감속 중)으로 파이 모터(240)가 가속/감속 영역(1220) 중 하나를 통해 이동하는 시간을 이용하여 볼륨 스캔 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 세타 모터(220) 및 파이 모터(240)의 이동이 중첩될 수 있다.
도 13a는 중첩을 갖지 않거나 중첩을 갖는 2개의 평면 볼륨 스캔에 대한 운동 궤적 및 모터의 위치를 도시한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 중첩을 갖지 않는 운동 궤적(1310)은 중첩을 갖지 않는 운동 프로파일(1315)를 초래하고 이는 5개의 연속적 볼륨 스캔에 대해 도 13a에 도시되어 있다. 또한, 도 13a에 도시된 중첩을 갖지 않는 운동 궤적(1320)는 중첩(1325)를 갖는 운동 프로파일을 초래하고, 이는 또한 5개의 연속적 볼륨 스캔에 대해 도시되어 있다. 중첩으로, 파이 모터(240)가 감속되는 동안 세타 모터(220)는 다음 평면으로의 이동을 시작하고, 세타 모터(220)가 움직이는 동안 및 세타 모터(220) 다음 평면에서의 이동을 완료하기 전 파이 모터(240)는 상기 다음 평면의 스캔에 대한 가속을 시작한다. 중첩을 갖는 운동 프로파일(1325)는 이러한 예시적인 인터레이스 스캔에서 중첩이 예를 들어 5개의 볼륨 스캔에 대해 0.2초 이상의 시간 절약을 가져와 실시간에 더 가까운 볼륨 스캔을 생성하고 운동 블러(blur)를 감소시킨다는 것을 나타낸다.
도 13b는 중첩을 갖지않는 및 중첩을 갖는12개의 평면의 볼륨스캔에 대한 운동 궤적 및 모터의 위치를 도시한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 중첩을 갖지 않는 운동 궤적(1350)은 중첩을 갖지않는 운동 프로파일(1355)을 초래하고, 하나의 볼륨 스캔에 대해 도 13b에 도시된다. 또한, 도 13b에 도시된 중첩을 갖는 운동 궤적은 중첩을 갖는 운동 궤적(1365)을 초래하고 이는 또한 하나의 볼륨 스캔에 대해 도시된다. 중첩을 갖는 운동 프로파일(1365)은 12개의 스캔 평면을 갖는 이러한 예시적인 인터레이스 스캔에서 중첩이 예를 들어 단일 볼륨 스캔에 대해 0.2초 이상으로 시간 절약을 가져온다는 것을 예시한다.
도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 일부 실시 예에서, 초음파 프로브(110)는 일 방향으로의 세타 모터(220)의 연속적 운동이 가능하도록 구성될 수 있다. 세타 모터(220)의 연속적 운동은 예를 들어, 초음파 변환기(260)에 대한 배선을 전도성 슬립 링 및/또는 무선 연결로 대체함으로써 가능할 수 있다. 도 14a 및 14b는 연속적 세타 모터 이동을 갖는 예시적인 스캔 순서 테이블을 도시한다. 세타 모터(220)의 연속적 운동을 갖는 실시 예에서, 인터레이스 스캔에 대한 규칙은 이하의 규칙으로 대체될 수 있다. 볼륨 스캔 동안 모든 평면에서 파이 모터(240)의 방향이 변경되고 세타 모터(220)의 방향이 변경되지 않는다.
도 14a는 12개의 평면, 2의 인터레이스 요소 k를 갖는 인터레이스 스캔 및 세타 모터(220)의 연속적 운동에 대한 스캔 순서 테이블(1401)을 도시한다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 파이 모터(240)의 방향은 각 평면에서 변경되고, 세타 모터(220)의 방향은 변경되지 않는다. 도 14b는 12개의 평면, 4의 인터레이싱 요소k 를 갖는 인터레이스 스캔 및 세타 모터(220)의 연속적 운동에 대한 스캔 순서 테이블(1402)을 나타낸다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 파이 모터(240)의 방향은 각 평면에서 변경되고, 세타 모터(220)의 방향은 변경되지 않는다.
도 15a, 15b 및 15c는 연속적 세타 모터 이동을 갖는 12개의 평면을 기반으로 하는 볼륨 스캔에 대한 예시적인 초음파 변환기 궤적을 도시한다. 도 15a는 제1볼륨 스캔(1510 및 1512) 및 제2 볼륨 스캔(1514 및 1516)에 대해 12개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소를 기반으로 하는 인터레이스 스캔에 대한 초음파 변환기(@60)의 궤적(1501)을 도시한다. 도 15b는 제1 볼륨 스캔(1520 및 1521), 제2 볼륨 스캔(1522 및 1523) 및 제3 볼륨 스캔(1524, 1525)에 대해 2개의 평면 및 2의 인터레이싱 요소을 기반으로 하는 인터레이스 스캔(즉, 이중 평면 스캔)에 대한 초음파 변환기의 궤적(1502)를 도시한다. 도 15c는 중첩을 갖지 않는(1530) 및 중첩을 갖는(1535) 연속적 세타 모터 이동을 갖는 연속적 이중 평면 스캔에 대한 초음파 변환기(260)의 궤적을 비교하는 도면(1503)이다.
앞선 명세서에서, 다양한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 하지만, 이는 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 더 넓은 범위를 벗어나지 않고 추가 실시 예가 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적 의미를 갖는게 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
예를 들어, 일련의 블록이 도 5와 관련하여 설명되었지만 블록의 순서는 다른 실시 예에서 수정될 수 있다. 또한, 비의존적 블록이 병렬로 수행될 수 있다.
전술한 실시 예는 방광을 스캔하지만 다른 기관, 관절, 혈관 및/또는 대동맥, 전립선, 신장, 자궁, 난소, 심장 등과 같은 신체 영역이 다른 실시 예에서 스캔되고 및/또는 이미지화될 수 있다. 또한, 일부 실시 예에서, 평면의 개수 및/또는 인터레이싱 요소는 이미지, 관심 영역 및/또는 다른 변수의 크기에 기반하여 자동적으로 선택될 수 있다.
전술한 바와 같이, 시스템 및/또는 방법은 도면에 도시된 실시 예에서 많은 다른 형태의 소프트웨어, 펌웨어 및 하이드웨어로 구현될 수 있다. 이러한 시스템 및 방법을 실시하는데 사용되는 실제 소프트웨어 코드 또는 특수 제어 하드웨어는 실시 예를 제한하지 않는다. 따라서, 시스템 및 방법의 작동 및 동작은 특정 소프트웨어 코드를 참조하지 않고 설명되었다-이는 소프트웨어 및 제어 하드웨어가 본원의 설명을 기반으로 하는 시스템 및 방법을 실시하도록 설계될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
추가로, 전술한 특정 부분은 하나 이상의 기능을 수행하는 구성으로서 실시될 수 있다. 본원에 사용되는 구성은 프로세서, ASIC, FPGA와 같은 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합(예를 들어, 프로세서 실행 소프트웨어)을 포함할 수 있다.
"포함한다", "포함하는"의 용어가 본 명세서에서 사용될 때 이는 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성의 존재를 특정하기 위한 것일 뿐 하나 이사의 다른 특징, 정수, 단계, 구성 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 다는 점을 강조해야 한다.
본원에서 사용된 "로직" 용어는 하나 이상의 메모리 장치에 저장된 명령을 실행하기 위해 구성된 하나 이상의 프로세서의 결합을 지칭할 수 있고, 하드웨어 전기회로망을 지칭할 수 있고 및/또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다. 또한, 로직은 단일 장치에 포함되거나, 다중 장치, 가능한 원격 장치에 분산되어 있을 수 있다.
본 발명을 설명하고 정의할 목적으로서, 추가적으로 "실질적으로"의 용어가 임의의 정량적 비교, 값, 측정 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유한 불확실한 정도를 나타내기 위해 본 명세서에서 사용되는 것이 주목된다. 또한, "실질적으로"용어는 정량적 표현이 쟁점 주제의 기본 기능의 변경을 초래하지 않고 명시된 참조와 다를 수 있는 정도를 나타내기 위해 사용된다.
본 출원에서 사용되는 어떠한 요소, 행위 또는 명령도 명시적으로 설명되지 않는 한 실시 예에 중요하거나 필수적인 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에서 사용 된 바와 같이, "a"는 하나 이상의 항목을 포함하도록 의도된다. 또한, "기반하여"라는 문구는 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 "적어도 부분적으로 기반하여"를 의미하는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 장치에 의해 수행되는 방법으로서,
    상기 장치에 의해, 초음파 변환기를 사용하여 환자 신체 내 관심 영역의 볼륨을 스캔하기 위해 인터레이스 스캔을 위한 스캔 평면의 수를 선택하는 단계;
    상기 장치에 의해, 상기 인터레이스 스캔을 위한 인터레이싱 요소를 선택하는 단계;
    상기 장치에 의해, 상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계; 및
    평면을 스캔하기 위해 수평 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제1 모터 및 다른 평면으로 이동시키기 위해 수직 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전시키도록 구성된 제2 모터를 제어함으로써 상기 인터레이스 스캔을 상기 장치에 의해 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 모터는 상기 스캔 평면의 적어도 일부에 대해 제1 방향으로 이동하고, 상기 스캔 평면의 다른 부분에 대해 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 이동하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 모터는 상기 스캔 평면 그룹의 적어도 일부에 대해 제3 방향으로 이동하고 상기 스캔 평면 그룹의 다른 부분에 대해 상기 제3 방향과 반대되는 제4 방향으로 이동하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터는 모든 평면의 방향을 변화시키고, 상기 제2 모터는 그룹 내에서의 방향 변화없이 모든 그룹의 방향을 변화시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 평면은 180도를 스캔 평면의 수로 나눈 각도에 의해 분리되는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계는,
    상기 스캔 평면을 순차적으로 넘버링하는 단계;
    상기 스캔 평면을 상기 인터레이싱 요소에 대응하는 복수의 스캔 평면 그룹으로 분할하는 단계; 및
    상기 넘버링된 스캔 평면을 상기 스캔 평면 그룹으로 순차적으로 분배하는 단계;를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는,
    제1 모터가 이전 평면을 스캔할 때 이동되는 방향과 반대되는 방향으로 상기 제1 모터를 이동시킴으로써 특정 평면을 스캔하는 단계;
    상기 인터레이싱 요소에 대응하는 복수의 평면으로 상기 제2 모터를 이동시킴으로써 다음 평면으로 이동시키는 단계;를 포함하고,
    상기 다음 평면이 상기 이전 평면과 다른 스캔 평면 그룹에 있을 경우 상기 제2 모터의 방향이 변화하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 평면의 개수는 2에 대응하고, 상기 인터레이싱 요소는 2에 대응하고,
    상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는,
    연속적 이중 평면 스캔을 수행하는 단계;를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터의 운동 범위는 가속 또는 감속 영역 및 등속 영역을 포함하고,
    상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는,
    상기 제1 모터가 운동 범위의 가속 또는 감속 영역에 있는 동안 상기 제2 모터가 회전하도록 제어하는 단계;를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 모터가 상기 운동 범위의 가속 또는 감속 영역에 있는 동안, 상기 제2 모터는 상기 초음파 변환기를 상기 제1 평면에서 제2 평면으로 이동시키는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 모터는 상기 스캔 평면 그룹 전체에 대해 동일한 방향으로 이동하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는
    제1 평면에서 시작하는 제2 모터로 제1 볼륨 스캔을 수행하는 단계; 및
    제2 평면에서 시작하는 제2 모터로 제2 볼륨 스캔을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 평면은 상기 제1 평면과 다른, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔을 수행하는 단계는
    제1 평면에서 시작하는 제2 모터로 제1 볼륨 스캔을 수행하는 단계; 및
    제2 평면에서 시작하는 제2 모터로 제2 볼륨 스캔을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 제2 평면은 상기 제1 평면과 다른, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모터는 상기 스캔 평면 그룹의 적어도 일부에 대해 제3 방향으로, 상기 스캔 평면 그룹의 다른 부분에 대해 상기 제3 방향과 반대되는 제4 방향으로 이동하는, 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 모터는 모든 평면의 방향을 변화시키고, 상기 제2 모터는 그룹 내에서의 방향 변화없이 모든 그룹의 방향을 변화시키는. 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 인터레이스 스캔을 수행할 때, 상기 컨트롤러 유닛은 추가로 상기 제1 모터가 이전 평면을 스캔할 때 이동되는 방향과 반대되는 방향으로 상기 제1 모터를 이동시킴으로써 특정 평면을 스캔하고;
    상기 인터레이싱 요소에 대응하는 복수의 평면으로 상기 제2 모터를 이동시킴으로써 다음 평면으로 이동하고;
    상기 다음 평면이 상기 이전 평면과 다른 스캔 평면 그룹에 있을 경우 상기 제2 모터의 방향이 변화하도록 구성된, 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 스캔 평면의 개수는 2에 대응하고, 상기 인터레이싱 요소는 2에 대응하고, 상기 인터레이스 스캔을 수행할 때 상기 컨트롤러 유닛은 추가로 연속적 이중 평면 스캔을 수행하도록 구성된, 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모터의 운동 범위는 가속 또는 감속 영역 및 등속 영역을 포함하고, 상기 인터레이스 스캔을 수행할 때 상기 컨트롤러 유닛은 추가로 상기 제2 모터가 상기 운동 범위의 상기 가속 또는 감속 영역에 있는 동안 상기 제2 모터 회전하도록 제어하도록 구성된, 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 컨트롤러 유닛은 추가로 상기 제1 모터가 상기 운동 범위의 가속 또는 감속 영역에 있는 동안 상기 제2 모터가 제1 평면에서 제2 평면으로 이동하도록 제어하도록 구성된, 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러 유닛은 추가로 상기 제2 모터가 상기 스캔 평면 그룹 전체에 대해 동일한 방향으로 이동하도록 제어하는, 시스템.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모터는 상기 수직 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전하도록 구성된, 시스템.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 제2 모터는 상기 제1 모터의 상기 평 축에 수직하는 다른 수평 축을 중심으로 상기 초음파 변환기를 회전하도록 구성된, 시스템.
  22. 명령을 저장하는 메모리; 및
    상기 명령을 실행하도록 구성된 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는
    초음파 변환기 어레이를 사용하여 환자 신체 내 관심 영역의 볼륨을 스캔하기 위해 인터레이스 스캔을 위한 스캔 평면의 수를 선택,
    상기 인터레이싱 요소를 기반으로 상기 스캔 평면을 스캔 평면 그룹으로 분할; 및
    평면을 스캔하기 위해 상기 초음파 변환기 어레이를 제어하고, 다른 평면으로 이동시키기 위해 수직 축을 중심으로 상기 초음파 변환기 어레이를 회전하도록 구성된 모터를 제어함으로써 인터레이스 스캔을 수행하고,
    상기 모터는 스캔 평면의 그룹 내에서의 방향 변화 없이 스캔 평면의 모든 그룹에 대한 방향을 변화시키는, 장치.



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