KR20230062418A - 매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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윌리엄 램버트
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Abstract

본 발명은 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
적어도 3개의 인-페이즈(in-phase) 및 직교 페이즈 (IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)을 각각 제공하기 위해 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스(pulse)와 관련된 매체의 초음파 신호 데이터를 프로세싱하는 단계(d)
- 상기 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도(intensity)를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의(supplementary) 방출된 펄스를 포함하고, 여기서 상기 제2 강도의 합은 상기 제1 강도에 대응함 -; 및
상기 물리적 특성을 다음의 함수로 결정하는 단계(e):
제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연(lag) 및/또는
적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연
를 포함한다.

Description

매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템 {Method and system for determining a physical characteristic of a medium}
본 개시는 매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 상기 방법은 트랜스듀서(transducer) 디바이스에 의해 스캔된 매체의 이미지 데이터를 제공하는 데 적합하다. 예를 들어, 상기 방법은 메디컬 디바이스일 수 있는 초음파 시스템과 같은 디바이스에서 사용될 수 있다.
일반적으로 트랜스듀서 요소 또는 트랜시버(transceiver)(예: 어레이로 배열됨)는 예를 들어 통신, 이미징 또는 스캐닝(예: 메디컬 이미징 분야에서), 레이더(radar), 소나(sonar), 지진학(seismology), 무선 통신, 전파 천문학(radio astronomy), 음향(acoustic) 및 생물 의학(biomedicine)과 같은 다른 목적에 알맞을 수 있다. 한 가지 예는 초음파 이미징을 포함한다.
종래의 초음파 이미징 방법에서, 초음파 트랜스듀서 요소의 세트를 갖는 초음파 트랜스듀서 디바이스(초음파 프로브(probe)라고도 함)는 전송 동작(transmission operation)에서 관심 매체에 인사너파이(insonify)하는 초음파 펄스를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 매체는 예를 들어 지방, 근육, 뼈 및 혈관과 같은 하나 또는 여러 조직(tissue)을 포함할 수 있다. 그런 다음, 수신 동작(reception operation)에서 에코 신호 세트는 트랜스듀서 요소 세트에 의해 매체로부터 수신된다. 특히, 각각의 트랜스듀서 요소는 수신된 에코 신호를 예를 들어 전기 신호로 변환한다. 신호는 초음파 시스템에 의해 더 프로세스될 수 있다. 예를 들어, 디지털화, 복조(demodulated), 필터링 및/또는 신호 조절 동작이 수행될 수 있다.
인사너파이케이션(insonification)(즉, 초음파 여기(excitation)가 매체로 전해짐) 전에, 콘트라스트 에이전트(contrast agent)(예: 작은 기포)가 매체에 도입될 수 있다. 특히, 콘트라스트-인핸스드(Contrast-Enhanced) 초음파(CEUS)의 적용에서, 매체는 초음파 콘트라스트 에이전트를 더 잘 이미징하기 위해 전용 전송 시퀀스(즉, 전송된 펄스의 앙상블)에 따라 인사너파이 된다.
콘트라스트 에이전트는 환자의 혈관 시스템으로 주입될 수 있고, 콘트라스트 초음파 스캔 동안 이미징화 될 수 있다. 이 기술의 목표는 특히 의심스러운 종양 내부 및 주변에서, 기포 거동을 분석하는 것이다.
콘트라스트 에이전트를 더 잘 관찰하기 위해, 조직과 콘트라스트 에이전트를 구별하는 펄스 모듈레이션 기술이 제안되었다. 이러한 기술은 조직의 선형 응답에 비해 기포 응답의 비선형성을 활용한다. 특히, CEUS 이미징은 (연조직의 선형 응답에 비해) 초음파 콘트라스트 에이전트의 비선형 응답에 의존한다. 진폭 및/또는 페이즈 모듈레이션을 통해, 초음파 콘트라스트 에이전트에 의해 생성된 후방 산란된(backscattered) 신호는 조직에서 생성된 에코로부터 분리된다. 이러한 프로세스는 서로 다른 진폭 및/또는 페이즈와 관련된 전송된 펄스로 매체를 연속적으로 인사너파이 해야한다. 참조 예:
Tremblay-Darveau C, Sheeran PS, Vu CK, et al. 다중 펄스(Multipulse) 콘트라스트-인핸스드 초음파 이미징에서 미세 기포(Microbubble) 에코 페이즈 지연(lag)의 역할. IEEE 트랜스 초음파 페로일렉터(Ferroelectr) 주파수 제어. 2018년; 65(8):1389-1401. doi:10.1109/TUFFC.2018.2841848
또한, EP3097432A1은 매체 내부의 정확한 위치에 대한 물리적 특성을 결정하는 방법을 설명하며, 이 방법은: 콘트라스트 에이전트를 매체에 도입하는 단계, 다른 진폭을 갖는 방출된 펄스를 포함하는 방출된 시퀀스를 전송하는 단계, 상기 방출된 펄스의 에코에 대응하는 수신된 펄스를 포함하는 수신된 시퀀스를 수신하는 단계, 방출된 펄스에 대한 수신된 펄스 사이의 페이즈 차이를 계산하는 단계, 및 상기 페이즈 차이에 기초하여 물리적 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
현재, 결정된 특성의 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이 여전히 바람직하다. 특히, 매체의 신호 데이터, 예를 들어 도입된 콘트라스트 에이전트의 이미지 데이터에서, 관심 정보를 보다 효과적으로 필터링하는 것이 여전히 바람직하다. 또한, 매체의 신호 데이터에서 노이즈를 감소시키고/시키거나, CEUS 이미징 모드에서 연조직에 의해 생성된 신호를 더 잘 필터링 및/또는 제거하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 개시의 실시예에 따르면, 매체의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
적어도 3개의 인-페이즈(in-phase) 및 직교 페이즈 (IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)을 각각 제공하기 위해 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스(pulse)와 관련된 매체의 초음파 신호 데이터를 프로세싱하는 단계(d)
- 상기 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도(intensity)를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의(supplementary) 방출된 펄스를 포함하고, 여기서 상기 제2 강도의 합은 상기 제1 강도에 대응함 -; 및
상기 물리적 특성을 다음의 함수로 결정하는 단계(e):
제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연(lag) 및/또는
적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연
를 포함한다.
이러한 방법을 제공함으로써, 결정된 특성의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.
특히, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연의 함수로서 물리적 특성을 결정하는 단계(e)에 의해, 초음파 신호 데이터, 예를 들어 도입된 콘트라스트 에이전트의 이미지 데이터에서, 관심 정보를 보다 효과적으로 검출하는 것이 가능해진다.
그 다음, 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 사이의 제2 페이즈 지연의 함수로서 물리적 특성을 결정하는 단계(e)에 의해, 초음파 신호 데이터에서 노이즈를 검출하는 것이 또한 가능하게 된다.
결과적으로, 검출된 관심 정보 및 검출된 노이즈를 제외하여 초음파 신호 데이터에서 원하지 않는 데이터를 결정할 수 있다. 즉, 관심 정보나 노이즈로 검출되지 않은 모든 정보는, 원하지 않는 데이터로 분류될 수 있다. 그러한 원하지 않는 데이터는 특히 매체에 존재하는 조직의 초음파 신호 데이터를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 방법은 결정된 물리적 특성(또는 후술되는 물리적 특성의 맵의 값)을 3가지 카테고리 중 하나: 관심 정보, 노이즈, 및 원하지 않는 데이터(예: 조직)로 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 관심 정보로 분류된 결정된 물리적 특성은 강조될 수 있고, 한편 노이즈 또는 원하지 않는 데이터로 분류된 결정된 물리적 특징은 억제되거나 취소될 수 있다. 따라서, 관심 정보로 분류된 결정된 물리적 특성은 노이즈 또는 원하지 않는 데이터로 분류된 임의의 결정된 물리적 특성과 더 잘 구별될 수 있다.
관심 정보 및/또는 노이즈를 검출하는 것은, 관심 정보 및/또는 노이즈를 특성화, 인식, 강조, 하이라이팅, 또는 일반적으로 인식하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복잡한 IQ 데이터 세트를 제공(또는 획득)하기 위해 초음파 신호 데이터가 프로세스 될 수 있다. 따라서, 이는 각각의 IQ 데이터 세트가 각각 방출된 초음파 펄스와 연관됨을 의미할 수 있다.
적어도 2개의 추가의(supplementary) 방출된 펄스는 동일한(제2) 강도 및/또는 동일한 진폭을 가질 수 있다.
추가의 방출된 펄스의 진폭(예를 들어, 피크 값)의 합은 제1 방출된 펄스의 진폭(예를 들어, 피크 값)에 대응할 수 있다.
IQ 데이터 세트는 복조된 IQ 초음파 데이터 세트 및/또는 IQ 빔포밍된(beamformed) 데이터 세트일 수 있다.
보다 일반적으로 IQ 데이터 세트는 IQ 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, IQ 데이터 세트는 인-페이즈 값 및 직교 페이즈 값 중 적어도 한 쌍을 포함할 수 있다. 따라서, IQ 데이터는 복조된 IQ 초음파 데이터 및/또는 IQ 빔포밍된 데이터일 수 있다.
상기 물리적 특성을 결정하는 단계(e)는, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및/또는 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합에 보상(compensation) 페이즈 지연을 도입함(introducing)으로써, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r)을 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합과 인-페이즈로 세팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, I1(r) 및 I2(r), I3(r)의 합 사이의 페이즈 지연이 감소 및/또는 보상되도록 추가적인 페이즈 지연이 선택될 수 있다. 따라서, 최적의 간섭성의 합(coherent summation)이 유리하게 얻어질 수 있다.
상기 물리적 특성을 결정하는 단계(e)는: 제1 IQ 데이터 세트 I1(r)에 π의 페이즈 쉬프트(shift)를 도입함으로써, 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합과 반대 페이즈로 제1 IQ 데이터 세트 I1(r)를 세팅하는 단계를 더 포함하고, 선택적으로 보상 페이즈 지연 (즉, 아래 방정식 (1d)에서 인용된 바와 같이 (π-
Figure pat00001
1(r)))에 의해 차감된다. 이러한 페이즈 쉬프트는 결정된 물리적 특성에서 개선된 노이즈 감소를 유리하게 유도할 수 있다.
제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연
Figure pat00002
1(r)은 다음에 의해 측정될 수 있다(또는 이에 대응할 수 있다):
I1(r)의 페이즈 및 I2(r), I3(r)의 합 페이즈 사이의 차이, 또는
I1(r) 및 I2(r), I3(r)의 합 사이의 스칼라 곱(scalar product)의 페이즈, 즉 다음과 같은 방정식으로 표현됨:
Figure pat00003
보상 페이즈 지연은
Figure pat00004
1(r)의 함수로 결정될 수 있다. 덜 공격적인(aggressive) 보상을 얻기 위해,
Figure pat00005
1을 부분적으로만 (즉, 완전히는 아님) 보상하는 것도 가능하다. 다시 말해, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합이 더욱 인-페이즈 또는 반대 페이즈가 되도록(선택적으로 완벽하게 인-페이즈 또는 반대 페이즈가 되지 않음) 보상 페이즈 지연을 삽입하는 것은 흥미로울 수 있다.
적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r) 및 I3(r) 사이의 제2 위상 지연
Figure pat00006
2(r)은 다음에 의해 측정될 수 있다(또는 이에 대응할 수 있다):
I2(r) 페이즈 및 I3(r) 페이즈 사이의 차이, 또는
I2(r) 및 I3(r)의 스칼라 곱의 페이즈, 특히 다음에 의해 표현될 수 있음:
Figure pat00007
물리적 특성을 결정하는 단계(e)는 제1 페이즈 지연의 함수로서 제1 분할(segmentation) 맵 및/또는 제2 페이즈 지연의 함수로서 제2 분할 맵을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그 다음 물리적 특성은 제1 및/또는 제2 분할 맵의 함수로서 결정될 수 있다.
물리적 특성은 제1 분할 맵과 제2 분할 맵을 결합함으로써 생성된 제3 분할 맵의 함수로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 분할 맵은 제1 분할 맵으로부터 제2 분할 맵의 컨텐츠(content)를 제거함으로써 생성될 수 있다.
따라서, 결정된 특성(및 선택적으로 상기 특성에 기초하여 형성된 이미지 데이터)의 품질은 특히 매체에서 관심 구역의 IQ 데이터를 향상시키고 노이즈 및 원하지 않는 데이터를 감소시킴으로써 향상될 수 있다.
제1 분할 맵은 매체의 관심 영역을 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 관심 구역은 (아래에 설명된 바와 같이) 매체가 콘트라스트 에이전트를 포함하는 영역일 수 있다. 제1 분할 맵은 예를 들어 형성된 이미지에 보여진/표시될 수 있는 상기 관심 영역을 캡처(또는 하이라이트)하는 데 사용될 수 있다.
맵은 데이터 필드에 데이터 값, 예를 들어 매체의 영역에 물리적 특성 값을 할당하도록 구성된 매트릭스 또는 테이블로 이해될 수 있다. 2D 또는 그 이상의 차원일 수 있고, 열(column)과 선(line)의 수는 같거나 다를 수 있다. 일 예에서, 이는 예를 들어 이미지를 형성하는 복수의 픽셀을 포함할 수 있다.
그러나 분할 맵은 하나의 값만 포함할 수도 있다. 이 경우 분할 맵이 글로벌 필터 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 및/또는 제2 분할 맵이 물리적 특성이 0인 것으로 결정하는 경우, 대응하는 출력이 생성될 수 있고 유저 또는 프로세싱 시스템에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 출력은 초음파 신호 데이터가 (예를 들어, 너무 많은 노이즈 또는 불충분한 데이터 품질로 인해) 매체의 물리적 특성을 결정하는 데 적합하지 않다는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 방법이 반복되거나, 보충(repletion)이 제안될 수 있다.
분할 맵이 이진 필터(binary filter)로서 사용될 수 있다는 점에 더 유의한다. 즉, 각 값에 대해 사용 혹은 무시(disregard) 여부를 정의할 수 있다. 그러나 분할 맵은 소프트 및/또는 공간 필터로도 사용될 수 있다. 예를 들어, (예를들어 0과 1 사이의) 가중치로 각 값을 할당할 수 있다.
또한, 결정된 보상 페이즈 지연과 관련하여, 예를 들어 공간(spatial) 및/또는 시간(temporal) 필터를 사용하여 스무스(smooth) 보상 방법도 적용될 수 있다.
제2 분할 맵은 IQ 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)에서 원하지 않는 신호 및/또는 노이즈를 검출 및/또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 노이즈는 매체 및/또는 전자 노이즈에서 비롯될 수 있다.
제1 분할 맵은 다음에 의해 결정될 수 있다:
Figure pat00008
여기서
Figure pat00009
1 min 및
Figure pat00010
1 max은 미리 정의된 값이다. 일반적으로 매체에서 관심 구역을 캡처하고 다른 부분을 제외하도록 값을 정의할 수 있다. 따라서,
Figure pat00011
1 min 및
Figure pat00012
1 max는 관심 구역 및 다른 구역과 관련된 IQ 데이터 사이의 페이즈 지연의 함수로 미리 정의될 수 있다. 예시적인 값은
Figure pat00013
1 min=-2.5 rad 및/또는
Figure pat00014
1 max= -0.5 rad를 포함할 수 있다. 그러나 상기 값도 다를 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00015
1 min은 또한 예를 들어 -3과 -2 rad 사이의 범위에 의해 정의될 수 있고/또는
Figure pat00016
1 max는 예를 들어 -1과 0 rad 사이의 범위에 의해 정의될 수도 있다. 또한 이러한 경우에 관심 정보가 충분히 검출될 수 있음을 보장할 수 있다. 즉, 원하지 않는 데이터(예: 조직으로부터)와 충분히 구별될 수 있다.
제2 분할 맵은 다음에 의해 결정될 수 있다:
Figure pat00017
여기서
Figure pat00018
2 max는 미리 정의된 값이다. 일반적으로 값은 IQ 데이터의 노이즈를 하이라이트 하도록 정의될 수 있다. 따라서,
Figure pat00019
2 max는 노이즈를 생성하는 구역 및 다른 구역과 관련된 IQ 데이터 사이의 페이즈 지연의 함수로 미리 정의될 수 있다. 예시적인 값은
Figure pat00020
2 max=0.5 rad를 포함할 수 있다. 그러나 상기 값도 다를 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00021
2 max는 또한 예를 들어 0.4와 0.6 rad 사이의 범위 또는 더 넓게는 0.25와 1 rad 사이의 범위로 정의될 수 있다. 또한 이러한 경우에 노이즈가 관심 정보와 충분히 구별될 수 있음을 보장할 수 있다.
제3 분할 맵은 다음에 의해 결정될 수 있다:
Figure pat00022
물리적 특성은 다음 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다:
IQ 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)의 간섭성의 합,
방정식 (1b)는:
Figure pat00023
방정식 (1c)는:
Figure pat00024
방정식 (1d)는:
Figure pat00025
방정식 (1e)는:
Figure pat00026
방정식 (1f)는:
Figure pat00027
방정식 (1g)는:
Figure pat00028
방법은 초음파 신호 데이터를 프로세싱하는 단계 이전에:
초음파 웨이브의 방출된 시퀀스를 매체(11)로 전송하는 단계(b)
- 상기 방출된 시퀀스는 제1 방출된 펄스 및 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함함 - 및
매체로부터 초음파 웨이브의 응답 시퀀스를 수신하는 단계(c)
- 상기 초음파 신호 데이터는 초음파 웨이브의 응답 시퀀스에 기초함 -
를 더 포함한다.
전송 및 수신은 동일하거나 서로 다른 트랜스듀서 요소에 의해, 또는 심지어 서로 다른 트랜스듀서 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
적어도 2개의 추가의 방출된 펄스는, 예를 들어 매체에 대해, 특히 펄스에 의해 인사너파이되는 영역에 대해 공간적으로 서로 다를 수 있다. 다시 말해서, 2개의 추가의 펄스 중 첫 번째 펄스는 두 번째 펄스와 매체의 다른 영역을 인사너파이 할 수 있다. 그러나 각각의 인사너파이된 영역은 대게 오버랩(overlap) 될 수 있다. 예를 들어, 추가의 방출된 펄스는 트랜스듀서 디바이스의 다른 트랜스듀서 요소에 의해 생성될 수 있다.
추가의 방출된 펄스가 서로 다른 애퍼쳐 모듈레이션(aperture modulation)으로 방출되는 것도 가능하다. 예를 들어, 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 디바이스는 조정 가능한 애퍼쳐를 가질 수 있다. 그 다음, 상기 애퍼쳐는 제2 및 제3 펄스에 대해 서로 다른 방식으로 모듈레이트(modulate) 될 수 있다.
방출된 시퀀스는 복수의 초음파 트랜스듀서 요소를 포함하는 초음파 트랜스듀서 디바이스를 사용하여 전송될 수 있다.
제1 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소 세트는 적어도 2개의 추가의 펄스를 방출하는 데 각각 사용되는 적어도 2개의 서브-세트로 나눠질 수 있다. 예를 들어, 제1 서브-세트는 제1 추가의 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소의 홀수 개수에 대응할 수 있고, 제2 서브-세트는 제2 추가의 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소의 짝수 개수에 대응할 수 있다.
따라서, 서로 다른 추가의 펄스에 대해 트랜스듀서 요소의 서로 다른 서브-세트를 사용함으로써, 트랜스듀서 디바이스의 유효 애퍼쳐는 각 펄스에 대해 모듈레이트 될 수 있다.
제2 및 제3 펄스에 대해 앞서 언급한 짝수 및 홀수 펄스 이외의 다른 구성의 트랜스듀서 요소를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 추가 펄스(즉, 제2 및 제3 펄스 및 선택적으로 임의의 추가의 펄스) 사이에 제1 펄스에 사용되는 트랜스듀서 요소의 수를 균등하게 분배하는 임의의 구성이 사용될 수 있다. 다시 말해서, 제1 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소 세트는 적어도 2개(또는 그 이상)의 추가의 펄스를 방출하는 데 각각 사용되는 적어도 2개(또는 그 이상)의 동일한 서브-세트로 나눠질 수 있다.
예를 들어, 하나의 (또는 각각의) 서브-세트는 또한 연속적인 트랜스듀서 요소(예를 들어 2-10)의 적어도 하나의 그룹을 포함할 수 있다. 따라서 하나의 (또는 각각의) 그룹의 트랜스듀서 요소는 트랜스듀서 디바이스에 연속적으로(즉, 서로의 옆에) 배열될 수 있다. 하나의 (또는 각각의) 서브-세트가 하나 이상의 그룹을 포함하는 경우, 서로 다른 서브-세트의 그룹(즉, 서로 다른 추가의 펄스와 연관된)이 교대할(alternate) 수 있다.
제1 펄스는 제2 강도의 펄스와 반대 극성(polarity)을 가질 수 있다. 예를 들어, 식 (1b)를 참조하면, 반대 극성이 사용되는 경우, 식 (1b')에
Figure pat00029
를 도입하여 식을 적용할 수 있다. 식 (1b'):
Figure pat00030
여기서
Figure pat00031
=-1. 또한 추가 방정식 (1c) 내지 (1g)가 대응되게 적용될 수 있다.
일 예에서, 제1 방출된 펄스는 제1 다수의 트랜스듀서 요소를 사용하여 생성될 수 있고, 각각의 추가의 방출된 펄스는 제2 다수의 트랜스듀서 요소를 사용하여 생성될 수 있다. 제1 수는 제2 수에 추가의 방출된 펄스의 수를 곱한 값에 대응할 수 있다.
응답 시퀀스는 후방 산란된 신호의 세트일 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서 요소는 매체로부터 후방 산란된 신호를 수신하고, 이를 예를 들어 전기 신호로 변환할 수 있다.
예를 들어, 방출된 펄스는 주어진 포인트에 초점을 맞추는 원통파(cylindrical wave) 및/또는 평면파(plane wave) 및/또는 발산파(diverging wave)로 매체를 인사너파이케이션 하는 것을 포함할 수 있다. 응답 시퀀스는 이 인사너파케이션의 후방 산란된 에코를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 초음파가 관심 구역으로 전송될 수 있고, 이에 응답하여 미가공(raw) 데이터 세트가 각각의 초음파에 응답하여 트랜스듀서 요소 세트에 의해 획득될 수 있으며, 상기 초음파는 서로 다른 공간 주파수 콘텐츠를 갖는다.
수신된 신호 세트는 초음파 신호 세트일 수 있다.
트랜스듀서 디바이스는 초음파 트랜스듀서 디바이스일 수 있다. 트랜스듀서 요소는 예를 들어 트랜스듀서 어레이, 예를 들어 1D 트랜스듀서 어레이(트랜스듀서 요소의 라인을 가짐), 1.5D 트랜스듀서 어레이(전송 트랜스듀서 요소의 하나 또는 두 개의 라인 및 수신 트랜스듀서 요소의 하나 또는 두 개의 라인을 가짐) 또는 2D 또는 매트릭스 트랜스듀서 어레이(트랜스듀서 요소의 다중 라인을 가짐)의 형태일 수 있다. 그러나, 트랜스듀서 디바이스는 초음파 시스템의 트랜스듀서 요소에 한정되지 않는다. 대신 트랜스듀서 디바이스는 모든 종류의 웨이브를 방출하고 수신할 수 있다. 추가 예에는 레이더 시스템, 소나 시스템, 지진학 시스템, 무선 통신 시스템, 전파 천문학 시스템, 음향 시스템, 비파괴 검사(NDT, Non Destructive Testing) 시스템 및/또는 생물 의학 시스템 등의 트랜스듀서 디바이스를 포함한다.
방법은 초음파 웨이브의 방출된 시퀀스를 전송하는 단계 이전에:
콘트라스트 에이전트를 매체에 도입하는 단계(a)
- 상기 제1 분할 맵은 상기 매체에서 콘트라스트 에이전트를 분할하도록 구성됨 -
를 더 포함한다.
본 개시는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 반복적으로 수행하는 것을 포함하고, 여기서 각각의 반복마다 다른 구역의 초음파 신호 데이터가 처리되는, 매체의 복수의 구역의 물리적 특성을 결정하는 방법을 더 참조할 수 있다.
따라서, 각각의 구역에 대한 응답 시퀀스를 수신하기 위해, 초음파 웨이브의 방출된 시퀀스도 복수의 구역 각각으로 송신될 수 있다.
따라서, 복수의 물리적 특성 값, 예를 들어 각 구역에 대한 하나의 값을 포함하는 물리적 특성의 맵이 결정될 수 있다. 일예에서, 물리적 특성의 맵은 예를 들어 이미지를 형성하기 위한 복수의 픽셀을 포함할 수 있다. 즉, 각각의 물리적 특성 값은 픽셀로 표현될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 분할 맵 중 적어도 하나는 복수의 구역의 함수로서 결정될 수 있다. 따라서, 맵은 구역의 수에 적합한 해상도(또는 값의 수)를 가질 수 있다.
결정된 복수의 구역의 물리적 특성에 기초하여 이미지가 형성될 수 있다.
본 개시는 또한 데이터 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때 데이터 프로세싱 시스템으로 하여금 선행하는 방법 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터-판독가능 인스트럭션을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 개시는 또한, 본 개시에 따른 방법을 컴퓨터에 의해 실행시킬 때, 본 개시에 따른 방법을 실행하기 위한 인스트럭션을 포함하는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것 및 컴퓨터 프로그램에 대해 기록하는 것에 관한 것일 수 있다.
본 개시는 또한 매체의 물리적 특성을 결정하기 위한 시스템에 관한 것으로, 다음과 같이 구성된 프로세싱 유닛을 포함한다:
적어도 3개의 인-페이즈 및 직교 페이즈(IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)을 각각 제공하기 위해 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스와 관련된 매체의 초음파 신호 데이터를 프로세스하도록 구성된 프로세싱 유닛
- 상기 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함하고, 여기서 상기 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응함 -; 및
상기 물리적 특성을 다음의 함수로 결정하도록 구성된 프로세싱 유닛:
제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연 및/또는
적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연의 함수
상기 시스템은 트랜스듀서 디바이스를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 특히 트랜스듀서 디바이스를 포함할 수 있는 프로브(예를 들어, 초음파 프로브)를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 초음파 시스템일 수 있다.
상기 시스템은 추가 기능적 특성을 포함할 수 있고/있거나 위에서 설명된 방법 동작에 대응하여 구성될 수 있다.
본 개시 및 그의 실시예는 인간, 식물 또는 동물에 대한 전용 의료 시스템의 맥락에서 사용될 수 있지만, 또한 고려되는 임의의 (비생물) 연질 머티리얼(soft material)에 사용될 수 있다.
달리 모순되는 경우를 제외하고, 상술된 요소들과 명세서 내의 것들의 조합이 이루어질 수 있음을 의도한다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이고, 예시 목적으로 제공되며 청구된 바와 같이 본 개시를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 예시 목적으로 제공되고, 본 개시의 실시예를 설명과 함께 예시하며, 그 원리를 지지하고 예시하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 방법의 예시적인 실시예를 도시한다;
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 방법을 수행하는 시스템을 도시한다;
도 3은 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 방법을 수행하는 시스템을 도시한다;
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 서로 다른 유형의 방출된 펄스를 개략적으로 도시한다;
도 5는 본 개시에 따른 제1 분할 맵을 결정하는 절차를 개략적으로 도시한다; 및
도 6은 본 개시에 따른 제2 분할 맵을 결정하는 절차를 개략적으로 도시한다.
이제 본 개시의 예시적인 실시예를 상세히 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 예시되어 있다. 가능하면 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호를 사용하여 동일하거나 유사한 부분을 언급할 것이다. 더욱이, 특정 실시예의 맥락에서 설명된 특징, 예를 들어 도 1의 한 특징은, 다르게 설명되지 않는 한 적절한 경우, 다른 실시예 중 어느 하나에도 적용된다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 방법의 예시적인 실시예를 도시한다. 방법은 시스템(1)에 의해, 보다 구체적으로 초음파 시스템(20)에 의해 수행될 수 있다. 예는 도 2 및 도 3의 맥락에서 설명되어 있다.
상기 방법은 초음파 시스템에 의해 수행되는 초음파 방법일 수 있다. 가능한 초음파 방법에는 B-모드 이미징, 출원인에 의해 개발된 ShearWave® 모드와 같은 시어 웨이브 엘라스토그래피(shear wave elastography) 이미징, 도플러 이미징, M 모드 이미징, ultrafast™ 도플러 이미징 또는 Angio P.L.U.S™ 초음파 이미징 또는 기타 초음파 이미징으로 명명된 angio 모드, 기포를 사용하는 모드 및/또는 콘트라스트 에이전트 등을 사용하는 모드를 포함한다. 상기 방법은 위에서 언급한 방법 중 하나의 일부일 수 있거나 이러한 방법 중 임의의 것과 결합될 수 있다.
그러나, 본 개시에 따른 방법은 초음파 검사 이외의 다른 기술 분야에도 적용될 수 있다. 특히, 검사된 매체 또는 환경의 데이터/신호를 획득하기 위해 복수의 트랜스듀서 요소를 사용하고/하거나 수집된 데이터/신호에 기초한 빔포밍(beamforming) 기술을 선택적으로 사용할 수 있는 모든 기술 분야가 가능하다. 예에는 레이더 시스템, 소나 시스템, 지진학 시스템, 무선 통신 시스템, 전파 천문학 시스템, 음향 시스템, 비파괴 검사(NDT) 시스템 및 생물 의학 시스템을 사용하는 방법이 포함된다. 일반적으로 대응하는 다수의 채널로 이어지는 트랜스듀서 요소 앙상블(예: 모든 트랜스듀서 요소 또는 홀수/짝수만)의 다른 수의 트랜스듀서 요소를 각각 선택하여 강도가 다른 펄스를 방출하는 원리는 항상 유사하다.
따라서, 본 개시에 따른 방법은 이러한 각각의 경우에 전술한 바와 동일한 긍정적인 기술적 효과, 예를 들어 결정된 물리적 특성의 품질 향상을 달성할 수 있다. 그러나, 본 개시의 단순한 예시 목적을 위해, 이하에서는 초음파 방법의 예를 참조한다.
상기 방법은 예를 들어, 콘트라스트-인핸스드 초음파(CEUS) 방법일 수 있다. CEUS 방법에서, 콘트라스트 에이전트는 매체의 관심 구역에 제공되고(동작 (a) 참조), 그런 다음 스캔된다(동작 (b), (c) 참조).
보다 구체적으로, 선택사항 동작 (a)에서, 매체에 콘트라스트 에이전트를 도입(또는 주입)한다. 상기 콘트라스트 에이전트는 예를 들어 미세 기포를 포함할 수 있다. 콘트라스트 에이전트는 매체의 관심 구역의 물리적 성질의 대비를 향상시키도록 구성될 수 있다. 초음파 웨이브에 의해 인사너파이 되면, 이러한 콘트라스트 에이전트는 비선형 에코를 생성한다. 상기 동작(a)은 주입(injection) 디바이스(도면에 도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다. 주입 디바이스는 미리 정해진 양의 콘트라스트 에이전트를 포함하는 유체를 매체의 혈관 내부에 주입하도록 구성될 수 있다.
선택사항 동작 (b)에서, 초음파 웨이브의 방출된 시퀀스는 매체로 전송된다. 방출된 시퀀스는 제1 방출된 펄스 및 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함한다. 제1 방출된 펄스는 제1 강도를 가질 수 있고, 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스는 각각 제2 강도를 가질 수 있으며, 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응한다. 예를 들어, 펄스를 전송하는 단계는, 주어진 포인트에 초점을 맞추는 원통파 및/또는 다른 각도의 평면파로 매체를 인사너파이케이션 하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 펄스를 전송하는 단계는, 복수의 초음파 웨이브를 이미징된 구역으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
선택사항 동작 (c)에서 초음파 웨이브의 응답 시퀀스는 매체에서 수신된다. 상기 응답 시퀀스는 기초를 형성하거나, 다음 동작 (d)에서 프로세스될 초음파 신호 데이터에 해당할 수 있다. 예를 들어, 동작 (c)에서 동작 (b)의 인사너파이케이션의 후방 산란된 에코가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 동작 (c)에서 미가공 데이터 세트는 각각의 방출된 펄스에 응답하여 트랜스듀서 요소 세트에 의해 획득될 수 있다.
동작 (a) 내지 (c)는 선택사항이며, 동작 (d) 및 (e)에 사용된 시스템 이외의 다른 시스템에서도 수행될 수 있다. 데이터는 시뮬레이션 디바이스, 팬텀(phantom)의 인사너파이케이션 등과 같은 다른 기능에서도 제공될 수 있다. 동작 (d)에서 처리된 초음파 신호 데이터는 미리 저장되어 있을 수도 있고, 예를 들어 데이터 저장소, 통신 인터페이스 등에 의해 제공될 수도 있다.
동작 (d)에서 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스와 연관된 매체의 초음파 신호 데이터는, 적어도 3개의 인-페이즈 및 직교 페이즈(IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)를 각각 제공(또는 획득)하기 위해 프로세스 된다. 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함할 수 있고, 여기서 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응한다. 그러나 각각 3개 이상의 IQ 데이터 세트(예: 4개)를 제공하기 위해, 3개 이상의 방출된 초음파 펄스가 처리될 수도 있다(예: 4개).
동작 (e)에서 제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연 및/또는 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연의 함수로서의 물리적 특성.
선택사항 동작(f)에서, 물리적 특성에 기초한, 및/또는 결정된 물리적 특성에 기초하여 추가 방법을 수행하는, 에코그래픽(echographic) 이미지가 생성된다. 예를 들어, 결정된 물리적 특성은 매체의 진단을 결정하거나 예측하기 위한 추가 알고리즘(예를 들어, AI 기반 알고리즘)에서 사용될 수 있다.
단계 (a) 내지 (e)는 연속적으로, 즉 차례로 수행될 수 있다. 그러나, 선택사항 루프 L1 또는 L2 덕분에 동작 (b) 내지 (e) 및/또는 동작 (d) 내지 (e)가 여러 번 수행될 수 있다. 따라서, 동작 (f)는 결정된 복수의 특성 각각에 기초하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 각각의 반복에서, 매체의 다른 영역은 상기 서로 다른 구역과 관련된 각각의 복수의 결정된 특성을 결정하기 위해 동작 (b)에서 인사너파이될 수 있다. 그 다음, 상기 결정된 특성은 결정된 특성의 맵, 매트릭스 또는 테이블을 형성하는 역할, 및/또는 직후 또는 미래에, 로컬 또는 원격으로, 잠재적으로 표시 및/또는 분석될 이미지를 형성하는 역할을 할 수 있다.
동작 (b) 및 (c)는 예를 들어 초음파 프로브에 장착된 트랜스듀서 디바이스(12)에 의해 수행될 수 있다. 트랜스듀서 디바이스는 바람직하게는 휴대용 시스템이다. 시스템(1)의 출력은 인터페이스(10)를 통해 프로세싱 유닛(13)을 갖는 중앙 또는 메인 또는 외부 프로세싱 시스템으로 전송될 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
동작 (d) 및 (e)는 프로세싱 유닛(13)에 의해 수행될 수 있다. 동작 (f)는 프로세싱 시스템(4)과 관련된 디스플레이 또는 스크린(4a)에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 방법을 수행하는 시스템을 도시한다.
시스템(100)은 예를 들어 매체(11) 내부의 위치의 특성을 결정하도록, 또는 예를 들어 매체(11) 내의 영역을 이미징할 목적으로 구성될 수 있다.
매체(11)는 예를 들어 생체, 특히 인간 또는 동물의 신체이거나, 임의의 다른 생물학적 또는 물리-화학적 매체(예를 들어, 시험관 내 매체)일 수 있다. 매체는 물리적 특성의 변화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매체는 다양한 물리적 성질을 갖는 지방, 근육, 뼈, 혈관 등의 조직을 포함할 수 있다.
예를 들어, 조직은 기능 장애(disfunction) 및/또는 질병(예: 암세포, 근육 파열 등)으로 고통받는 영역, 또는 매체의 다른 영역과 비교하여 다양한 물리적 특성을 갖는 임의의 다른 단일 영역을 포함할 수 있다. 매체(11)의 일부 부분은 이러한 부분의 물리적 특성의 대비를 개선하기 위해 일부 추가된 콘트라스트 에이전트(예: 미세 기포)를 포함할 수 있다. 초음파 웨이브에 의해 인사너파이 되면, 이러한 콘트라스트 에이전트는 비선형 에코를 생성한다. 따라서, 이러한 콘트라스트 에이전트의 가능한 사용은 미리 정해진 양의 콘트라스트 에이전트를 포함하는 유체를 혈관 또는 신체의 전용 부분(들) 내부에 주입하는 것이다. 그러나 콘트라스트 에이전트는 다른 방식으로 매체에 도입될 수도 있다. 예를 들어 혈관이 아닌 신체의 다른 부분이나 순환계에 주입될 수 있다. 또한 흡입하거나 삼킬 수도 있다. 그러면, 이러한 혈관의 물리적 특성은 콘트라스트 에이전트가 포함되지 않은 조직의 물리적 특성에 비해 더 쉽게 검출될 수 있는데, 이는 상기 콘트라스트 에이전트가 혈관 내에서만 흐를 수 있기 때문이다.
초음파 웨이브를 통해 매체를 감지하는 방식으로 검출할 수 있는 물리적 특성은, 매체의 강성(stiffness) 등의 기계적 성질일 수 있다. 상기 방법은 상기 물리적 특성의 값 및/또는 변동을 구별한다. 예를 들어, 상기 방법은 매체에서 두 머티리얼 사이의 기계적 인터페이스를 감지할 수 있다. 예를 들어 기포 쉘(shell)을 검출할 수 있다. 초음파 콘트라스트 에이전트는 일반적으로 음파가 물질 사이의 계면에서 반사되는 다양한 방식에 의존한다. 이것은 작은 기포 또는 더 복잡한 구조의 표면(즉, 쉘)일 수 있다.
시스템(100)은 트랜스듀서 디바이스를 포함하는 프로브(12)를 포함할 수 있다. 상기 트랜스듀서 디바이스는 예를 들어 x-축을 따라 배열된 트랜스듀서 어레이의 형태로, 하나 또는 복수의 초음파 트랜스듀서 요소(20)를 포함할 수 있다. 각각의 트랜스듀서 요소(20)는 신호를 초음파 웨이브로 변환(방출) 및/또는 초음파 웨이브를 신호로 변환(수신)하도록 구성될 수 있다.
시스템(100)은 전자 프로세싱 유닛(13)을 더 포함할 수 있다. 상기 유닛은 동일한 프로브가 방출/수신에 사용되는 경우, 두 모드(수신 및/또는 방출)에서 프로브의 트랜스듀서를 선택적으로 제어할 수 있다. 방출/수신 또는 스캔된 매체에 대한 적절한 적응을 위해, 다른 프로브를 사용할 수도 있다. 방출 및 수신 트랜스듀서는 동일하거나 하나의 싱글 프로브 또는 다른 프로브에 있는 다른 것일 수 있다.
또한, 유닛(13)은 초음파 신호 데이터를 처리하고, 매체의 특성 및/또는 상기 특성의 이미지를 결정할 수 있다.
프로브(12)는 z축 방향으로 프로브 전방의 미리 정해진 위치에 초음파 포커싱을 수행할 수 있도록 곡면(curved) 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 프로브(12)는 또한 트랜스듀서 선형 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 프로브(12)는 2차원(2D) 평면으로 초음파 포커싱을 수행하기 위해, x축을 따라 병치된(juxtaposed) 수십 개의 트랜스듀서 요소(예를 들어, 124, 258, 또는 64 내지 300)를 포함할 수 있다. 프로브(12)는 3차원(3D) 볼륨으로 초음파 포커싱을 수행하기 위해 2차원 어레이를 포함할 수 있다. 더욱이, 프로브는 또한 예를 들어 방출을 위한 적어도 하나와 수신을 위한 적어도 하나와 같은, 여러 트랜스듀서 디바이스를 포함할 수 있다.
도 1에 나타낸 방법의 제1 구성은 매체(11) 내부의 위치 P0의 물리적 특성을 결정하기 위한 것이며, 상기 위치 P0은 실질적으로 시간을 엄수한(punctual) 위치 또는 상기 위치 P0 주변(위치 P0 근처) 매체 내부의 작은 구역이다.
상기 프로세싱 유닛(13) 및 프로브(12)는 위치 P0을 향해 매체(11) 내로 초음파 웨이브(We)의 방출된 시퀀스(ES)를 전송하도록 구성될 수 있고, 방출된 시퀀스(ES)는 적어도 3개의 방출된 펄스를 포함한다. 이들 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함할 수 있고, 여기서 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응한다. 상기 프로세싱 유닛(13) 및 프로브(12)는 방출된 펄스에 응답하여, 위치(P0)로부터 수신된 초음파 웨이브(4)의 시퀀스 RS(즉, 초음파 신호 데이터)를 수신하도록 더 구성될 수 있다.
상기 위치를 향하는 초음파 웨이브(We, Wr)는 집속(focused) 웨이브(빔, beam) 또는 비집속(non-focused) 빔일 수 있다. 이와 관련하여, 미리 정의된 빔포밍 방법이 사용될 수 있고, 예를 들면 다음과 같다: 방출된 초음파 웨이브(We)는 지연되어 트랜스듀서 어레이의 각 트랜스듀서로 전송되는 복수의 트랜스듀서 신호에 의해 생성될 수 있다. 수신된 초음파 웨이브(Wr)는 수신된 시퀀스(RS)를 생성하기 위해 지연 및 합산에 의해 결합되어 복수의 트랜스듀서 신호로 구성될 수 있다.
방출된 펄스의 적어도 2개의 서로 다른 강도 또는 진폭(즉, 제1 강도를 갖는 제1 펄스 및 동일한 제2 강도를 갖는 제2 및 제3 펄스)은 전송 전압을 변경하거나 애퍼쳐 크기를 변경함으로써(즉, 도 4와 관련하여 추가로 설명된 바와 같이, 방출된 초음파 웨이브를 방출하는 데 기여하는 트랜스듀서 요소의 수를 변경함으로써) 생성될 수 있다. 애퍼쳐는 또한 두 개 이상의 요소 그룹으로 나눌 수 있다.
도 3은 본 개시의 다른 예시적인 실시예에 따른 방법을 수행하는 시스템을 도시한다.
제2 실시예는 일반적으로 제1 실시예에 대응할 수 있다. 특히, 방법은 도 2의 상기 개시된 시스템(100)의 동일하거나 유사한 요소를 사용할 수 있다.
그러나, 본 방법의 제2 실시예에서 매체(11)의 복수의 구역의 물리적 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 결정된 물리적 특성은 매체(11) 내부의 영역(R)의 이미지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
상기 방법에 의해 생성된 이미지는, 복수의 픽셀(예를 들어, 많은 K개의 픽셀)로 구성될 수 있고, 각 픽셀은 구역 R 내부의 다른 위치(Pk)에 해당하며, k는 생성될 이미지의 각 픽셀 또는 구역 R의 각 위치를 식별하기 위한 인덱스이다. 선택적으로 이미지는 하나의 픽셀로만 구성될 수 있다. 그러나 이미지는 10,000픽셀(100x100픽셀) 이상을 포함할 수 있다.
또한, 결정된 물리적 특성은 이미지 형성 이외의 다른 목적으로도 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 결정된 물리적 특성은 다른 방법으로 프로세스되어 R 구역에 대한 추가 특성 및/또는 진단을 결정할 수 있다. 결정된 물리적 특성은 또한, 이를 훈련하고/하거나 진단을 지원하고/하거나 다른 시스템에 입력을 제공하고/하거나 최종 유저에게 정보를 표시하기 위해, AI 시스템 또는 기능으로 전송될 수 있다.
제2 실시예(도 3에 도시됨)는 예를 들어 상기 구역의 이미지를 생성하기 위해 구역 R 내부의 복수의 위치를 스캐닝함으로써 상기 방법의 이전의 제1 실시예와 주로 다르다.
구역(R) 내부의 각 위치(Pk)에서, 프로세싱 유닛(13) 및 프로브(12)는 상기 위치를 향해 초음파 웨이브(We)의 방출된 시퀀스(ES)를 보내도록 구성되고, 방출된 시퀀스(ES)는 적어도 3개의 방출된 펄스를 포함하며 - 상기 펄스는 서로 다른 강도를 가짐 -, 그리고 상기 위치로부터 초음파 웨이브(Wr)의 수신된 시퀀스(RS)를 수신한다 -상기 수신된 펄스는 상기 방출된 펄스로부터의 응답(에코)임 -.
유사하게, 이전 실시예에서와 같이, 초음파 웨이브(We)는 공지된 기술에 따라 집속 또는 비집속 웨이브일 수 있다. 방출 및 수신 신호(펄스를 나타냄)도 도 4에 표시된 것과 유사하거나 동일할 수 있으며, 대응하는 위의 설명은 상기 방법의 제2 구성에도 적용된다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 서로 다른 유형의 방출된 펄스를 개략적으로 도시한다. 특히, 도 4는 3개의 방출된 초음파 펄스(P1, P2, P3)를 나타낸다. 제1 방출된 펄스(P1)는 제1 강도를 갖고, 2개의 추가의 방출된 펄스(P2, P3)는 각각 제2 강도를 가지며, 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응한다. 따라서 제1 강도는 이 예에서 제2 강도의 두 배이다.
이 예에서 다른 강도는 펄스를 생성하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소(20)의 수로 인한 것이다. 따라서, 제1 펄스를 방출하기 위해 사용되는 트랜스듀서 요소의 개수는 모든 추가의 펄스를 방출하기 위한 트랜스듀서 요소의 총 개수에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 펄스는 미리 정의된 수의 인접한 트랜스듀서 요소(20)(즉, "전체" 펄스)를 사용하여 생성될 수 있다. 제2 펄스는 짝수 번호의 트랜스듀서 요소(20)(즉, "짝수" 펄스)를 사용하여 생성될 수 있고, 제3 펄스는 홀수 번호의 변환기 요소(20)(즉, "홀수" 펄스)를 사용하여 생성될 수 있다. 홀수 및 짝수 펄스는 그 반대일 수도 있다.
제2 및 제3 펄스 짝수 및 홀수 펄스에 대해 트랜스듀서 요소(20)의 다른 구성을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 추가 펄스(즉, 제2 및 제3 펄스 및 선택적으로 임의의 추가의 펄스) 사이에 제1 펄스에 사용되는 트랜스듀서 요소의 수를 균등하게 분배하는 임의의 구성이 사용될 수 있다. 다시 말해서, 제1 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소 세트는 적어도 2개(또는 그 이상)의 추가의 펄스를 방출하는 데 각각 사용되는 적어도 2개(또는 그 이상)의 동일한 서브-세트로 나눠질 수 있다.
예를 들어, 서브-세트는 또한 연속적인 트랜스듀서 요소(예를 들어 2-10)의 적어도 하나의 그룹을 포함할 수 있다. 따라서 그룹의 트랜스듀서 요소는 트랜스듀서 디바이스에 연속적으로(즉, 서로의 옆에) 배열될 수 있다. 서브-세트가 하나 이상의 그룹을 포함하는 경우, 다른 서브-세트의 그룹(즉, 다른 추가의 펄스와 연관됨)이 교대할 수 있다.
펄스는 시간이 지남에 따라 반복될 수 있다. 즉, 먼저 펄스 P1이 방출된 다음 P2, P3이 차례로 방출될 수 있다. 이 시퀀스는 반복될 수 있다. 특히, 시퀀스는 설정된 스캐닝 라인들 위에 루프하여 반복될 수 있다. 다시 말해서, 방출된 펄스의 스캐닝 라인 또는 초점은 각 반복에서 x 방향(도 2 참조)으로 오프셋될 수 있다. 따라서, P1, P2, P3의 방출 이후, 상기 방법은 공간 오프셋 P1', P2', P3'의 방출을 계속할 수 있다. 언급된 오프셋 외에도, P1', P2', P3'은 P1, P2, P3에 대응할 수 있다.
스캐닝 라인을 따른 초점이 추가 루프(즉, 도 2의 z-축을 따라)에서 매체의 깊이 방향으로 오프셋되는 것이 추가로 가능하다. 이러한 방식으로 매체의 다른 구역이 스캔될 수 있으며, 여기서 각 구역은 적어도 3개의 펄스에 의해 인사너파이 된다.
따라서, 이들 펄스에 기초하여, 결정된 매체의 물리적 특성의 맵(또는 매트릭스 또는 테이블)이 형성될 수 있다. 상기 맵은 매체를 이미지화하고/하거나 다른 방법을 제공하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 기계 학습 알고리즘, 특히 하나 또는 여러 개의 신경망을 포함하는 (AI 기반) 알고리즘.
특히 "전체" 펄스, "짝수" 펄스 및 "ODD" 펄스를 포함하는 3개의 펄스(P1, P2, P3)는 콘트라스트-인핸스드 초음파(CEUS) 방법에서 사용될 수 있다.
CEUS 모드와 관련하여, 콘트라스트 에이전트는 예를 들어 환자의 혈관계 및 콘트라스트 초음파 스캔 동안 스캔된 대응하는 관심 구역(들)에 주입될 수 있다. 이 기술의 목표는 특히 의심스러운 종양 내부 및 주변에서 콘트라스트 에이전트 행동을 분석하는 것이다. 콘트라스트 에이전트를 더 잘 관찰하기 위해, 펄스 진폭 및/또는 페이즈 모듈레이션 기술은, 조직 및 콘트라스트 에이전트를 유리하게 구별하기 위해 적용될 수 있으며, 특히 예를 들어 콘트라스트 에이전트 미세 기포 관찰이 진단의 핵심일 때 그러하다. 이러한 기술은 조직의 선형 응답과 비교하여 콘트라스트 에이전트 응답의 비선형성을 활용한다.
진폭 모듈레이션(AM)은 다양한 강도를 특징으로 하는 연속적인 펄스로 매체를 여기시키는 기술 중 하나이다. 예를 들어, 도 4와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 펄스가 사용될 수 있다. "전체"라고 하는 하나의 펄스는 지정된 애퍼쳐의 모든 프로브 트랜스듀서에 의해 생성되고 "짝수" 및 "홀수"라고 하는 다른 두 펄스는 선택한 트랜스듀서의 절반에서 생성된다(예: 두 개의 트랜스듀서 중 한 개).
진폭 모듈레이션은 (여기 트랜스듀서 요소(들)의 전압을 변화시킴으로써) 방출된 펄스의 진폭, 듀티 사이클(트랜스듀서 요소(들)가 전기 신호에 의해 여기되는 동안 초음파의 전송 기간의 백분율)과 같은 송신 빔의 다른 특성을 수정하여 수행할 수도 있다.
각 펄스에 대해 인사너파이 구역의 반사율을 추정하기 위해 빔포밍 프로세스가 수행될 수 있다. 그런 다음 각 펄스와 관련된 복잡한 IQ 맵을 Ifull(r)(즉, I1(r)), IEVEN(r)(즉, I2(r)) 및 IODD(r)(즉, I3(r))라고 한다.
Iceus(r)라고 하는 CEUS 복합 이미지는 빔포밍된 맵의 일관된 합산 결과이다:
Figure pat00032
그런 다음 이 이미지의 모듈러스(modulus)는 로그-변환(log-converted)되고, 잠재적으로 필터링 및 저장되며, 다른 디바이스로 전송되고/되거나, 스크린 또는 디스플레이 기술(예: 홀로그램, 연결된 안경 등)을 사용하여 표시될 수 있다.
선택된 트랜스듀서의 절반을 사용하면, 제2 및 제3 전송 펄스의 강도 레벨이 제1 펄스의 대략 절반이 된다. 한편, 매체는 일반적으로 선형 응답을 가질 수 있다. 그런 다음 방정식 (1a)의 일관된 합계는 CEUS 맵에서 연관된 응답을 완전히 취소한다. 반면에 콘트라스트 에이전트의 비선형 응답은 동일한 합산을 수행할 때 응답을 완전히 취소하지 않는다.
콘트라스트 에이전트의 비선형성은 "전체" 및 "홀수" 또는 "짝수" 펄스 사이에 페이즈 지연을 유발한다. 관련된 후방 산란된 신호는 더 이상 인-페이즈가 아니며, 이는 취소가 완전히 동작하지 않는다는 것을 의미, 즉, 신호가 보상되지 않는다는 것을 의미한다.
본 개시는 CEUS 이미지의 품질을 향상시키기 위해 이러한 페이즈 지연의 이점을 취하는 것을 다룬다. 이러한 향상은 특히 두 가지 다른 프로세스의 잠재적인 조합으로 인해 발생하며, 하나는 콘트라스트 에이전트에서 오는 신호를 개선하고, 다른 하나는 조직 및 전자 노이즈에 의해 생성되는 신호 레벨을 감소시킨다.
상술한 각 프로세스에 앞서, 복합 맵 I1(r), I2(r) 및 I3(r)을 먼저 계산하고, 콘트라스트 에이전트를 분할할 수 있다.
도 5는 본 개시에 따른 제1 분할 맵
Figure pat00033
1 seg(r)을 결정하는 절차를 개략적으로 도시한다. 콘트라스트 에이전트를 분할하기 위해, 첫 번째 동작은 전체 데이터 및 홀수와 짝수 IQ 데이터의 합 사이의 페이즈 지연을 측정하는 것으로 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 I1(r) 및 I2(r)와 I3(r)의 합 사이의 스칼라 곱의 페이즈를 측정하여 달성할 수 있다:
Figure pat00034
연조직과 같은 선형 산란체(scatterer)는 π에 가까운 페이즈 지연
Figure pat00035
1을 생성해야 하며, 즉, I1 및 (I2 + I3)이 더 많은 페이즈를 갖게 된다. 반대로, 콘트라스트 에이전트는 예를 들어 약 -2 rad의 페이즈 지연을 유발할 수 있다. 이 관찰을 기반으로, 주어진 페이즈 지연과 관련된 콘트라스트 에이전트를 분리하기 위해, 분할을 수행할 수 있다.
예시적인 값은
Figure pat00036
1 min=-2.5 rad 및/또는
Figure pat00037
1 max= -0.5 rad를 포함할 수 있다. 그러나 상기 값은 경우에 따라 다르며, 매체, 콘트라스트 에이전트 및 기타 파라미터에 따라 다를 수 있다. 이 분할은 콘트라스트 에이전트(20)를 캡처할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 콘트라스트 에이전트(20)는 더 분명한 것으로 도시되는데, 즉 제1 분할 맵
Figure pat00038
1 seg(r)에서 더 나은 대비를 갖는다. 따라서 맵을 기반으로 이미지를 생성하는 경우, 더 잘 보이는 이점이 있다.
그러나 가장자리(즉, 매체의 인사너파이 구역의 주변 영역)와 큰 깊이에서, 일부 전자 노이즈(21)도 캡처할 수 있다. 실제로 이 노이즈는 무작위이며 예측할 수 없다. 따라서 그것의 일부는 선택 범위 [
Figure pat00039
1 min,
Figure pat00040
1 max] 에 속할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 제2 분할 맵
Figure pat00041
2 seg(r)을 결정하는 절차를 개략적으로 도시한다. 콘트라스트 에이전트(들)로부터 전자 노이즈(21)를 분리하기 위해, IODD(r) 및 IEVEN(r) 사이의 페이즈 차이가 조사될 수 있다. 이것은 I2 및 I3 사이의 스칼라 곱을 측정하여 수행될 수 있다:
Figure pat00042
결과적으로
Figure pat00043
2는 예를 들어 매체의 인사너파이 구역의 중앙 영역과 관련된 포인트 및 콘트라스트 에이전트(즉, 관심 정보)에 대해 0에 가까울 수 있다. 실제로 각 포인트에서 수신된 강도 레벨은 홀수 및 짝수 펄스에 대해 동일하다. 결과적으로 콘트라스트 에이전트 및 조직 신호는 모두 인-페이즈 일 수 있는 반면, 전자 노이즈만이 두 펄스 사이에 페이즈 지연을 생성할 수 있다. 그런 다음 두 번째 분할이 수행될 수 있다:
Figure pat00044
예시적인 값은
Figure pat00045
2 max=0.5 rad 를 포함할 수 있다. 그러나 상기 값도 다를 수 있다.
Figure pat00046
1 seg(r) 및
Figure pat00047
2 seg(r)를 결합하여, 콘트라스트 에이전트를 더 잘 분할할 수 있는 제3 분할 맵
Figure pat00048
3 seg(r)가 형성될 수 있다:
Figure pat00049
따라서 물리적 특성은 다음과 같이 결정될 수 있다:
Figure pat00050
고려된 신호에 여전히 약간의 노이즈가 남아 있는 경우, 콘트라스트 에이전트 신호보다 더 산란되기 때문에 예를 들어 공간 필터를 사용하여 제거할 수 있다.
한 가지 옵션에서 IQ 데이터 세트의 대비가 더 향상될 수 있다. 예를 들어, 이미 위에서 언급한 바와 같이, 콘트라스트 에이전트 페이즈 지연
Figure pat00051
1은 현재 매체, 콘트라스트 에이전트(들) 및/또는 고려되는 데이터 - 예를 들어 약 -2 rad의 값을 가질 수 있음 - 에 기초하여 알려질 수 있다. 더욱이, 이미 위에서 언급한 바와 같이 CEUS 이미지는 I1(r)과 I2(r)+I3(r)의 일관된 합산의 결과이다. 결과적으로 -2의 페이즈 지연은 최적의 일관된 합산을 생성하지 못할 수 있다. 이를 향상시키기 위해, Iceus(r)를 구성하는 동안, 발생된 최적의 일관된 합산과 같은 추가적인 페이즈 지연이 도입될 수 있다. 이 페이즈 지연은 분할 맵
Figure pat00052
3을 기반으로 적용된 예이다.
Figure pat00053
콘트라스트 에이전트 분할
Figure pat00054
3 seg(r) 덕분에, 결과 IQ 데이터 내의 조직 신호를 수정하지 않고도 콘트라스트 에이전트 신호가 향상될 수 있다. 예를 들어, 평균 콘트라스트 에이전트 신호는 대략 3dB 및 최대 10dB까지 향상될 수 있다.
추가 옵션에서, 노이즈 및/또는 매체 제거가 최적화될 수 있다. 노이즈(예:
Figure pat00055
2)로 감지된 신호의 경우 I1과 같은 페이즈 지연이 삽입될 수 있으며, 결과적으로 I2 및 I3의 합은 반대 페이즈:
Figure pat00056
및 추가 향상에 존재한다. 이 프로세스는 콘트라스트 에이전트 (1-
Figure pat00057
3)로 간주되지 않는 모든 신호에 적용될 수 있다:
Figure pat00058
예를 들어, 상기 제거는 노이즈 레벨을 대략 1.5dB만큼 감소시킬 수 있다.
마지막으로, 필터링 및 강화 프로세스는 결정된 물리적 특성의 데이터 품질을 추가로 개선하기 위해, 즉:
Figure pat00059
에 의해 결합될 수 있고, 아래에 의한 추가 향상에 있을 수 있다:
Figure pat00060
청구범위를 포함하는 설명 전반에 걸쳐, "포함하는"이라는 용어는 달리 언급되지 않는 한 "적어도 하나를 포함하는"과 동의어로 이해되어야 한다. 또한, 청구범위를 포함하여 설명에 명시된 모든 범위는, 달리 명시되지 않는 한 최종 값(들)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 설명된 요소에 대한 특정 값은, 해당 기술 분야의 숙련자에게 알려진 용인되는 제조 또는 산업 허용 오차(tolerance) 내에서 이해되어야 하고, "실질적으로" 및/또는 "대략적으로" 및/또는 "일반적으로"라는 용어의 사용은 그러한 용인되는 허용 오차 범위 내에 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 본 개시는 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이들 실시예는 단지 본 개시의 원리 및 적용을 예시하는 것임을 이해해야 한다.
명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 개시의 진정한 범위는 다음 청구범위에 의해 나타난다.
본 명세서에서 선행기술로 확인된 특허문서 또는 기타 사항에 대한 언급은, 해당 문서 또는 기타 사항이 이미 알려져 있거나 또는 그것이 포함하는 정보가 청구항 중 어느 하나의 우선일 현재 일반적인 상식의 일부였다는 것을 인정하는 것으로 간주되지 않는다.

Claims (16)

  1. 매체(medium)(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    적어도 3개의 인-페이즈(in-phase) 및 직교 페이즈 (IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)을 각각 제공하기 위해 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스(pulse)와 관련된 매체의 초음파 신호 데이터를 프로세싱하는 단계(d)
    - 상기 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스는 제1 강도(intensity)를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의(supplementary) 방출된 펄스를 포함하고, 여기서 상기 제2 강도의 합은 상기 제1 강도에 대응함 -; 및
    상기 물리적 특성을 다음의 함수로 결정하는 단계(e):
    제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연(lag) 및/또는
    적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연
    를 포함하는, 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물리적 특성을 결정하는 단계(e)는:
    제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및/또는 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합에 보상(compensation) 페이즈 지연을 도입함(introducing)으로써, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r)을 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합과 인-페이즈로 세팅하는 단계
    를 더 포함하는, 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물리적 특성을 결정하는 단계(e)는:
    파이(pi)에서 보상 페이즈 지연을 뺀 값을 도입함으로써, 제1 IQ 데이터 세트 I1(r)을 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합과 반대 페이즈로 세팅하는 단계
    를 더 포함하는, 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 상기 제1 페이즈 지연
    Figure pat00061
    1(r)은:
    I1(r)의 페이즈 및 I2(r), I3(r)의 합 페이즈 사이의 차이, 또는
    I1(r) 및 I2(r), I3(r)의 합 사이의 스칼라 곱(scalar product)의 페이즈, 및/또는
    Figure pat00062

    에 의해 측정되고, 및/또는
    보상 페이즈 지연은 제1 페이즈 지연
    Figure pat00063
    1(r)의 함수로 결정되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r) 및 I3(r) 사이의 상기 제2 페이즈 지연
    Figure pat00064
    2(r)은:
    I2(r)의 페이즈 및 I3(r)의 페이즈 사이의 차이, 또는
    I2(r) 및 I3(r) 사이의 스칼라 곱의 페이즈, 및/또는
    Figure pat00065

    에 의해 측정되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물리적 특성을 결정하는 단계(e)는:
    제1 페이즈 지연의 함수로서 제1 분할(segmentation) 맵 및/또는 제2 페이즈 지연의 함수로서 제2 분할 맵을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 물리적 특성은 제1 및/또는 제2 분할 맵의 함수로서 결정되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항에 있어서,
    상기 물리적 특성은 제1 분할 맵과 제2 분할 맵을 결합함으로써 및/또는 제1 분할 맵으로부터 제2 분할 맵의 컨텐츠(content)를 제거함으로써 생성된 제3 분할 맵의 함수로서 결정되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  8. 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 분할 맵은 매체의 관심 영역을 분할하도록 구성되고, 및/또는
    상기 제2 분할 맵은 IQ 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)에서 노이즈를 검출 및/또는 감소하도록 구성되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 분할 맵은:
    Figure pat00066

    에 의해 결정되고,
    상기
    Figure pat00067
    1 min 및
    Figure pat00068
    1 max은 미리 정의된 값이고, 및/또는
    상기 제2 분할 맵은:
    Figure pat00069

    에 의해 결정되고,
    상기
    Figure pat00070
    2 max 는 미리 정의된 값이고, 및/또는
    상기 제3 분할 맵은:
    Figure pat00071

    에 의해 결정되는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물리적 특성은:
    미리 정의된 콘트라스트-인핸스드(contrast-enhanced) 초음파 방법,
    IQ 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)의 간섭성의 합(coherent summation)
    중 적어도 하나에 기초하여 결정되고,
    방정식 (1b) 는 :
    Figure pat00072

    방정식 (1c) 는 :
    Figure pat00073

    방정식 (1d) 는 :
    Figure pat00074

    방정식 (1e) 는 :
    Figure pat00075

    방정식 (1f) 는 :
    Figure pat00076

    방정식 (1g) 는 :
    Figure pat00077

    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    초음파 신호 데이터를 프로세싱하는 단계(d) 이전에:
    초음파 웨이브(We)의 방출된 시퀀스(ES)를 매체(11)로 전송하는 단계(b)
    - 상기 방출된 시퀀스(ES)는 제1 방출된 펄스 및 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함함 -; 및
    매체로부터 초음파 웨이브(Wr)의 응답 시퀀스(RS)를 수신하는 단계(c)
    - 상기 초음파 신호 데이터는 초음파 웨이브(Wr)의 응답 시퀀스(RS)에 기초함 -
    를 더 포함하고/거나,
    초음파 웨이브(We)의 방출된 시퀀스(ES)를 전송하는 단계(b) 이전에:
    콘트라스트 에이전트(contrast agent)를 매체에 도입하는 단계(a)
    - 상기 제1 분할 맵은 상기 매체에서 콘트라스트 에이전트를 분할하도록 구성됨 -
    를 포함하는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스는 매체에 대해 서로 공간적으로(spatially) 오프셋(offset)되어 있고/있거나,
    제2 및 제3 펄스는 서로 다른 애퍼쳐 모듈레이션(aperture modulation)으로 방출되고/되거나,
    제1 펄스를 방출하는데 사용되는 트랜스듀서(transducer) 요소 세트는 적어도 2개의 추가의 펄스를 방출하는데 각각 사용되는 적어도 2개의 서브-세트(sub-set)로 분할(split)되고/되거나,
    제1 서브-세트는 제1 추가의 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소의 홀수개에 대응하고 제2 서브-세트는 제2 추가의 펄스를 방출하는 데 사용되는 트랜스듀서 요소의 짝수개에 대응하는,
    매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  13. 매체(11)의 복수의 구역의 물리적 특성을 결정하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 반복적으로 수행하는 단계를 포함하고,
    각 반복에서 다른 구역의 초음파 신호 데이터가 프로세스되는,
    매체(11)의 복수의 구역의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항에 있어서,
    제1, 제2 및 제3 분할 맵 중 적어도 하나는 복수의 구역의 함수로서 결정되고, 및/또는
    복수의 구역의 결정된 물리적 특성에 기초하여 이미지가 형성되는,
    매체(11)의 복수의 구역의 물리적 특성을 결정하는 방법.
  15. 데이터 프로세싱 시스템에 의해 실행될 때, 데이터 프로세싱 시스템으로 하여금 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는,
    컴퓨터-판독가능한 인스트럭션(instruction)을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  16. 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    적어도 3개의 인-페이즈 및 직교 페이즈(IQ) 데이터 세트 I1(r), I2(r), I3(r)을 각각 제공하기 위해 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스와 관련된 매체의 초음파 신호 데이터를 프로세스하도록 구성된 프로세싱 유닛
    - 상기 적어도 3개의 방출된 초음파 펄스는
    제1 강도를 갖는 제1 방출된 펄스 및 각각 제2 강도를 갖는 적어도 2개의 추가의 방출된 펄스를 포함하고, 여기서 상기 제2 강도의 합은 제1 강도에 대응함 -; 및
    상기 물리적 특성을 다음의 함수로 결정하도록 구성된 프로세싱 유닛:
    제1 IQ 데이터 세트 I1(r) 및 적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r)의 합 사이의 제1 페이즈 지연 및/또는
    적어도 2개의 추가 IQ 데이터 세트 I2(r), I3(r) 사이의 제2 페이즈 지연의 함수
    을 포함하는, 매체(11)의 물리적 특성을 결정하는 시스템.
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