KR20230048892A - 가상 수신 어레이를 통한 초음파 영상 장치 및 이를 포함하는 초음파 영상 시스템 - Google Patents

가상 수신 어레이를 통한 초음파 영상 장치 및 이를 포함하는 초음파 영상 시스템 Download PDF

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송태경
박재범
이건규
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서강대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치는 복수의 엘리먼트들, 복수의 가상 엘리먼트들, 프레임 제공부 및 영상 제공부를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들은 송신 초음파 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들은 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 프레임 제공부은 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 가상 초음파 데이터를 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부는 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치는 복수의 피지컬 엘리먼트들의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들을 이용하여 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.

Description

가상 수신 어레이를 통한 초음파 영상 장치 및 이를 포함하는 초음파 영상 시스템{ULTRASOUND IMAGING DEVICE USING VIRTUAL RECEIVING ARRAY AND ULTRASOUDN IMAGING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 가상 수신 어레이를 통한 초음파 영상 장치 및 이를 포함하는 초음파 영상 시스템에 관한 것이다.
의료진들이 초음파 영상을 이용해서 정확한 진단을 하기 위해서 높은 품질의 초음파 영상은 필수적이다. 최근, 진단의 정확도를 높이기 위해서 초음파 영상의 품질을 높이기 위해서 다양한 연구들이 진행되고 있다.
(한국등록특허) 제10-2189449호 (등록일자, 2020.12.04)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 피지컬 엘리먼트들의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들을 이용하여 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 제거할 수 있는 초음파 영상장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치는 복수의 엘리먼트들, 복수의 가상 엘리먼트들, 프레임 제공부 및 영상 제공부를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들은 송신 초음파 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 프레임 제공부은 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 가상 엘리먼트들의 개수는 상기 복수의 엘리먼트들의 개수보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가상 엘리먼트들 사이의 피치는 상기 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 복수의 엘리먼트들을 기준으로 상기 대상체의 반대방향으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초음파 영상 장치는 가상 산출부를 더 포함할 수 있다. 가상 산출부는 상기 수신 초음파 신호에 기초하여 상기 가상 초음파 데이터를 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가상 산출부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 수신 초음파 신호 및 상기 복수의 엘리먼트들과 상기 복수의 가상 엘리먼트들 사이의 거리에 따라 상기 가상 초음파 데이터를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장되는 상기 가상 초음파 데이터는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각과 상기 복수의 가상 엘리먼트들의 각각의 거리에 해당하는 엘리먼트 거리에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 엘리먼트 거리가 증가함에 따라 상기 가상 초음파 데이터의 값은 감소하고, 상기 엘리먼트 거리가 감소함에 따라 상기 가상 초음파 데이터의 값은 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프레임 제공부는 저장부 및 프레임부를 포함할 수 있다. 저장부는 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 상기 가상 초음파 데이터를 저장할 수 있다. 프레임부는 상기 저장부에 저장되는 상기 가상 초음파 데이터에 따라 상기 가상 프레임을 제공할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 시스템은 복수의 엘리먼트들, 복수의 가상 엘리먼트들, 프레임 제공부, 영상 제공부, 디스플레이부를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들은 송신 초음파 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 프레임 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상을 제공할 수 있다. 디스플레이부는 상기 초음파 영상을 디스플레이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 가상 엘리먼트들의 개수는 상기 복수의 엘리먼트들의 개수보다 크고, 상기 가상 엘리먼트들 사이의 피치는 상기 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 복수의 엘리먼트들을 기준으로 상기 대상체의 반대방향으로 배치될 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치의 동작방법에서는, 복수의 엘리먼트들은 송신 초음파 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 프레임 제공부은 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상을 제공할 수 있다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 시스템의 동작방법에서는 복수의 엘리먼트들은 송신 초음파 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신할 수 있다. 프레임 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부는 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상을 제공할 수 있다. 디스플레이부는 상기 초음파 영상을 디스플레이할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치는 복수의 피지컬 엘리먼트들의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들을 이용하여 초음파 영상을 구현함으로써 초음파 영상에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 저장부의 일 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 영상 제공부의 일 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 7은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들의 폭 및 피치에 따른 그레이팅 로브의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 초음파 영상장치에서 사용되는 엘리먼트 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 수신부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 프레임 제공부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 시스템을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 시스템의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 저장부의 일 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 영상 제공부의 일 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)는 복수의 엘리먼트들(100), 복수의 가상 엘리먼트들(250), 프레임 제공부(300) 및 영상 제공부(400)를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들(100)은 송신 초음파 신호(TXU)를 대상체(50)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘리먼트들(100)은 초음파 영상장치(10)에 포함되는 프로브에 실제 하드웨어로 배치되는 피지컬 엘리먼트들일 수 있다. 복수의 엘리먼트들(100)은 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)(N은 자연수)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 이용하여 대상체(50)에 송신 초음파 신호(TXU)를 송신할 수 있다. 여기서, 송신 초음파 신호(TXU)는 평면파를 이용할 수 있고, 일정한 각도를 갖는 평면파일 수도 있다. 또한, 예를 들어, 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 이용하여 대상체(50)에 송신된 송신 초음파 신호(TXU)는 대상체(50)로부터 반사되어 수신 초음파 신호(RXU)로서 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)로 수신될 수 있다.
복수의 가상 엘리먼트들(250)은 대상체(50)로부터 반사되는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터(VD)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘리먼트들(100)은 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 이용하여 대상체(50)에 평면파를 송신할 수 있다. 복수의 엘리먼트들(100) 중 제n 엘리먼트(En)로 수신되는 초음파의 이동거리가 t인 지점들은 대상체(50)에 점선으로 표시될 수 있다. 점선으로 표시된 지점들로부터 제n 엘리먼트(En)로 수신되는 수신 초음파 신호(RXU)에 상응하는 데이터 값은 RFn(t)로 표현될 수 있다. 이와 동일한 방식으로 RFn(1) 내지 RFn(T)의 데이터 값도 계산될 수 있고, RFn은 RFn(1) 내지 RFn(T)의 데이터 값을 포함할 수 있다. 또한, 위의 방식을 이용하면, RF1 내지 RFN도 구할 수 있다. 이후, RF1 내지 RFN에 기초하여 가상 초음파 데이터(VD)를 산출할 수 있다.
프레임 제공부(300)은 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 초음파 데이터(VD)를 복수의 가상 엘리먼트들(250) 별로 저장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘리먼트들(100)은 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 포함할 수 있고, 복수의 가상 엘리먼트들(250)은 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM)를 포함할 수 있다(M은 N보다 큰 자연수). 초음파 이동거리에 따라 제n 엘리먼트(En)로 수신되는 수신 초음파 신호(RXU)에 상응하는 데이터 값은 RFn일 수 있다. 이 경우, 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM)로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 각각 상이할 수 있다. 제1 가상 엘리먼트(VE1)로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 제n,1 엘리먼트 거리(dn,1)이고, 제2 가상 엘리먼트(VE2)로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 제n,2 엘리먼트 거리(dn,2)일 수 있다. 동일한 방식으로 제n,3 엘리먼트 거리 내지 제n,M 엘리먼트 거리를 계산할 수 있다. 여기서, 가상 초음파 데이터(VD)는 RFn에 엘리먼트 거리에 반비례하는 가중치를 곱하여 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM) 각각에 상응하는 저장부(310)에 저장될 수 있다.
복수의 가상 엘리먼트들(250)에 상응하는 가상 프레임(VF)을 제공할 수 있다. 영상 제공부(400)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상(UI)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 가상 프레임(VF1)은 제1 엘리먼트(E1)로 수신되는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 저장부(310)에 저장되는 가상 초음파 데이터(VD) 전체일 수 있고, 제2 가상 프레임(VF2)은 제2 엘리먼트(E2)로 수신되는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 저장부(310)에 저장되는 가상 초음파 데이터(VD) 전체일 수 있다. 이와 동일한 방식으로 제3 가상 프레임(VF3) 내지 제N 가상 프레임(VFN)을 산출할 수 있다. 이 경우, 영상 제공부(400)는 제1 가상 프레임(VF1) 내지 제N 가상 프레임(VFN)을 합하여 생성되는 합성 가상 프레임(VCF)을 빔포밍하여 초음파 영상(UI)을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 복수의 피지컬 엘리먼트들의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들(250)을 이용하여 초음파 영상(UI)을 구현함으로써 초음파 영상(UI)에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.
도 6 및 7은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 복수의 엘리먼트들 및 복수의 가상 엘리먼트들의 폭 및 피치에 따른 그레이팅 로브의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 7을 참조하면, 복수의 엘리먼트들(100)은 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN)를 포함할 수 있다. 제1 엘리먼트(E1) 내지 제N 엘리먼트(EN) 각각의 폭 및 크기는 동일할 수 있다. 복수의 엘리먼트들(100) 중 제1 엘리먼트(E1)의 폭은 W로 표시될 수 있다. 또한, 제2 엘리먼트(E2)의 중심으로부터 제3 엘리먼트(E3)의 중심까지의 거리에 해당하는 피치는 d로 표시될 수 있다.
복수의 가상 엘리먼트들(250)은 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM)를 포함할 수 있다. 제1 엘리먼트(E1)의 폭에 해당하는 W라는 간격에 제1 가상 엘리먼트(VE1) 및 제2 가상 엘리먼트(VE2)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 가상 엘리먼트(VE1)의 중심으로부터 제2 가상 엘리먼트(VE2)의 중심까지의 거리에 해당하는 피치는 d1일 수 있고, d1은 W보다 작을 수 있다.
이 경우, 도 7에 도시되는 바와 같이 그레이팅 로브가 제1 지점(P1)에서 메인 로브의 반대방향으로 더욱 벗어나 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)에서는 가상 엘리먼트들(250)을 이용하여 초음파 영상(UI)을 구현함으로써 초음파 영상(UI)에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 가상 엘리먼트들(250)의 개수는 복수의 엘리먼트들(100)의 개수보다 클 수 있다. 예를 들어, 가상 엘리먼트들(250)의 개수를 복수의 엘리먼트들(100)의 개수보다 많이 설정함으로써 d1의 값을 W보다 작게할 수 있다. 또 다른 일 실시예에 있어서, 가상 엘리먼트들(250) 사이의 피치는 엘리먼트들(100)의 엘리먼트 폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 가상 엘리먼트들(250)은 복수의 엘리먼트들(100)을 기준으로 대상체(50)의 반대방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘리먼트들(100)을 기준으로 대상체(50)는 제1 방향(D1)에 배치될 수 있다. 이 경우, 가상 엘리먼트들(250)은 복수의 엘리먼트들(100)을 기준으로 제1 방향(D1)의 반대방향에 해당하는 제2 방향(D2)에 배치될 수 있다.
도 8은 도 1의 초음파 영상장치에서 사용되는 엘리먼트 거리를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 수신부의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 1의 초음파 영상장치에 포함되는 프레임 제공부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 10을 참조하면, 초음파 영상 장치(10)는 수신부(200)를 포함할 수 있다. 수신부(200)는 가상 산출부(210) 및 가상 엘리먼트들(250)을 포함할 수 있다. 가상 산출부(210)는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 가상 초음파 데이터(VD)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 초음파 이동거리에 따라 제n 엘리먼트(En)로 수신되는 수신 초음파 신호(RXU)에 상응하는 데이터 값은 RFn일 수 있다. 이 경우, 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM)로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 각각 상이할 수 있다. 제m-1 가상 엘리먼트로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 제n,m-1 엘리먼트 거리(dn,m-1)이고, 제m 가상 엘리먼트(VEm)로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 제n,m 엘리먼트 거리(dn,m)일 수 있다. 동일한 방식으로 제m+1 가상 엘리먼트로부터 제n 엘리먼트(En)까지의 엘리먼트 거리는 제n,m+1 엘리먼트 거리(dn,m+1)일 수 있다. 여기서, 가상 초음파 데이터(VD)는 RFn에 엘리먼트 거리에 반비례하는 가중치를 곱하여 제1 가상 엘리먼트(VE1) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM) 각각에 상응하는 저장부(310)에 저장될 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 저장부(310)는 제1 저장부(M1) 내지 제M 저장부(MM)를 포함할 수 있다. 제1 가상 엘리먼트(VE1)에 상응하는 저장부(310)는 제1 저장부(M1)일 수 있고, 제1 저장부(M1)에는 RFn에 제n,1 엘리먼트 거리(dn,1)의 역수를 곱한 값에 해당하는 가상 초음파 데이터(VD)들을 저장할 수 있고, 제2 가상 엘리먼트(VE2)에 상응하는 저장부(310)는 제2 저장부(M2)일 수 있고, 제2 저장부(M2)에는 RFn에 제n,2 엘리먼트 거리(dn,2)의 역수를 곱한 값에 해당하는 가상 초음파 데이터(VD)들을 저장할 수 있다. 동일한 방식으로 제3 저장부 내지 제M 저장부(MM)에 가상 초음파 데이터(VD)를 저장할 수 있다. 이와 같이, RFn에 대해서 제1 저장부(M1) 내지 제M 저장부(MM)에 저장된 가상 초음파 데이터(VD) 전체를 이용해서 제n 가상 프레임(VFn)을 구성할 수 있다. 이와 동일한 방식으로 제1 가상 프레임(VF1) 내지 제N 가상 프레임(VFN)을 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 가상 산출부(210)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 수신 초음파 신호(RXU) 및 복수의 엘리먼트들(100)과 복수의 가상 엘리먼트들(250) 사이의 거리에 따라 가상 초음파 데이터(VD)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 엘리먼트들(100)과 복수의 가상 엘리먼트들(250) 사이의 거리는 L로 표시될 수 있고, L의 길이가 달라짐에 따라 엘리먼트들(100) 및 가상 엘리먼트들(250) 사이의 엘리먼트 거리도 달라지게 되므로, 복수의 엘리먼트들(100)과 복수의 가상 엘리먼트들(250) 사이의 거리에 따라 가상 초음파 데이터(VD)를 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 가상 엘리먼트들(250) 별로 저장되는 가상 초음파 데이터(VD)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각과 복수의 가상 엘리먼트들(250)의 각각의 거리에 해당하는 엘리먼트 거리에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 엘리먼트 거리가 증가함에 따라 가상 초음파 데이터(VD)의 값은 감소하고, 엘리먼트 거리가 감소함에 따라 가상 초음파 데이터(VD)의 값은 증가할 수 있다. 이는 추후에 Normalization 즉, 일반화 또는 정규화 과정을 거칠 수 있다.
일 실시예에 있어서, 프레임 제공부(300)는 저장부(310) 및 프레임부(350)를 포함할 수 있다. 저장부(310)는 복수의 가상 엘리먼트들(250) 별로 가상 초음파 데이터(VD)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 가상 엘리먼트(VE1)에 상응하는 저장부(310)는 제1 저장부(M1)일 수 있고, 제2 가상 엘리먼트(VE2)에 상응하는 저장부(310)는 제2 저장부(M2)일 수 있다. 동일한 방식으로 제3 가상 엘리먼트(VE3) 내지 제M 가상 엘리먼트(VEM)에 상응하는 저장부(310)는 제3 저장부 내지 제M 저장부(MM)일 수 있다.
프레임부(350)는 저장부(310)에 저장되는 가상 초음파 데이터(VD)에 따라 가상 프레임을 제공할 수 있다. 예를 들어, 가상 프레임은 제1 가상 프레임(VF1) 내지 제N 가상 프레임(VFN)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)는 복수의 피지컬 엘리먼트들의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들(250)을 이용하여 초음파 영상(UI)을 구현함으로써 초음파 영상(UI)에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상 시스템은 복수의 엘리먼트들(100), 복수의 가상 엘리먼트들(250), 프레임 제공부(300), 영상 제공부(400), 디스플레이부(500)를 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들(100)은 송신 초음파 신호(TXU)를 대상체(50)로 송신할 수 있다. 복수의 가상 엘리먼트들(250)은 대상체(50)로부터 반사되는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터(VD)를 수신할 수 있다. 프레임 제공부(300)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 초음파 데이터(VD)를 복수의 가상 엘리먼트들(250) 별로 저장하고, 복수의 가상 엘리먼트들(250)에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다. 영상 제공부(400)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상(UI)을 제공할 수 있다. 디스플레이부(500)는 초음파 영상(UI)을 디스플레이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 가상 엘리먼트들(250)의 개수는 복수의 엘리먼트들(100)의 개수보다 크고, 가상 엘리먼트들(250) 사이의 피치는 엘리먼트들(100)의 엘리먼트 폭보다 작을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 가상 엘리먼트들(250)은 복수의 엘리먼트들을 기준으로 대상체(50)의 반대방향으로 배치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고, 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 영상 시스템의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 영상장치(10)의 동작방법에서는, 복수의 엘리먼트들(100)은 송신 초음파 신호(TXU)를 대상체(50)로 송신할 수 있다(S100). 복수의 가상 엘리먼트들(250)은 대상체(50)로부터 반사되는 수신 초음파 신호(RXU)에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터(VD)를 수신할 수 있다(S200). 프레임 제공부(300)은 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 초음파 데이터(VD)를 복수의 가상 엘리먼트들(250) 별로 저장하고, 복수의 가상 엘리먼트들(250)에 상응하는 가상 프레임을 제공할 수 있다(S300). 영상 제공부(400)는 복수의 엘리먼트들(100)의 각각에 상응하는 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상(UI)을 제공할 수 있다(S400).
본 발명에 따른 초음파 영상장치(10)의 동작방법에서는, 복수의 피지컬 엘리먼트들(100)의 개수보다 많은 엘리먼트들을 갖고, 복수의 피지컬 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 피치를 갖는 복수의 가상 엘리먼트들(250)을 이용하여 초음파 영상(UI)을 구현함으로써 초음파 영상(UI)에 포함되는 그레이팅 로브로 인한 화질저하를 막을 수 있다.
10: 초음파 영상장치 100: 복수의 엘리먼트들
200: 수신부 250: 복수의 가상 엘리먼트들
300: 프레임 제공부 400: 영상 제공부

Claims (15)

  1. 송신 초음파 신호를 대상체로 송신하는 복수의 엘리먼트들;
    상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신하는 복수의 가상 엘리먼트들;
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공하는 프레임 제공부; 및
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 합성하고, 빔포밍하여 초음파 영상을 제공하는 영상 제공부를 포함하는 초음파 영상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들의 개수는 상기 복수의 엘리먼트들의 개수보다 큰 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가상 엘리먼트들 사이의 피치는 상기 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 복수의 엘리먼트들을 기준으로 상기 대상체의 반대방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 초음파 영상 장치는,
    상기 수신 초음파 신호에 기초하여 상기 가상 초음파 데이터를 산출하는 가상 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가상 산출부는,
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 수신 초음파 신호 및 상기 복수의 엘리먼트들과 상기 복수의 가상 엘리먼트들 사이의 거리에 따라 상기 가상 초음파 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장되는 상기 가상 초음파 데이터는,
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각과 상기 복수의 가상 엘리먼트들의 각각의 거리에 해당하는 엘리먼트 거리에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 엘리먼트 거리가 증가함에 따라 상기 가상 초음파 데이터의 값은 감소하고, 상기 엘리먼트 거리가 감소함에 따라 상기 가상 초음파 데이터의 값은 증가하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프레임 제공부는,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 상기 가상 초음파 데이터를 저장하는 저장부 및
    상기 저장부에 저장되는 상기 가상 초음파 데이터에 따라 상기 가상 프레임을 제공하는 프레임부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상장치.
  10. 송신 초음파 신호를 대상체로 송신하는 복수의 엘리먼트들;
    상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신하는 복수의 가상 엘리먼트들;
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공하는 프레임 제공부;
    상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상을 제공하는 영상 제공부; 및
    상기 초음파 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 초음파 영상 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들의 개수는 상기 복수의 엘리먼트들의 개수보다 크고,
    상기 가상 엘리먼트들 사이의 피치는 상기 엘리먼트들의 엘리먼트 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 가상 엘리먼트들은 상기 복수의 엘리먼트들을 기준으로 상기 대상체의 반대방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템.
  13. 복수의 엘리먼트들이 송신 초음파 신호를 대상체로 송신하는 단계;
    복수의 가상 엘리먼트들이 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신하는 단계;
    프레임 제공부가 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공하는 단계; 및
    영상 제공부가 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상을 제공하는 단계를 포함하는 초음파 영상장치의 동작방법.
  14. 복수의 엘리먼트들이 송신 초음파 신호를 대상체로 송신하는 단계;
    복수의 가상 엘리먼트들이 상기 대상체로부터 반사되는 수신 초음파 신호에 기초하여 산출되는 가상 초음파 데이터를 수신하는 단계;
    프레임 제공부가 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 초음파 데이터를 상기 복수의 가상 엘리먼트들 별로 저장하고, 상기 복수의 가상 엘리먼트들에 상응하는 가상 프레임을 제공하는 단계;
    영상 제공부가 상기 복수의 엘리먼트들의 각각에 상응하는 상기 가상 프레임을 빔포밍하여 초음파 영상을 제공하는 단계; 및
    디스플레이부가 상기 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하는 초음파 영상 시스템의 동작방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 초음파 영상 시스템은,
    상기 수신 초음파 신호에 기초하여 상기 가상 초음파 데이터를 산출하는 가상 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 시스템의 동작방법.
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