KR20210069644A

KR20210069644A - 매질 내 음속을 결정하는 방법, 상기 방법을 구현하는 초음파 이미징 시스템

Info

Publication number: KR20210069644A
Application number: KR1020217009911A
Authority: KR
Inventors: 마티유 쿠아드
Original assignee: 수퍼소닉 이매진
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2021-06-11
Also published as: WO2020070104A1; CN112930144A; US20220003717A1; EP3632330B1; EP3632330A1

Abstract

본 발명에 따르면, 초음파 이미징 시스템을 이용하여 매질의 타겟 영역 내에서 타겟 음속을 결정하는 방법(40)이 개시된다. 이 방법은 매질 내 인터페이스의 위치를 결정하는 단계, 인터페이스 위의 중간 영역의 제 1 음속를 결정하는 단계, 및 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 인터페이스의 위치와 제 1 음속을 고려해 인터페이스 아래의 타겟 영역 내부의 타겟 음속을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

매질 내 음속을 결정하는 방법, 상기 방법을 구현하는 초음파 이미징 시스템

보다 상세하게, 본 발명의 경우, 매질은 외부면, 상기 외부면 아래에 위치한 중간 영역 및 상기 중간 영역 아래에 위치한 타겟 영역을 포함한다.

본 방법은 매질의 외부면에 접촉한 프로브가 있는 초음파 시스템을 사용하여 타겟 영역 내부의 음속을 결정하는 것을 타겟로 한다.

본 발명의 방법은 일 예에서 포유 동물 신체의 간 내부의 음속을 결정해 지방간을 확인하고 정량화하는데 적용될 수 있다.

지방간은 간 내부에 축적된 지방이다. 일반적으로 자기 공명 영상(MRI)에 의해 결정된다. 자기 공명 영상을 사용하면 지방 매질의 양을 측정할 수 있으나, MRI의 사용은 고가이고 희귀 자원의 사용을 의미한다. 또 다른 진단 방법은 침습적 간 생검과 조직학으로 구성된다.

간 내부의 지방 축적을 확인하는 또 다른 방법은 간에서 음속을 평가하는 것이다. 실제로 조직 내부의 음속은 조직에 있는 지방의 양에 따라 다르다. 지방의 음속은 건강한 간보다 낮다. 그 결과, 지방간은 건강한 간보다 음속이 약간 느리다. 예를 들어, 지방간의 음속은 건강한 간의 음속에 비해 일반적으로 1580m/s에서 1460m/s로 감소될 수 있다. 비례적으로, 이러한 감소는 단지 5-10 %에 불과하다. 결과적으로 한계 측정 오차가 있는 지방간의 속도를 특징으로 하는 속도를 확인하는 것이 어려울 수 있다.

따라서, 실제 지방간을 감지하려면, 음속을 최대한 정확하게 측정해야 한다.

간은 피부, 일부 지방 및 결국 늑간근(intercostal muscles)을 구성하는 표면 중간 영역 아래 영역에서 신체 내부에 위치하기 때문에, 중간 표면 영역이 있으므로 인해 측정이 손상될 수 있다.

참조문헌, "Robust sound speed estimation for ultrasound-based hepatic steatosis assessment", Marion Imbault et Al, Physics in Medecine & Biology, 2017은 매질에서 초음파 전파 중에 발생한 수차 보정을 적용하여 매질에서 전역 음속을 측정하는 방법을 개시한다. 그런 다음, 이 방법은 매질 내부의 가상 포인트 소스 생성과 반복 포커싱 알고리즘을 사용하여 가상 포인트 소스가 잘 포커싱되도록 한다. 그런 다음, 전역 음속이 추정된다. 이 제 1 단계 후, 지방과 근육의 두께와 음속이 잘 알려져 있다고 가정하여 간에서 음속을 계산한다. 이는 참조문헌에서 가져온 참조(평균) 값(예를 들어, 음속)을 사용하여 결정될 수 있고/있거나 (예를 들어, 두께에 대해) 수동 추정을 사용할 수 있다. 수동 추정에는 운영자에 따라 달라지는 단점이 있다.

그러나, 이러한 기술은 수차 보정을 처리하기 위해 여러 번 반복해야 하며 지방과 근육의 두께와 음속을 알아야 한다. 마지막으로, 이러한 방법은 상부 영역에서 매질의 불균일성을 올바르게 고려하지 않고, 측정값을 보정하고 간에서 음속을 결정하기 위한 추가 계산은 대부분 임의적이다.

결과적으로, 포유류 측의 내부 영역에서 음속을 결정하는 보다 정확한 방법이 필요하다.

본 발명의 한 가지 목적은 중간 영역에 대한 미리 정해진 정보없이 매질의 타겟 영역(즉, 중간 영역 아래 영역) 내부의 음속을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

이 방법은 후방 산란파를 감지하고 상기 후방 산란파에 해당하는 감지된 신호를 초음파 시스템의 처리 유닛(16)에 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로브를 포함하는 초음파 이미징 시스템을 사용하여 구현된다.

이 방법은:

- 매질을 상기 매질의 중간 영역과 깊이 방향의 타겟 영역으로 분할하는 매질 내 적어도 하나의 인터페이스의 위치를 형태학적 이미지 상에서 결정하는 단계;

- 감지된 신호의 적어도 일부에 기초하여 중간 영역의 제 1 음속을 결정하는 단계; 및

-감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 인터페이스의 위치를 고려하여 타겟 영역 내부의 타겟 음속과 제 1 음속을 결정하는 단계를 포함한다.

이러한 특징으로 인해, 이 방법은 인터페이스, 제 1 음속 및 타겟 음속을 갖는 매질의 불균일 모델을 구축한다. 이러한 방법을 사용하면 타겟 음속을 정확하게 추정할 수 있다.

이 정확한 타겟 음속 결정은 동일한 매질에 대한 건강한 음속값을 기준으로하는 것과 비교하여 타겟 영역에서 음속의 작은 변화를 감지하는 데 사용될 수 있다. 이 정확한 방법은 지방간과 같은 질병의 관련 검출을 위해 초음파 기술을 사용할 수 있게 한다.

방법의 다양한 실시예에서, 다음 특징 중 하나 및/또는 다른 특징이 선택적으로 포함될 수 있다.

방법의 일 태양에서, 프로브는 매질의 외부면과 기능적으로 접촉하도록 구성되고, 상기 프로브는 타겟 영역을 향해 깊이 방향으로 여기파를 매질 내로 전송하도록 구성되며, 상기 여기파는 후방 산란 프로브를 향해 매질에서 후방 산란된다.

방법의 일 태양에서:

-제 1 음속은 제 1 기준 음속 및 복수의 제 1 추정 음속 중 하나를 고려하여 결정되고,

- 타겟 음속은 인터페이스의 위치, 타겟 영역에 적용된 타겟 기준 음속, 중간 영역에 적용된 제 1 음속, 및 상기 타겟 영역에 대한 복수의 추정 타겟 음속 중 하나를 고려해 결정된다.

방법의 일 양태에서, 상기 방법은 중간 영역의 제 1 음속을 결정하기 전에 상기 중간 영역의 제 1 대표 영역과 관련된 복수의 제 1 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 음속은 복수의 제 1 이미지 데이터를 기반으로 하며, 각각의 제 1 이미지 데이터는 제 1 대표 영역에 대응하는 적어도 감지된 신호에 적용되고 제 1 기준 음속 및 복수의 제 1 추정 음속 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

방법의 일 태양에서, 상기 방법은 타겟 영역 내부의 타겟 음속을 결정하기 전에 타겟 영역의 타겟 대표 영역과 관련된 복수의 타겟 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 타겟 음속은 타겟 영역의 대표 영역에 있는 복수의 타겟 이미지 데이터를 기반으로 하며, 타겟 이미지 데이터 각각은 적어도 대표 영역에 해당하는 감지 신호에 적용되고 인터페이스)의 위치, 타겟 영역에 적용된 타겟 기준 음속, 중간 영역에 적용되는 제 1 음속 및 타겟 영역에 대해 복수의 추정 타겟 음속 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

방법의 일 태양에서, 다음 중 적어도 하나이다:

-복수의 제 1 추정 음속 및 복수의 추정 타겟 음속은 동일한 값을 갖고,

-상기 제 1 추정 음속은 중간 영역에 대해 알려진 음속이고, 상기 추정 타겟 음속은 타겟 영역에 대해 알려진 음속이다.

방법의 일 태양에서, 인터페이스의 위치 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초한다.

방법의 일 태양에서, 인터페이스의 위치 결정은 형태학적 이미지의 자동 이미지 처리에 기초한다.

방법의 일 태양에서, 인터페이스의 위치는 중간 영역과 타겟 영역 사이의 깊이 방향을 따라 매질의 이미지 데이터의 진폭 변화에 기초하여 결정되고, 이미지 데이터는 감지된 신호 및 기준 음속을 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

방법의 일 태양에서, 제 1 음속 및/또는 타겟 음속은 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 이용해 각각 계산되고, 복수의 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 값은 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 제 1 대표 영역의 복수의 제 1 이미지 데이터 및/또는 타겟 대표 영역의 복수의 타겟 이미지 데이터에 각각 적용함으로써 획득되고/되거나, 제 1 음속은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값 중 선택된 하나이고/이거나 타겟 음속은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값 중 선택된 하나이다.

방법의 일 양태에서, 제 1 음속은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값의 최대값이고/이거나 타겟 음속은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값의 최대값이다.

방법의 일 태양에서, 포커싱 기준은 코히어런스 기준이다.

방법의 일 태양에서, 방법은:

- 중간 영역에서 서브-인터페이스의 위치를 결정하는 단계; 및

- 감지된 신호들 중 적어도 일부에 기초하고 제 2 기준 음속 및 복수의 제 2 추정 음속 중 하나를 파라미터로 취하는 제 2 영역의 제 2 음속을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 서브-인터페이스는 깊이 방향으로 중간 영역을 외부면에 근접한 중간 영역의 제 2 영역 및 인터페이스에 근접한 중간 영역의 제 1 영역으로 분할하며,

제 1 음속의 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부를 기반으로 하며 서브-인터페이스의 위치, 제 1 영역에 적용된 음의 제 1 기준 음속, 제 2 영역에 적용된 제 2 기준 음속 및 제 1 영역에 대한 복수의 제 1 추정 음속 중 하나를 고려한다.

방법의 일 태양에서, 서브 인터페이스의 위치의 결정은 감지된 신호의 적어도 일부에 기초한다.

방법의 일 태양에서, 중간 영역의 제 2 영역은 제 2 대표 영역을 포함하고, 중간 영역의 제 1 영역은 제 1 대표 영역을 포함한다.

방법의 일 태양에서, 방법은 복수의 제 2 이미지 데이터에 기초하여 제 2 영역의 제 2 음속을 결정하기 전에 상기 제 2 영역의 제 2 대표 영역과 관련된 복수의 제 2 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 각각의 제 2 이미지 데이터는 적어도 제 2 대표 영역에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 제 2 기준 음속 및 복수의 제 2 추정 음속 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

방법의 일 태양에서, 매질은 포유 동물의 신체이고, 외부면은 포유 동물의 피부이며, 타겟 영역은 포유 동물의 간이고, 중간 영역은 깊이 방향로 간과 피부 사이에 포함된 매질의 영역이다.

본 발명의 다른 목적은 매질의 타겟 영역 내에서 타겟 음속을 결정하기 위한 초음파 이미징 시스템으로서,

- 후방 산란파를 감지하고 해당 감지된 신호를 초음파 시스템에 제공하도록 구성된 프로브; 및

- 매질을 상기 매질의 중간 영역과 깊이 방향의 타겟 영역으로 분할하는 매질 내 적어도 하나의 인터페이스의 위치를 형태학적 이미지 상에서 결정하고; 감지된 신호의 적어도 일부에 기초하여 중간 영역의 제 1 음속을 결정하며; 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 인터페이스의 위치를 고려하여 타겟 영역 내부의 타겟 음속과 제 1 음속을 결정하도록 구성된 처리 유닛을 포함한 초음파 이미징 시스템을 제공하는 것이다.

시스템의 다양한 실시예에서, 다음 특징 중 하나 및/또는 다른 특징이 선택적으로 통합될 수 있다.

시스템의 일 태양에서, 프로브는 매질의 외부면과 기능적으로 접촉하도록 구성되고, 상기 프로브는 타겟 영역을 향해 깊이 방향으로 여기파를 매질에 전송하도록 구성되며, 상기 여기파는 프로브를 향해 매질에서 후방 산란된다.

시스템의 일 태양에서 :

-타겟 음속은 인터페이스의 위치, 타겟 영역에 적용되는 타겟 기준 음속, 중간 영역에 적용되는 제 1 음속 및 타겟 지역에 대한 복수의 추정 타겟 음속 중 하나를 고려하여 결정된다.

시스템의 일 태양에서, 시스템은 중간 영역의 제 1 음속을 결정하기 전에 중간 영역의 제 1 대표 영역과 관련된 복수의 제 1 이미지 데이터를 더 계산하고, 제 1 음속은 복수의 제 1 이미지 데이터에 기초하며, 각각의 제 1 이미지 데이터는 적어도 제 1 대표 영역에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 음의 제 1 기준 음속 및 복수의 제 1 기준 음속 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

시스템의 일 태양에서, 시스템은 타겟 영역 내의 타겟 음속를 결정하기 전에 타겟 영역의 타겟 대표 영역과 관련된 복수의 타겟 이미지 데이터를 더 계산하고, 타겟 음속는 타겟 영역의 대표 영역에 있는 복수의 타겟 이미지 데이터에 기초하며, 각각의 타겟 이미지 데이터는 적어도 대표 영역에 대응하는 감지 신호에 적용되고 인터페이스의 위치, 타겟 영역에 적용되는 타겟 기준 음속, 중간 영역에 적용된 제 1 음속, 및 타겟 영역에 대한 복수의 추정 타겟 음속 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

시스템의 일 태양에서, 다음 중 적어도 하나이다:

- 복수의 제 1 추정 음속과 복수의 추정 타겟 음속은 동일한 값을 갖고,

- 상기 제 1 추정 음속은 중간 영역에 대해 알려진 음속이며, 상기 추정 음속은 타겟 영역에 대해 알려진 음속이다.

시스템의 일 태양에서, 인터페이스의 위치 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초한다.

시스템의 일 태양에서, 인터페이스의 위치 결정은 형태학적 이미지의 자동 이미지 처리를 기반으로 한다.

시스템의 일 태양에서, 인터페이스의 위치는 중간 영역과 타겟 영역 사이의 깊이 방향을 따라 매질의 이미지 데이터의 진폭의 변화에 기초하여 결정되고, 이미지 데이터는 감지된 신호 및 기준 음속을 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

시스템의 일 태양에서, 제 1 음속 및/또는 타겟 음속은 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 사용하여 계산되고, 복수의 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 값은 제 1 대표 영역의 복수의 제 1 이미지 데이터 및/또는 타겟 대표 영역의 복수의 타겟 이미지 데이터에 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 각각 적용함으로썩 획득되며, 제 1 음속은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값 중 선택된 하나이고/이거나 타겟 음속은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값 중 선택된 하나이다.

시스템의 일 양태에서, 제 1 음속은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값의 최대값이고/거나 타겟 음속은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값의 최대값이다.

시스템의 일 태양에서, 포커싱 기준은 코히어런스 기준이다.

시스템의 일 태양에서, 시스템은 또한:

- 깊이 방향으로 중간 영역을 외부면에 근접한 중간 영역의 제 2 영역 및 인터페이스에 근접한 중간 영역의 제 1 영역으로 분할하는 서브-인터페이스의 위치를 중간 영역에서 결정하고,

- 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 제 2 기준 음속 및 복수의 제 2 추정 음속 중 하나를 파라미터로 취하여 제 2 영역의 제 2 음속을 결정하며,

제 1 음속의 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부를 기반으로 하며, 서브-인터페이스의 위치, 제 1 영역에 적용된 제 1 기준 음속, 제 2 영역에 적용된 제 2 기준 음속 및 제 1 영역에 대한 복수의 제 1 추정 음속 중 하나를 고려한다.

시스템의 일 태양에서, 서브-인터페이스의 위치의 결정은 감지된 신호의 적어도 일부에 기초한다.

시스템의 일 태양에서, 중간 영역의 제 2 영역은 제 2 대표 영역을 포함하고, 중간 영역의 제 1 영역은 제 1 대표 영역을 포함한다.

시스템의 일 태양에서, 시스템은 복수의 제 2 이미지 데이터에 기초하여 제 2 영역의 제 2 음속을 결정하기 전에 제 2 영역의 제 2 대표 영역과 연관된 복수의 제 2 이미지 데이터를 더 계산하고, 각각의 제 2 이미지 데이터는 적어도 제 2 대표 영역에 대응하는 감지 신호에 적용되고 제 2 기준 음속 및 복수의 제 2 추정 음속 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

시스템의 일 태양에서, 매질은 포유 동물 신체이고 외부면은 포유 동물의 피부이고, 타겟 영역은 포유 동물의 간이며, 중간 영역은 깊이 방향으로 간과 피부 사이에 포함된 매질의 영역이다.

본 발명의 내용에 포함됨.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 주어진 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면에서:
-도 1은 두 영역으로 분할된 매질의 개략도를 보여주는 매질의 타겟 영역에서 음속을 결정하기 위한 시스템의 개략도이다.
-도 2는 중간 영역과 타겟 영역을 나타내는 도 1의 시스템을 사용하여 획득된 매질의 시각적 이미지(25)의 예이다.
-도 3은 매질의 타겟 영역에서 음속을 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
-도 4는 매질의 중간 영역에서 코히어런스 값 대 음속의 차트 예이다.
-도 5는 매질의 타겟 영역에서 코히어런스 값 대 음속의 차트 예이다.
-도 6은 3 개의 영역으로 분할된 도 1의 매질의 개략도이다.
-도 7은 이미지 데이터에서 영역의 해상도를 추정하기 위해 계산된 공간 자기 상관의 예이다.

도 1은 매질(14)의 관심 영역(본 명세서에서 타겟 영역(12)이라 함)에서 음속(c)(본 명세서에서 음속(cT)이라 함)을 결정하기 위한 초음파 이미징 시스템(10)의 개략도이다. 도 1은 비례가 아니며 단지 시스템(10)을 표현하고 그 기능을 설명하기 위해 제공된다.

매질(14)은 쥐 또는 인간의 일부와 같이 포유 동물 신체의 어떤 일부일 수 있다. 일 실시예에서, 매질(14)은 간을 포함하는 인간의 복부 부분이다. 다른 실시예에서, 매질(14)은 인간의 유방의 일부이다. 다른 실시예에서, 매질(14)은 인간 뇌의 일부이다.

타겟 영역(12)은 매질(14)의 임의의 내부 영역이며, 이는 매질(14)의 표면 아래에 위치한 영역, 즉 매질(14)의 표면으로부터 원위에 위치한 영역이다. 일 실시예에서, 타겟 영역(12)은 복부에 포함된 간의 일부이다.

시스템(10)은 매질(14)의 다양한 특성을 결정하기 위해, 특히 타겟 영역(12)에서 음속을 결정하는데 사용될 수 있다.

시스템(10)은 이 예에서 컴퓨터 시스템(18)에 내장된 것으로 도시된 처리 유닛(16), 및 매질(14)을 오가며 여기파(21)를 송수신하기 위한 프로브(20)를 포함한다.(도 1에서는 단지 몇몇 개략적인 여기파들만 도시되어 있다). 처리 유닛(16)은 프로브(20)를 제어할하고 또한 프로브(20)에 의해 수집된 정보를 수신하기 위해 프로브(20)와 기능적으로 연관 있다.

컴퓨터 시스템(18)은 키보드(22)와 같은 처리 유닛(16)에 명령어를 입력하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. 명령어는 예를 들어 여기파(21)의 형태 및 강도이다. 키보드(22)는 터치 스크린 키보드로 대체될 수 있고, 처리 유닛(16)에 무선 연결될 수 있다. 컴퓨터 시스템(18)은 또한 프로브(20)에 의해 수집된 데이터에 해당하는 매질(14)의 이미지(25)(본 명세서에서 "시각적 이미지 25"라고 함)를 시각화하기 위한 디스플레이(24)를 포함 할 수 있다. 이러한 시각적 이미지(25)의 예가 도 2에 도시되어 있다. 디스플레이(24)는 컴퓨터 시스템(18)에 무선으로 연결될 수 있다. 키보드(22), 디스플레이(24) 및/또는 프로브(20)는 물리적으로 서로 그리고 처리 유닛(16)으로부터 멀리 떨어져 있을 수 있는 것으로 고려된다. 이들은 예를 들어 서로 다른 방에 또는 위치에 있을 수 있으며, 따라서 프로브(20)의 원격 사용자가 프로브(20)에 의해 수집된 데이터가 아니라 실시간으로 분석할 수 있다.

프로브(20)는 매질(14)을 오가는 초음파의 형태로 여기파를 송수신할 수 있는 시스템(10)의 요소이므로, 처리 유닛(16)이 여기파들을 적어도 매질(14)을 나타내는 시각적 이미지(25)로 처리할 수 있다. 이러한 유형의 이미징은 일반적으로 총음파 검사로 알려져 있다. 후술하는 바와 같이, 처리 유닛(16)은 매질(14)로부터 수신된 파동에 해당하는 데이터를 더 이용하여 타겟 영역(12)에서 음속(c)을 결정할 수 있다.

작동시, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로브(20)는 매질(14)의 외부면(26)과 기능적으로 (즉, 초음파 겔을 통해 직간접적으로) 접촉된다. 매질(14)이 인체의 복부 부분인 경우, 외부면(26)은 예를 들어 피부이다.

프로브(20)는 서로 인접한 복수의 트랜스듀서(28)를 포함하며, 깊이 방향(D)의 각각의 여기파(21)(음향파 또는 초음파)를 타겟 영역(12)을 향해 매질(14)로 전송한다. 일반적으로, 깊이 방향(D)은 프로브(20)의 방출(32)의 표면에 실질적으로 수직이다. 방출(32)의 표면은 트랜스듀서(28)의 공간적 분포에 실질적으로 일치하는 표면 방향(D1)으로 뻗어 있다. 트랜스듀서(28)는 표면 방향(D1)으로 일렬의 트랜스듀서를 형성하도록 정렬될 수 있거나 트랜스듀서의 평면 2D 표면을 형성할 수 있다. 타겟 영역(12)은 음파(21)가 타겟 영역(12)에 도달하기 전에 먼저 매질(14)의 외부면(26) 및 중간 영역(30)을 통과하도록 매질(14) 내부에 깊이 있을 수 있다. 예를 들어, 매질(14)이 인체의 복부 부분이고 타겟 영역(12)이 간인 경우, 중간 영역(30)은 근육, 결합 조직 및/또는 일부 지방으로 구성될 수 있다. 중간 영역(30)은 매질(14) 내 파의 전파에 영향을 미치고 결과적으로 이러한 파로부터 감지된 신호에 기초한 음속 계산에 영향을 미친다.

트랜스듀서(28)는 임의의 유형의 파, 즉 수렴파, 발산파 또는 평면파 또는 준평면파와 같은 집속파 또는 비집속파를 전송하도록 구성된다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(28)는 표면 방향(D1)에 대해 투과각(α)을 갖는 일련의 평면파를 방출한다. 투과각(α)에서 평면파를 생성하기 위해, 트랜스듀서(28)는 서로에 대한 시간 지연으로 작동된다.

트랜스듀서(28)는 또한 매질(14)에 의해 방출된 파를 수신하도록 구성된다.이를 후방 산란파(29)라 한다. 여기파(21)가 매질(14)로 전송될 때, 이들의 일부는 여기파가 매질에서 반사 요소를 만날 때 매질(14)에서 프로브(20)를 향해 다시 방출된다. 반사 요소는 매질의 이질성인 입자일 수 있다. 예를 들어, 이러한 입자는 임의의 포유류 조직에 포함된 콜라겐 입자일 수 있다. 이러한 반사 요소는 시각적 이미지에서 "반점"으로 표시된 25 개의 점을 생성한다. 따라서, 이러한 후방 산란파(29)의 강도는 매질(14)의 시각적 이미지(25)를 형성하기 위해 매질(14) 내의 다양한 조직을 구별하는 방법으로 사용될 수 있다.

보다 상세하게 이제 도 2를 참조하면, 프로브(20)에 의해 수집된 데이터(즉, 후방 산란파(29))로부터 결정된 시각적 이미지(25)의 예가 제공된다. 시각적 이미지(25)는 하나 이상의 불균일성을 갖는 매질(14)를 디스플레이한다. 매질(14)은 다음과 같이 분할될 수 있다: 타겟 영역(12)에 대응하는 매질(14)의 제 1 유사-균일 영역(이 예에서, 간); 및 중간 영역(30)에 대응하는 타겟 영역(12)과는 구별되는 제 2 비균일 부분을 포함한다. 인터페이스(34)는 타겟 영역(12)과 중간 영역(30) 을 식별될 수 있다. 인터페이스(34)는 조성물 또는 밀도와 같이 상이한 특성의 조직들 사이의 전이에 대응한다. 인터페이스(34)의 위치는 아래에서 논의되는 바와 같이 타겟 영역(12)(이하 "타겟 음속(cT)"이라고 함)에서 음속(c)의 계산에서 고려될 것이다. 타겟 영역(12)(예를 들어, 간)은 중간 영역(30)(예를 들어, 결합 조직 및 근육 조직)을 통과한 후에만 여기파(21)에 의해 도달되기 때문에, 타겟 영역(12)의 음속 계산은 중간 영역(30)의 유무에 의해 변경될 수 있다.

인터페이스(34)는 매질(14)을 타겟 영역(12) 및 중간 영역(30)으로 분할한다. 타겟 영역(12) 및 중간 영역(30)은 상이한 크기일 수 있다. 예를 들어, 중간 영역(30)은 타겟 영역(30)에 비해 얕을 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 제 1 실시예에 따른, 타겟 영역(12)에서 타겟 음속(cT)을 결정하기 위한 방법(40)이 설명될 것이다. 방법(40)은 초음파 이미징 시스템(10)을 사용한다. 프로브(20)는 매질(14)(예를 들어, 피부)의 외부면(26)과 접촉하여 타겟 영역(12)(예를 들어, 간)을 향해 깊이 방향(D)으로 매질(14)에 여기파(21)를 전달한다. 여기파(21)는 매질(14)에서 프로브(20)를 향해 후방 산란된다. 프로브(20)는 후방 산란파(29)를 감지하고 후방 산란파(29)에 대응하는 감지 신호를 초음파 시스템(10)의 처리 유닛(16)에 제공한다. 감지된 신호는 시간과 관련된다. 감지된 신호는 일반적으로 "미가공(raw) 신호" 또는 "RF 신호"라고 하는 시간 관련 신호이다. 이러한 신호는 빔포밍된 신호가 아니다. 이들은 매질(14)에 관한 정보를 얻기 위해 처리 유닛(16)에 의해 처리된다.

이미지 데이터는 여기파(21)를 후방 산란시키는 저항의 표시를 트랜스듀서(26)에 의해 커버되는 매질(14) 영역의 각 공간 위치에 제공하는 감지된 신호로부터 획득된 값의 집합이다. 일 예에서, 이미지 데이터가 매질(14)의 시각적 이미지(25)를 형성하는데 사용된다. 이미지 데이터는 바람직하게는 하나 이상의 픽셀 값, 예를 들어 10 개 이상의 픽셀 값을 갖는 이미지이다. 이미지 데이터가 매질 내 물리적 직사각형 영역에 해당하는 경우, 이미지 데이터는 픽셀 값의 행렬이 될 수 있다. 이 행렬의 크기는 3x3 픽셀 이상일 수 있다.

감지된 신호를 이미지 데이터(즉, 값의 앙상블)로 처리하는 것은 빔포밍 알고리즘을 통해 이루어진다. 다양한 알려진 빔포밍 알고리즘이 있다. 본 명세서에서는 하나만 설명되지만, 상기 방법은 다른 빔포밍 알고리즘에 적용될 수 있다.

빔포밍 알고리즘에서, 각 트랜스듀서(26)에 의한 여기파(21)의 전송 사이의 시간 지연이 보상된다. 여기파(21)가 균일하다고 간주되는 매질에서 전송될 때, 그 매질의 음속이 대개 고려된다. 일반적으로, 알려진 측정되지 않은 표준 음속이 파라미터로 선택된다. 결과적으로, 비균일 매질에서, 알려진 측정되지 않은 표준 음속은 매질에서 실제 음속의 근사치일 뿐이다.

본 명세서에 설명된 방법은 타겟 영역(12)의 음속을 보다 정확하게 근사하기 위해 매질의 불균일성을 보상하는 것을 제안한다. 특히, 간의 예에서, 음속의 정확한 추정치를 갖는 것이 실제로 바람직한데, 이는 정상 간의 음속과 아픈 간의 음속 간의 차(差)가 매우 좁기 때문이다.

균일한 매질로 전송되는 평면파의 경우 빔포밍 계산의 예가 아래에 주어져 있다. 매질에 평면파를 전송하려면, 프로브의 트랜스듀서에 다음 지연을 적용해야한다:

d(i) = i.p

여기서,

i는 1에서 N 사이에 있는 프로브의 트랜스듀서에 대한 인덱스이며 N은 트랜스듀서의 개수이다;

p는 미리 결정된 시간 길이(초)이다.

매질 내 트랜스듀서에 의해 초음파 펄스를 전송하는 데 이러한 지연이 적용된다.

그런 다음, 평면파는 표면 방향(D1)에 대해 투과각(α)으로 기울어져 있고,

sin(α)　=　p.c0/Δx이다.

여기서,

c0은 매질에서 소리의 일정한 기준 음속이다;

Δx는 프로브(선형 프로브 어레이)에 있는 트랜스듀서의 공간 피치이다.

따라서, 모든 음속에 대해 투과각(α)을 다시 계산할 수 있다.

그 후, 방출된 여기파(21)가 매질(14) 내의 위치에 도달하는 데 필요한 시간을 "순방향 지연(D_forward)"이라고 하며 다음과 같이 정의된다:

D_forward = 1/c0.[x.sin(α(c0))+z.cos(α(c0))] (식 1)

여기서,

α는 평면 여기파(21)의 표면 방향(D1)에 대한 투과각(α)에 있다;

x, z는 위치의 방향(D1) 및 깊이 방향(D)를 따른 횡축이다;

c0은 매질에서 소리의 일정한 기준 음속이다;

sin(), cos()는 sinus 및 cosinus 삼각 함수이다.

후방 산란파(29)가 위치(xp)에서 주어진 트랜스듀서로 다시 이동하는 데 필요한 시간은 "역방향 지연(D_backward)"으로 알려져 있으며 다음과 같이 정의된다:

D_backward　=　1/c0.sqrt((x-xp)²+z²) (식 2)

여기서,

sqrt()는 제곱근 수학 함수이다.

따라서, 조종된 평면파가 해당 위치에 도달하고 되돌아오는 총 이동 시간(D)은 다음과 같다:

D = D_forward　+　D_backward (식 3)

빔포밍 알고리즘의 단순화된 버전은 먼저 인덱스(i)의 모든 트랜스듀서에서 감지된 신호를 위의 총 이동 시간에 따라 단계적으로 합산하는 것이다:

(식 4)

여기서,

b(i)는 감지된 신호의 트랜스듀서 가중치 함수이고,

S_i(t)는 위치(xp)에 해당하는 인덱스(i)의 트랜스듀서가 수신한 감지된 신호이다.

이후, 빔포밍 알고리즘은 이미지 데이터에서 좌표(x, z)를 갖는 픽셀의 값을 추론하기 위해 시간 윈도우에 대한 코히런트 신호(S_coherent)의 에너지를 계산한다.

타겟 음속(cT)을 결정하는 방법(40)은 중간 영역(30) 및 타겟 영역(12) 각각에 대한 이미지 데이터를 빔포밍하여 상기 중간 영역(30) 및 타겟 영역(30)의 로컬 음속 계산에 사용되는 이미지 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 타겟 영역(12)에 대한 빔포밍 알고리즘은 중간 영역(30)에 대한 빔포밍 알고리즘을 사용하여 미리 결정된 음속을 사용한다.

방법(40)은 적어도 다음 단계를 포함한다:

-단계 S1에서, 가상 분할이 실현된다. 매질(14)의 중간 영역(30)(예를 들어, 근육 조직 및 결합 조직)과 깊이 방향(D)에서 타겟 영역(12)(예를 들어, 간) 사이의 경계면(34)의 위치는 매질의 형태학적 이미지에서 결정된다. 이 결정은 빔포밍 알고리즘에서 상이한 음속을 다른 식별된 영역에 적용하는 데 사용된다.

인터페이스(34)의 위치 결정은 매질(14)의 형태학적 이미지에 기초할 수 있다. 형태학적 이미지는:

-프로브(20)에 의해 수신된 일부 감지된 신호, 또는

-B 모드 이미지와 같은 감지된 신호를 처리하는 빔포밍 알고리즘에 의해 획득된 이미지 데이터, 또는

-시스템에 의해 또는 다른 시스템으로부터 이전에 기록된 초음파 이미지 또는 자기 공명 이미징 시스템에서 이전에 기록된 자기 공명 이미지(MRI)와 같이 초음파 이미징 시스템에 이전에 저장된 기록된 이미지, 또는

-매질(14)에 해당하는 다른 이미지일 수 있다.

인터페이스(34)의 위치 결정은 감지된 신호 중 일부에 기초할 수 있다. 빔포밍 알고리즘은 매질(14)의 이미지 데이터를 전역적으로 획득하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 이미지 데이터는 도 2에 도시된 시각적 이미지(25)를 얻기 위해 처리될 수 있다. 이미지 데이터는 인터페이스(34)의 위치를 결정하기 위해 이용된다. 이미지 데이터를 사용하는 인터페이스(34)의 결정의 예를 아래에 제공할 것이다.

단계 S2에서, 중간 영역(30)의 제 1 대표 영역(42)과 관련된 복수의 제 1 이미지 데이터가 계산되고, 복수의 제 1 이미지 데이터에 기초하여 중간 영역(30)의 제 1 음속(c1)이 결정된다. 제 1 대표 영역(42)은 인터페이스(34)에 근접한 일 실시예에서 선택된다. 제 1 대표 영역(42)은 일반적으로 중간 영역(30)의 서브 영역이다. 제 1 대표 영역(42)은 복수의 제 1 이미지 데이터를 사용하여 결정된 음속이 중간 영역(30)에 대한 음속(본 명세서에서는 제 1 음속(c1)이라함)으로 간주되는 한 중간 영역(30)을 대표하는 것으로 간주된다. 각각의 제 1 이미지 데이터는 제 1 대표 영역(42)에 대응하는 적어도 감지된 신호에 적용되고 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

제 1 기준 음속(c_ref_1)은 예를 들어 중간 영역(30)에 대해 알려진 음속이다.

다음 계산을 위해, 중간 영역(30) 내부의 음속이 파라미터로 사용될 때, 결정된 제 1 음속(c1) 값이 사용된다.

-단계 S3에서, 타겟 영역(12)의 타겟 대표 영역(44)과 관련된 복수의 타겟 이미지 데이터가 계산되고, 복수의 타겟 이미지 데이터에 기초하여 타겟 영역(12) 내부의 사운드의 타겟 음속(cT)이 결정된다. 타겟 대표 영역(44)은 제 1 대표 영역(42)에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 선택될 수 있다. 각각의 타겟 이미지 데이터는 적어도 타겟 대표 영역(44)에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 인터페이스(34)의 위치, 타겟 영역(12)에 적용된 제 2 기준 음속(c_ref_2), 중간 영역(30)에 적용되는 제 1 기준 음속(c1), 및 타겟 영역(12)에 대한 복수의 제 2 추정 음속(c_supp_2) 중 하나를 파라미터로 취하는 (상술한 바와 동일한 빔포밍 알고리즘 일 수 있는) 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

인터페이스의 위치를 결정하는 방법

일 실시예에서, 인터페이스(34)의 위치는 깊이 방향(D)으로 이미지 데이터의 구배를 분석함으로써 발견된다. 깊이 방향(D)(및 선택적으로 표면 방향(D1))으로 이미지 데이터의 값의 변화를 분석함에 의해 중간 영역(30)의 밀도가 에서 타겟 영역(12)의 밀도와 상당히 다르기 때문에, 중간 영역(30)에서 타겟 영역(12)으로의 전환을 바람직하게는 자동으로 결정할 수 있다.

따라서, 일 실시예에서, 인터페이스(34)의 위치는 중간 영역(30)과 타겟 영역(12) 사이의 깊이 방향(D)에 따른 매질(14)의 이미지 데이터의 진폭의 변화에 기초하여 결정된다. 가령, 깊이 방향(D)에 따른 매질(14)의 이미지 데이터의 진폭 변화를 임의의 최적화 알고리즘에 의해 그러한 매질에서 알려진 진화를 정의하는 파라메트릭 곡선으로 피팅할 수 있다. 파라미터 곡선은 예를 들어 인터페이스(34)의 위치 및 다른 파라미터를 포함하는 여러 파라미터를 포함한다.

이미지 데이터는 2D 매트릭스 형태일 수 있으며, 감지된 신호 및 기준 음속(c0)을 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다. 기준 음속(c0)은 매질(14)에 대한 음속의 전형적인 값, 즉, 글로벌 기준 음속(c_ref_0)에 해당할 수 있다.

일 실시예에서, 인터페이스(34)의 위치는 형태학적 이미지 또는 매질에 대응하는 임의의 2D 이미지 데이터의 자동 이미지 처리에 의해 결정된다.

자동 이미지 처리는 인터페이스(34)의 위치를 결정하기 위해 형상 인식 알고리즘을 사용할 수 있다.

자동 이미지 처리는 인터페이스(34)의 위치를 결정하기 위해 종래의 윤곽 검출 필터를 사용할 수 있다. 이러한 필터의 예는 Canny 또는 Gabor 필터이다.

인터페이스(34)의 위치를 결정하는 다른 방법이 고려된다. 예를 들어, 이미지 데이터는 유사한 매질의 복수의 분류된 이미지 데이터로 훈련된 신경망에 의해 처리되고, 상기 분류된 이미지 데이터는 매질의 물리적 특성으로 인덱싱되며, 상기 물리적 특성은 각각의 상기 분류된 이미지 데이터에서 인터페이스의 위치를 포함한다. 상기 처리는 수백 또는 수천 개의 분류된 이미지 데이터를 기반으로 하는 딥 러닝 방법일 수 있다.

다른 실시예에서, 인터페이스(34)의 위치는 임의로 선택될 수 있다. 인터페이스(34)의 위치의 임의적 선택은 중간 영역(30)의 알려진 깊이 값의 함수로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인체에서 피부 및 지방 세포층의 두께가 2cm 인 것이 표준이다. 그러한 경우, 인터페이스(34)의 위치는 외부면(26)에 대해 깊이 방향(D)으로 2cm의 거리에 있도록 선택될 것이다.

또 다른 실시예에서, 인터페이스의 위치는 인터페이스(34)에 의해 분리된 두 영역 사이에서 발리스틱 에코(ballistic echo)가 강하도록 선택된다. 즉, 인터페이스(34)의 위치는 감지된 신호 또는 위상 감지 신호(빔포밍된 신호)가 최대일 때 시간(t_i)의 순간에 결정된다.

인터페이스의 위치는 깊이 방향(D)의 좌표이거나 깊이 방향(D) 및 표면 방향(D1)의 좌표일 수 있다.

상기 방법에 따르면, 인터페이스(34)의 위치는 바람직하게는 적어도 하나의 이미지 데이터에서 자동으로 결정된다. 결국, 여러 이미지 데이터(다양한 순간에 촬영된 이미지 데이터)가 사용되고, 복수의 결정된 위치는 예를 들어 인터페이스(34)의 연속적으로 결정된 위치의 평균값에 의해 최상의 위치를 결정하는 데 사용된다.

제 1 대표 영역 선택

보다 구체적으로, 단계 S2를 참조하면, 제 1 대표 영역(42)은 대표 영역 선택 알고리즘에 따라 처리 유닛(16)에 의해 자동으로 선택된다. 제 1 대표 영역(42)이 중간 영역(30)의 고정 부분으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 대표 영역(42)은 깊이 방향(D)으로 폭 1cm 및 표면 방향(D1)으로 길이 2cm 의 직사각형으로 선택될 수 있다.

신체의 복부 부분이 일반적으로 깊이 방향(D)으로 1cm 내지 3cm 두께의 근육 및 결합 조직을 갖는다는 점을 고려하면, 처리 유닛(16)이 제 1 대표 영역(42)을 예를 들어 깊이 방향으로 2cm에 위치하고 표면 방향(D1)으로 이미지의 중간에 위치하는 직사각형의 시각 이미지(25)으로 간주하도록 프로그래밍하는 것이 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 대표 영역(42)은 이미지 데이터의 기능에서 전역으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 중간 영역(30)의 준-균일 영역이 선택될 수 있다.

유리하게는, 자동 선택은 동일한 데이터 입력에 대해 동일한 결과를 얻을 수 있게 한다. 추가로, 상기 단계는 환자 데이터가 수집되면 추가 스캔을 위해 환자가있을 필요없이 데이터 수집으로부터 시간 및/또는 거리상 원격으로 수집될 수 있다.

제 1 이미지 데이터의 획득

제 1 이미지 데이터의 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부 및 제 1 기준 음속(c_ref_1)을 파라미터로 취하는, 전술한 바와 같은, 빔 형성 알고리즘에 기초하한다. 제 1 기준 음속(c_ref_1)은 처리 유닛(16)의 메모리로부터 검색될 수 있는 상수 파라미터이고 매질(14)에서 음속의 고전적인 값에 해당할 수 있다. 이 값은 감지된 신호와 별개이다.

예를 들어, 중간 영역(30)의 제 1 대표 영역(42)에서 균일한 매질로 전송되는 평면파의 경우 빔 형성 계산은 다음 식에 의해 계산될 수 있다:

D_forward　=　(1/c1).[x.sin(α(c1))+z.cos(α(c1))] (식 5)

D_backward　=　(1/c1).sqrt((x-xp)²+z²) (식 6)

D　=　D_forward　+　D_backward (식 7)

여기서,

D_forward는 일반적인 경우 위에서 설명한 순방향 지연이다.

D_backward는 일반적으로 위에서 설명한 역방향 지연이다.

c1은 중간 영역(30)에서 제 1 대표 영역(42)의 매질에서 결정되는 음속이며,

이 공식은 다음 식으로 보정된다:

z = h(c_ref_1) .c1 / c_ref_1 (식 8)

α(c1) = asin(c1 / c_ref_1.α(c_ref_1)) (식 9)

여기서,

asin()은 arcsinus 삼각 함수이며,

h(c_ref_1)는 제 1 대표 영역(42)의 깊이 기준이다.

이러한 보정은 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중에 음속의 변화를 보상하기 위한 것으로, 제 1 대표 영역(42)이 중간 영역(30)에서 움직이지 않고 평면파와 같은 여기파가 표면 방향(D1)에 대해 동일한 투과각(α)을 갖게 한다. 이러한 보정으로 인해, 생성된 제 1 이미지 데이터를 서로 비교하고 설명된대로 제 1 음속(c1)을 계산하도록 처리할 수 있다.

그런 다음, 빔포밍 알고리즘은 인덱스(i)의 모든 트랜스듀서에서 감지된 신호(S_i)를 위의 총 이동 시간에 의해 단계적으로 합산하고:

(식 10)

제 1 이미지 데이터에서 좌표(x, z)를 갖는 픽셀의 값을 추론하기 위해 시간 윈도우에 대한 코히런트 신호(S_coherent)의 에너지를 계산한다.

제 1 기준 음속(c_ref_1)은 전역으로 매질(14) 내 알고 있는 음속값에 해당할 수 있다. 이는 기준 음속(c0)과 동일할 수 있다. 제 1 기준 음속(c_ref_1)은 중간 영역(30)에서만 알려진 음속값에 해당할 수 있다. 예를 들어, 지방 조직의 음속은 약 1480m/s 인 것으로 알려져 있다. 제 1 기준 음속(c_ref_1)은 대안으로 관심 영역(12)에서만 알려진 음속값에 해당할 수 있다. 간에서의 음속은 예를 들어 약 1540m/s 일 수 있다는 것이 알려져 있다.

복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1)은 가능한 기준 음속의 범위를 형성하는 매질(14)(예를 들어, 전역으로 매질(14) 또는 중간 영역(30) 또는 타겟 영역(12))에서 음속의 다양한 알려진 값일 수 있다. 가능한 기준 음속의 범위는 도 4의 가로좌표에 표시된 것처럼 1300m/s 내지 1700m/s 사이의 범위일 수 있다. 제 1 기준 음속(c_ref_1)은 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나일 수 있다. .

제 1 음속의 계산

제 1 음속(c1)은 제 1 포커싱 기준을 사용하여 계산된다. 복수의 제 1 포커싱 값은 제 1 대표 영역(42)의 복수의 제 1 이미지 데이터 각각에 제 1 포커싱 기준을 적용함으로써 획득된다. 그런 후, 제 1 음속(c1)은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값(즉, 선택된 제 1 포커싱 값에 해당하는 음속) 중 선택된 하나이다. 일 실시예에서, 제 1 음속(c1)은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값의 최대값이다.

제 1 포커싱 기준이 코히어런스 기준을 포함하는 경우, 제 1 음속(c1)은 복수의 제 1 이미지 데이터에 적용되는 제 1 코히어런스 기준을 사용하여 얻은, 즉, 각각의 제 1 추정 음속(c_supp_1)에 대한 복수의 값들 중 최대값으로 선택된다. 도 4는 복수의 제 1 음속(c_supp_1)을 사용하여 얻은 코히어런스 값의 예를 보여준다(코히어런스 값은 그래프의 각 지점이며, 상기 값은 세로축에 있고 코히이런스 값을 얻는 데 사용된 해당하는 추정 음속은 가로축에 있다). 계산된 코히어런스 값의 최대값에 해당하는 음속으로 제 1 음속(c1)이 선택된다. 도 4의 예에서, 최대값은 종 모양 그래프의 가장 높은 지점으로 세로축에서 약 2.47이며 음속 1460m/s에 해당한다.

다른 실시예에서, 포커싱 기준은 최대 측면 해상도와 같은 해상도 기준을 포함한다. 빔포밍 포커싱 지연이 비행의 전파 시간을 정확하게 보상할 때 초음파 이미지의 해상도가 향상된다. 따라서, 초음파 영상(이미지 데이터)에서 해상도 추정을 사용함으로써 매질에서 음속을 추정하기 위한 포커싱 기준으로 이용될 수 있다.

제 1 예에서, 제 1 이미지 데이터의 수직 또는 측면 라인(즉, 일정한 z 좌표를 갖는 라인)에 대응하는 이미지 데이터에 대한 푸리에 변환이 사용된다. 그런 후, 제 1 포커싱 기준은 푸리에 변환에 의해 얻은 주파수 값의 주파수 대역폭 일 수 있다. 마찬가지로, 제 1 음속(c1)은 복수의 제 1 이미지 데이터에 적용되는 제 1 포커싱 기준을 사용하여, 즉 각각의 제 1 추정 음속(c_supp_1)에 대해 획득된 복수의 값들 중 최대값으로서 선택될 것이다. 즉, 푸리에 변환으로 얻은 주파수 값에 대해 더 큰 주파수 대역폭을 제공하는 음속으로서 제 1 음속(c1)이 선택된다. 이는 복수의 제 1 이미지 데이터에서 최상의 (최대) 해상도를 갖는 것에 해당한다.

제 2 예에서, 이미지 데이터의 공간적 자기 상관을 계산하고 공간적 자기 상관의 크기를 추정하여 해상도 기준이 추정된다.

도 7은 2 차원(2D) 이미지 데이터의 공간 자기 상관의 예를 도시한다. 이 공간적 자기 상관은 또한 중심에 피크가 있는, 즉 축 지연 및 측면 지연에서 좌표(0, 0)인 2D 표면이다. 이 도면에서 공간 자기 상관은 복수의 레벨 윤곽 곡선으로 표시된다.

그런 다음, 각각의 축 방향 및 측면 방향으로 추론하여 각각의 상기 방향에서 피크 폭을 도출할 수 있다. 폭은 피크 최대값의 절반 높이에 대한 피크 모양 곡선의 폭(예를 들어, -6dB의 폭)으로 정의될 수 있다. 그런 다음, 공간 자기 상관의 크기는 각 방향에서 상기 폭의 함수이며, 예를 들어, 폭의 최대값 또는 평균값이거나 다른 모듈러스 함수에 의해 결정될 수 있다.

포커싱 기준은 하나 이상의 기준을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포커싱 기준에는 코히어런스 기준과 최대 해상도 기준이 포함될 수 있다.

포커싱 기준의 다른 모델도 고려된다.

타겟 대표 영역의 선택

보다 구체적으로, 단계 S3을 참조하면, 타겟 대표 영역(44)은 제 1 대표 영역과 유사한 방식으로 처리 유닛(16)에 의해 자동으로 선택되지만 타겟 영역(12)에 적용된다. 타겟 대표 영역(44)은 타겟 영역(12)의 고정된 부분이도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 타겟 대표 영역(44)은 깊이 방향(D)으로 폭 1cm, 표면 방향(D1)으로 길이 2cm의 직사각형으로 선택될 수 있다. 타겟 대표 영역(44)의 크기 및 형상은 제 1 대표 영역(42)과 상이할 수도 있고 동일할 수도 있다.

타겟 대표 영역(44)은 또한 시각적 이미지(25)상의 고정된 위치에 있도록 선택될 수 있다. 신체의 복부 부분이 일반적으로 깊이 방향(D)로 1cm 내지 3cm 두께의 근육 및 결합 조직을 갖는 것을 고려하면, 인간의 경우 타겟 대표 영역(44)은 예를 들어 깊이 방향으로 7cm에 위치하고 표면 방향(D1)으로 이미지의 중간에 있는 직사각형의 시각 이미지(25)로 간주하도록 처리 유닛(16)을 프로그래밍하는 것이 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 타겟 대표 영역(44)은 이미지 데이터의 기능으로 전역으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 타겟 영역(12)의 준-균일 영역이 고려될 수 있다.

타겟 이미지 데이터의 획득

타겟 대표 영역(44)과 연관된 타겟 이미지 데이터의 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부 및 타겟 기준 음속(c_ref_tar), 인터페이스(34)의 위치, 제 1 음속(c1) 및 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar)을 파라미터로 취하는, 전술한 바와 같은, 빔 형성 알고리즘에 기초하한다.

타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 예를 들어 타겟 영역(12)에 대해 알려진 음속이다.

타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 처리 유닛(16)의 메모리로부터 검색될 수 있고 매질(14) 내 음속의 고전적인 값에 대응할 수 있는 상수 파라미터이다. 이 값은 감지된 신호와 별개이다.

예를 들어, 타겟 영역(12)의 타겟 대표 영역(44)에서 균일한 매질로 전송되는 평면파의 경우 빔 형성 계산은 다음 식에 의해 계산될 수 있다:

D_forward　=　(1/c1).[h1/cos(α(c1))]　+(1/c).[(x-h1.tan(α(c1)).sin(α(c1)))　+　(z-h1).cos(α(c))] (식 11)

D_backward　=　min_xi[(1/c1).sqrt((xi-xp)²+h²)　+(1/c2).sqrt((x-xi)²+(z-h1)²) ] (식 12)

D　=　D_forward　+　D_backward (식 13)

여기서,

D_forward는 순방향 지연이다.

D_backward는 역방향 지연이다.

h1은 중간 영역(30)의 두께(즉, 인터페이스(34)의 위치)이다.

c1은 중간 영역(30)에서 미리 결정된 음속이다.

c는 타겟 영역(12)에서 타겟 대표 영역(44)의 매질에서 결정되는 음속이다.

이 식은 다음 식으로 보정된다:

z = z_ref.c / c_ref_2 + h1.(1-c / c_ref_2) (식 14)

여기서,

z_ref는 타겟 영역(44)의 깊이 기준이다.

이 보정은 추정되는 타겟 음속(c_supp_tar) 사이에서 음속의 변화를 보상해 타겟 대표 영역(44)이 타겟 영역(12)에서 이동하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. 이로 인해, 생성된 타겟 이미지 데이터가 서로 비교되고, 상술한 바와 같이 타겟 음속(c)을 계산하도록 처리된다.

그런 다음, 빔포밍 알고리즘은 인덱스(i)의 모든 트랜스 듀서에서 감지된 신호(S_i)를 위의 총 이동 시간에 의해 단계적으로 합산하고:

(식 15)

타겟 이미지 데이터에서 좌표(x, z)를 갖는 픽셀의 값을 추론하기 위해 시간 윈도우 동안 코히런트 신호(S_coherent)의 에너지를 계산한다.

타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 균일한 것으로 간주되는 매질(14) 내 전역으로 알려진 평균 음속값에 해당할 수 있다. 이는 기준 음속(c0) 및/또는 제 1 기준 음속(c_ref_1)과 동일하게 설정될 수 있다. 타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 중간 영역(30)에서만 알려진 음속값에 해당할 수 있다. 예를 들어, 지방 조직의 음속은 약 1480m/s 인 것으로 알려져 있다. 타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 관심 영역(12)에서만 알려진 음속값에 상응할 수 있다. 예를 들어, 간에서의 음속은 약 1540m/s 인 것으로 알려져 있다.

복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar)은 가능한 기준 음속의 범위를 형성하는 음속의 다양한 알려진 값(예를 들어, 전역으로 매질(14), 중간 영역(30) 또는 타겟 영역(12))이다. 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar)은 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1)과 동일할 수 있다. 타겟 기준 음속(c_ref_tar)은 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar) 중 하나일 수 있다.

타겟 음속의 계산

타겟 음속(cT)은 제 1 음속(c1)과 유사한 포커싱 기준을 사용하여 계산된다. 따라서, 이 단계에 대한 자세한 설명은 제 1 단계의 설명과 매우 유사한다. 타겟 대표 영역(44)의 복수의 타겟 이미지 데이터 각각에 타겟 포커싱 기준을 적용하여 복수의 제 2 포커싱 값을 획득한다. 타겟 포커싱 기준은 제 1 포커싱 기준과 동일하거나 상이할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 포커싱 기준은 코히어런스 기준 및/또는 최대 측면 해상도 기준을 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 타겟 이미지 데이터를 사용하여 서로 다른 추정된 음속에 대해 얻은 코히어런스 값의 그래프의 예가 제공된다.

그래프의 각 지점은 제 1 이미지 데이터를 얻기 위해 빔포밍 알고리즘에서 추정되는 복수의 음속(가로축) 중 하나를 사용하여 얻은 코히어런스 값(세로축)에 해당한다. 타겟 음속(cT)은 계산된 복수의 코히어런스 값 중 최대값에 대응하는 음속으로 선택된다. 도 5의 예에서, 최대값은 종 모양 그래프의 가장 높은 지점으로 세로축에서 약 0.55이고 음속 1585m/s에 해당한다.

수차 보정 추가

빔포밍 알고리즘은 수차 지연(D_aberration)을 고려하여 개선될 수 있다. 이러한 수차 지연(D_aberration)은 매질 내 파의 전파로 인한 것이 아니고 전파 모델에서 고려되지 않는 임의의 비행 시간이므로, 동종 모델을 선택한 경우 글로벌 음속과 같은 모델의 파라미터를 조정하여 보상할 수 없다. 이러한 수차 지연은 서로 약간 다를 수 있는 각 물리적 트랜스듀서에서의 지연, 신호 증폭을 위한 전자 기기에서의 지연, 프로브의 재료층에서의 지연을 보상할 수 있다.

그런 다음, 빔포밍에 대한 총 이동 시간(D)의 식을 다음과 같이 보정할 수 있다:

D = D_forward　+　D_backward　+　D_aberration

이는 식 4, 10 및 15의 빔포밍 합에서 감지된 신호의 위상을 개선할 수 있다.

참조 문헌 "Robust sound speed estimation for ultrasound-based hepatic steatosis assessment", Marion Imbault et Al에서 이러한 개선의 예를 제공한다. 그러나, 이러한 수차 보정은 불균일한 매질, 즉 매질 내 파의 전파 동안 음속이 변경되는 매질 내 음속의 전파를 올바르고 정확하게 보상할 수 없다.

반대로, 본 명세서에 개시된 방법은 적어도 제 1 음속(c1) 및 타겟 음속(cT)을 결정한다. 따라서, 이 방법은 D_aberration의 진폭을 최소화하는 복수의 음속(최소 2 개)을 갖는 매질의 모델을 구축하여 이에 따라 지방간 또는 기타 질병의 평가와 같이 의료 적용에서 매우 중요할 수 있는 음속(cT)의 타겟 속도를 훨씬 더 정확하게 추정한다.

세 영역의 경우

이제 도 6을 참조하면, 위의 내용을 3 개 이상의 스택 영역으로 일반화할 수 있다. 중간 영역(30)의 더 미세한 영역으로의 분할은 타겟 음속(cT)에 대해 계산된 값의 정밀도를 증가시킬 것이다.

중간 영역(30)은 일 실시예에서 2 개의 영역으로 분할될 수 있다. 서브-인터페이스(48)는 중간 영역(30)을 깊이 방향(D)으로 외부면(26)에 근접하고 제 2 대표 영역(54)을 포함한 중간 영역(30)의 제 2 영역(50)과 인터페이스(34)에 근접하고 제 1 대표 영역(42)을 포함한 중간 영역(30)의 제 1 영역(52)으로 분할한다. 서브 인터페이스(48)는 예를 들어 피부층과 근육층 사이의 인터페이스에 해당할 수 있다.

타겟 음속(cT)은 전술한 바와 같이 제 1 음속(c1)에 기초하여 결정될 수 있지만, 제 1 음속(c1)은 제 2 영역(50)의 제 2 음속(c2)에 기초하여 결정수 있다. 따라서, 복수의 적된 영역으로 분할된 매질 내 타겟 음속(cT)이 가장 원위 영역에서 타겟 영역(12)까지, 가장 근위 영역에서 타겟 영역(12)까지 인접한 적층 영역의 연속적인 결정을 통해 계산된다.

세 영역으로 분할하여 타겟 음속(cT)을 결정하는 방법은 다음과 같다:

-단계 10 : 중간 영역(30)에서 서브 인터페이스(48) 및 매질(14)에서 인터페이스의 위치를 결정한다. 서브 인터페이스(48)의 위치 및 인터페이스(34)의 위치 결정은 감지된 신호의 적어도 일부에 기초한다. 인터페이스(34)의 위치 결정은 단계 11 이후 및 단계 12 이전까지 지연될 수 있다.

-단계 11: 제 2 영역(50)의 제 2 대표 영역(54)과 관련된 복수의 제 2 이미지 데이터를 계산하고, 복수의 제 2 이미지 데이터에 기초하여 제 2 영역(50)의 제 2 음속(c2)을 결정한다. 제 2 대표 영역(54)은 제 1 대표 영역(42)과 유사하게 결정될 수 있다. 각각의 제 2 이미지 데이터는 적어도 제 2 대표 영역(54)에 대응하는 감지 신호에 적용되고 제 2 기준 음속(c_ref_2) 및 복수의 제 2 추정 음속(c_supp_2) 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다. 제 2 기준 음속(c_ref_2)은 제 2 영역(50)에서 발견되는 조직 유형에 대한 기준 음속일 수 있다. 예를 들어, 표피 조직 유형의 표준 음속일 수 있다. 제 2 추정 음속(c_supp_2)은 해당 조직 유형에 대해 기존의 예상 음속일 수 있다.

-단계 12 : 중간 영역(30)의 제 1 대표 영역(42)과 관련된 복수의 제 1 이미지 데이터를 계산하고, 복수의 제 1 이미지 데이터에 기초하여 중간 영역(30)의 제 1 음속(c1)을 결정한다. 제 1 대표 영역(42)은 일 실시예에서 제 2 영역(52)의 인터페이스(34)에 근접해 있다. 각각의 제 1 이미지 데이터는 적어도 제 1 대표 영역(42)에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 서브 인터페이스(48)의 위치, 제 2 음속(c2), 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다. 제 1 기준 음속(c_ref_1)은 이전에 사용된 바와 같이 전역으로 제 1 영역(52) 또는 중간 영역(30)에서 발견된 조직의 유형에 대한 기준 음속일 수 있다. 예를 들어, 이는 근육의 표준 음속일 수 있다. 제 1 추정 음속(c_supp_1)은 해당 조직 유형에 대해 기존의 예상 음속일 수 있다. 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및/또는 제 1 추정 음속(c_supp_1)은 각각 사운드의 제 2 기준 음속(c_ref_2) 및/또는 제 2 추정 음속(c_supp_2)과 같거나 같지 않을 수 있다.

-단계 13 : 타겟 영역(12)의 타겟 대표 영역(44)과 관련된 복수의 타겟 이미지 데이터를 계산하고 타겟 영역(12)의 대표 영역(44)에서 복수의 타겟 이미지 데이터에 기초하여 타겟 영역(12) 내부의 타겟 음속(cT)을 결정한다. 각각의 타겟 이미지 데이터는 적어도 대표 영역(44)에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 인터페이스(34)의 위치, 타겟 영역(12)에 적용된 타겟 기준 음속(c_ref_tar), 중간 영역(30)에 적용되는 제 1 음속(c1) 및 타겟 영역(12)에 대한 복수의 추정 음속(c_supp_tar) 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정된다.

제 2 실시예에 따른 타겟 영역(12) 내 타겟 음속(cT)을 결정하는 방법에 대해 설명한다. 이 실시예는 대표 영역에서 이미지 데이터의 계산을 사용하지 않는다. 대신, 미가공 감지 신호(S_i)가 각 대표 영역의 매질에서 미리 정해진 하나의 위치에 직접 사용된다. 이 실시예는 제 1 및 타겟 음속을 얻기 위해 계산을 이점적으로 줄일 수 있다.

방법(40)의 제 1 실시예와 유사하게, 매질(14)은 전술한 방법 중 하나를 사용하여 중간 영역(30) 및 타겟 영역(12)으로 분할된다.

매질(14)의 분할 후에, 제 1 단계에서, 중간 영역(30)의 제 1 음속(c1)은 감지된 신호의 적어도 일부에 기초하여 직접 결정된다. 제 1 음속(c1)의 결정은 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 고려한다.

제 1 포커싱 기준을 다음의 비(比)(C)로 계산할 수 있다:

(식 16)

(식 17)

여기서,

S_i 는 인덱스(i)의 트랜스듀서에 대한 감지 신호이다.

N은 트랜스듀서의 개수이다.

τ_i는 위에서 정의한대로 파가 미리 결정된 포커싱 위치에 도달하고 트랜스듀서로 다시 이동하는 총 이동 시간(D)이다.

대괄호 < >는 기간 평균을 나타낸다.

따라서, 비(C)는 코히어런트 강도와 총 논코히어런트 강도 간의 비이며 다음 부등식을 충족한다:

0　≤　C　≤　1

따라서, 이 비(C)는 총 이동 시간을 계산하는 데 적용되는 포커싱 기능의 품질을 나타내며, 제 1 포커싱 기준으로 사용할 수 있다. 제 1 추정 음속(c_supp_1)이 최상의 포커싱 기능과 관련이 있는 경우, 즉 제 1 추정 음속(c_supp_1)이 제 1 음속(c1)에 가깝다면(이상적으로는 같다면) 비(C)는 최대값이다(도 4 참조).

제 2 단계에서, 타겟 음속(cT)은 감지된 신호의 적어도 일부에 직접 기초하여 타겟 영역(12) 내에서 또한 결정된다. 타겟 음속(cT)의 결정은 인터페이스(34)의 위치, 타겟 영역(12)에 적용된 타겟 기준 음속(c_ref_tar), 중간 영역(30)에 적용되는 음속(c1), 및 타겟 영역에 대한 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar 12) 중 하나를 고려한다.

타겟 포커싱 기준은 비(C)로 계산된다. 이 비(C)는 이제 인터페이스(34)와 파가 미리 결정된 포커싱 위치에 도달하고 트랜스듀서로 다시 이동하기까지의 총 이동 시간(D)인 파라미터(τ_i)에서의 제 1 음속(c1)을 고려한다. 이는 타겟 포커싱 기준으로 사용되며 예상되고, 추정 타겟 음속이 타겟 음속(cT)에 근접하면(이상적으로는 같으면) 최대값을 갖는(도 5 참조).

이제 상기 제 2 실시예의 변형을 설명한다. 제 2 실시예에서, 비(C)는 괄호 < > 수학 함수를 통해 시간 평균화된 감지된 신호 및 감지된 신호의 합을 고려하고, 상기 비는 매질 내 미리 결정된 초점 위치(x, z)에 대해 계산된다.

변형으로, 시간 평균화는 복수의 포커싱 위치에 대한 평균화로 대체된다. 그런 다음, 제 1 포커싱 기준은 다음 공간 비(C)s를 통해 계산된다:

(식 18)

여기서,

S_i는 인덱스(i)의 트랜스듀서에 대한 감지 신호이다.

N은 트랜스듀서의 개수이다.

τ_i,Mj는 상기에서 정의한대로 파가 포커싱 위치(Mj)에 도달하고 트랜스듀서(i)로 다시 이동하는 총 이동 시간(D)이다.

Mj는 매질에서 복수의 포커싱 위치에 있는 위치이다.

이제, 제 3 실시예에 따른 타겟 영역(12)에서 타겟 음속(cT)을 결정하는 방법을 설명할 것이다. 이 실시예는 대표 영역에서 이미지 데이터의 계산을 사용하지 않는다. 대신, 미가공 감지 신호(S_i)가 각 대표 영역의 매질 내 하나의 미리 결정된 포커싱 위치에 직접 사용된다. 이 실시예는 또한 제 1 음속 및 타겟 음속을 얻기 위한 계산을 줄일 수 있다.

하기의 식으로 인해 다음 공간 공분산(R)을 계산할 수 있다:

(식 19)

여기서,

S_i(t)는 트랜스듀서(i)에 대해 감지된 신호이다.

n은 트랜스듀서(i)까지의 인덱스 거리이다.

N은 트랜스듀서의 개수이다.

t_f는 미리 정해진 포커싱 위치에서의 포컬 시간이다.

T는 분석을 위한 시간 윈도우 길이이다.

이러한 트랜스듀서 공간 공분산 대 트랜스듀서 거리(n)는 n = 0 인 경우 1이고, 거리(n)가 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 감소 곡선은 이상적으로 미리 결정된 초점 위치에 포커싱이 완벽하다면 n = 0에서 최대값을 갖는 삼각형이다: 즉, 지연 시간 법칙이나 비행의 전후 시간 추정이 정확하다. 이 비행 시간에 사용되는 음속이 정확한 경우이다. 반대로, 사용된 음속이 정확하지 않으면, 트랜스듀서 공간 공분산이 더 많이 감소하고 곡선이 이상적인 삼각형 모양 아래로 점점 더 많이 배치된다.

결과적으로, 제 1 포커싱 기준은 거리 인덱스(n)에 대한 공간 공분산(R)의 적분에 의해 추정될 수 있으며, 이 적분은 제 1 추정 음속(c_supp_1)이 최상의 포커싱 함수와 관련이 있다면, 즉, 제 1 추정 음속(c_supp_1)이 제 1 음속(c1)에 가깝다면(이상적으로는 같다면) 최대값이다.

타겟 포커싱 기준은 위의 공간 공분산(R)의 거리 인덱스(n)에 대한 적분으로 계산된다. 이 계산은 이제 인터페이스(34)와 파라미터의 제 1 음속(c1), 파가 미리 결정된 값에 도달하고 트랜스 듀서로 돌아가기까지 총 이동 시간(D)를 고려한다. 이는 타겟 포커싱 기준으로 사용되며, 추정 타겟 음속이 타겟 음속(cT)에 가까운 경우때(이상적으로는 동일한 경우) 최대값을 갖는다.

따라서, 모든 실시예에서, 매질의 타겟 영역 내부의 타겟 음속을 결정하기 위한 상기 방법(40)은 초음파 이미징 시스템을 사용하고 있다. 이 방법은 매질 내 인터페이스의 위치를 결정하고, 인터페이스 위의 중간 영역의 제 1 음속를 결정하며, 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 인터페이스의 위치와 제 1 음속을 고려해 인터페이스 아래의 타겟 영역 내부의 타겟 음속을 결정하는 단계를 포함한다.

상기의 모든 상세한 설명에서 설명한 바와 같이 이러한 방법 및 상기 방법을 구현하는 초음파 시스템은 매질의 불균일 모델을 구축하고 타겟 음속(cT)을 정확하게 추정할 수 있게 한다.

Claims

후방 산란을 감지하고 초음파 시스템(10)의 처리 유닛(16)에 상기 후방 산란파에 해당하는 감지된 신호를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 프로브(20)를 포함하는 초음파 이미징 시스템(10)을 사용하여 매질(14)의 타겟 영역(12) 내부의 타겟 음속(cT)을 결정하는 방법(40)으로서,
- 매질(14)을 상기 매질(14)의 중간 영역(30)과 깊이 방향(D)의 타겟 영역(12)으로 분할하는 매질(14) 내 적어도 하나의 인터페이스(42)의 위치를 형태학적 이미지 상에서 결정하는 단계;
- 감지된 신호의 적어도 일부에 기초하여 중간 영역(30)의 제 1 음속(c1)을 결정하는 단계; 및
-감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하고 인터페이스(34)의 위치를 고려하여타겟 영역(12) 내부의 타겟 음속(cT)과 제 1 음속(c1)을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,
프로브(20)는 매질(14)의 외부면(32)과 기능적으로 접촉하도록 구성되고, 상기 프로브(20)는 여기파를 타겟 영역(12)을 향한 깊이 방향(D)의 매질(14)로 전송하도록 구성되며, 상기 여기파는 프로브(20)를 향해 매질(14) 내에서 후방 산란되고,
제 1 음속(c1)은 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 고려하여 결정되며,
타겟 음속(cT)은 인터페이스(34)의 위치, 타겟 영역(12)에 적용된 타겟 기준 음속(c_ref_tar), 중간 영역(30)에 적용된 제 1 음속(c1), 및 상기 타겟 영역(12)에 대한 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar) 중 하나를 고려해 결정되는 방법.
제 2 항에 있어서,
중간 영역(30)의 제 1 음속(c1)을 결정하기 전에 상기 중간 영역(30)의 제 1 대표 영역(42)과 관련된 복수의 제 1 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 음속은 복수의 제 1 이미지 데이터를 기반으로 하며, 각각의 제 1 이미지 데이터는 제 1 대표 영역(42)에 대응하는 적어도 감지된 신호에 적용되고 제 1 기준 음속(c_ref_1) 및 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정되는 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
타겟 영역(12) 내부의 타겟 음속(cT)을 결정하기 전에 타겟 영역(12)의 타겟 대표 영역(44)과 관련된 복수의 타겟 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 타겟 음속(cT)은 타겟 영역(12)의 대표 영역(44)에 있는 복수의 타겟 이미지 데이터를 기반으로 하며, 타겟 이미지 데이터 각각은 적어도 대표 영역(44)에 해당하는 감지 신호에 적용되고 인터페이스(34)의 위치, 타겟 영역(12)에 적용된 타겟 기준 음속(c_ref_tar), 중간 영역(30)에 적용되는 제 1 음속(c1) 및 타겟 영역(12)에 대해 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar) 중 하나를 파라미터로서 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정되는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
-복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 및 복수의 추정 타겟 음속(c_supp_tar)은 동일한 값을 갖고,
-상기 제 1 추정 음속(c_supp_1)은 중간 영역(30)에 대해 알려진 음속이고, 상기 추정 타겟 음속(c_supp_tar)은 타겟 영역(12)에 대해 알려진 음속인 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
인터페이스(34)의 위치 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
인터페이스(34)의 위치 결정은 형태학적 이미지의 자동 이미지 처리에 기초하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
인터페이스(34)의 위치는 중간 영역(D)과 타겟 영역(12) 사이의 깊이 방향(D)을 따라 매질(14)의 이미지 데이터의 진폭 변화에 기초하여 결정되고, 이미지 데이터는 감지된 신호 및 기준 음속(c0)을 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정되는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 음속(c1) 및/또는 타겟 음속(cT)은 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 이용해 각각 계산되고, 복수의 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 값은 각각의 제 1 및/또는 타겟 포커싱 기준을 제 1 대표 영역(42)의 복수의 제 1 이미지 데이터 및/또는 타겟 대표 영역(44)의 복수의 타겟 이미지 데이터에 각각 적용함으로써 획득되고/되거나, 제 1 음속(c1)은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값 중 선택된 하나이고/이거나 타겟 음속(cT)은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값 중 선택된 하나인 방법.
제 9 항에 있어서,
제 1 음속(c1)은 복수의 각각의 제 1 포커싱 값의 최대값이고/이거나 타겟 음속(cT)은 복수의 각각의 타겟 포커싱 값의 최대값인 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
포커싱 기준은 코히어런스 기준인 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 중간 영역(30)에서 서브-인터페이스의 위치를 결정하는 단계; 및
- 감지된 신호들 중 적어도 일부에 기초하고 제 2 기준 음속(c_ref_2) 및 복수의 제 2 추정 음속(c_supp_2) 중 하나를 파라미터로 취하는 제 2 영역의 제 2 음속(c2)을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 서브-인터페이스는 깊이 방향으로 중간 영역(30)을 외부면에 근접한 중간 영역의 제 2 영역 및 인터페이스(34)에 근접한 중간 영역의 제 1 영역으로 분할하며,
제 1 음속(c1)의 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부를 기반으로 하고 서브-인터페이스의 위치, 제 1 영역에 적용된 음의 제 1 기준 음속(c_ref_1), 제 2 영역에 적용된 제 2 기준 음속(c_ref_2) 및 제 1 영역에 대한 복수의 제 1 추정 음속(c_supp_1) 중 하나를 고려하는 방법.
제 12 항에 있어서,
서브-인터페이스의 위치 결정은 감지된 신호 중 적어도 일부에 기초하는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
중간 영역의 제 2 영역은 제 2 대표 영역을 포함하고, 중간 영역의 제 1 영역은 제 1 대표 영역을 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 제 2 이미지 데이터에 기초하여 제 2 영역의 제 2 음속(c2)을 결정하기 전에 상기 제 2 영역의 제 2 대표 영역과 관련된 복수의 제 2 이미지 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하고, 각각의 제 2 이미지 데이터는 적어도 제 2 대표 영역에 대응하는 감지된 신호에 적용되고 제 2 기준 음속(c_ref_2) 및 복수의 제 2 추정 음속(c_supp_2) 중 하나를 파라미터로 취하는 빔포밍 알고리즘에 기초하여 결정되는 방법.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
매질(14)은 포유 동물의 신체이고, 외부면(26)은 포유 동물의 피부이며,
타겟 영역(12)은 포유 동물의 간이고, 중간 영역(30)은 깊이 방향(D)으로 간과 피부 사이에 포함된 매질(14)의 영역인 방법.
매질(14)의 타겟 영역(12) 내부의 타겟 음속(cT)을 결정하기 위한 초음파 이미징 시스템(10)으로서,
-매질(14)의 외부면(26)과 기능적으로 접촉하도록 구성되고, 타겟 영역(12)을 향한 깊이 방향(D)으로 여기파(21)를 매질(14)에 전송하도록 구성된 프로브(20); 및
-제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 처리 유닛(16)을 포함하고,
상기 여기파(21)는 프로브(20)을 향해 매질(14) 내에서 후방 산란되며, 상기 프로브(20)는 후방 산란파(29)를 감지하고 해당 감지 신호를 초음파 시스템(10)에 제공하도록 구성된 초음파 이미징 시스템.