KR20230089632A - 전단 파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치 - Google Patents

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Abstract

전단 파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치가 개시된다. 일 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 측정 방법은, 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계를 포함하고, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 음향 복사력 임펄스(Acoustic Radiation Force Impulse: ARFI, 이하 'ARFI'라 칭함) 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 상기 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함한다.

Description

전단 파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치 {Methods for measuring shear wave parameters and ultrasonic apparatus}
본 발명은 전단 파(shear wave)를 이용하여 탄성영상을 제공하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전단 파의 파라미터를 측정하는 기술에 관한 것이다.
전단 파 탄성 측정법(Point Shear Wave Elastography: PSWE)은 미리 정의 한 관심 영역(Region Of Interest: ROI) 내에서 해당 조직의 강성 값(stiffness)을 비침습적 및 비파괴적으로 측정하는 방법이다.
전단 파 탄성 측정법은 조직의 강성을 비침습적으로 평가하고, 생체 조직 검사를 조직 추출 없이 할 수 있다. 전단 파 탄성 측정법은 간 종양 및 간 경화 진단, 고혈압 진단을 위한 비장 강직도 측정, 신장 경직도 진단 및 모니터링 등에 사용된다.
본 발명은 전단 파 데이터의 정확도 및 신뢰도를 향상시키기 위한 전단 파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 측정 방법은, 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계를 포함하고, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 음향 복사력 임펄스(Acoustic Radiation Force Impulse: ARFI, 이하 'ARFI'라 칭함) 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 상기 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함한다.
복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계는, 각 전단 파의 입자 속도를 측정하는 단계와, 각 전단 파의 시간 지연을 측정하는 단계와, 각 전단 파의 속도를 측정하는 단계와, 각 전단 파의 탄성 계수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
전단 파 파라미터 측정 방법은, 복수의 전단 파 속도 데이터를 중첩하는 단계와, 중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 속도 데이터의 유효치(Inlier)을 판단하는 단계와, 이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계는, 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터가 모두 이상치(outlier)이면 해당 깊이를 무효 위치(Invalid position)로 판단할 수 있다.
각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계는, 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터 중 적어도 하나가 유효치(inlier) 이면 해당 깊이를 유효 위치(Valid position)로 판단할 수 있다.
전단 파 파라미터 측정 방법은, 전단 파 속도 데이터의 유효 위치(valid position)을 이용하여 신뢰도 지표(Validation index)를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전단 파 파라미터 측정 방법은, 각 전단 파 속도 데이터의 신호 대 잡음비(SNR)를 측정하는 단계와, 각 전단 파 속도 에너지의 SNR을 이용하여 각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계와, 이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 측정 방법은, 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 단계와, 획득된 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계를 포함하고, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함할 수 있고, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
전단 파 파라미터 측정 방법은, 복수의 전단 파 속도 데이터를 중첩하는 단계와, 중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 속도 데이터의 유효치(Inlier)을 판단하는 단계와, 이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 초음파 장치는, 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 초음파 프로브와, 초음파 프로브를 통해 획득된 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 프로세서를 포함하며, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 상기 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함한다.
다른 실시 예에 따른 초음파 장치는, 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 초음파 프로브와, 초음파 프로브를 통해 획득된 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 프로세서를 포함하며, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함한다.
일 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 측정 방법 및 초음파 장치에 따르면, 전단 파 획득 시퀀스 반복에 따라 획득되는 데이터를 이용하여 전단 파 속도 샘플(shear wave speed sample)을 획득하므로, 전단 파 속도 샘플 수가 깊이(depth) 별로 증가하고, 데이터 유효치를 판단함에 따라 이상치(Outlier)를 효율적으로 처리(handling)할 수 있다. 또한, 전단 파 데이터 검출 위치 및 motion artifact 변수를 최소화함에 따라 데이터 유효성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 전단 파 파라미터 측정 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 획득 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식을 도식화한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반복되는 전단 파 획득 시퀀스(a)와 초음파 장치의 기하학적 구조(b)를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전단 파 속도 측정 방법의 흐름 및 데이터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식에 의해 획득되는 복수의 전단 파 데이터(a, b) 및 전단 파 속도 데이터를 중첩한 그래프(c)를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상치 처리(Outlier handling) 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 반영하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 일반적인 전단 파 파라미터 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
초음파 장치는 초음파 프로브(Ultrasound probe)를 통해 대상체의 관심 영역을 푸싱하기 위한 빔 초음파 신호(이하, '푸시 빔'라 함)를 대상체에 연속으로 송신(Successive pushes)하여 전단 파(shear wave)를 생성한다(110).
초음파 장치는 푸시 빔 펄스를 초음파 프로브의 채널들을 이용하여 대상체의 관심 영역에 송신한다. 초음파 장치는 집속된(focused) 푸시 빔을 대상체의 관심 영역으로 송신할 수 있다. 이 경우, 관심 영역에서 푸시 빔에 의해 전단 파가 생성된다. 예를 들어, ARFI에 의해 푸시된 영역을 중심으로 전단 파가 생성될 수 있다. 푸시 빔의 펄스에 의해 전단 파가 직접 생성되면, 푸시 빔을 음향 복사력 임펄스(Acoustic Radiation Force Impulse: ARFI, 이하 'ARFI'라 칭함)라 한다. 전단 파는 ARFI의 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 전파된다. 전단 파는 변위(displacement)의 한 형태이다.
이어서, 초음파 장치는 검출 영역에서 시계열 데이터(Time-series data)를 획득하여 이를 조직 변위 맵(tissue displacement map)으로 변환한다(120).
이어서, 초음파 장치는 조직 변위 맵을 이용하여 조직의 강성에 비례하는 전단 파의 기계적 파라미터를 측정한다(130). 예를 들어, 초음파 장치는 전단 파의 속도(Shear wave speed)를 측정하고, 전단 파의 탄성 계수(Shear modulus)를 측정한다. 전단 파의 속도(예를 들어, 1-10 m/s)는 대상체 내에서 초음파 신호의 평균 속도(예를 들어, 1540 m/s) 보다 매우 느리기 때문에, 초음파 장치는 전단 파를 검출하기 위한 초음파 신호(이하, 검출 초음파)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 초음파 장치는 전단 파가 전파되는 동안 검출 초음파를 송신함으로써 전단 파의 기계적 파라미터(예를 들어, 속도)를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전단 파 파라미터 획득 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 초음파 장치는 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득한다(210). 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 복수의 ARFI 푸싱-복수의 검출 라인에서 데이터를 검출하는 동작(push-detection)으로 구성된다. 예를 들어, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스와 제2 시퀀스를 포함하며, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고, 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함한다. 해당 방식은 복수의 ARFI(Multiple pushing)을 전송하고, 복수의 검출 라인(Multi-line)에서 전단 파 데이터를 검출(Multi-line detecting) 하는 방식이므로, Multiple pushing + Multi-line detecting 방식이라 칭한다.
이어서, 초음파 장치는 획득된 전단 파의 기계적 파라미터를 측정한다(220). 이때, 초음파 장치는 전단 파의 Particle velocity, 전단 파의 시간 지연, 전단 파의 속도, 전단 파의 탄성 계수를 측정할 수 있다.
이어서, 초음파 장치는 전단 파 데이터의 유효치(Inlier)을 판단하여, 이상치(Outlier)를 처리(handling) 한다(230). 이때, 초음파 장치는 전단 파 속도를 기준으로 복수의 전단 파 데이터를 중첩한 후, 중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 데이터의 유효치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 초음파 장치는 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터가 모두 이상치(outlier)이면, 해당 깊이를 무효 위치(Invalid position)로 판단한다. 이에 비해, 초음파 장치는 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터 중 적어도 하나가 유효치(inlier) 이면, 해당 깊이를 유효 위치(Valid position)로 판단한다.
이어서, 초음파 장치는 전단 파 데이터의 유효 위치(valid position)을 이용하여 신뢰도 지표(Validation index)를 측정한다(240).
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식을 도식화한 도면이다.
도 3을 참조하면, 초음파 장치가 ARFI를 관심 영역인 관심 영역(ROI)-평가영역(evaluation area)에 전송하면, 전단 파가 전파되고, 검출 영역에서 전단 파 데이터를 검출한다. 이때, ARFI는 복수 개이고, 검출 영역은 복수의 검출 라인을 포함한다. 시퀀스는 제1 ARFI 푸싱-> 복수의 검출 라인에서 전단 파 데이터 검출 -> 제2 ARFI 푸싱 -> 복수의 검출 라인에서 전단 파 데이터 검출로 구성된다. Multiple pushing + Multi-line detecting 방식은 빔 스페이싱(Beam spacing) 영향이 없고, 시어링(Shearing) 현상이 없다. 검출 라인(Tracking line)에 따라 전단 파의 도착 시간이 동일하다. 따라서, 검출 영역의 검출 유효성을 판별 가능하고, 선택적으로 결과 값을 도출하여 신뢰도를 향상할 수 있다.
이에 비해, 단일의 ARFI를 전송하는 방식인 Single pushing + Multi-line detecting 방식은 Beam spacing에 영향을 받으며, 측정 variance가 높고, Tracking line에 따라 도착 시간의 차이가 크다. 따라서, 측정 깊이에 따라 correlation coefficient, shear modulus 오류가 발생하며, Shearing 현상이 나타난다.
또한, 단일의 검출 라인에서 전단 파 데이터를 검출하는 방식인 Multiple pushing + Single line detecting 방식은 검출이 어려운 영역에 검출 라인에 위치할 때, 전단 파 데이터 검출이 불가한 영역이 존재한다. 예를 들어, ROI가 측정 가능 조건(심장 박동, 호흡의 영향을 가장 덜 받는 곳)에 위치하더라도, 검출 영역의 위치에 따라 측정 결과가 영향을 받는다. 측정 결과가 불안정 할 때, 어떤 요인에 의한 것인지 파악하기 힘들다.
이에 비해, Multiple pushing + Multi-line detecting 방식은 검출 영역 위치를 다양화하여 여러 데이터를 획득함에 따라, 이상치(Outlier)이 용이하며 데이터 유효성을 판별할 수 있어서 측정의 신뢰도 및 정확도가 향상된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반복되는 전단 파 획득 시퀀스(a)와 초음파 장치의 기하학적 구조(b)를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 반복되는 전단 파 획득 시퀀스는 예를 들어, 제1 푸싱 시퀀스(제1 ARFI 푸싱(P1)-> 제1 검출 라인(T1)에서 전단 파 데이터 검출)와, 제2 푸싱 시퀀스(제2 ARFI 푸싱(P2) -> 제2 검출 라인(T2)에서 전단 파 데이터 검출)을 포함한다. 초음파 장치는 전단 파 획득 시퀀스를 반복적으로 수행한다. 바람직하게는 반복되는 전단 파 획득 시퀀스가 3개 이상일 수 있다. 해당 방식은 전단 파 획득 시퀀스가 복수 개이고, 각 전단 파 획득 시퀀스에서 위치가 서로 상이한 단일(single)의 검출 라인에서 전단 파 데이터를 검출하는 방식이며, 이를 Multiple-Sequence 방식이라 칭한다. Multiple-Sequence 방식은 전단 파 획득 시퀀스의 반복에 따라, 획득되는 데이터를 이용하여 전단 파 속도 샘플(shear wave speed sample)을 획득하므로, 전단 파 속도 샘플 수가 깊이(depth) 별로 증가하고, 데이터 유효치를 판단함에 따라 이상치(Outlier)를 효율적으로 처리(handling)할 수 있다. 또한, 전단 파 데이터 검출 위치 및 motion artifact 변수를 최소화함에 따라 데이터 유효성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전단 파 속도 측정 방법의 흐름 및 데이터를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 초음파 장치는 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식에 의해 복수의 전단 파 데이터를 획득(510) 하고, 복수의 전단 파의 입자 속도(particle velocity)를 측정한다(520). 이때, 복수의 전단 파 데이터 간의 자기상관(auto-correlation)을 이용할 수 있다.
이어서, 초음파 장치는 전단 파 지연시간(Lag)를 측정한다(530). 이때, 복수의 전단 파 데이터 간의 자기상관(auto-correlation)을 이용할 수 있다.
이어서, 초음파 장치는 전단 파 속도(Shear-wave speed)를 측정한다(540). 전단 파 속도[m/s]는, 푸싱 거리(Pushing distance)[m] / 지연시간(Lag)[sec]일 수 있다.
이어서, 초음파 장치는 전단 파 탄성 계수(modulus)를 측정한다. 이때, 탄성 계수[kPa]는 3 × (전단 파 속도)[m/s2] × 밀도(density)[g/cc]일 수 있다.
도 5의 (a), (b)는 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식에 의해 획득되는 전단 파 데이터들의 입자 속도(Push 1 particle velocity, Push 2 particle velocity), (c)는 전단 파 지연시간, (d)는 전단 파 속도, (e)는 전단 파 탄성계수를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식에 의해 획득되는 복수의 전단 파 데이터(a, b) 및 전단 파 속도 데이터를 중첩한 그래프(c)를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 초음파 장치는 제1 데이터(First data)(a)와 제2 데이터(Second data)(b)를 획득하며, 각 데이터는 제1 전단 파 속도 데이터(Push 1 particle velocity data), 제2 전단 파 속도 데이터(Push 2 particle velocity data)를 포함한다.
초음파 장치는 전단 파 속도를 기준으로 복수의 전단 파 속도 데이터를 중첩하고, 중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 속도 데이터의 유효치(Inlier)을 판단한다. 예를 들어, 초음파 장치는 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터가 모두 이상치(outlier)이면, 해당 깊이를 무효 위치(Invalid position)로 판단하고, 동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터 중 적어도 하나가 유효치(inlier) 이면, 해당 깊이를 유효 위치(Valid position)로 판단한다.
도 6(c)를 참조하면, 데이터 중첩 결과는 유효치(inlier), 이상치(Outlier-sequence 1, Outlier-sequence 2)를 포함한다. 초음파 장치는 각 데이터의 유효 영역을 서로 보완해서 데이터의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상치 처리(Outlier handling) 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 초음파 장치는 전단 파 속도 데이터 1(sequence 1)과 전단 파 속도 데이터 2(sequence 2)를 중첩한 후, 깊이(depth) 별로 데이터의 유효성을 판단한다. 데이터 결과에는 유효치(inlier), 이상치(Outlier-sequence 1, Outlier-sequence 2)가 포함된다. 여러 데이터를 중첩하면, 유효치(inlier)와 유효 영역을 증가시킬 수 있으므로 데이터의 정확도 및 신뢰도가 향상된다.
다른 예로, 초음파 장치는 ARFI 푸싱에 의해 발생한 전단 파의 전파가 성공적으로 검출되지 않는 데이터인 이상치를 데이터에서 제외한다. 이를 위해, 전단 파 입자 속도를 측정한 후, 전단 파 속도 데이터의 신호 대　잡음비(signal-to-noise　ratio:　SNR, 이하 'SNR'이라 칭함)을 계산한다. 이때, 일정 이하 값의 전단 파 SNR은 유효하지 않다고 판단하여, 이상치(Outlier)로 처리한다.
초음파 장치는 전단 파 속도 데이터의 유효 위치(valid position)을 이용하여 신뢰도 지표(Validation index)를 측정할 수 있다. 초음파 장치는 측정 영역에서 결과에 사용된 유효치(inlier)가 있는 영역의 비율을 신뢰도 지표로 사용한다. 예를 들어, 신뢰도 지표는, 유효치 깊이 위치의 총 수(The number of inlier depth position) / 전체 축 위치의 총 수(The number of total axial position)이다. 깊이 별 유효치가 많을수록 데이터의 정확도 및 신뢰도가 높다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 초음파 장치(7)는 초음파 프로브(70), 프로세서(72) 및 출력부(74)를 포함한다.
초음파 프로브(70)는 초음파 송신부로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체로 초음파 신호를 송출하고, 대상체로부터 반사된 에코신호를 수신한다. 초음파 프로브(70)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 초음파 프로브(70)는 초음파 장치의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 장치는 구현 형태에 따라 복수 개의 초음파 프로브(70)를 구비할 수 있다.
초음파 프로브(70)는, 대상체의 관심 영역에 복수의 ARFI를 푸싱하여 전단 파를 유도할 수 있다. 이어서, 초음파 프로브(70)는 전단 파를 추적하는 복수의 검출 초음파를 대상체로 송신하고, 각 검출 초음파에 대한 응답신호를 대상체로부터 수신하여 복수의 전단 파 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 초음파 프로브(70)는 복수의 검출 라인을 포함하는 검출 영역에 검출 초음파를 송신하고, 검출 영역에서 응답신호를 수신하여 전단 파 데이터를 획득한다.
초음파 프로브(70)는 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함한다. 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있다. 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있다. 해당 방식은 전술한 Multiple pushing + Multi-line detecting 방식에 해당한다.
다른 예로, 제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있다. 제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함할 수 있다. 해당 방식은 전술한 Multiple-Sequence 방식에 해당한다.
프로세서(72)는 초음파 프로브(70)로부터 수신된 응답신호를 신호처리 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(72)는 신호 처리를 위해 초음파 프로브(70)로부터 수신되는 에코신호를 처리하여 전단 파 데이터를 생성하며, 증폭기, 아날로그 디지털 컨버터(Analog Digital Converter: ADC), 수신 지연부 및 합산부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 프로세서(72)는 초음파 프로브(70)를 통해 수신된 전단 파 데이터에 기초하여 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하며, 대상체의 탄성 영상을 생성한다. 기계적 파라미터는 각 전단 파의 입자 속도, 시간 지연, 속도, 탄성 계수를 포함할 수 있다.
출력부(74)는 생성된 탄성 영상을 포함한 영상 처리결과를 화면에 표시한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 반영되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 발명청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 초음파 장치를 이용한 전단 파 파라미터 측정 방법에 있어서, 초음파 장치가
    복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 단계; 및
    획득된 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계; 를 포함하고,
    복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고,
    제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 음향 복사력 임펄스(Acoustic Radiation Force Impulse: ARFI, 이하 'ARFI'라 칭함) 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고,
    제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 상기 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계는
    각 전단 파의 입자 속도를 측정하는 단계;
    각 전단 파의 시간 지연을 측정하는 단계;
    각 전단 파의 속도를 측정하는 단계; 및
    각 전단 파의 탄성 계수를 측정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 전단 파 파라미터 측정 방법은
    복수의 전단 파 속도 데이터를 중첩하는 단계;
    중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 속도 데이터의 유효치(Inlier)을 판단하는 단계: 및
    이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계는
    동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터가 모두 이상치(outlier)이면 해당 깊이를 무효 위치(Invalid position)로 판단하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계는
    동일한 깊이의 제1 전단 파 속도 데이터와 제2 전단 파 속도 데이터 중 적어도 하나가 유효치(inlier) 이면 해당 깊이를 유효 위치(Valid position)로 판단하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 전단 파 파라미터 측정 방법은
    전단 파 속도 데이터의 유효 위치(valid position)을 이용하여 신뢰도 지표(Validation index)를 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 전단 파 파라미터 측정 방법은
    각 전단 파 속도 데이터의 신호 대 잡음비(SNR)를 측정하는 단계;
    각 전단 파 속도 데이터의 SNR을 이용하여 각 전단 파 속도 데이터의 유효치를 판단하는 단계; 및
    이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  8. 초음파 장치를 이용한 전단 파 파라미터 측정 방법에 있어서, 초음파 장치가
    복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 단계; 및
    획득된 복수의 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 단계; 를 포함하고,
    복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고,
    제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고,
    제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 전단 파 파라미터 측정 방법은
    복수의 전단 파 속도 데이터를 중첩하는 단계;
    중첩했을 때 깊이 별로 각 전단 파 속도 데이터의 유효치(Inlier)을 판단하는 단계: 및
    이상치(Outlier)를 처리(handling) 하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 파 파라미터 측정 방법.
  10. 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 초음파 프로브; 및
    초음파 프로브를 통해 획득된 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 프로세서; 를 포함하며,
    복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고,
    제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고,
    제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 상기 복수의 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.
  11. 복수의 전단 파 획득 시퀀스를 반복하여 복수의 전단 파 데이터를 획득하는 초음파 프로브; 및
    초음파 프로브를 통해 획득된 전단 파 데이터의 기계적 파라미터를 측정하는 프로세서; 를 포함하며,
    복수의 전단 파 획득 시퀀스는 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스를 포함하고,
    제1 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제1 ARFI 푸싱 및 제1 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제1 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하고,
    제2 시퀀스는 관심 영역에 전단 파를 생성하기 위한 제2 ARFI 푸싱 및 제2 ARFI 푸싱에 의해 생성된 전단 파를 제2 검출 라인에서 검출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.
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