KR20230124893A - 다중 어퍼쳐 초음파를 사용한 조직 특성 묘사를 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents
다중 어퍼쳐 초음파를 사용한 조직 특성 묘사를 위한 시스템들 및 방법들 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230124893A KR20230124893A KR1020237016705A KR20237016705A KR20230124893A KR 20230124893 A KR20230124893 A KR 20230124893A KR 1020237016705 A KR1020237016705 A KR 1020237016705A KR 20237016705 A KR20237016705 A KR 20237016705A KR 20230124893 A KR20230124893 A KR 20230124893A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tissue
- ultrasound
- interest
- region
- imaging
- Prior art date
Links
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 152
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 148
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 title description 9
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 claims abstract description 74
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 52
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 26
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 11
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims description 5
- 238000004091 panning Methods 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 181
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 3
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 abstract description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 212
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 90
- 230000008569 process Effects 0.000 description 56
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 50
- 238000002091 elastography Methods 0.000 description 40
- 238000003491 array Methods 0.000 description 38
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 25
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 18
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 16
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000002113 ultrasound elastography Methods 0.000 description 6
- 206010011732 Cyst Diseases 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 3
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 238000002126 acoustic radiation force impulse imaging Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 208000019425 cirrhosis of liver Diseases 0.000 description 2
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 2
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 2
- 210000005228 liver tissue Anatomy 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000002559 palpation Methods 0.000 description 2
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 2
- 230000008855 peristalsis Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 208000004434 Calcinosis Diseases 0.000 description 1
- 208000000913 Kidney Calculi Diseases 0.000 description 1
- 206010062575 Muscle contracture Diseases 0.000 description 1
- 206010029148 Nephrolithiasis Diseases 0.000 description 1
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 1
- 206010060862 Prostate cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000000236 Prostatic Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 210000000013 bile duct Anatomy 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 230000007882 cirrhosis Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 208000006111 contracture Diseases 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013481 data capture Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- -1 earth Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 210000005003 heart tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000013188 needle biopsy Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 210000001147 pulmonary artery Anatomy 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 210000002027 skeletal muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 1
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4477—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device using several separate ultrasound transducers or probes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
- A61B8/4488—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer the transducer being a phased array
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
- A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
- A61B8/467—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means
- A61B8/468—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient characterised by special input means allowing annotation or message recording
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/48—Diagnostic techniques
- A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
- A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5269—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving detection or reduction of artifacts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
- G01S15/8927—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array using simultaneously or sequentially two or more subarrays or subapertures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8929—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a three-dimensional transducer configuration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52019—Details of transmitters
- G01S7/5202—Details of transmitters for pulse systems
- G01S7/52022—Details of transmitters for pulse systems using a sequence of pulses, at least one pulse manipulating the transmissivity or reflexivity of the medium
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52042—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation determining elastic properties of the propagation medium or of the reflective target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52053—Display arrangements
- G01S7/52057—Cathode ray tube displays
- G01S7/52071—Multicolour displays; using colour coding; Optimising colour or information content in displays, e.g. parametric imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52053—Display arrangements
- G01S7/52057—Cathode ray tube displays
- G01S7/52073—Production of cursor lines, markers or indicia by electronic means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
- A61B8/085—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating body or organic structures, e.g. tumours, calculi, blood vessels, nodules
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
조직 강직성에서의 변화들은 오랫동안 질병에 연관되어 왔다. 초음파 진단을 사용하여 조직들의 강직성을 결정하기 위한 시스템들 및 방법들은, 조직 내에서 전파되는 전단파를 유도하고 조직 강직성 및 밀도에 직접적으로 관련되는 전파의 속도를 추적하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. 전파하는 전단파의 속도는, 높은 프레임 레이트에서 조직을 이미지화하는 것 및 교란되지 않은 상태에서 조직의 베이스라인 이미지를 기준으로 연속적인 이미지 프레임들에서 전파하는 파를 섭동으로서 검출하는 것에 의해 검출될 수 있다. 일부 실시예들에서, 충분히 높은 프레임 레이트들은, 비집속 전방향성 핑들이 관심 영역으로 (이미징 평면에서 또는 반구에서) 송신되는 핑 기반의 초음파 이미징 기술을 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 다수의 수신 어퍼쳐들을 사용하여 전방향 핑들의 에코들을 수신하는 것은 상당히 개선된 횡방향 해상도를 허용한다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
[0001]
본 출원은 2013년 2월 21일자로 출원된 국제 출원 번호 제PCT/US2013/027120호에 관련되는데, 이 출원은 참조에 의해 본원에 통합된다.
[0002]
본 출원은 다음의 미국 특허 출원들에 또한 관련된다: 2007년 10월 1일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method And Apparatus To Produce Ultrasonic Images Using Multiple Apertures"인 출원 번호 제11/865,501호; 2010년 4월 14일자로 출원되고, 2010/0262013로서 공개되었으며, 발명의 명칭이 "Universal Multiple Aperture Medical Ultrasound Probe"인 출원 번호 제12/760,375호; 2010년 4월 14일자로 출원된 발명의 명칭이 "Multiple Aperture Ultrasound Array Alignment Fixture"인 출원 번호 제12/760,327호; 2011년 10월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 "Calibration of Ultrasound Probes"인 출원 번호 제13/279,110호; 2011년 10월 12일자로 출원된 발명의 명칭이 "Multiple Aperture Probe Internal Apparatus and Cable Assemblies"인 출원 번호 제13/272,098호; 2011년 10월 12일자로 출원된 발명의 명칭이 "Concave Ultrasound Transducers and 3D Arrays"인 출원 번호 제13/272,105호; 2011년 2월 17일자로 출원된 발명의 명칭이 "Point Source Transmission And Speed-Of-Sound Correction Using Multi-Aperture Ultrasound Imaging"인 출원 번호 제13/029,907호; 및 2012년 11월 30일자로 출원된 발명의 명칭이 "Motion Detection Using Ping-Based and Multiple Aperture Doppler Ultrasound"인 출원 번호 제13/690,989호, 및 2016년 3월 30일자로 출원된 발명의 명칭이 "Ultrasound Imaging Systems and Methods for Detecting Object Motion"인 미국 특허 번호 제10,380,399호.
참조에 의한 통합
[0003]
본 명세서에서 참조되는 모든 간행물들 및 특허 출원들은, 마치 각각의 개개의 간행물 또는 특허 출원이 참조에 의해 통합되도록 구체적으로 그리고 개별적으로 표시된(indicated) 것과 동일한 정도까지 참조에 의해 본원에 통합된다.
분야
[0004]
본 개시내용은 일반적으로 초음파 전단파들을 생성 및 추적하기 위해 다중 어퍼쳐 초음파 프로브를 사용하여 재료 강직성(material stiffness)을 결정하기 위한 이미징 방법들 및 디바이스들에 관한 것이다.
[0005]
조직 강직성에서의 변화들은 오랫동안 질병에 연관되어 왔다. 전통적으로, 촉진(palpation)은 조직 병리들을 검출하고 특성 묘사하는 주요 방법들 중 하나이다. 장기(organ) 내의 딱딱한 덩어리는 종종 이상의 징후이다는 것이 널리 공지되어 있다. 조직 강직성의 비침습적 특성 묘사를 제공하기 위해 최근 여러 가지 진단 이미징 기술들이 개발되었다.
[0006]
조직 강직성의 하나의 척도는, 전형적으로 파스칼의 단위로, 또는 더 일반적으로는 킬로 파스칼(kPa)의 단위들로 표현되는 영률(Young's modulus)로 지칭되는 물리량이다. 외부의 균일한 압박(또는 응력, S)이 중실의(solid) 조직에 인가되고 이것은 조직의 변형(deformation)(또는 변형율(strain), e)을 유도하는 경우, 영률은 인가된 응력과 유도된 변형율 사이의 비율로서 간단히 정의된다:
[0007]
E = S/e.
[0008]
경조직들은 연조직들보다 더 높은 영률을 갖는다. 조직의 영률을 측정할 수 있다는 것은 양성 종양과 악성 종양 사이를 분화하는 것, 간 섬유화 및 간경변을 검출하는 것, 전립선암 병변들을 검출하는 것에 있어서 의사에게 도움이 된다.
[0009]
임상의(clinician)들이 초음파 진단(ultrasonography)을 사용하여 조직 강직성을 평가하는 것을 허용하기 위해 진단 및 이미징 모달리티(modality)들 및 프로세싱 기술들의 콜렉션이 개발되었다. 이들 기술들은 본원에서 일괄적으로 엘라스토그래피(Elastography)로서 지칭된다. 조직 강직성에 대한 정보를 제공하는 것에 더하여, 일부 엘라스토그래피 기술들은, 조직의 다른 강직성 속성들, 예컨대 축 변형율, 횡방향 변형율, 푸아송 비율(Poisson's Ratio), 및 다른 일반적인 변형율 및 변형율 관련 파라미터들을 나타내기 위해 또한 사용될 수 있다. 이들 또는 다른 변형율 관련 파라미터들 중 임의의 것이 그러한 변형율 관련 파라미터들의 시각적 표현들을 제공하기 위해 음영의 그레이스케일 또는 컬러 디스플레이들에서 디스플레이될 수 있다. 그러한 정보는 이차원 또는 삼차원 데이터와 관련하여 디스플레이될 수 있다.
[0010]
엘라스토그래피 기술들은, 크게, "준정적 엘라스토그래피" 기술들 및 "동적 엘라스토그래피" 기술들인 두 가지 카테고리들로 나누어질 수 있다.
[0011]
준정적 엘라스토그래피에서, 조직 변형율은, 관심 조직 영역의 기계적 압박에 의해, 예컨대 프로브, 손, 또는 다른 디바이스를 사용하여 조직을 누르는 것에 의해 유도된다. 다른 경우들에서, 변형율은 근육 작용 또는 인접한 장기들의 움직임에 의해 야기되는 압박에 의해 유도될 수 있다. 그 다음, 두 가지(또는 그 이상의) 준정적 상태들, 예를 들면, 무압박 및 주어진 양성 압박에서 관심 조직 영역의 이미지들이 획득된다. 변형율은 압박 축을 따라 이미지들의 상대적인 국소적 시프트들 또는 변위들의 기울기들을 계산하는 것에 의해 이들 두 이미지들로부터 추론될 수 있다. 준정적 엘라스토그래피는, 조직을 누르는 것 및 이 압력 하에서 조직이 산출하는 양을 검출하는 것에 의해 의사가 강직성을 결정하는 의사의 조직 촉진과 유사하다.
[0012]
동적 엘라스토그래피에서, 저주파수 진동이 조직에 인가되고 결과적으로 나타나는 조직 진동들의 속도가 검출된다. 결과적으로 나타나는 저주파수 파(low-frequency wave)의 속도가 그것이 이동하는 조직의 강직성에 관련되기 때문에, 조직의 강직성은 파 전파 속도로부터 근사될 수 있다.
[0013]
많은 현존하는 동적 엘라스토그래피 기술들은 전파하는 진동들의 속도를 검출하기 위해 초음파 도플러(Doppler) 이미징 방법들을 사용한다. 그러나, 표준 도플러 이미징에서의 고유의 한계들은 소망되는 전파 속도를 측정하려고 시도할 때 상당한 도전 과제들을 제시한다. 이것은, 적어도 부분적으로는, 가장 관심을 갖는 파들이 초기 저주파수 진동의 방향에 수직인 방향에서 상당한 전파 성분을 갖는 경향이 있기 때문이다.
[0014]
본원에서 사용될 때, 용어 동적 엘라스토그래피는, 음향 방사력 임펄스 이미징(Acoustic Radiation Force Impulse imaging; ARFI); 가상 터치 조직 이미징; 전단파 분산 초음파 진동계(Shearwave Dispersion Ultrasound Vibrometry; SDUV); 조화 운동 이미징(Harmonic Motion Imaging; HMI); 초음속 전단 이미징(Supersonic Shear Imaging; SSI); 공간 변조 초음파 방사력(Spatially Modulated Ultrasound Radiation Force; SMURF) 이미징을 비롯한, 광범위한 기술들을 포함할 수 있다.
[0015]
다중 어퍼쳐 초음파 이미징(multiple aperture ultrasound imaging; MAUI) 프로브를 사용하여 엘라스토그래피를 수행하는 것은 이전 시스템들 및 방법들에 비해 고유의 이점들을 제공한다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 전파하는 전단파(propagating shear wave)를 이미지 프레임들에서의 섭동들로서 검출하기 위해, 다중 어퍼쳐 프로브의 고해상도 및 높은 프레임 레이트 이미징 성능들이 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전파하는 전단파의 속도를 결정하기 위해 다중 어퍼쳐 도플러 이미징 기술들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들 기술들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 픽셀 기반의 이미징 기술들 및 포인트 소스 송신 기술들로부터 추가로 이익을 얻을 수 있다.
[0016]
일부 실시예들에서, 초음파 이미징 시스템이 제공되는데, 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하는 파면(wavefront)을 송신하도록 구성되는 제1 초음파 트랜스듀서 어레이, 원형 파형들을 관심 영역으로 송신하도록 그리고 원형 파형들의 에코들을 수신하도록 구성되는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이, 및 관심 영역에서 전파하는 전단파를 검출하기에 충분한 프레임 레이트에서 원형 파형들로부터 관심 영역의 복수의 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성되는 신호 프로세서를 포함한다.
[0017]
일부 실시예들에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 위상 어레이 엘리먼트들의 어레이를 포함한다. 다른 실시예들에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 압전 링(piezoelectric ring)들의 환형 어레이를 포함하고, 신호 프로세서는 위상 지연(phasing delay)들을 조정하는 것에 의해 파면을 다양한 깊이들에서 집중시키도록 추가로 구성된다. 다른 실시예에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 스위치식 링 트랜스듀서(switched ring transducer)를 포함한다. 여전히 추가적인 실시예에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 단일의 압전 트랜스듀서를 포함한다.
[0018]
일부 실시예들에서, 프레임 레이트는 적어도 500 fps, 적어도 1,000 fps, 적어도 2,000 fps, 또는 적어도 4,000 fps일 수 있다.
[0019]
하나의 실시예에서, 신호 프로세서는, 복수의 B 모드 이미지들의 제1 프레임에서 전단파의 제1 포지션을 식별하는 것, 복수의 B 모드 이미지들의 제2 프레임에서 전단파의 제2 포지션을 식별하는 것, 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에서 전단파에 의해 이동되는 거리를 결정하는 것, 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에서 경과되는 시간을 결정하는 것, 및 이동되는 거리를 경과되는 시간으로 나누는 것에 의해, 전파하는 전단파의 속도를 계산하도록 추가로 구성된다.
[0020]
일부 실시예들에서, 제1 프레임은 제2 초음파 트랜스듀서 어레이의 다수의 엘리먼트들에 의해 수신되는 에코들에 의해 형성되는 서브 이미지들을 결합하는 것의 결과이다.
[0021]
다른 실시예에서, 신호 프로세서는 전파하는 전단파를 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하도록 구성된다.
[0022]
하나의 실시예에서, 신호 프로세서는 주밍, 패닝, 및 깊이 선택의 조합을 사용하여 관심 영역의 섹션을 식별하는 이미지 윈도우를 정의하도록 구성된다.
[0023]
일부 실시예들에서, 시스템은 선택된 이미지 윈도우의 동시적 B 모드 이미지를 디스플레이하도록 구성된다.
[0024]
초음파를 사용하여 조직의 강직성을 결정하는 방법이 제공되는데, 그 방법은, 초음파 이미징 시스템을 사용하여 관심 영역의 베이스라인 이미지를 형성하는 단계, 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스를 송신하는 단계, 관심 영역의 복수의 이미지 프레임들을 형성하기 위해 전파하는 전단파를 검출하기에 충분한 프레임 레이트에서 관심 영역을 이미지화하는 단계, 적어도 두 개의 차이 프레임들을 획득하기 위해 형성된 이미지 프레임들 중 적어도 두 개로부터 베이스라인 이미지를 제외하는(subtracting) 단계, 적어도 두 개의 차이 프레임들에서 전파하는 전단파의 포지션을 결정하는 단계, 및 적어도 두 개의 차이 프레임들에서의 포지션들로부터 관심 영역에서의 전파하는 전단파의 전파 속도를 계산하는 단계를 포함한다.
[0025]
일부 실시예들에서, 방법은 전파 속도로부터 관심 영역의 조직 강직성을 계산하는 것을 더 포함한다.
[0026]
하나의 실시예에서, 송신하는 단계는 제1 초음파 트랜스듀서 어레이를 사용하여 초음파 펄스를 송신하는 것을 포함하고, 이미지화하는 단계는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이를 사용하여 관심 영역을 이미지화하는 것을 포함한다.
[0027]
다른 실시예에서, 형성하는 단계는 제1 송신 어퍼쳐로부터 원형 파형을 송신하는 것 및 제1 수신 어퍼쳐 상에서 에코들을 수신하는 것을 포함한다.
[0028]
여전히 다른 실시예에서, 이미지화하는 단계는 제1 송신 어퍼쳐로부터 원형 파형을 송신하는 것 및 제1 수신 어퍼쳐를 사용하여 원형 파형의 에코들을 수신하는 것을 포함한다.
[0029]
일부 실시예들에서, 제1 송신 어퍼쳐 및 제1 수신 어퍼쳐는 중첩하는 트랜스듀서 엘리먼트들을 포함하지 않는다.
[0030]
다른 실시예에서, 프레임 레이트는 적어도 500 fps, 적어도 1,000 fps, 적어도 2,000 fps, 또는 적어도 4,000 fps이다.
[0031]
일부 실시예들에서, 방법은 전파하는 전단파를 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하는 것을 더 포함한다.
[0032]
다른 실시예에서, 방법은, 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스의 송신의 방향을 표시하는 라인을 비롯하여, 관심 영역의 동시적 이미지를 디스플레이하는 것을 더 포함한다.
[0033]
하나의 실시예에서, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법이 제공되는데, 하나 이상의 조직 가장자리들을 포함하는 관심 조직 영역으로 제1 비집속(unfocused) 초음파 펄스를 송신하는 단계, 제2 비집속 초음파 펄스를 관심 조직 영역으로 송신하는 단계, 제2 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계, 수신된 에코들에서 하나 이상의 조직 가장자리들과 연관되는 하나 이상의 스펙클 노이즈 패턴들을 식별하는 단계, 기준 마커(fiducial marker)들을 하나 이상의 조직 가장자리들에 할당하는 단계, 제3 비집속 초음파 펄스를 관심 조직 영역으로 송신하는 단계, 기준 마커들의 움직임을 측정하는 단계, 및 관심 조직 영역 내의 적어도 하나의 조직의 조직 밀도를 계산하는 단계를 포함한다.
[0034]
하나의 실시예에서, 방법은 수신된 에코들 및 기준 마커들을 사용하여 관심 조직 영역의 이미지를 형성하는 것을 포함한다.
[0035]
일부 실시예들에서, 제1 비집속 초음파 펄스는 제2 비집속 초음파 펄스보다 더 큰 음향 에너지를 갖는다. 다른 실시예들에서, 제1 비집속 초음파 펄스는 제2 비집속 초음파 펄스보다 더 많은 초음파 트랜스듀서들을 사용하여 송신된다.
[0036]
일부 실시예들에서, 스펙클 노이즈 패턴들은 하나 이상의 조직 가장자리들로부터의 제1 비집속 초음파 펄스의 반사들에 의해 야기된다.
[0037]
하나의 실시예에서, 움직임은 제3 비집속 초음파 펄스에 응답하여 기준 마커들에 의해 이동되는 거리를 포함한다.
[0038]
다른 실시예에서, 움직임은 제3 비집속 초음파 펄스에 응답하는 기준 마커들의 전파 속도를 포함한다.
[0039]
초음파 이미징 시스템이 제공되는데, 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하는 파면을 송신하도록 구성되는 제1 초음파 트랜스듀서 어레이, 원형 파형들을 관심 영역으로 송신하도록 그리고 원형 파형들의 에코들을 수신하도록 구성되는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이, 및 원형 파형들로부터 관심 영역의 복수의 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성되는 신호 프로세서 ― 신호 프로세서는 조직 가장자리를 식별하기 위해 전파하는 전단파에 의해 야기되는 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하도록 추가로 구성됨 ― 포함한다.
[0040]
하나의 실시예에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 위상 어레이 엘리먼트들의 어레이를 포함한다.
[0041]
다른 실시예에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 압전 링들의 환형 어레이를 포함하고, 신호 프로세서는 위상 지연들을 조정하는 것에 의해 파면을 다양한 깊이들에서 집속시키도록 추가로 구성된다.
[0042]
일부 실시예들에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 스위치식 링 트랜스듀서를 포함한다. 다른 실시예들에서, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 단일의 압전 트랜스듀서를 포함한다.
[0043]
일부 구현예들에서, 프레임 레이트는 적어도 500 fps, 적어도 1,000 fps, 적어도 2,000 fps, 또는 적어도 4,000 fps이다.
[0044]
하나의 구현예에서, 신호 프로세서는 전파하는 전단파를 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하도록 구성된다.
[0045]
다른 구현예에서, 신호 프로세서는 주밍, 패닝 및 깊이 선택의 조합을 사용하여 관심 영역의 섹션을 식별하는 이미지 윈도우를 정의하도록 구성된다.
[0046]
일부 실시예들에서, 시스템은 선택된 이미지 윈도우의 동시적 B 모드 이미지를 디스플레이하도록 구성된다.
[0047]
초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법이 제공되며, 그 방법은, 초음파 이미징 시스템을 사용하여 관심 영역의 베이스라인 이미지를 형성하는 단계, 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스를 송신하는 단계, 복수의 비집속 초음파 핑들을 관심 영역으로 송신하는 단계, 복수의 비집속 초음파 핑들의 수신된 에코들로부터 관심 영역의 복수의 이미지 프레임들을 형성하는 단계, 적어도 두 개의 차이 프레임들을 획득하기 위해 형성된 이미지 프레임들 중 적어도 두 개로부터 베이스라인 이미지를 제외하는(subtracting) 단계, 전파하는 전단파에 의해 야기되는 관심 영역에서 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하는 단계를 포함한다.
[0048]
일부 실시예들에서, 프레임 레이트는 적어도 500 fps이다.
[0049]
하나의 실시예에서, 방법은 전파하는 전단파를 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하는 것을 더 포함한다.
[0050]
다른 실시예에서, 방법은, 조직 가장자리를 표시하는 라인을 비롯하여, 관심 영역의 동시적 이미지를 디스플레이하는 것을 더 포함한다.
[0051]
초음파 이미징 시스템이 제공되는데, 하나 이상의 비집속 초음파 펄스들을 관심 영역으로 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이, 하나 이상의 비집속 초음파 펄스들의 에코들을 수신하도록 구성되는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이, 및 비집속 초음파 펄스들로부터 관심 영역의 복수의 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성되는 신호 프로세서 ― 신호 프로세서는 조직 가장자리를 식별하기 위해 하나 이상의 비집속 초음파 펄스들에 의해 야기되는 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하도록 추가로 구성됨 ― 를 포함한다.
[0052]
초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법이 제공되는데, 인접한 조직들과는 상이한 조직 밀도를 갖는 하나 이상의 조직 가장자리들을 포함하는 관심 조직 영역으로 제1 비집속 초음파 펄스를 송신하는 단계, 제2 비집속 초음파 펄스를 관심 조직 영역으로 송신하는 단계, 제2 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계, 수신된 에코들에서 제1 비집속 초음파 펄스들로부터 유래하며 하나 이상의 조직 가장자리들과 연관되는 하나 이상의 지문 패턴들을 식별하는 단계, 수신된 에코들을 사용하여 관심 조직 영역의 이미지를 형성하는 단계, 이미지 및 하나 이상의 조직 가장자리들을 디스플레이하는 단계를 포함한다.
[0053]
초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법이 또한 제공되는데, 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스를 송신하는 단계, 비집속 초음파 펄스를 관심 영역으로 송신하는 단계, 전파하는 전단파로부터의 반사들을 포함하는 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계, 반사들에 기초하여 관심 영역 전반에 걸친 조직 밀도들을 계산하는 단계, 조직 밀도 타입들 사이에서 필터로서 역할을 하는 조직 분화 값(tissue differentiation value)을 선택하는 단계, 조직 분화 값 내의 조직 밀도들을 그룹화하는 단계, 수신된 에코들을 사용하여 관심 영역의 이미지를 형성하는 단계, 이미지를 디스플레이하는 단계, 및 조직 밀도들의 그룹화들 사이에서 조직 가장자리들을 식별하는 단계를 포함한다.
[0054]
하나의 실시예에서, 본원의 시스템들 및 방법들은, 제1 초음파 트랜스듀서 어레이와 같은 곳에 로케이팅되지(co-located) 않는 제3 초음파 트랜스듀서 어레이를 포함하는데, 제3 초음파 트랜스듀서 어레이는 제2 전파하는 전단파를 유도하는 제2 파면을 관심 영역으로 송신하도록 구성된다.
[0055]
본 발명의 신규의 피처들은 특히 후속하는 청구항들에 기술된다. 본 발명의 피처들 및 이점들의 더 나은 이해는, 본 발명의 원리들이 활용되는 예시적인 실시예들을 기술하는 다음의 상세한 설명, 및 첨부의 도면들에 대한 참조에 의해 획득될 것인데:
[0056] 도 1은 점탄성 매질 내의 관심 영역에서 전파하는 전단파 및 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 하나의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0057] 도 2는 한 개의 전단파 개시 트랜스듀서 어레이(shear wave initiating transducer array) 및 네 개의 이미징 트랜스듀서 어레이들을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브(multiple aperture ultrasound elastography probe)의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0058] 도 3은 한 개의 전단파 개시 트랜스듀서 어레이(shear wave initiating transducer array) 및 두 개의 오목한 굴곡된 이미징 트랜스듀서 어레이들을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0059] 도 3a는 전단파 펄스 개시 영역으로서 지정되는 연속적인 오목한 굴곡된 어레이의 섹션을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 예시이다.
[0060] 도 3b는 전단파 펄스 개시 영역으로서 지정되는 엘리먼트들의 하나의 그룹을 갖는 3D 이미징을 위해 구성되는 연속적인 2D 오목 트랜스듀서 어레이를 포함하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 예시이다.
[0061] 도 4는 전단파 개시 트랜스듀서 어레이 또는 이미징 트랜스듀서 어레이들 중 하나 이상을 위해 사용될 수 있는 환형 어레이의 개략적인 예시이다.
[0062] 도 5는 고해상도 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0063] 도 6은 높은 프레임 레이트의 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0064] 도 7은 엘라스토그래피 데이터 캡쳐 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0065] 도 8은 전파하는 전단파에 의해 야기되는 섭동을 보여주는 차이 프레임의 예이다.
[0066] 도 9는 동일한 다중 어퍼쳐 프로브의 독립적이고 오프셋된 송신 소스들로부터 방출되는 전단파들을 전파하는 것에 의해 야기되는 섭동을 보여주는 상이한 프레임의 예이다.
[0067] 도 10은 상이한 타입들의 조직에 관련이 있는 반사 파면 패턴들에 의해 야기되는 가장자리 검출 및 다중 어퍼쳐 프로브로부터의 종래의 비집속 음파화(insonification)에 의해 야기되는 조직 배리어(barrier)들을 따르는 섭동을 보여주는 상이한 프레임의 예이다.
[0068] 도 11a 및 도 11b는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용하여 수집되는 데이터로부터 유도되는 일부 크로스 해칭된(cross-hatched) 지문 패턴들을 예시한다.
[0069] 도 12는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용한 자동 조직 특성 묘사, 가장자리 검출 및 추적과 함께 수반되는 단계들을 개설하는 다이어그램이다.
[0070] 도 13은 조직 가장자리들과 연관되는 스펙클 노이즈 패턴들을 사용한 자동 조직 특성 묘사 및 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용한 추적과 함께 수반되는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
[0056] 도 1은 점탄성 매질 내의 관심 영역에서 전파하는 전단파 및 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 하나의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0057] 도 2는 한 개의 전단파 개시 트랜스듀서 어레이(shear wave initiating transducer array) 및 네 개의 이미징 트랜스듀서 어레이들을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브(multiple aperture ultrasound elastography probe)의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0058] 도 3은 한 개의 전단파 개시 트랜스듀서 어레이(shear wave initiating transducer array) 및 두 개의 오목한 굴곡된 이미징 트랜스듀서 어레이들을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 개략적인 예시이다.
[0059] 도 3a는 전단파 펄스 개시 영역으로서 지정되는 연속적인 오목한 굴곡된 어레이의 섹션을 구비하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 예시이다.
[0060] 도 3b는 전단파 펄스 개시 영역으로서 지정되는 엘리먼트들의 하나의 그룹을 갖는 3D 이미징을 위해 구성되는 연속적인 2D 오목 트랜스듀서 어레이를 포함하는 다중 어퍼쳐 초음파 엘라스토그래피 프로브의 실시예의 예시이다.
[0061] 도 4는 전단파 개시 트랜스듀서 어레이 또는 이미징 트랜스듀서 어레이들 중 하나 이상을 위해 사용될 수 있는 환형 어레이의 개략적인 예시이다.
[0062] 도 5는 고해상도 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0063] 도 6은 높은 프레임 레이트의 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0064] 도 7은 엘라스토그래피 데이터 캡쳐 프로세스의 하나의 실시예를 예시하는 플로우차트이다.
[0065] 도 8은 전파하는 전단파에 의해 야기되는 섭동을 보여주는 차이 프레임의 예이다.
[0066] 도 9는 동일한 다중 어퍼쳐 프로브의 독립적이고 오프셋된 송신 소스들로부터 방출되는 전단파들을 전파하는 것에 의해 야기되는 섭동을 보여주는 상이한 프레임의 예이다.
[0067] 도 10은 상이한 타입들의 조직에 관련이 있는 반사 파면 패턴들에 의해 야기되는 가장자리 검출 및 다중 어퍼쳐 프로브로부터의 종래의 비집속 음파화(insonification)에 의해 야기되는 조직 배리어(barrier)들을 따르는 섭동을 보여주는 상이한 프레임의 예이다.
[0068] 도 11a 및 도 11b는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용하여 수집되는 데이터로부터 유도되는 일부 크로스 해칭된(cross-hatched) 지문 패턴들을 예시한다.
[0069] 도 12는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용한 자동 조직 특성 묘사, 가장자리 검출 및 추적과 함께 수반되는 단계들을 개설하는 다이어그램이다.
[0070] 도 13은 조직 가장자리들과 연관되는 스펙클 노이즈 패턴들을 사용한 자동 조직 특성 묘사 및 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템을 사용한 추적과 함께 수반되는 단계들을 나타내는 플로우차트이다.
[0071]
첨부의 도면들을 참조하여 다양한 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 특정한 예들 및 구현들에 대한 참조들은 예시적 목적들을 위한 것이며, 본 발명 또는 청구항들의 범위를 제한하도록 의도되는 것은 아니다.
[0072]
일부 실시예들에서, 전단 성분 및 압축 성분을 갖는 기계적 파가 점탄성 매질(예컨대 생물학적 조직)에서 생성되는 초음파 이미징 방법들이 제공된다. 결과적으로 나타나는 전단파 전파의 속도는, 전단파가 매질을 통해 전파할 때 높은 프레임 레이트에서 매질을 이미지화하는 동안 측정할 수 있다. 전파하는 전단의 속도는, 공지된 시간 간격들에서 획득되는 복수의 프레임들에서 전단파의 변화하는 포지션을 식별하는 것에 의해 결정될 수 있다. 하기에서 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 핑 기반 및 다중 어퍼쳐 초음파 이미징의 다양한 실시예들은, 이들 방법들을 사용하여 조직 강직성의 정확한 분석을 수행하기 위해 고해상도 및 높은 프레임 레이트 이미지들을 획득하는 데 특히 매우 적합하다. 일부 실시예들에서, 점탄성 매질의 나머지와 비교하여 상이한 경도(hardness)의 영역들을 식별하기 위해, 수신된 에코 데이터의 정성적 및/또는 정량적 분석이 수행될 수 있다.
[0073]
본원의 실시예들은 조직의 전단 모듈러스를 결정하기 위해 초음파 엘라스토그래피를 수행하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 전단 모듈러스를 결정하는 방법은 기계적 전단파를 테스트 매질로 송신하는 것, 그 다음, 전단파가 매질을 통해 전파됨에 따라 높은 프레임 레이트 B 모드 초음파 이미징 기술을 사용하여 테스트 매질을 이미지화하는 것을 포함한다. 전단파의 전파 동안 촬상되는 각각의 이미지 프레임을, 전단파를 송신하기 이전에 생성되는 기준 이미지와 비교하는 것에 의해, 전파 속도가 결정될 수 있다.
[0074]
조직 강직성을 특성 묘사하는 것에 더하여, 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징은 조직 가장자리들, 조직들 특성 묘사, 조직 움직임, 및/또는 매질의 관심 영역 내의 물질들을 검출하는 이점들을 제공한다. 본원에서 설명되는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 초음파 시스템들의 실시예들은 다른 이용 가능한 시스템들에 의해 충족될 수 없는 다양한 이점들을 제공할 수 있다. 그러한 이점들은 조직 구조들의 가장자리들 및 그 안에서의 조직 불일치들의 가장자리들을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 조직 가장자리들은 최대 10,000 프레임/초의 프레임 레이트들, 10 ms 미만의 모션 검출 레이턴시들, 사용되는 초음파의 파장보다 훨씬 더 작은 스케일의 정확도를 가지고 조직 가장자리들을 검출 및 추적하는 능력에서 추적될 수 있다. 본원에서 설명되는 기술들은 사용되고 있는 초음파 이미징 시스템에서 임의의 분해 가능한 오브젝트보다 더 작은 포인트들의 모션을 검출 및 추적하기 위해 사용될 수 있다.
[0075]
예를 들면, 본원의 시스템들 및 방법들은 10 kHz 이상의 업데이트 레이트들에서, 1 밀리초 미만의 보고 레이턴시를 가지고, 0.05 mm보다 더 크게 측정되는 오브젝트 가장자리의 움직임을 검출 및 추적하기 위해 사용될 수 있다. 움직이는 오브젝트들의 포지션 및 속도는 6 자유도들(예를 들면, X, Y, Z 방향들에서의 선형적 움직임 및 피치, 롤 및 요 축들을 중심으로 하는 회전)에서 추적될 수 있다. 일부 경우들에서, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들은 이들 척도들보다 훨씬 더 잘 수행될 수 있다.
[0076]
레일리(Rayleigh) 기준은 이미징 시스템에 의해 달성 가능한 (횡방향 해상도의 관점들에서) 최소 분해 가능 세부사항(minimum resolvable detail)의 사이즈를 결정하기 위한 일반적으로 허용되는 기준이다. 이미징 프로세스는, 하나의 소스 포인트의 이미지의 제1 회절 최소치가 다른 것의 최대치와 일치할 때, "회절 제한되는" 것으로 말하여진다. 초음파 영상 프로브의 경우 단순화되는 레일리 기준은, D의 총 어퍼쳐를 갖는 초음파 프로브의 횡방향 해상도에서의 최소 분해 가능한 세부사항의 사이즈('r')가 r 
1.22λ/D(여기서 λ는 초음파 주파수로 나눈 이미징 매질에서의 초음파 속도임)이다는 것을 표시한다.
[0077]
핑 기반의 초음파 이미징 시스템에는 송신 빔포밍이 없기 때문에, 종래의 위상 어레이 초음파에 기인하는 전통적인 의미의 축 방향 해상도(axial resolution)도 또한 없다. 그러나, 용어 '축 방향 해상도'는 여기서는 전통적인 의미에서 사용되는데, 그 이유는, 그것이 다소 유사한 개념: 포인트 소스 송신기(point-source transmitter)에서 시작되는 방사상 선을 따라 서로 가깝게 놓여 있는 두 개의 반사체(reflector)들을 구별하는 능력을 전달하기 때문이다. 핑 기반의 초음파 이미징 시스템의 축 방향 해상도는 사용되고 있는 초음파의 파장(λ)(즉, 초음파 주파수로 나눈 이미지화된 매질에서의 초음파 속도)에 각각의 핑에서 송신되는 사이클들의 수를 곱한 것과 대략 동일하다. 횡방향 및 축 방향 해상도가 이미징 시스템들 상의 종래의 모니터들과 일반적으로 연관되는 측정치들보다 훨씬 낮을 수 있는, 그리고, 일부 실시예들에서는, 오퍼레이터에 의해 시각적으로 구별 가능하지 않을 수 있는 핑 기반의 이미징을 사용하는 것이 가능하다. 비록 비시각적 범위에서 동작하더라도, 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템들은 조직 데이터를 여전히 식별, 정의 및 추적할 수 있다. 이들 비시각적 애플리케이션들이 본원에서 논의될 것이다.
[0078]
본원에서 설명되는 다양한 모션 검출 및 모션 추적 시스템들 및 방법들은, 일반적으로, 본원에서 "핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징"(ping-based multiple aperture imaging; PMA) 또는 "핑 기반의 이미징"으로 지칭되는 이미징 기술을 활용한다. 본 개시내용은 핑 기반의 이미징 기술들의 설명을 사용하여 편제되는데, 가장자리 검출 기술들의 설명이 후속되고, 결국에는, 본원에서 설명되는 프로세스들 및 기술들과 조합하여 사용될 수 있는 다양한 하드웨어 엘리먼트들이 후속될 수 있다.
[0079]
다양한 실시예들이, 본원에서, 다양한 해부학적 구조들의 이미징 및 강직성의 평가를 참조하여 설명되지만, 본원에서 도시되고 설명되는 방법들 및 디바이스들 중 많은 것은 다른 애플리케이션들, 예컨대 비해부학적 구조들 및 오브젝트들의 이미징 및 평가에서도 또한 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 본원에서 설명되는 초음파 프로브들, 시스템들 및 방법들은 다양한 기계적 오브젝트들, 구조적 오브젝트들 또는 재료들, 예컨대 용접부들, 파이프들, 빔들, 플레이트들, 압력 용기들, 적층된 구조물들, 토양, 대지(earth), 콘크리트, 등의 비파괴적 테스팅 또는 평가에서의 사용을 위해 적응될 수 있다. 따라서, 본원에서 의료 또는 해부학적 이미징 타겟들, 조직들, 또는 장기들에 대한 참조들은 본원에서 설명되는 다양한 장치 및 기술들을 사용하여 이미지화될 수 있거나 또는 평가될 수 있는 거의 무한한 다양한 타겟들의 비제한적 예들로서 제공되는 것에 불과하다.
핵심 용어들 및 개념들의 소개
[0080]
본원에서 사용될 때, 용어들 "초음파 트랜스듀서" 및 "트랜스듀서"는 초음파 이미징 기술들의 분야의 숙련된 자들에 의해 이해되는 바와 같은 그들의 일반적인 의미들을 지닐 수 있으며, 전기 신호를 초음파 신호로 및/또는 그 반대로 변환할 수 있는 임의의 단일의 컴포넌트를, 제한 없이, 지칭할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 초음파 트랜스듀서는 압전 디바이스를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 초음파 트랜스듀서는 용량성 미세 가공된 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasound transducer; CMUT)들을 포함할 수 있다.
[0081]
트랜스듀서들은 종종 다수의 개개의 트랜스듀서 엘리먼트들의 어레이들에서 구성된다. 본원에서 사용될 때, 용어들 "트랜스듀서 어레이" 또는 "어레이"는 공통 백킹 플레이트(common backing plate)에 장착되는 트랜스듀서 엘리먼트들의 콜렉션을 일반적으로 지칭한다. 그러한 어레이들은 하나의 차원(1D), 두 개의 차원들(2D), 1.X 개의 차원들(예를 들면, 1.5D, 1.75D, 등), 또는 세 개의 차원들(3D)을 가질 수 있다(그러한 어레이들은 2D, 3D 또는 4D 이미징 모드들에서 이미징을 위해 사용될 수 있음). 기술 분야의 숙련된 자들에 의해 이해되는 바와 같은 다른 차원의 어레이들도 또한 사용될 수 있다. 환형 어레이들, 예컨대 동심의 원형 어레이들 및 타원형의 어레이들도 또한 사용될 수 있다. 트랜스듀서 어레이의 엘리먼트는 어레이의 가장 작은 별개로 기능하는 컴포넌트일 수 있다. 예를 들면, 압전 트랜스듀서 엘리먼트들의 어레이의 경우, 각각의 엘리먼트는 단일의 압전 결정 또는 압전 결정의 단일의 기계 가공된 섹션일 수 있다.
[0082]
본원에서 사용될 때, 용어들 "송신 엘리먼트" 및 "수신 엘리먼트"는 초음파 이미징 기술들의 분야에서 숙련된 자들에 의해 이해되는 바와 같은 그들의 일반적인 의미들을 지닐 수 있다. 용어 "송신 엘리먼트"는, 전기 신호가 초음파 신호로 변환되는 송신 기능을 적어도 순간적으로 수행하는 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를, 제한 없이, 지칭할 수 있다. 유사하게, 용어 "수신 엘리먼트"는, 엘리먼트에 충돌하는 초음파 신호가 전기 신호로 변환되는 수신 기능을 적어도 순간적으로 수행하는 초음파 트랜스듀서 엘리먼트를, 제한 없이, 지칭할 수 있다. 매질 안으로의 초음파의 송신은 본원에서 "음파화하는(insonifying)"으로 또한 지칭될 수 있다. 초음파들을 반사하는 오브젝트 또는 구조물은 "반사체(reflector)" 또는 "산란체(scatterer)"로 지칭될 수 있다.
[0083]
본원에서 사용될 때, 용어 "어퍼쳐"는, 초음파 신호들이 통과하여 전송 및/또는 수신될 수 있는 개념적인 "개구"를 지칭할 수 있다. 실제 실시에서, 어퍼쳐는 단순히 단일의 트랜스듀서 엘리먼트 또는 이미징 제어 전자기기들에 의해 공통 그룹으로서 일괄적으로 관리되는 트랜스듀서 엘리먼트들의 그룹이다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 어퍼쳐는 인접한 어퍼쳐의 엘리먼트들로부터 물리적으로 분리될 수 있는 엘리먼트들의 물리적 그룹화일 수 있다. 그러나, 인접한 어퍼쳐들은 반드시 물리적으로 분리될 필요는 없다.
[0084]
용어들 "수신 어퍼쳐", "음파화하는 어퍼쳐", 및/또는 "송신 어퍼쳐"는, 본원에서, 소망되는 물리적 관점 또는 어퍼쳐로부터 소망되는 송신 또는 수신 기능을 수행하는, 개개의 엘리먼트, 어레이 내의 엘리먼트들의 그룹, 또는 심지어 공통 하우징 내의 전체 어레이들을 의미하기 위해 사용된다는 것을 유의해야 한다. 일부 실시예들에서, 그러한 송신 및 수신 어퍼쳐들은 전용 기능성(functionality)을 갖는 물리적으로 별개의 컴포넌트들로서 생성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 임의의 수의 전송 및/또는 수신 어퍼쳐들이, 필요에 따라, 전자적으로 동적으로 정의될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 시스템은 전용 기능 및 동적 기능 어퍼쳐들의 조합을 사용할 수 있다.
[0085]
본원에서 사용될 때, 용어 "총 어퍼쳐(total aperture)"는 모든 이미징 어퍼쳐들의 총 누적 사이즈를 지칭한다. 다시 말하면, 용어 "총 어퍼쳐"는, 특정한 이미징 사이클을 위해 사용되는 전송 및/또는 수신 엘리먼트들의 임의의 조합의 가장 먼 트랜스듀서 엘리먼트들 사이의 최대 거리에 의해 정의되는 하나 이상의 치수들을 지칭할 수 있다. 따라서, 총 어퍼쳐는 특정한 사이클 동안 전송 또는 수신 어퍼쳐들로서 지정되는 임의의 수의 하위 어퍼쳐들로 구성된다. 단일 어퍼쳐 이미징 배열의 경우, 총 어퍼쳐, 하위 어퍼쳐, 송신 어퍼쳐, 및 수신 어퍼쳐는 모두 동일한 치수들을 가질 것이다. 다중 어퍼쳐 이미징 배열의 경우, 총 어퍼쳐의 치수들은 모든 전송 및 수신 어퍼쳐들의 치수들의 합을 포함한다.
[0086]
일부 실시예들에서, 두 개의 어퍼쳐들은 연속 어레이 상에서 서로 인접하게 로케이팅될 수 있다. 여전히 다른 실시예들에서, 연속 어레이 상에서 두 개의 어퍼쳐들이 서로 중첩될 수 있고, 그 결과, 적어도 하나의 엘리먼트는 두 개의 별개의 어퍼쳐들의 일부로서 기능한다. 어퍼쳐의 로케이션, 기능, 엘리먼트들의 개수 및 물리적 사이즈는 특정한 애플리케이션에 대해 필요로 되는 임의의 방식으로 동적으로 정의될 수 있다. 특정한 애플리케이션에 대한 이들 파라미터들에 대한 제약들은 하기에서 논의될 것이고 및/또는 숙련된 기술자에게 명백할 것이다.
[0087]
본원에서 설명되는 엘리먼트들 및 어레이들은 또한 다기능일 수 있다. 즉, 하나의 인스턴스에서 트랜스듀서 엘리먼트들 또는 어레이들의 송신기들로서의 지정은, 다음 번 인스턴스에서 수신기들로서의 그들의 즉시 재지정을 배제하지는 않는다. 또한, 본원에서 제어 시스템의 실시예들은, 유저 입력들, 사전 설정된 스캔 또는 해상도 기준들, 또는 다른 자동적으로 결정된 기준들에 기초하여 그러한 지정들을 전자적으로 행하기 위한 성능들을 포함한다.
전단파들의 유도
[0088]
조직에서 전단파들의 전파 속도는 다음의 수학식에 의해 조직의 강직성(영률 또는 전단 계수) 및 밀도에 관련된다:
E = 3ρ·c2
여기서 c는 전단파의 전파 속도이고, E는 영률이고, ρ는 조직 밀도이다. 조직들의 밀도가 최소로 변화하는 경향이 있기 때문에, 그리고 속도 항이 제곱되기 때문에, 대략적인 밀도 값을 가정하는 것 및 전단파 전파의 속도만을 측정하는 것에 의해, 탄성(elasticity)이 계산될 수 있다. 일부 경우들에서, 가정된 밀도 값은 이미지화되고 있는 조직에 대한 공지된 정보, 예컨대 공지된 장기 조직들에 대한 밀도들의 대략적인 범위에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 간 조직은 대략 1.05 kg/l의 밀도를 가질 수 있고, 심장 조직은 약 1.03 kg/l일 수 있고, 골격근 조직은 약 1.04 kg/l일 수 있다. 조직 탄성에서의 변화들은 다양한 질병 상태들과 연관되는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 조직을 통과하는 전단파들의 전파 속도를 측정하는 것에 의해, 조직에서 암들 또는 다른 병리학적 질환들이 검출될 수 있다.
[0089]
일부 실시예들에서, 강한 초음파 펄스를 조직에 인가하는 것에 의해 조직 내에서 전단파가 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전단파 생성 초음파 펄스(본원에서 "개시(initiating)" 펄스 또는 "초기(init)" 펄스로서 또한 지칭됨)는 높은 진폭 및 긴 지속 기간(예를 들면, 대략 100 마이크로초)을 나타낼 수 있다. 초음파 펄스는 조직을 밀어내는 음향 방사력(acoustic radiation force)을 생성할 수 있고, 그에 의해, 조직의 레이어들로 하여금 초음파 펄스의 방향을 따라 슬라이딩하게 할 수 있다. 조직의 이들 슬라이딩(전단) 움직임들은, 낮은 주파수들(예를 들면, 10에서부터 500 Hz까지)을 가지며 초음파 펄스의 방향에 수직인 방향에서 전파될 수 있는 전단파들로서 간주될 수 있다.
[0090]
전단파의 전파 속도는 전형적으로 대략 1 내지 10 m/s이다(1에서부터 300 kPa까지의 조직 탄성에 대응함). 결과적으로, 전파하는 전단파는 약 6 내지 60 밀리초 내에 6 cm 폭의 초음파 이미지 평면을 가로지를 수 있다. 따라서, 6 cm 폭의 이미지에서 빠르게 움직이는 전단파들의 적어도 세 개의 이미지들을 수집하기 위해서는, 적어도 초당 500 프레임들의 프레임 레이트가 필요로 될 수 있다. 대부분의 현재의 방사선 초음파 시스템들은 단지 17 내지 33 밀리초(초당 약 58 내지 약 30 프레임들의 프레임 레이트들에 대응함)마다 전체 이미지를 리프레시하는데, 이것은 전파하는 전단파를 이미지화하기에는 너무 느린데, 그 이유는, 단일의 프레임이 획득될 수 있기 이전에 전단파가 시야로부터 사라지질 것이기 때문이다. 전단파들을 충분히 상세하게 캡쳐하기 위해서는, 초당 천 개 이상의 이미지들의 프레임 레이트들이 필요로 된다.
[0091]
핑 기반의 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 시스템들은 조직 및 관심 영역 주변에서 다수의 축들을 따라 전단파들을 추적 및 측정하는 능력을 제공한다. 핑 기반의 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 시스템들이 조직이 단일의 평면에 있는 것을 필요로 하지 않기 때문에, 구불구불한 조직의 장기 또는 섹션(예를 들면, 췌장, 창자, 폐 혈관들)이 이미지화될 수 있고 전체적으로 엘라스토그래픽 측정(elastographic measurement)이 이루어질 수 있다. 핑 송신들은 2D 프로브 또는 3D 프로브 중 어느 하나의 독립적인 코히어런트 섹션(independent coherent section)들로부터 유래할 수 있으며 평면 내에 또는 평면 외부에 로케이팅될 수 있다. 평면 외부에서 데이터를 수집하는 다수의 어퍼쳐 수신기들은 기준(fiducial)들을 추적하고, 이미지들을 빔포밍하고, 위상 시프트들을 측정하는 능력을 계속 가지며, 여러 실시예들에서, 송신기는 평면 내에 로케이팅되지 않는다. 다른 실시예들에서, 송신기는 평면에서 물리적으로 로케이팅될 수 있지만 그러나 타겟 조직에 더 가깝게, 또는 타겟 조직으로부터 더 멀리 떨어져 물리적으로 로케이팅될 수 있다. 종래의 위상 어레이 초음파에서, 프로브 형상에서의 그러한 비대칭성들은 이미징 데이터를 수집함에 있어서 위상 교란을 쉽게 야기할 수 있다. 그러나, PMA 시스템들은, 위상 시프트를 수용하기 위해, 대칭적 어레이 또는 프로브로부터의 송신들을 필요로 하지 않으며, 후속하여 축외 이미징(off axis imaging) 및 조직 밀도 정보를 제공할 수 있다.
높은 프레임 레이트 초음파 이미징
[0092]
스캔라인 기반의 초음파 이미징 시스템의 프레임 레이트는, 프레임당 스캔라인들의 수로 나눈 펄스 반복 주파수(pulse-repetition frequency)(PRF, 이것은 이미지 매질에서 초음파의 왕복 이동 시간에 의해 제한됨)이다. 전형적인 스캔라인 기반의 초음파 이미징 시스템들은 프레임당 약 64 개와 약 192 개 사이의 스캔라인들을 사용하며, 초당 약 50 프레임들만의 전형적인 프레임 레이트들을 초래한다.
[0093]
핑 기반의 초음파 이미징 기술들을 사용하는 것에 의해, 일부 초음파 이미징 시스템들 및 방법들은 초당 대략 수천 프레임들의 프레임 레이트들을 달성할 수 있다. 그러한 시스템들 및 방법들의 일부 실시예들은 단일의 송신 펄스로부터 전체 2D 이미지를 획득할 수 있고, 18 cm 깊이까지 이미지화할 때 초당 4000 이상의 펄스 레이트(따라서, 프레임 레이트)를 달성할 수 있다. 이 리프레시 레이트를 통해, 가장 빠른 파들의 경우 약 2.5 mm의 이동 증분들에서, 그리고 더 느린 전단파들의 경우 더욱더 짧은 증분들에서, 전단파를 캡쳐하는 것이 가능하다. 더 얕은 깊이들에서 이미지화할 때, 더욱더 높은 프레임 레이트들이 달성될 수 있다. 예를 들면, 2 cm의 깊이에서 이미지화할 때, 핑 기반의 초음파 이미징 시스템은 초당 약 75,000 프레임들의 펄스 레이트(따라서, 프레임 레이트)를 달성할 수 있다. (예를 들면, 하기에서 설명되는 바와 같이) 중첩 펄스들 또는 핑들을 송신하는 것에 의해, 여전히 더 높은 프레임 레이트들이 달성될 수 있다.
[0094]
종래의 스캔라인 기반의 위상 어레이 초음파 이미징 시스템들과는 대조적으로, 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 시스템들의 일부 실시예들은 송신 펄스 동안 포인트 소스 송신을 사용할 수 있다. 포인트 소스로부터 송신되는 초음파 파면(본원에서 "핑" 또는 비집속 초음파 파면으로서 또한 지칭됨)은 각각의 원형 또는 구형 파면을 가지고 전체 관심 영역을 조명한다. 단일의 수신 트랜스듀서 엘리먼트에 의해 수신되는 단일의 핑으로부터 수신되는 에코들은 음파화된(insonified) 관심 영역의 완전한 이미지를 형성하도록 빔포밍될 수 있다. 넓은 프로브에 걸쳐 다수의 수신 트랜스듀서들로부터의 이미지들 및 데이터를 결합하면, 그리고 다수의 핑들로부터의 데이터를 결합하면, 매우 높은 해상도의 이미지들이 획득될 수 있다. 또한, 그러한 시스템은 매우 높은 프레임 레이트에서의 이미징을 허용하는데, 그 이유는, 프레임 레이트가 핑 반복 주파수 ― 즉, 송신 트랜스듀서 엘리먼트, 최대 깊이 반사체, 및 가장 먼 수신 트랜스듀서 엘리먼트 사이에서 이동하는 송신된 파면의 왕복 이동 시간의 역수 ― 에 의해서만 제한되기 때문이다. 일부 실시예들에서, 핑 기반의 이미징 시스템의 프레임 레이트는 핑 반복 주파수 단독과 동일할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나보다 더 많은 핑으로부터 프레임을 형성하는 것이 소망되는 경우, 핑 기반의 이미징 시스템의 프레임 레이트는, 프레임당 핑들의 수로 나눈 핑 반복 주파수와 동일할 수 있다.
[0095]
본원에서 사용될 때, 용어들 "포인트 소스 송신" 및 "핑"은, 단일의 공간 로케이션으로부터 매질 안으로의 송신된 초음파 에너지의 도입을 지칭할 수 있다. 이것은 단일의 초음파 트랜스듀서 엘리먼트 또는 함께 송신하는 인접한 트랜스듀서 엘리먼트들의 조합을 사용하여 달성될 수 있다. 상기 엘리먼트(들)로부터의 단일의 송신은 균일한 구형 파면에 근접할 수 있거나, 또는 2D 슬라이스를 이미지화하는 경우, 그것은 2D 슬라이스 내에서 균일한 원형 파면을 생성한다. 일부 경우들에서, 포인트 소스 송신 어퍼쳐로부터의 원형 또는 구형 파면의 단일의 송신은, 본원에서, "핑" 또는 "포인트 소스 펄스" 또는 "비집속 펄스"로서 지칭될 수 있다. 다수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 함께 사용하는 것은 비집속 파면을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비집속 파면들은 다섯 개 미만의 트랜스듀서 엘리먼트들을 함께 사용하여 생성된다. 일부 실시예들에서, 비집속 파면들은 아홉 개 미만의 트랜스듀서 엘리먼트들을 함께 사용하여 생성된다. 일부 실시예들에서, 비집속 파면들은 열세 개 미만의 트랜스듀서 엘리먼트들을 함께 사용하여 생성된다.
[0096]
포인트 소스 송신은 연조직을 통한 또는 단일 방향으로부터의 송신으로 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 포인트들 소스 송신들은 뼈 또는 폐와 같은 가스로 채워진 영역들을 통해 직접적으로 이루어진다. 다른 실시예들에서, 포인트 소스 송신들은 연조직들을 통해 이루어지며 전단파 패턴들은 다른 타입들의 조직을 통해 추적된다.
[0097]
포인트 소스 송신들은 오목, 대칭 또는 비대칭 트랜스듀서들 상의 임의의 로케이션 또는 축으로부터 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 포인트 소스 송신들은 수신기 트랜스듀서들 엘리먼트들과의 평면에서 이루어진다. 일부 실시예들에서, 포인트 소스들 송신은 수신기 트랜스듀서 엘리먼트들과의 평면에서 이루어진다.
[0098]
포인트 소스 송신은, 트랜스듀서 엘리먼트 어레이로부터 (스캔라인을 따라) 특정한 방향에서 에너지를 집속시키는 "지향된 펄스 송신" 또는 스캔라인 기반의 "위상 어레이 송신"과는, 그것의 공간적 특성들에서, 상이하다. 위상 어레이 송신은, 음파화하는 파를 특정한 관심 영역으로 강화하거나 또는 조향하기 위해, 트랜스듀서 엘리먼트들의 그룹의 위상을 차례차례로 조작한다.
[0099]
일부 실시예들에서, 일련의 송신 핑들을 사용하는 다중 어퍼쳐 이미징은 제1 송신 어퍼쳐로부터 포인트 소스 핑을 송신하는 것 및 두 개 이상의 수신 어퍼쳐들의 엘리먼트들을 사용하여 송신된 핑의 에코들을 수신하는 것에 의해 동작할 수 있다. 송신 에코와 수신 에코들 사이의 지연 시간들에 기초하여 반사체들의 포지션을 삼각 측량하는 것에 의해 완전한 이미지가 형성될 수 있다. 결과적으로, 각각의 수신 어퍼쳐는 각각의 송신된 핑의 에코들로부터 완전한 이미지를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일의 송신된 핑으로부터 두 개 이상의 수신 어퍼쳐들에서 수신되는 에코들로부터 형성되는 이미지들을 결합하는 것에 의해, 단일의 시간 도메인 프레임이 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 두 개 이상의 송신된 핑들로부터 하나 이상의 수신 어퍼쳐들에서 수신되는 에코들로부터 형성되는 이미지들을 결합하는 것에 의해, 단일의 시간 도메인 프레임이 형성될 수 있다. 일부 그러한 실시예들에서, 다수의 송신된 핑들은 상이한 송신 어퍼쳐들로부터 비롯될 수 있다.
[00100]
"빔포밍"은, 일반적으로, 다수의 별개의 리셉터(receptor)들에서 수신되는 이미징 신호들이 결합되어 완전한 코히어런트 이미지(complete coherent image)를 형성하게 되는 프로세스인 것으로 이해된다. 핑 기반의 빔포밍의 프로세스는 이러한 이해와 일치한다. 핑 기반의 빔포밍의 실시예들은, 초음파 신호가 따라서 이동했을 수 있는 경로, 가정된 일정한 음속(assumed-constant speed of sound) 및 송신 핑과 에코가 수신되는 시간 사이의 경과된 시간에 기초하여 수신된 에코 데이터의 일부들에 대응하는 반사체들의 포지션을 결정하는 것을 일반적으로 수반한다. 다시 말하면, 핑 기반의 이미징은 가정된 속도 및 측정된 시간에 기초한 거리의 계산을 수반한다. 일단 그러한 거리가 계산되면, 임의의 주어진 반사체의 가능한 포지션들을 삼각 측량하는 것이 가능하다. 이 거리 계산은, 송신 및 수신 트랜스듀서 엘리먼트들의 상대적 포지션들 및 이미지화되는 매질에서의 초음파 속도에 대한 정확한 정보를 통해 가능하게 만들어진다. 상기에서 참조된 본 출원인의 이전 출원들에서 논의되는 바와 같이, 다중 어퍼쳐 및 다른 프로브들은 각각의 트랜스듀서 엘리먼트의 음향 포지션을 적어도 소망되는 정도의 정확도까지 결정하기 위해 캘리브레이팅될 수 있고, 그러한 엘리먼트 포지션 정보는 이미징 또는 빔포밍 시스템이 액세스 가능한 로케이션에서 디지털 방식으로 저장될 수 있다.
[00101]
도 1은 엘라스토그래피를 수행하도록 구성되는 다중 어퍼쳐 초음파 프로브(10)의 하나의 실시예를 개략적으로 예시한다. 도 1의 프로브(10)는 두 개의 이미징 트랜스듀서 어레이들(14, 16) 및 본원에서 "초기" 송신 트랜스듀서 어레이(12)로서 지칭되는 하나의 전단파 개시 트랜스듀서 어레이를 포함한다. 초기 트랜스듀서 어레이는 상대적으로 낮은 주파수 전단파 개시 펄스(본원에서 "초기 펄스"로서 또한 지칭됨)를 송신하도록 구성될 수 있다.
[00102]
프로브(10)는 송신 및 수신된 초음파 신호들을 전자적으로 제어하도록 구성되는 전자 컨트롤러(100)에 연결되도록 또한 구성될 수 있다. 컨트롤러는 위상 어레이 또는 핑 초음파 신호들을 송신하도록, 이미징 트랜스듀서 어레이들에 의해 수신되는 에코들을 수신 및 프로세싱하도록, 수신 빔포밍 프로세스를 수행하도록, 그리고 수신된 및 프로세싱된 에코들로부터 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(100)는 초기 어레이로부터 전단 파면들의 송신을 제어하도록 또한 구성될 수 있고, 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 것에 따라 관심 영역에서 전단파의 포지션 및 조직의 탄성을 결정하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(100)는 이미지 형성, 이미지 프로세싱, 에코 데이터 저장, 또는, 본원에서 설명되는 다양한 방법들 및 프로세스들을 비롯한, 임의의 다른 프로세스를 제어하도록 또한 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(100)의 일부 또는 모두는 프로브에 통합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러는 (예를 들면, 유선 또는 무선 전자 통신 방법에 의해) 프로브에 전자적으로 커플링될 수 있지만, 프로브 그 자체와는 물리적으로 분리될 수 있다. 여전히 추가적인 실시예들에서, 하나 이상의 별개의 추가적인 컨트롤러들이 프로브(10)에 및/또는 컨트롤러(100)에 전자적으로 연결될 수 있다. 그러한 추가적인 컨트롤러들은 본원에서 설명되는 방법들 또는 프로세스들 중 임의의 하나 이상을 실행하도록 구성될 수 있다.
[00103]
도 1에서 예시되는 실시예에서, 초기 트랜스듀서 어레이(12)는 좌측(14) 및 우측(16) 횡방향 이미징 트랜스듀서 어레이들 사이 내에서 중앙에 로케이팅된다. 대안적인 실시예들에서, 초기 어레이는 임의의 다른 포지션, 예컨대 좌측 포지션(14), 우측 포지션(16) 또는 도 1에서 도시되는 것들에 더하여 다른 포지션에서 로케이팅될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 프로브의 여러 트랜스듀서 어레이들 중 임의의 하나는 초기 어레이로서 동작하도록 일시적으로 또는 영구적으로 할당 및 제어될 수 있다.
[00104]
추가적인 실시예들에서, 초기 트랜스듀서는 반드시 별개의 어레이일 필요는 없다. 오히려, 다르게는 이미징을 위해 사용될 수 있는 더 큰 어레이의 일부인 트랜스듀서 엘리먼트들의 그룹 또는 단일의 트랜스듀서 엘리먼트가 초기 어레이로서 일시적으로 또는 영구적으로 지정되고 제어/동작될 수 있다.
[00105]
하기에서 더욱 상세하게 논의될 바와 같이, 프로브(10)의 이미징 트랜스듀서 어레이들(14, 16)은 관심 영역(50)을 이미지화하기 위해 사용될 수 있다. 이미징 트랜스듀서 어레이들(14, 16)은 초음파 이미징에 적절한 임의의 트랜스듀서 어레이 구성, 예컨대 압전 결정들의 1D, 1.XD, 2D 어레이들, 용량성 미세 가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 엘리먼트들 또는 압전 미세 가공된 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Micromachined Ultrasound Transducer; PMUT) 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[00106]
다중 어퍼쳐 초음파 이미징 프로브들의 실시예들은 광범위한 물리적 배열들에서 임의의 개수의 이미징 어퍼쳐들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2는 중앙 초기 트랜스듀서 어레이(12) 및 이미징 어레이들(14, 15, 16, 17) ― 이들 네 개 모두는 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스에서 사용될 수 있음 ― 의 두 개의 쌍들을 포함하는 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피 프로브(11)의 실시예를 예시한다. 일부 실시예들에서, 초기 어레이(12)는, 대안적으로, 다른 어레이들(14, 15, 16, 17) 중 임의의 것의 포지션에 있을 수 있다.
[00107]
일부 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 프로브들은, 일반적으로, 오목한 조직 결합 표면을 가질 수 있고, 복수의 이미징 어퍼쳐들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 프로브의 각각의 개개의 어퍼쳐는 분리된 별개의 트랜스듀서 어레이를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 개개의 어퍼쳐들은 큰 연속 트랜스듀서 어레이 상에서 동적으로 및/또는 전자적으로 할당될 수 있다.
[00108]
도 3은 중앙의 초기 트랜스듀서 어레이(12) 및 오목한 굴곡된 횡방향 이미징 어레이들(18, 20)의 쌍을 포함하는 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피 프로브의 실시예를 예시한다. 일부 실시예들에서, 다수의 이미징 어퍼쳐들은, 참조에 의해 본원에 통합되는 본 출원인의 이전 미국 특허 출원 번호 제13/272,105호에서 설명되는 바와 같이, 오목한 횡방향 어레이들(18, 20) 중 하나 또는 둘 모두 상에서 동적으로 할당될 수 있다. 대안적으로, 오목한 굴곡된 횡방향 어레이들 각각은 별개의 어퍼쳐로서 취급될 수 있다.
[00109]
도 3a는 단일의 연속적인 오목한 굴곡된 트랜스듀서 어레이(19)를 포함하는 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피 프로브의 실시예를 예시한다. 상기에서 논의되는 다른 실시예들에서와 같이, 연속적인 굴곡된 어레이(19)의 임의의 부분이 초기 어레이로서 일시적으로 또는 영구적으로 구성, 지정, 및 제어/동작될 수 있다.
[00110]
도 3b는, 본 출원인의 이전 출원 번호 제13/272,105호에서 설명되는 바와 같은 3D 어레이(25)를 포함하는 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피 프로브의 실시예를 예시한다. 트랜스듀서 엘리먼트들(12)의 그룹이 전단파 개시 영역으로서 지정되어 도시되어 있다. 상기의 실시예들에서와 같이, 3D 어레이(25)의 임의의 다른 영역이 초기 영역으로서 지정될 수 있다.
[00111]
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 트랜스듀서 어레이를 저주파수 초기 트랜스듀서 어레이로 교체하는 것에 의해, 적어도 세 개의 어레이들을 갖는 프로브가 엘라스토그래피를 위해 적응될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 프로브의 초기 트랜스듀서 어레이는 적어도 두 개의 다른 어레이들 사이에서 포지셔닝될 수 있다. 그러한 프로브 구성들은, 조정 가능한 프로브들, 심장 프로브들, 범용 프로브들, 정맥 초음파(intravenous ultrasound; IVUS) 프로브들, 질내(endo-vaginal) 프로브들, 직장내(endo-rectal) 프로브들, 경식도 프로브들 또는 특정한 애플리케이션을 위해 구성되는 다른 프로브들을 포함할 수 있다.
[00112]
유사하게, 본원에서 설명되는 엘라스토그래피 시스템들 및 방법들과의 사용을 위해, 임의의 다른 다중 어퍼쳐 또는 단일 어퍼쳐 초음파 이미징 프로브가 적응될 수 있다. 여전히 추가적인 실시예들에서, 초기 어레이는 이미징 프로브와는 완전히 독립적인 별개의 프로브 상에서 제공될 수 있다. 예를 들면, 초기 프로브는 이미징 프로브의 하우징과는 별개의 하우징을 구비할 수 있다. 일부 실시예들에서, 독립적인 초기 프로브는 이미징 프로브에 일시적으로 부착되도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 그러한 별개의 초기 프로브는 이미징 프로브와 동일한 초음파 이미징 시스템에 의해 제어될 수 있거나, 또는 초기 프로브는 이미징 시스템과는 독립적으로 제어될 수 있다. 독립적으로 제어된 엘라스토그래피 초기 펄스 컨트롤러는, 초기 펄스가 송신되는 시간을 표시하는 정확한 타이밍 정보를 이미징 시스템에게 제공하기 위해, 초음파 이미징 시스템과 동기화될 수 있다.
[00113]
대안적인 실시예들에서, 평면의 파면을 송신하는 것(예를 들면, 공통 어레이의 여러 트랜스듀서들로부터 동시적 펄스들을 송신하는 것), 에코들을 수신하는 것, 상기에서 설명되는 것들과 유사한 기술들을 사용하여 수신된 에코들을 픽셀 로케이션들에 매핑하는 것에 의해, 유사한 프레임 레이트들이 달성될 수 있다. 그러한 평면파 송신 시스템들의 일부 실시예들은 핑 기반의 이미징 기술들을 사용하여 달성되는 것들과 유사한 프레임 레이트들을 달성할 수 있다.
전단파 개시 트랜스듀서들의 실시예들
[00114]
프로브 구성에 관계없이, 초기 어레이(12)의 실시예들은 약 1 MHz와 약 10 MHz 사이의 주파수들을 갖는 전단파 개시 초음파 펄스들을 송신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 초기 어레이(12)는 최대 약 18 MHz 또는 그 이상의 주파수를 갖는 전단파 개시 초음파 펄스들을 송신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 초기 펄스들을 생성하기 위한 초음파 주파수는 이미징을 위해 사용되는 초음파 주파수의 약 절반일 수 있다. 재료들 및 구성에 따라, 단일의 트랜스듀서 어레이가 초기 펄스를 위한 낮은 주파수 초음파 펄스들 및 이미징을 위한 상대적으로 높은 주파수 초음파 펄스들 둘 모두를 생성할 수 있을 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 초기 펄스 또는 이미징 펄스의 더욱 효율적인 제어를 허용하기 위해 상대적으로 좁은 주파수 범위에 대해 최적화되는 트랜스듀서들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
[00115]
따라서, 일부 실시예들에서, 초기 트랜스듀서 어레이(12)는, 예컨대, 예상된 초기 주파수 범위 내에서 효율적으로 기능하도록 최적화되는 것에 의해, 초기 어레이로서 독점적으로서 기능하도록 구성되는 별개의 어레이를 포함할 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 초기 어레이는 별개의 이미징 어레이들과는 구조적으로 상이할 수 있다. 다른 실시예들에서, 초기 어레이는 이미징 어레이와 물리적으로 동일할 수 있고, 그것의 동작 및 용도의 관점들에서만 상이할 수 있다.
[00116]
일부 실시예들에서, 초기 트랜스듀서 어레이(12)는 압전 엘리먼트들의 직사각형 또는 다른 형상의 어레이(예를 들면, 1D, 1.xD, 2D 또는 다른 직사각형 어레이)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 초기 트랜스듀서 어레이(12)는 용량성 미세 가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 엘리먼트들의 직사각형 또는 다른 형상의 어레이를 포함할 수 있다.
[00117]
다른 실시예들에서, 초기 어레이(12)는, 예를 들면, 도 4에서 도시되는 바와 같이 환형 어레이(30)를 포함할 수 있다. 환형 어레이는 동심의 원형 또는 타원형 패턴들로 배열되는 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 그러한 환형 어레이들(20)은 임의의 적절한 트랜스듀서 재료를 또한 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 초기 어레이(12)는 스위치식 링 환형 트랜스듀서 어레이를 포함할 수 있다.
[00118]
일부 실시예들에서, 스위치식 링 환형 어레이는, 복수의 동심의 환형 트랜스듀서 엘리먼트들 ― 이들 중 가장 안쪽 엘리먼트는 평면의 고리(annulus) 또는 완전한 접시 중 하나일 수 있음 ― 로 분할될 수 있는 접시 형상의 초음파 트랜스듀서(예를 들면, 구(sphere)의 세그먼트)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 환형 어레이(20)의 전방 표면의 곡률 및 트랜스듀서와 관심 영역 표면 사이의 임의의 렌즈 또는 임피던스 매칭 레이어는 트랜스듀서의 초점 거리를 적어도 부분적으로 결정할 수 있다. 다른 실시예들에서, 환형 어레이는 실질적으로 평면일 수 있고 음향 렌즈는 송신된 초음파 에너지를 집속시키기 위해 활용될 수 있다.
[00119]
환형 어레이(20)는 도 4에서 도시되는 바와 같이 중앙 디스크에 더하여 임의의 수의 링들, 예컨대 세 개의 링들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 환형 어레이는, 중앙 디스크 또는 접시 외에, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 개 이상의 링들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 링들은 에칭, 스크라이빙, 완전한 절단 또는 다르게는 링들을 각각의 링 내의 복수의 링 엘리먼트들로 분할하는 것에 의해 추가로 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 25 cm의 깊이들까지 동작하기 위한 환형 어레이 트랜스듀서는 40 mm의 직경을 가질 수 있고 외부 링은 대략 1.85 mm의 폭을 가질 수 있어서, 222 mm2의 표면적을 제공할 수 있다; 내부 링은 대략 0.8 mm의 폭을 가질 수 있고 대략 10.6 mm의 반경에서 놓여 55 mm2의 표면적을 제공할 수 있다.
[00120]
일부 실시예들에서, 각각의 링(또는 링 내의 각각의 링 엘리먼트)은, 전단파 개시 펄스를 관심 영역 내의 소망되는 깊이까지 지향시키기 위해 링들이 위상 조정될 수 있도록 각각의 링(또는 링 엘리먼트)이 제어 시스템에 의해 별개의 트랜스듀서 엘리먼트로서 개별적으로 제어될 수 있도록 개개의 전기 연결들을 가질 수 있다. 인가되는 에너지의 진폭은 환형 어레이(20)의 면(face)으로부터 멀어지게 이동하는 방출된 초음파들의 진폭을 결정할 수 있다.
[00121]
일부 실시예들에서 초기 어레이의 엘리먼트들의 사이즈 및/또는 개수는 생성될 전단파들의 형상 또는 다른 속성들에 의해 결정될 수 있다.
[00122]
일부 실시예들에서, 초기 트랜스듀서 어레이(12)에 의해 생성되는 전단파 개시 펄스는 관심 영역에서 최대 전력을 제공하기 위해 송신 동안 집속될 수 있다. 일부 실시예들에서, 초기 펄스는 (예를 들면, 도 1, 도 2, 및 도 3에서 도시되는 바와 같이) 초기 라인(22) 상에 집속될 수 있다. 초기 펄스는 소망되는 깊이에서 최대 파괴 전력(disruptive power)을 생성하기 위해 소망되는 깊이에서 추가로 집속될 수 있다. 일부 실시예들에서, 축 방향 초점 라인 및 집속된 깊이 포인트는 적절한 지연들의 세트에서(즉, "위상 어레이" 기술들을 사용하여) 복수의 트랜스듀서 엘리먼트들로부터 펄스들을 송신하는 것에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기에서 논의되는 바와 같이 일련의 스위치식 링들을 갖는 환형 어레이를 사용할 때 송신 지연들이 생략될 수 있다.
[00123]
일부 실시예들에서, 초기 펄스는 전자적으로 조향 가능할 필요가 없다. 그러한 실시예들에서, 프로브는, 항상, 프로브에 대해 일치하는 라인을 따라 초기 펄스를 송신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 초기 펄스의 예상된 라인은, 이미지화된 관심 영역에 대한 초기 펄스의 경로의 시각적 표시를 오퍼레이터에게 제공하기 위해 초음파 디스플레이 상에서 디스플레이될 수 있다(예를 들면, 관심 영역의 동시적 B 모드 이미지를 오버레이함). 그러한 실시예들에서, 소노그래퍼(sonographer)는, 엘라스토그래피에 의해 평가될 오브젝트를 통과하는 대표적인 초기 라인을 디스플레이가 나타낼 때까지 프로브를 조작할 수 있다.
[00124]
대안적인 실시예들에서, 초기 펄스는 오퍼레이터에 의해 표시되는 방향에서 전자적으로 조향될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 초기 펄스의 라인은 프로브를 움직일 필요 없이 임의의 적절한 유저 인터페이스 상호 작용을 통해 오퍼레이터에 의해 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유저 인터페이스 상호 작용은 디스플레이 스크린 상의 초기 라인의 시각적 디스플레이를 포함할 수 있다(예를 들면, 관심 영역의 동시적 B 모드 이미지를 오버레이함). 일단 소망되는 초기 펄스 방향이 선택되면, 선택된 라인을 따라 이동하도록 초기 펄스가 전자적으로 조향될 수 있다.
전단파 전파 레이트를 검출하기 위한 실시예들
[00125]
도 1로 돌아가서, 전단파 전파의 한 예가 설명될 것이다. 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피 프로브(10)(또는 임의의 다른 적합하게 구성된 엘라스토그래피 프로브)로부터의 초기 펄스로부터 관심 영역(50)에서 전단파가 개시될 수 있다. 상기에서 논의되는 바와 같이, 초기 펄스는 초기 트랜스듀서 어레이(12)로부터 적어도 소망되는 깊이까지 관심 영역 안으로 연장되는 라인(22)을 따라 집속될 수 있다. 일부 실시예들에서, 라인(22)은 초기 트랜스듀서 어레이(12)에 수직일 수 있다. 초기 라인(22)을 따라 송신되는 초기 펄스(52)는 이미지 평면 내에서 라인(22)으로부터 바깥쪽으로 전파되는 파면(56)을 유도하는 경향이 있을 것이다. 초기 펄스에 의해 유도되는 전파하는 파면(56)은 조직을 전파의 방향으로 푸시할 것이다. 인간 조직과 같은 탄성 매질은, 조직의 라인(22)으로부터 횡단하여(transversely) 전파되는 전단파들을 포함하는 기계적 파들을 유도하는 복원력에 의해 이러한 푸시에 반응할 것이다.
[00126]
이제, 도 1의 프로브 구성 및 도 5 내지 도 7의 플로우차트들을 참조하여, 엘라스토그래픽 이미징 프로세스들의 실시예들이 설명될 것이다. 이들 프로세스들은 상기에서 설명되는 바와 같이 임의의 적절하게 구성된 프로브와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 좌측 및 우측 횡방향 트랜스듀서 어레이들(14, 16)은, 높은 프레임 레이트 초음파 이미징 기술 및 고해상도 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 기술 중 어느 하나, 둘 모두 또는 이들의 조합을 사용하여 관심 영역(50)을 이미지화하기 위해 사용될 수 있다. 이들 기술들은 하기에서 요약되며, 이들 기술들의 추가적인 세부사항들은, 각각의 펄스 또는 "핑"(핑 기반의 이미징 기술들로서 또한 지칭됨)으로부터 전체 이미지를 생성하기 위해 수신 전용 빔포밍을 사용하는 그리고 원형 파면의 송신을 사용하는 이미징 기술들의 실시예들을 예시하는 미국 특허 출원 번호 제13/029,907호에서 제공된다.
[00127]
용어들 "고해상도 이미징" 및 "높은 프레임 레이트 이미징"은, 본원에서, 대안적인 이미징 프로세스들에 대한 약칭(abbreviated name)들로서 사용된다. "고해상도 이미징" 프로세스가 다른 이미징 기술들에 비해 높은 프레임 레이트에서 또한 동작될 수 있고, "높은 프레임 레이트 이미징" 프로세스가 다른 이미징 기술들보다 실질적으로 더 높은 해상도의 이미지들을 또한 생성할 수 있기 때문에, 이들 용어들은 제한적인 것으로 또는 배타적인 것으로 의도되지는 않는다. 더구나, 전단파 전파의 레이트는 본원에서 설명되는 또는 참조되는 것들 이외의 높은 프레임 레이트 이미징 기술들 및/또는 고해상도 이미징 기술들을 사용하여 검출될 수 있다.
[00128]
도 5는 도 1에서 도시되는 것과 같은 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 프로브를 사용할 수 있는 고해상도 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스(60)의 실시예를 예시한다. 일부 실시예들에서, 이미징 어레이들(14, 16) 중 하나 또는 둘 모두는 송신 엘리먼트들(T1 내지 Tn)로서 일시적으로 또는 영구적으로 지정되는 하나 이상의 트랜스듀서 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 이미징 어레이들(14, 16) 중 하나 또는 둘 모두 중 나머지 트랜스듀서 엘리먼트들은 수신 엘리먼트들로서 지정될 수 있다.
[00129]
일부 실시예들에서, 고해상도 다중 어퍼쳐 초음파 이미징 프로세스(60)는 일련의 상이한 송신 어퍼쳐들(T1...Tn)(62)로부터 일련의 연속적인 펄스들을 송신하는 것, 수신 어퍼쳐 상에서 복수의 엘리먼트들을 갖는 각각의 펄스로부터 에코들(64)을 수신하는 것, 및 각각의 송신 펄스로부터 수신되는 에코들로부터 완전한 이미지(66)를 획득하는 것을 포함할 수 있다. 그 다음, 이들 이미지들은 최종 고해상도 이미지로 결합(68)될 수 있다. 그러한 고해상도 다중 어퍼쳐 이미징 프로세스의 실시예들은 상기에서 참조되는 본 출원인의 이전 미국 특허 출원 번호 제13/029,907호에서 도시되고 설명되는 프로세스와 실질적으로 유사할 수 있다.
[00130]
도 5에서 표시되는 바와 같이, 고해상도 이미징 프로세스의 제1 사이클 동안, 초음파 신호를 송신하는 단계(62A), 에코들을 수신하는 단계(64A), 및 이미지를 형성하는 단계(66A)는 제1 송신 트랜스듀서(T1)를 사용하여 수행될 수 있다. 제2 사이클 동안, 신호들이 상이한 송신 트랜스듀서(Ti)로부터 송신될 수 있고(62B), 에코들이 수신될 수 있고(64B), 제2 이미지가 형성될 수 있다(66B). 단계들(62x-66x)의 프로세스는, 초음파 프로브 내의 임의의 소망되는 포지션에 각각 로케이팅될 수 있는 n 개의 상이한 송신 트랜스듀서들을 사용하여 반복될 수 있다. 일단 소망되는 수의 이미지(이미지 레이어들로서 또한 지칭됨)가 형성되면, 그러한 이미지 레이어들은 단일의 이미지 프레임으로 결합될 수 있고(68), 그에 의해, 이미지 품질을 개선할 수 있다. 소망되는 경우, 프로세스(60)는, 그 다음, 다수의 시간 도메인 프레임들을 획득하기 위해 반복될 수 있는데, 다수의 시간 도메인 프레임들은, 그 다음, 유저에게 연속적으로 디스플레이될 수 있다.
[00131]
도 6은 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스(70)의 실시예를 예시한다. 일부 실시예들에서, 높은 프레임 레이트 초음파 이미징 프로세스(70)는, 단일의 송신 어퍼쳐(Tx)로부터 연속적인 핑들을 송신하는 것(72), 각각의 송신된 핑(72)으로부터 수신되는 에코들(74)로부터 완전한 이미지를 형성하는 것(76), 및 각각의 이미지를 연속적인 시간 도메인 프레임으로서 취급하는 것(76)을 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 관심 영역(50)에서 반사체들의 포지션에서의 약간의 변화들은 매우 높은 프레임 레이트에서 샘플링될 수 있다.
[00132]
도 6에서 표시되는 바와 같이, 제1 사이클 동안, 핑이 선택된 송신 트랜스듀서(Tx)로부터 송신될 수 있고(72A), 에코들이 수신될 수 있고(74A), 제1 프레임이 형성될 수 있다(76A). 그 다음, 제2 프레임(76B), 제3 프레임(단계들(72C, 74C, 76C)), 및 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 소망되는 또는 요구되는 만큼 많은 후속하는 프레임들을 생성하기 위해, 송신 단계(72B) 및 수신 단계(74B)의 동일한 사이클이 반복될 수 있다.
[00133]
일부 실시예들에서, 핑 기반의 이미징 기술들을 사용하는 이미징 시스템의 최대 프레임 레이트는, 핑 반복 빈도(즉, 연속적인 핑들이 송신되는 빈도)가 왕복 이동 시간(즉, 에코가 반사체로부터 동일한 또는 상이한 경로를 따라 수신 트랜스듀서로 복귀하는 시간이 더해진, 초음파가 송신 트랜스듀서로부터, 트랜스듀서로부터 소망되는 거리에 있는 반사체까지 이동하는 시간)의 역수와 동일할 때 도달될 수 있다. 다른 실시예들에서, 중첩하는 핑들은 코딩된 여기(coded excitation) 또는 중첩하는 에코들을 구별하는 다른 방법들과 함께 사용될 수 있다. 즉, 제1 핑으로부터의 모든 에코들이 수신되기 이전에 제2 핑이 송신될 수 있다. 이것은, 송신된 핑 신호들이 코딩될 수 있는 한 또는 다르게는 제1 핑의 에코들이 제2 핑의 에코들과는 별개인 것으로 인식될 수 있도록 구별될 수 있는 한, 가능하다. 여러 가지 코딩된 여기 기술들이 기술 분야의 숙련된 자들에게 공지되어 있는데, 그들 중 임의의 것이 포인트 소스 다중 어퍼쳐 이미징 프로브와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 중첩하는 핑들은 상이한 주파수들에서 핑들을 송신하는 것에 의해 또는 임의의 다른 적절한 기술들을 사용하여 또한 구별될 수 있다. 중첩하는 핑들을 사용하여, 더욱더 높은 이미징 프레임 레이트들이 달성될 수 있다.
[00134]
일부 실시예들에서, 엘라스토그래픽 이미징 프로세스를 개시하기 이전에, B 모드 이미징 프로세스 동안 이미징 윈도우가 정의될 수 있다. 정의된 이미지 윈도우는 관심 영역 중 엘라스토그래피가 수행될 섹션일 수 있다. 예를 들면, 이미지 윈도우는 프로브 포지셔닝, 깊이 선택, 주밍, 패닝, 등의 임의의 조합 이후에 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 윈도우는 전체 음파화된 관심 영역만큼 클 수 있다. 다른 실시예들에서, 이미지 윈도우는 전체 관심 영역의 더 작은 섹션(예를 들면, "줌인된" 섹션)에 불과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 윈도우는 원시(raw) 데이터 메모리 디바이스로부터 검색되는 에코 데이터를 사용하여 이미징 세션 이후 정의될 수 있다.
[00135]
도 7은 도 1에서 도시되는 것과 같은 프로브를 사용하는 엘라스토그래피 프로세스(80)의 실시예를 예시한다. 예시된 실시예에서, 엘라스토그래피 프로세스(80)는, 일반적으로, 베이스라인 이미지를 획득하는 단계(82) 및 저장하는 단계(84), 전단파 개시 펄스(초기 펄스)를 관심 영역(50)으로 송신하는 단계(86), 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스를 사용하여 관심 영역(50)을 이미지화하는 단계(88), 및 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스(88) 동안 획득되는 각각의 프레임으로부터 베이스라인 이미지를 제외하는 단계(90)를 수반할 수 있다. 나머지 일련의 "차이 프레임들"은, 그 다음, 관심 영역(50)의 조직을 통해 전파되는 전단파(56)에 의해 변위되는 조직에 대한 정보를 획득하기 위해, 분석될 수 있다. 전단파(56)의 전파 속도는 시계열의 차이 프레임들에서 조직의 섭동의 분석을 통해 획득될 수 있다.
[00136]
일부 실시예들에서, 엘라스토그래피 대응 초음파 프로브를 사용하여 관심 영역 내의 선택된 이미지 윈도우를 이미지화하는 동안, 초기 라인(22)(도 1에서 도시됨)이 초음파 이미지 디스플레이 스크린 상에서 타겟 영역의 이미지 위에 놓여 디스플레이될 수 있다. 일부 실시예들에서, 초음파 이미징 시스템은 도 5를 참조하여 상기에서 논의되는 바와 같이 고해상도 이미징 프로세스를 사용하여 관심 영역을 연속적으로 이미지화할 수 있다. 대안적으로, 엘라스토그래피 프로세스에 의해 분석될 영역의 이미지를 획득하기 위해, 임의의 다른 소망되는 초음파 이미징 프로세스가 사용될 수 있다.
[00137]
일단 프로브(10)가 초기 라인(22)이 소망되는 타겟 오브젝트 또는 관심 영역의 부분과 교차하도록 소망되는 방위에 있으면, 엘라스토그래피 깊이가 선택될 수 있고, 엘라스토그래피 프로세스(80)가 개시될 수 있다. 일부 실시예들에서, 엘라스토그래피 깊이는 적절한 유저 인터페이스 액션을 통해 오퍼레이터에 의해 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 엘라스토그래피 깊이는 초음파 이미징 제어 시스템에 의해 자동적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 엘라스토그래피 프로세스는 초음파 시스템의 오퍼레이터에 의해 수동으로 개시될 수 있다. 다른 실시예들에서, 엘라스토그래피 프로세스(80)는 검사될 구조물의 자동 식별시 초음파 시스템에 의해 자동적으로 개시될 수 있다.
[00138]
도 7의 실시예에서 도시되는 바와 같이, 도 1에서 도시되는 것과 같은 프로브(또는 임의의 다른 적절하게 구성된 프로브)를 사용하는 엘라스토그래피 프로세스(80)는 관심 타겟 영역(50)의 기준 이미지를 획득하는 것(82) 및 저장하는 것(84)에 의해 시작될 수 있다. 하나의 실시예에서, 베이스라인 이미지는 상기에서 설명되는 것과 같은 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스를 사용하여 단일의 프레임을 획득하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 베이스라인 이미지는 횡방향 트랜스듀서 어레이들(14, 16) 중 제1의 것(예를 들면, 우측 어레이(16))으로부터의 단일의 트랜스듀서 엘리먼트(Tx)로부터 이미징 펄스를 송신하는 것, 및 횡방향 트랜스듀서 어레이들(14, 16) 중 제2의 것(예를 들면, 좌측 어레이(14))의 다수의 엘리먼트들 상에서 에코들을 수신하는 것에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 펄스로부터의 에코들은 제1 트랜스듀서 어레이(예를 들면, 우측 어레이(16)) 상의 수신 엘리먼트들에 의해 또한 수신될 수 있다. 그 다음, 베이스라인 이미지는 후속하는 단계들에서의 사용을 위해 형성되어 저장될 수 있다(84). 대안적인 실시예에서, 베이스라인 이미지는 상기에서 설명되는 것과 같은 고해상도 이미징 프로세스를 사용하여 획득될 수 있다(82).
[00139]
베이스라인 이미지(82)를 획득된 이후, 초기 트랜스듀서 어레이는 전단파 개시 펄스(86)를 관심 영역으로 송신하도록 동작될 수 있다. 초기 펄스는 상기에서 설명되는 바와 같은 임의의 적절한 디바이스들 및 방법들에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전단파 개시 펄스는 디스플레이된 초기 라인(22)을 따라 집속될 수 있고, 관심 영역 내의 특정한 깊이에서 집속될 수 있다.
[00140]
초기 펄스가 송신된 이후(86), 시스템은 횡방향 이미징 어레이들(14, 16)을 사용하여 높은 프레임 레이트에서 관심 영역을 이미지화하는 것(88)을 시작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스는 도 6을 참조하여 상기에서 설명되는 프로세스를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스는 단일의 송신 어퍼쳐(Tx)로부터 일련의 송신 펄스들을 송신하는 것, 및 적어도 하나의 수신 어퍼쳐 상의 복수의 엘리먼트들에서 에코들을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 높은 프레임 레이트 이미징(88)은 베이스라인 이미지를 획득하는 단계(82)에서 사용되는 것과 동일한 송신 엘리먼트(또는 어퍼쳐)로부터 초음파 펄스들을 송신하는 것에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 높은 프레임 레이트 이미징은, 적어도 유도된 전단파의 전파가 중단될 때까지 또는 소망되는 정도까지 진행될 때까지 계속될 수 있다. 예상된 최소 전파 속도 및 이미지 사이즈에 기초하여 높은 프레임 레이트 이미징 시간의 지속 기간이 미리 계산될 수 있다. 대안적으로, 높은 프레임 레이트 이미징(88)은 이미징 프레임의 범위에서 전단파의 전파를 검출할 때 중지될 수 있다.
[00141]
일부 실시예들에서, 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스(88) 동안 단일의 프레임을 형성하는 것은, 상이한 수신 트랜스듀서 엘리먼트들에서 수신되는 에코들로부터 획득되는 이미지 레이어들을 결합하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 단일의 개선된 이미지를 형성하기 위해, 수신 어퍼쳐의 각각의 개개의 트랜스듀서 엘리먼트에 의해 수신되는 에코들로부터 별개의 이미지들이 형성될 수 있다. 그 다음, 결과적으로 나타나는 이미지의 품질을 추가로 개선하기 위해, 제1 수신 어퍼쳐의 모든 엘리먼트들에 의해 수신되는 에코들에 의해 생성되는 제1 이미지가, 제2 수신 어퍼쳐의 모든 엘리먼트들에 의해 수신되는 에코들에 의해 생성되는 제2 이미지와 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 조합들로부터 유래하는 이미지는, 그 다음, 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스(88)에서 단일의 프레임으로 사용될 수 있다. 그러한 이미지 조합의 추가적인 예들은 상기에서 참조되는 미국 특허 출원 번호 제13/029,907호에 설명되어 있다.
[00142]
일부 실시예들에서, 베이스라인 이미지는, 그 다음, 높은 프레임 레이트 이미징 프로세스(88)에서 획득되는 각각의 개개의 프레임으로부터 제외될 수 있다(90). 예를 들면, 단일의 프레임의 각각의 픽셀 값은 베이스라인 이미지의 각각의 대응하는 픽셀의 값으로부터 제외될 수 있다. 그러한 제외로부터 유래하는 이미지는 "차이 이미지" 또는 "차이 프레임"으로 지칭될 수 있다. 그렇게 획득되는 차이 이미지들은 임의의 노이즈를 더한 전단 파형만을 실질적으로 나타내는 픽셀 값들을 포함할 것이다.
[00143]
일부 실시예들에서, 베이스라인 이미지(82)를 획득하는 단계, 초기 펄스를 송신하는 단계(86), 높은 프레임 레이트에서 연속적으로 이미지화하는 단계(88), 및 차이 이미지 프레임들을 획득하는 단계(90)는 소망되는 만큼 다수 회 반복될 수 있다. 그러한 다수의 사이클들로부터의 차이 이미지들은 신호 대 노이즈 레벨을 개선하기 위해 평균화될 수 있거나 또는 다르게는 조합될 수 있다.
[00144]
전파하는 전단 파형은 후속하는 차이 프레임들에서 섭동(즉, 그 밖의 '정상적인' 패턴에서의 작은 변화들)을 검출하는 것에 의해 (예를 들면, 도 1에서 도시되는 바와 같이) 초기 펄스의 방향을 가로지르는 라인들을 따라 검출될 수 있다. 전단파의 전파의 속도는, 공지된 시간 간격들에서 획득되는 다수의 이미지 프레임들에서 전단파의 포지션을 결정하는 것에 의해 획득될 수 있다.
[00145]
일부 경우들에서, 전파하는 전단파에 의해 야기되는 섭동은 전파하는 파면의 상대적으로 분산된 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들면, 섭동은, 차이 프레임에서, 도 8에서 도시되는 것과 같은 스펙클 패턴(92)으로서 나타날 수 있다. 포인트 클라우드(92)의 대략적인 중심 라인(94)은 전파하는 전단 파면의 포지션을 나타내는 것으로 결정되어 취급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 라인, 곡선 또는 다른 경로(94)가 임의의 적절한 경로 맞춤 알고리즘을 사용하여 포인트 클라우드(92)에 적합될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 차이 프레임의 절대 값이 계산될 수 있고, 전단파의 로컬 포지션이 가장 가까운 x 개의 포인트들의 포지션을 평균하는 것에 의해 결정될 수 있다.
[00146]
핑 기반의 엘라스토그래피
[00147]
핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징(PMA) 시스템들은 조직 변위를 생성하는 추가적인 방법들을 제공한다. 도 9의 일부 실시예들에서, 다중 어퍼쳐 프로브(10)가 하나 이상의 전단파들을 생성하도록 구성된다. 예를 들면, 다중 어퍼쳐 프로브는, 오목 트랜스듀서 어레이의 제1 코히어런트 섹션(14)에 로케이팅되는 송신기들을 선택하는 것에 의해 제1 전단파(32)를 생성할 수 있고, 그 다음, 오목 트랜스듀서의 제2 코히어런트 섹션(16)에 로케이팅되는 송신기들을 선택하는 것에 의해 제2 전단파(31)를 생성할 수 있다. 하나의 예에서, 제2 코히어런트 섹션은 제1 코히어런트 섹션으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 전파하는 전단파들(32 및 31)은, 각각, 파면들(94 및 93)을 따라 포인트 클라우드들(92)을 생성하는데, 이들은 다중 어퍼쳐 이미징 시스템 의해 검출될 수 있고 및/또는 이미지화될 수 있다. 도 9에서 도시되는 바와 같이, 장기(50) 또는 관심 조직(70)으로 송신되는 다수의 축외 전단파들은 전체 조직 및 심지어 주변 조직들 주위로부터의 다수의 데이터 세트들을 제공한다. 다른 PMA 실시예들에서, 전단파 진폭들은 선형 위상 어레이 송신기들과 비교하여 상당히 감소될 수 있다.
[00148]
어레이들(12, 14, 16) 상의 프로브(10) 내의 엘리먼트들의 임의의 작은 그룹화 또는 그 안에 있는 엘리먼트들의 임의의 조합에서 사용되는 PMA 송신기들은 이미징을 위한 충분한 비집속 음향 에너지를 제공하고; 따라서, 더 많은 음향 에너지 출력을 갖는 더 많은 수의 송신 트랜스듀서들을 활용하기 위해 핑을 증가시킬 때, 훨씬 더 낮은 진폭이지만 그러나 상당히 분화된 전단파가 생성된다. 관심 조직들에 대한 이 전단파의 영향은, 비록 전단파가 단순히 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템에서 더 많은 엘리먼트들을 사용하는 것에 의해 생성되었지만, 영률을 사용하여 추적될 수 있다.
[00149]
다수의 축외 방향들로부터 장기(50) 또는 관심 조직(70)을 통과하는 전단파 데이터는, 평균화 및 가중될 수 있는 더 많은 데이터를 제공하지만, 그러나 더 나은 가장자리 검출을 또한 제공한다. 핑 기반의 다중 어퍼쳐 프로브들은 (체외적으로) 관심 영역의 최대 270도의 뷰를 그리고 공동 내의 360도 뷰들을 제공하여, 다수의 상이한 양태 각도들로부터의 상당한 가장자리 검출 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다.
[00150]
초음파 전단파들은 전형적으로 수 미크론의 조직 변위만을 초래한다. 이 양이 대부분의 이미징 시스템들의 해상도보다 더 적기 때문에, 변위를 검출하는 것은 추가적인 도전 과제들을 수반한다. 일부 실시예들에서, 전단파들에 의해 유도되는 조직 변위는 B 모드 이미징 에코들의 복귀의 위상 시프트의 관점들에서 검출될 수 있다.
[00151]
일부 경우들에서, 전단파들은 스펙클 패턴들에 의해 정의되는 조직 가장자리 상에서 섭동을 야기할 수 있다. 이들 스펙클 패턴들은 도 9에서 도시되는 바와 같이 하나 이상의 데이터 프레임들에서 나타날 수 있다. 이미징 시스템의 신호 프로세서는 가장자리 검출을 위해 사용될 수 있는 스펙클 패턴들을 조직 가장자리를 따라 검출/식별할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조직 가장자리는 초음파 이미징 시스템의 디스플레이 상에서 식별될 수 있다. 예를 들면, 조직 가장자리(들)을 나타내기 위해, 라인, 마커, 표시자, 또는 다른 시각적 마킹이 디스플레이 상으로 오버레이될 수 있다. 포인트 클라우드(92)의 대략적인 중심 라인은 전파하는 전단 파면의 포지션을 나타내는 것으로 결정되어 취급될 수 있다. 다수의 축들을 따르는 파면들은, 제1 전단파(32) 이후에 제2 전단파(31)의 개시에 의해 표현되는 바와 같이 동시에 측정될 수 있다. 파면들(94 및 93)은 관심 조직(70)에서 조직 밀도를 달리하는 영역을 횡단할 수 있다. 각각의 전단파는 관심 조직에 상이한 힘을 제공하고, 따라서, 이 힘은 더욱 정확한 밀도 정보를 위해 다수의 축들에서 이동하면서 측정될 수 있다는 것을 유의한다.
[00152]
일부 실시예들에서, 라인, 곡선 또는 다른 경로가 임의의 적절한 경로 맞춤 알고리즘을 사용하여 포인트 클라우드(들)(92)에 적합될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 차이 프레임의 절대 값이 계산될 수 있고, 전단파의 로컬 포지션이 가장 가까운 포인트들의 포지션을 평균하는 것에 의해 결정될 수 있다.
[00153]
일부 실시예들에서, 분석은 포인트 클라우드(92)(및/또는 대응 중심 라인(94))의 일부로만 제한될 수 있다. 예를 들면, 전단 파면의 작은 세그먼트가 인접한 세그먼트들보다 더 빠르게 전파되고 있다는 것이 (시각적 검사에 의해 또는 자동화된 분석에 의해) 결정되는 경우, 겉보기에 더 빠른 또는 더 느린 전파 속도의 영역(들)이 선택될 수 있고, 전파의 속도는 전단 파면의 그 부분에 대해서만 계산될 수 있다. 인접한 전단파들이 스펙클 노이즈 패턴들을 통해 가장자리들을 식별하였고 기준 마크들을 사용하여 강조 표시되는 경우, 다수의 전파 통로들이 동시에 분석될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전적으로 하나의 축만을 따라 제1 코히어런트 송신기 윈도우로부터의 송신으로부터 유래하는 전단파 데이터에 대해 엘라스토그래픽 측정이 제공된다. 일부 실시예들에서, 제1 코히어런트 송신기 윈도우로부터의 송신으로부터 유래하는 전단파 데이터는 다수의 축들을 따라 측정되거나, 가중되거나 또는 평균화된다. 일부 실시예들에서, 전단파 데이터는 제1 코히어런트 송신기 윈도우 및 제1 코히어런트 송신기 윈도우로부터 물리적으로 분리되어 로케이팅될 수 있는 제2 코히어런트 송신기 윈도우로부터의 두 개의 연속적인 송신들에 대해 하나의 축을 따라 수집 및 비교된다. 일부 실시예들에서, 전단파 데이터는 제1 코히어런트 송신기 윈도우 및 제1 코히어런트 송신기 윈도우로부터 물리적으로 분리되어 로케이팅될 수 있는 제2 코히어런트 송신기 윈도우로부터의 두 개의 연속적인 송신들에 대해 다중 축을 따라 수집되거나, 가중되거나 또는 평균화된다.
[00154]
도 8을 참조하면, 주어진 차이 프레임에서 집속된 초기 라인(22)과 적합 라인(fit line; 94) 사이의 거리를 계산하는 것에 의해, 주어진 차이 프레임에서의 전단파의 대략적인 포지션이 계산될 수 있다. 대안적으로, 도 9를 참조하면, 주어진 차이 프레임에서 별개의 축을 따라 집속된 초기 라인(31)과 적합 라인(93) 사이의 거리를 계산하는 것에 의해, 주어진 차이 프레임에서의 전단파의 대략적인 포지션이 계산될 수 있다. 임의의 두 개의 프레임들 사이의 파면의 전파의 레이트는 전단파에 의해 이동되는 거리를, 두 개의 프레임들을 획득하는 것 사이에서 경과되는 시간으로 나누는 것에 의해 결정될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 임의의 주어진 프레임에서의 전단파의 포지션은 임의의 다른 적절한 데이터를 기준으로 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프레임들 사이의 거리를 계산하는 이 프로세스는 다수의 축들을 따라 동시에 사용될 수 있다.
[00155]
다양한 실시예들에서, 전단파의 전파 속도를 측정하는 데 필요한 프레임들의 수는 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 대략적인 속도 측정치는 공지된 시간 간격들에서 획득되는 단지 두 개 또는 세 개의 프레임들로부터 획득할 수 있다. 다른 실시예들에서, 충분히 정확한 시간 측정치를 획득하기 위해 공지된 시간 간격들에서 획득되는 적어도 열 개의 프레임들이 필요로 될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 더욱 정확한 시간 측정치를 획득하기 위해, 공지된 시간 간격들에서 획득되는 적어도 100 개의 프레임들이 사용될 수 있다. 여전히 추가적인 실시예들에서, 200 프레임 이상이 사용될 수 있다. 일반적으로, 전단파 전파 속도 측정치들의 정확도는 그러한 측정들이 이루어지는 프레임들의 수에 따라 증가될 수 있다. 프레임들의 수가 증가됨에 따라, 계산 복잡도도 또한 증가되고, 따라서 사용될 프레임들의 수는 이용 가능한 프로세싱 성능들과 균형을 이룰 수 있다.
[00156]
전파 속도를 측정하기 위해 두 개보다 더 많은 프레임들이 사용되도록 이용 가능한 경우, 임의의 수의 알고리즘들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 전단파 포지션은 각각의 이용 가능한 프레임에서 검출될 수 있고, 각각의 연속하는 쌍의 프레임들 사이에서 속도가 계산될 수 있으며, 모든 그러한 속도 측정치들의 결과들은 단일의 속도 값을 획득하기 위해 평균화될 수 있다. 다른 실시예들에서, 속도 측정치들은 시간 간격들 및 상이한 및/또는 가변 개수들의 프레임들 사이의 상대적 전단파 포지션들에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들면, 전파 속도는 매세 개의 프레임들, 매다섯 개의 프레임들, 매10 개의 프레임들, 매50 개의 프레임들, 등 사이에서 계산될 수 있다. 그 다음, 그러한 측정치들은 서로 및/또는 연속적인 프레임 쌍들로부터 획득되는 측정치들과 함께 평균화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 가중된 평균들이 또한 사용될 수 있다.
[00157]
일부 실시예들에서, 전체 엘라스토그래피 프로세스(80)(도 7)는 초기 트랜스듀서 어레이(12)를 기준으로 상이한 초점 깊이들에서 반복될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다양한 깊이들에서 획득되는 빔포밍되지 않은(un-beamformed) 엘라스토그래피 에코 데이터는 추가적인 사후 프로세싱을 위해 및/또는 나중의 검토 및 분석을 위해, 저장되고 단일의 2D 또는 3D 데이터 세트로 결합될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 빔포밍되지 않은 엘라스토그래피 에코 데이터는 이미징 시스템 또는 임의의 다른 적절한 컴퓨팅 하드웨어 상에서의 나중의 프로세싱을 위해 캡쳐 및 저장될 수 있다.
[00158]
대안적인 실시예들에서, 전단파의 전파 속도는 2012년 11월 30일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Motion Detection Using Ping-Based And Multiple Aperture Doppler Ultrasound"인 본 출원인의 공동 계류 중인 미국 특허 출원 제13/690,989호에서 설명되는 다중 어퍼쳐 도플러 기술들을 사용하여 이동하는/변위된 조직들의 속도를 검출하는 것에 의해 측정될 수 있다.
[00159]
일단 전단파가 캡쳐되고 그것의 전파 속도가 측정되면, 영률(E)에 의해 정량화되는 바와 같은, 관심 영역에서의 조직의 경도가 컨트롤러, 신호 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 측정될 수 있거나 또는 결정될 수 있다. 탄성(E) 및 전단파 전파 속도(c)는 간단한 공식을 통해 직접적으로 관련된다:
[00160]
E = 3ρc2
[00161]
여기서 ρ는 kg/m3 단위로 표현되는 조직의 밀도이다. 조직들의 밀도가 최소로 변하는 경향이 있기 때문에, 측정된 전파 속도 값을 사용하여 탄성을 계산하는 목적을 위해 대략적인 밀도 값이 가정될 수 있다. 속도 항이 제곱된다는 사실은 가정된 밀도 값에서의 임의의 에러의 영향을 추가로 최소화한다. 따라서, 조직의 탄성은, 전단파 전파 속도(c)만을 측정하고 조직 밀도에 대해 가정된 근사 값을 사용한 이후 계산될 수 있다.
[00162]
일부 실시예들에서, 밀도 값은 컨트롤러 내의 또는 컨트롤러에 의해 전자적으로 액세스 가능한 디지털 메모리 디바이스에서 저장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 밀도 값은 임의의 적절한 유저 인터페이스 디바이스를 통해 유저에 의해 수동으로 입력될 수 있거나 또는 편집될 수 있다. 일단 관심 영역 내의 소망되는 영역에 대해 전단파 전파의 속도가 측정되면, 컨트롤러는 밀도 값을 검색할 수 있고 소망되는 영역에 대한 탄성을 계산할 수 있다.
[00163]
일부 실시예들에서, 탄성 가정치들은 관심 영역의 이미지 상에 오버레이될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 오버레이는, 높은 탄성의 영역들을 상대적으로 낮은 탄성의 영역들에 대비되는 컬러들로 보여주는, 컬러 코딩된 음영 이미지로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 전파하는 전단파가 이미지 상에서 디스플레이될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전파하는 전단파는 애니메이팅된 움직이는 라인으로서, 변화하는 컬러들로서, 움직이는 포인트 클라우드로서, 또는 다른 방식들로 디스플레이될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 전단파 전파 속도의 수치 값이 디스플레이될 수 있다. 다른 실시예들에서, 관심 영역의 이미지 상에서 탄성의 수치 값들이 디스플레이될 수 있다. 연조직들은 상대적으로 작은 탄성의 값들 갖는 경향이 있을 것이고, 액체가 채워진 영역들은 전단파들을 전혀 전도하지 않는다.
[00164]
일부 실시예들은 디스플레이 상에서 제어 가능한 관심 영역을 지정할 것이다. 관심 영역 내에서 공통 값들을 포함하는 엘라스토그래피 값들은 함께 그룹화될 것이고 컬러화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정한 타입들의 조직(예를 들면, 뼈, 혈액, 폐)은 공지된 엘라스토그래픽 값들에 기초하여 특정한 컬러들을 할당받을 수 있다. 조직의 그룹화들이 통계적 값, 예를 들면, 10 % 초과 또는 미만만큼 다른 경우, 관심 영역에서 시각적으로 제시되는 그룹들 사이에서 인공적인 경계 설정(demarcation)이 묘화될 것이다. 이 통계 값은 선택 가능하며, 평가되고 있는 조직에 기초하여 조직 타입들의 그것의 효과적인 표현에서 변할 것이다. 예를 들면, 동맥에서 로케이팅되는 연성 플라크(plaque)들은 매우 낮은 분화 값을 필요할 수 있고, 반면, 담관에서의 신장 결석은 높은 분화 값을 필요로 할 수 있다. 일단 구현되면, 경계 설정을 표시하는 라인은 화이트로 제시되지만, 그러나, 경계 설정을 위한 특정한 컬러들이 선택될 수 있다.
[00165]
핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 가장자리 검출
[00166]
가장자리 검출은 일반적으로, 빔포밍된 또는 계산된 이미지 영역 내에서 밝기가 급격하게 변하는 곳을 식별함에 있어서 수학적 방법이 사용되는 의료 이미징에서 사용되는 이미지 프로세싱 또는 사후 프로세싱 기술이다. 핑 기반의 다중 어퍼쳐(PMA) 초음파에서, 때때로 스펙클 노이즈 패턴들로서 칭해지는 시각적 및 시각적으로 감지하기 어려운(sub-visual) 간섭 패턴들을 추적하는 것에 의해 가장자리들이 또한 결정될 수 있다. 파면에 의해 충돌될 때, 반사체들 및 산란체들은 일반적으로 물리학에 의해 영향을 받는 방향에서 파면을 다시 방사하는 경향이 있을 것이다.
[00167]
도 10에서, 프로브(10)의 제1 코히어런트 섹션(14)의 트랜스듀서 엘리먼트들로부터 방출되는 비집속 파면(71)은 더 큰 장기(65) 내부의 공지되지 않은 낭포(cyst; 70)를 통과한다. 파면(71)의 일부는 공지되지 않은 낭포를 통과하여 장기 안으로 계속된다. 송신(71) 중 일부는 파면(73)에서 공지되지 않은 낭포(70)에서 또한 반사된다. 조직 밀도에서의 변화, 예를 들면, 장기의 가장자리(예를 들면, 간 피막)에 반응하는 파면들, 단지 단일의 산란체가 아니라, 오히려, 조직의 가장자리와 연관되는 산란체들의 라인의 효과와 일치하는 패턴들에서 파면들을 재방사하는 유사한 효과. 이 반사된 파면의 진폭은 수신기 트랜스듀서에 의해, 이미지에서 제시될 수 있는 데이터로 변환된다. 이 시각적 데이터는 가장자리를 생성하기 위해 일반적으로 사용되는 것이다.
[00168]
조직의 가장자리의 시각적 제시는 오늘날 일반적이다. 조직 가장자리가 있을 수 있는 곳에 대한 추가적인 시각적 명확화를 제공하기 위해, 종종 사후 프로세싱 기술들, 예컨대 이미지 합성 및 지속성이 사용된다.
[00169]
핑 기반의 이미징 시스템으로부터의 송신은 비집속 파이다. 이 송신 파면은 관심 영역으로 가는 도중에 그것이 통과하는 조직들에 의해 영향을 받는다. 임의의 압력 파(pressure wave)와 마찬가지로, 파면은 그것이 통과하려고 시도하고 있는 조직들의 밀도에 의해 영향을 받는다. 일부 조직들은 더욱 조밀하고 파는 가속되거나 또는 튕겨 나가고, 일부 조직들은 덜 조밀하고 파는 튕겨 나오거나 또는 느려진다. 이들 파면 변화들의 영향들도 또한 반드시 송신기와 정렬되는 것은 아니다. 예를 들면, 파면 중 일부는 완전히 새로운 방향에서 이동할 것이다. 따라서, 파면(71)이 포인트(66)를 교차할 때, 포인트(66)를 교차하는 실제 파(들)는 (확대 하에서 검사되는 경우) 도 11a로부터의 550a처럼 보일 것이다. 이 표현은 그 포인트와 연관되는 "지문"처럼 보인다. 수 밀리초의 기간 동안, 포인트(66)를 둘러싸는 조직들은 일관되게 유지될 것이고, 예를 들면, 호흡, 혈류 또는 연동(peristalsis)과 같은 표준 생리 기능들에 의해 영향을 받지 않을 것이다는 결론에 이른다. 따라서, 포인트(66)에 대한 지문은 수십 번의 송신 사이클들 동안 식별 가능한 상태로 유지될 것이고 핑 기반의 이미징 시스템에 의해 식별될 수 있다. 유사하게, 포인트(67)를 교차하는 실제 파는 도 11b로부터의 550b처럼 보일 수 있다. 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템에서 사용되는 다중 송신기들로부터의 포인트(66)를 교차하는 추가적인 송신 파면들은 그 포인트에서의 추가적인 파면 교차점들을 데이터 세트에 추가할 것이고, 후속하여 피처들을 추가로 식별할 것이다.
[00170]
종래의 위상 어레이 및 평면파 시스템들은, 파면 강도가 조향되고 뿐만 아니라 너무 크기 때문에, 이 고유의 식별 피처를 달성할 수 없다. 웨이블릿들은 파면을 생성하기 위해 함께 작동하고, 따라서, 상이한 조직 타입들을 다룰 때 그 만큼 유연하지 않다.
[00171]
따라서, 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템들은 조직 식별 정보(tissue identification)에 대해 더욱 식별 가능한 가장자리를 제공할 수 있고, 시간이 지남에 따라 추적될 수 있는 가장자리를 제공할 수 있다. 즉, 일단 조직 가장자리가 다수의 컴퓨터 할당 기준 마크들(지문들)에 의해 식별되면, 그러면, 그들 마크들은 시간이 지남에 따라 추적될 수 있다. 기준 마크들 및 지문들을 식별하기 위해 PMA 시스템들을 사용하는 프로세스는 US 10,380,399에서 추가로 설명되어 있다. 본질적으로, 여러 사이클들 동안 추적되고 있는 지문은, 그 다음, 자신의 로케이션을, 수십 개의 더 많은 사이클들 동안 제자리에서 유지되어야 하는 새로운 지문에게 "인계"한다. 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템들은 이들 마킹들을 지속적으로 추적한다. 이것은 치료법이 적용되고 있을 때 매우 유용할 수 있다. 예를 들면, 조직이 생검되고 있을 때, 그것은 부풀어 오르거나 또는 바늘의 경로에서 튀어나올 수 있고; 외과 의사가 순간적으로 시각적 단서들에 반응할 수 있을 수 있지만, 동일한 프로시져를 수행하는 수술 로봇은 그렇지 않을 수 있다. 로봇은, 생검 타겟에 중심을 유지하기 위해서는, 시각적 데이터가 아니라, 추적 데이터를 필요로 한다. 핑 기반의 이미징 시스템들은 시각적 단서들 및 시각적으로 감지하기 어려운 기준 추적 둘 모두를 제공할 수 있다. 봉헌 치료법들, 조직의 외과적 제거, 동맥벽 사이즈의 측정, 인공 판막들의 생물학적 구축의 측정 및 전체 확대 없이는 인간 조작에 의해 가장자리 데이터의 시각적 제시가 검출 가능하지 않은 많은 다른 애플리케이션들에 대해 유사한 사례들이 논의될 수 있다.
[00172]
다른 반사체들로부터의 다른 파면들과 교차하는 반사체들의 하나의 세트로부터의 선형 및 곡선 파면들의 효과는 시간의 짧은 기간들(예를 들면, 1초 미만)에 걸쳐 특정한 관심 영역에서 예측 가능한 사실이 될 수 있다. 3.5 MHz 핑 기반의 펄스를 사용하는 송신기들은 전형적으로 0.44 mm의 최대 파장을 갖는 파면들을 생성할 것이다. 따라서, 파면들의 교차 로케이션은 최대 진폭의 작은 부분, 어쩌면 약 0.1 mm에 불과할 것이고, 따라서, 종래의 초음파 시스템 모니터의 해상도에서는 보이게 만들어질 수 없을 것이다. 그러나, 파면들 교차의 액트는 규칙적인 양식으로 발생하고 있고 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템에 의해 검출 가능하다. 그러한 파면 교차는 즉각적인 관심 영역(immediate area of interest)(종종 1 제곱 mm 미만)에서 일치하는 타입들의 조직에 의해 일치하게 제조되며 따라서 송신 사이클들의 상당한 기간에 걸쳐 파면들의 교차 패턴을 일관되게 만든다. 관심 영역 내의 특정한 로케이션들에서 조직 배리어로부터 방출되는 파면들 및 연관된 교차 파면들은, 일반적으로 이미징 모니터의 시각적 해상도 외부에 있는 조직과 연관되는 패턴들을 마킹하기 위해, 개략적으로 나타내기 위해 또는 추적하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 개개의 모세혈관들, 미시적 칼슘 침전물들 또는 심지어 개개의 혈액 세포들과 같은 예들은 전형적으로 종래의 초음파 시스템들에 의해 제공되는 이미징 해상도보다 낮지만, 그러나 식별 가능하고 핑 기반의 초음파 이미징 시스템들이 이용 가능하다. 그러한 구조물들은 이로써 시각적으로 감지하기 어려운 것으로 지칭된다.
[00173]
기준 영역은 인간 유저에 의해 수동으로 정의될 수 있거나 또는 이미징 시스템 또는 다른 컴퓨팅 시스템에 의해 자동적으로 정의될 수 있다. 기준 영역 내에서 지문을 정의하는 단계는 기준 영역 내에서 하위 영역을 (수동으로 또는 자동적으로) 정의하는 것, 및 그 다음, 지문을, 전체 하위 영역을 나타내는 완전한 데이터 세트 중에서부터의 데이터 샘플들의 콜렉션으로서 정의하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기준 영역 내에서 지문을 정의하는 단계는 전체 기준 영역을 나타내는 완전한 데이터 세트 중에서부터의 데이터 샘플들의 콜렉션을 직접적으로 정의하는 것을 포함할 수 있다.
[00174]
일부 실시예들에서, 지문은 이미징 시스템의 횡방향 및/또는 축 방향 해상도 한계들보다 더 작게 되도록 사이즈가 조정될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 지문 포인트는, 오브젝트의 실제 가시적 피처들보다는, 오브젝트 내부의 또는 오브젝트 상의 특정한 포인트에서의 송신된 파면들의 패턴을 나타낼 수 있다. 그러한 실시예들에서, 지문 포인트의 추적은, 추적될 오브젝트에서 서로에 대해 유의미한 각도(significant angle)들에서 교차하는 파면들을 생성하는 이미징 시스템에 의해 개선될 수 있다. 예를 들면, 파면들이 지문 포인트에서 서로에 대해 대략 90도에서 교차하는 경우, 교차하는 파형들의 패턴의 빔포밍된 표현은, 다른 유사하게 위치된 영역들과 비교하여, 적어도 음파화된 필드의 로컬 영역 내에서 실질적으로 고유할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 표현은 디스플레이될 때(그러한 포인트들이 실제로 디스플레이되든 또는 디스플레이되지 않든 간에) 교차하는 라인들의 크로스 해칭된 패턴을 포함할 수 있다.
[00175]
가장자리 검출은 이미징을 이해함에 있어서 필수적이다. 가장자리들은 측정을 가능하게 하고, 모션 추적, 및 조직 분화를 가능하게 한다. 심장학(cardiology)에서, 가장자리 검출 및 추적은 협착증, 동맥류, 판막 움직임 및 기능, 심벽 움직임(heart wall movement)의 측정을 가능하게 하는데, 모두가 중요한 기능들이다. 종양학(oncology)에서, 가장자리 검출은 낭포성 병변 식별 정보, 사이즈, 밀도, 치료 요법 이전 및 이후의 측정을 가능하게 하는데, 모두가 필수적이다. 이미징 안내에서, 치료 동안 조직 가장자리들의 정확한 윤곽들은 봉헌이 실시간으로 행해지는 것을 가능하게 한다. 더 어려운 안내 프로시져들, 예컨대 생검을 위해 뼈 내부의 병변의 로케이션을 결정하는 것은 뼈 내부의 기준 마커들을 사용하는데, 뼈 내부의 기준 마커들은, 그 다음, PMA 시스템 상에서 추적될 수 있다.
[00176]
시각적으로 감지하기 어려운 조직 가장자리들을 식별, 측정 및 추적하는 능력은 오늘날의 컴퓨터 지원 환경에서 진단 전문의들 및 치료사들 둘 모두에게 상당한 이점들을 제공한다. 간 조직 봉헌 프로시져들에서, 의사들은 절제될 영역의 윤곽을 잡아야 한다. 시각적으로 마킹될 수 있는 것 이상으로 안전의 마진이 추가된다. 이러한 안전의 마진은, 절제되도록 의도되는 시각적으로 감지하기 어려운 조직들을 시각적 표시들이 종종 놓칠 수 있기 때문에, 정밀하게 추가된다. 따라서, 시각적으로 감지하기 어려운 조직 경계 설정은 프로시져에서 제거되는 양호한 조직의 양을 감소시킴에 있어서 더욱 중요해진다.
[00177]
다중 어퍼쳐 엘라스토그래피, 또는 다수의 축들로부터의 전단파 정보를 활용하는 것은, 관심 영역 전체에 걸친 조직 특성 묘사를 제공할 수 있다. 종래의 엘라스토그래피는 더 큰 장기 내의 조직의 단순한 밀도를 제공한다. 다중 어퍼쳐 엘라스토그래피는 심지어 주요 장기(primary organ) 외부의 그리고 주변 조직들 안으로의 3D 엘라스토그래피를 제공한다. 다수의 장기들 및 선(gland)들의 조직 밀도의 예들을 동시에 가능하게 한다. 예를 들면, 종양학에서, 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템은 간, 신장 및 췌장을 동시에 검사할 수 있다.
[00178]
일부 실시예들에서, 비집속 파의 위상 시프트는 조직에 로케이팅되는 가장자리들과 연관되는 지문 패턴들에서 반사된 파면들을 추적하는 것에 의해 측정될 수 있다. 도 10에서, 오목 프로브(10)의 제1 코히어런트 섹션(14)에 의해 송신되는 비집속 파면(71)은 관심 영역(50)에서 상이한 밀도 및 연관된 음속을 포함하는 조직으로부터의 산란체로부터 모든 방향들에서 반사된다. 따라서, 각각의 음속 차별화 배리어(speed-of-sound differentiated barrier)는 각각의 조직 가장자리와 연관되는 파형 또는 지문 패턴을 생성한다. 제1 코히어런트 섹션(14) 내의 트랜스듀서 엘리먼트들은 비집속 송신 파면(71)을 개시할 수 있는데, 비집속 송신 파면(71)은, 예를 들면, 뼈(61), 전방 장기 피막(anterior organ capsule; 62), 전방(anterior), 내측(medial), 측면(lateral) 및 후방(posterior) 낭포 구조물(63), 및 후방 장기 피막(posterior organ capsule; 62)과 같은 각각의 조직 타입을 통해 전파될 때, 반사된 지문 파면 패턴들(60)(예를 들면, 물방울 무늬 패턴(polka dot pattern)들로서 도시됨)을 생성한다.
[00179]
오목 프로브(10)의 제2 코히어런트 섹션(16)으로부터의 핑 송신은 파면(72) 및 그들 동일한 산란체들(61, 62, 및 63)과 연관되는 후속하는 지문 패턴들(65)(예를 들면, x자 형상의 패턴들로서 예시됨)을 야기할 수 있다. 그러나, 제1 코히어런트 섹션(14)과 제2 코히어런트 섹션(16) 사이의 오프셋 각도는 파면 지문 패턴 인식을 위한 분화된 데이터를 제공할 수 있다. 단일의 반사체 근처에 로케이팅되는 스펙클 패턴들은 개략적으로 나타내어질 수 있고 기준 마크들 및 또는 가장자리들을 할당받을 수 있다. 그러나, PMA 초음파는, 가장자리 로케이션에서 기준들 마크들을 생성하기 위해 이미지의 시각적 빔포밍을 필요로 하지 않는다.
[00180]
일부 실시예들에서, 지문은 이미징 시스템의 횡방향 및/또는 축 방향 해상도 한계들보다 더 작게 되도록 사이즈가 조정될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 지문 포인트는, 오브젝트의 실제 가시적 피처들보다는, 오브젝트 내부의 또는 오브젝트 상의 특정한 포인트에서의 송신된 파면들의 패턴을 나타낼 수 있다. 그러한 실시예들에서, 지문 포인트의 추적은, 추적될 오브젝트에서 서로에 대해 유의미한 각도들에서 교차하는 파면들을 생성하는 이미징 시스템에 의해 개선될 수 있다. 예를 들면, 파면들이 지문 포인트에서 서로에 대해 대략 90도에서 교차하는 경우, 교차하는 파형들의 패턴의 빔포밍된 표현은, 다른 유사하게 위치된 영역들과 비교하여, 적어도 음파화된 필드의 로컬 영역 내에서 실질적으로 고유할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 표현은 디스플레이될 때(그러한 포인트들이 실제로 디스플레이되든 또는 디스플레이되지 않든 간에) 교차하는 라인들의 크로스 해칭된 패턴을 포함할 수 있다.
[00181]
도 11a 및 도 11b는 본원에서 설명되는 바와 같은 다중 어퍼쳐 핑 기반의 초음파 이미징 시스템을 사용하여 수집되는 데이터로부터 유도되는 일부 예시적인 크로스 해칭된 지문 패턴들(550a, 550b)을 예시한다. 패턴들(550a, 550b)은 패턴을 강조하기 위해 과장된 화이트 및 블랙으로 도시된다. 이미징 시스템에서, 패턴들은 그레이스케일로 생성될 수 있으며, 따라서, 더 미묘한 세부사항을 제공할 수 있다.
[00182]
지문 패턴들은 조직 가장자리들 근처에 자동적으로 로케이팅될 수 있고, 따라서, 추적될 수 있다. 예를 들면, 도 10을 참조하면, 지문 패턴들은 로케이션들(66) 및 바로 인접한 기준 마크(67)에서 식별될 수 있다. 따라서, 그 다음, 조직의 가장자리들을 따르는 모든 로케이션들에서 동일한 지문 패턴들의 지문 식별 정보가 식별 및 추적될 수 있다는 결론에 이른다.
[00183]
일부 실시예들에서, 메모리의 데이터 문자열들에서 식별되는 패턴들에 기초하여 가장자리들이 생성되고 기준 마크들이 할당된다. 다른 실시예들에서, 이미지들은 빔포밍되고, 반사체들, 정의되는 가장자리들 및 할당되는 기준 마크들 주위에서 시각적으로 감지하기 어려운 패턴들이 식별된다. 예를 들면, 도 10을 참조하면, 비집속 송신(71)과 연관되는 물방울 무늬 지문 패턴들(60)이 식별 및 추적될 수 있고, 유사하게, 비집속 송신(72)과 연관되는 x자 형상의 지문 패턴들(65)이 식별 및 추적될 수 있다. 상이한 비집속 송신들과 연관되는 지문 패턴들이 사용되어 타겟 조직의 다수의 가장자리들을 식별할 수 있다. 예를 들면, 도 10을 참조하면, 비집속 송신(71)과 연관되는 지문 패턴들은 타겟 조직(70)의 최상부 및 저부 가장자리들을 식별하기 위해 사용될 수 있고, 한편, 비집속 송신(72)과 연관되는 지문 패턴들은 타겟 조직(70)의 좌측 및 우측 가장자리들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 정리하면, 다양한 식별된 지문 패턴들이 사용되어 타겟 조직, 예컨대 종양 또는 낭포의 일부 또는 전체 가장자리들을 식별할 수 있다.
원시 에코 데이터 메모리
[00184]
상기에서 설명되는 시스템들 및 방법들의 다양한 실시예들은 이미징 세션 동안 디지털화된 에코 파형들을 저장하도록 구성되는 초음파 이미징 시스템을 사용하는 것에 의해 추가로 향상될 수 있다. 그러한 디지털 에코 데이터는 이미지들을 형성하기 위해 에코 데이터를 빔포밍하고 프로세싱하도록 구성되는 독립적인 컴퓨터 또는 다른 워크스테이션 상에서 또는 이미징 시스템 상에서 후속하여 프로세싱될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 워크스테이션 디바이스는 상기에서 설명되는 기술들 중 임의의 것을 사용하여 에코 데이터를 동적으로 빔포밍하고 프로세싱하기 위한 소프트웨어를 갖춘 임의의 디지털 프로세싱 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 그러한 프로세싱은, 초음파 신호들을 송신 및 수신하기 위해 사용되는 초음파 이미징 시스템과 완전히 독립적인 데이터 프로세싱 하드웨어를 사용하여 수행될 수 있다. 그러한 대안적 프로세싱 하드웨어는 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 스마트폰, 서버 또는 임의의 다른 범용 데이터 프로세싱 하드웨어를 포함할 수 있다.
[00185]
다양한 실시예들에서, 수신된 에코 데이터(높은 프레임 레이트 이미징 프로세스 동안 수신되는 에코들을 포함함)는 순수한 아날로그 에코 신호들로부터 완전히 프로세싱된 디지털 이미지들 또는 심지어 디지털 비디오에 이르기까지 다양한 스테이지들에서 저장될 수 있다. 예를 들면, 순수한 원시 아날로그 신호가 아날로그 자기 테이프와 같은 아날로그 기록 매체를 사용하여 저장될 수 있다. 약간 더 높은 레벨의 프로세싱에서, 디지털 데이터는 아날로그 대 디지털 컨버터를 통해 아날로그 신호를 통과시킨 직후 저장될 수 있다. 추가적인 프로세싱, 예컨대 대역 통과 필터링, 보간, 다운샘플링, 업샘플링, 다른 필터링, 등이 디지털화된 에코 데이터에 대해 수행될 수 있고, 원시 데이터가 그러한 추가적인 필터링 또는 프로세싱 단계들 이후에 저장될 수 있다. 그 다음, 그러한 원시 데이터는 각각의 수신된 에코들에 대한 픽셀 로케이션을 결정하기 위해 빔포밍될 수 있고, 그에 의해, 이미지를 형성할 수 있다. 개개의 이미지들이 프레임들로서 결합되어 비디오를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 매우 적은 프로세싱을 수행한 이후(예를 들면, 디지털 에코 데이터의 약간의 필터링 및 컨디셔닝 이후, 그러나 임의의 빔포밍 또는 이미지 프로세싱을 수행하기 이전에) 디지털화된 에코 데이터를 저장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 초음파 시스템들은 빔포밍된 에코 데이터 또는 완전히 프로세싱된 이미지 데이터를 저장한다. 그럼에도 불구하고, 본원에서 사용될 때, 어구들 "원시 에코 데이터" 및 "원시 데이터"는 빔포밍 이전의 임의의 프로세싱 레벨에서 수신된 초음파 에코들(RX 데이터)을 설명하는 저장된 에코 정보를 지칭할 수 있다. 원시 에코 데이터는 B 모드 핑들, 도플러 핑들, 또는 임의의 다른 초음파 송신 신호로부터 유래하는 에코 데이터를 포함할 수 있다.
[00186]
수신된 에코 데이터에 더하여, 에코 데이터의 특정한 세트를 생성한 하나 이상의 초음파 송신 신호들에 대한 정보를 저장하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 예를 들면, 상기에서 설명되는 바와 같이 다중 어퍼쳐 핑 초음파 방법을 사용하여 이미지화할 때, 에코들의 특정한 세트를 생성한 송신된 핑에 대한 정보를 아는 것이 바람직하다. 그러한 정보는 송신 엘리먼트들뿐만 아니라, 주파수, 크기, 펄스 길이, 지속 기간 또는 송신된 초음파 신호를 설명하는 다른 정보 중 하나 이상의 것의 아이덴티티 및/또는 포지션을 포함할 수 있다. 송신 데이터는 본원에서 일괄적으로 "TX 데이터"로서 지칭된다.
[00187]
일부 실시예들에서, TX 데이터는 전단파 개시 펄스가 따라서 송신되는 라인을 정의하는 정보, 및 수신된 에코 데이터를 기준으로 그러한 전단파 개시 펄스가 송신되는 시간을 표시하는 타이밍 정보를 또한 포함할 수 있다.
[00188]
일부 실시예들에서, 그러한 TX 데이터는 원시 에코 데이터가 저장되는 동일한 원시 데이터 메모리 디바이스에서 명시적으로 저장될 수 있다. 예를 들면, 송신된 신호를 설명하는 TX 데이터는 송신된 신호에 의해 생성되는 원시 에코 데이터의 세트 앞에서 헤더(header)로서 또는 뒤에서 푸터(footer)로서 저장될 수 있다.
[00189]
다른 실시예들에서, TX 데이터는 빔포밍 프로세스를 수행하는 시스템이 또한 액세스 가능한 별개의 메모리 디바이스에서 명시적으로 저장될 수 있다. 송신 데이터가 명시적으로 저장되는 실시예들에서, 어구들 "원시 에코 데이터" 또는 "원시 데이터"는 그러한 명시적으로 저장된 TX 데이터를 또한 포함할 수 있다. 여전히 추가적인 실시예들에서, 트랜스듀서 엘리먼트 포지션 정보가 동일한 또는 별개의 메모리 디바이스에서 명시적으로 저장될 수 있다. 그러한 엘리먼트 포지션 데이터는 "캘리브레이션 데이터" 또는 "엘리먼트 포지션 데이터"로서 지칭될 수 있고, 일부 실시예들에서, 일반적으로 "원시 데이터" 내에 포함될 수 있다.
[00190]
TX 데이터는 암시적으로 또한 저장될 수 있다. 예를 들면, 이미징 시스템이 일관적으로 정의된 초음파 신호들(예를 들면, 일치하는 크기, 형상, 주파수, 지속 기간, 등)을 일치하는 또는 공지된 시퀀스로 송신하도록 구성되는 경우, 그러면, 그러한 정보는 빔포밍 프로세스 동안 가정될 수 있다. 그러한 경우들에서, 에코 데이터와 연관될 필요가 있는 유일한 정보는 송신 트랜스듀서(들)의 포지션(또는 아이덴티티)이다. 일부 실시예들에서, 그러한 정보는 원시 데이터 메모리의 원시 에코 데이터의 편제(organization)에 기초하여 암시적으로 획득될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 각각의 핑 다음에 고정된 수의 에코들 레코드들을 저장하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 핑으로부터의 에코들은 메모리 포지션들 0 내지 'n'(여기서 'n'은 각각의 핑에 대해 저장되는 레코드들의 수임)에서 저장될 수 있고, 제2 핑으로부터의 에코들은 메모리 포지션들 n+1 내지 2n+1에서 저장될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에코 세트들 사이 내에는 하나 이상의 빈 레코드들이 남겨질 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신된 에코 데이터는 송신된 핑과 수신되는 에코 데이터 포인트(또는 에코들의 그룹) 사이의 관계를 암시하기 위해 다양한 메모리 인터리빙 기술들을 사용하여 저장될 수 있다. 마찬가지로, 데이터가 일관되고, 공지된 샘플링 레이트에서 샘플링된다는 것을 가정하면, 각각의 에코 데이터 포인트가 수신된 시간은 메모리의 그 데이터 포인트의 포지션으로부터 추론될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단일의 원시 데이터 메모리 디바이스에 다수의 수신 채널들부터의 데이터를 암시적으로 저장하기 위해 동일한 기술들이 또한 사용될 수 있다.
[00191]
일부 실시예들에서, 원시 TX 데이터 및 원시 에코 데이터는, 엘라스토그래피 프로세스가 수행되는 이미징 세션 동안 캡쳐되고 저장될 수 있다. 그 다음, 그러한 데이터는 나중에 메모리 디바이스로부터 검색될 수 있고, 결과들을 추가로 향상시키기 위해 상이한 가정들, 입력들 또는 알고리즘들을 사용하여 빔포밍, 이미지 프로세싱, 및 전단파 속도 측정 단계들이 반복될 수 있다. 예를 들면, 저장된 데이터의 이러한 재프로세싱 동안, 조직 밀도 또는 음속의 가정된 값들이 사용될 수 있다. 실시간 이미징 세션과 관련하여 그러한 재프로세싱 동안, 빔포밍, 이미지 레이어 결합, 또는 속도 측정 평균화 알고리즘들이 또한 수정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에코 데이터의 특정한 세트에 대한 파라미터들의 최적의 세트를 식별하기 위해, 저장된 데이터를 재프로세싱하는 동안, 가정된 상수들 및 알고리즘들이 반복적으로 수정될 수 있다.
[00192]
핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징을 사용한 자동화된 조직 특성 묘사, 가장자리 검출 및 추적
[00193]
핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 시스템에 의해 수집되는 동일한 데이터 세트 내에서 축외 전단파들을 사용하는 것의 이익은, 더 높은 확실성을 가지고 조직 가장자리들을 식별하는 능력이다. 일반적인 조직 밀도들의 자연스럽게 발생하는 그룹화들로부터 방출되는 조직 가장자리들은, 시스템이, 조직 타입들 사이의 경계 설정의 라인들을 시각적으로 제시하는 것을 가능하게 한다. 일단 조직 타입들 사이의 경계 설정의 라인들이 제시되면, 그 다음, 핑 기반의 이미징 시스템은, 오퍼레이터에 의한 수동 배치 없이, 관심 영역에서 제시되는 조직들의 가장자리들을 추적할 수 있다.
[00194]
도 12는 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징 및 전단파들을 사용하여 자동화된 조직 특성 묘사, 가장자리 검출 및 추적의 동작을 설명하는 플로우차트(600)이다. 단계(602)에서, 관심 영역은, 핑 기반의 초음파 시스템 초음파의 다중 어퍼쳐 프로브를 사용하여 이미지화된다. 단계(604)에서, 전단파가 다중 어퍼쳐 프로브로부터 하나의 축을 따라 복수의 코히어런트 송신 윈도우들 중 하나로부터 도입될 수 있다. 단계(606)에서, 데이터가 수집되고 조직 밀도들이 계산되어 메모리에 저장된다. 이 시점에서, 데이터는 활용되어 조직 분화 값들을 선택하는 것으로 이동할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 단계(608)에 의해 도시되는 바와 같이, 전단파들이 프로브를 따라 다수의 상이한 축들로부터 순차적으로 발사되고, 데이터가 그들 축들 각각에 대해 순차적으로 수집되어, 집성된다.
[00195]
전단파 데이터 콜렉션들의 시퀀스 이후, 단계(610)에서, 오퍼레이터 또는 핑 기반의 초음파 시스템은 조직 분화 값을 선택할 수 있다. 이 값은 조직 밀도 타입들 사이에서 통계적 필터로서 작용할 수 있다. 단계(612)에서, 분화 값 내부의 그러한 조직 밀도들은 핑 기반의 초음파 시스템에 의해 그룹화될 수 있다. 공통 값들의 조직들은 조직 특성 묘사 목적들을 위해 공통 컬러를 할당받을 수 있으며, 상이한 조직들을 나타내는 다양한 컬러들이 핑 기반의 초음파 시스템에 의해 초음파 이미지들에 삽입될 수 있거나 또는 디스플레이될 수 있다. 조직이 분화되는 경우, 단계(614)에서, 경계 설정 라인이 초음파 이미지들에 삽입될(및/또는 디스플레이될) 수 있다. 종종 이 경계 설정 라인은 화이트 또는 블랙이지만, 그러나 가장 일반적으로 디스플레이된 컬러들로부터 눈에 띄도록 자동적으로 선택될 수 있다.
[00196]
경계 설정의 공지된 라인들이 단일의 픽셀 또는 복셀 절대 컬러로 제시되면, 경계 설정의 라인들이 추론될 수 있다. 단계(616)에서, 경계 설정의 라인들의 어느 한 쪽 상에 있도록 컴퓨터에 의해 기준 마크들이 할당될 수 있다. 그 다음, 이들 기준 마크들은 단계(618)에서 추적될 수 있다. 비록 경계 설정의 시각적 라인이 손실되더라도, 조직 밀도 분화의 실제 라인은 기준 마커에 의해 여전히 마킹될 수 있고, 라인들은 단계(620)에서 업데이트될 수 있다. 관심 있는 검토 영역 내부에서, 호흡, 맥동하는 동맥들, 연동 또는 프로브를 이동시키는 오퍼레이터가 조직 로케이션을 변경하는 것은 일반적이다. 이것은 바늘 생검 또는 정맥 디바이스 이식과 같은 치료, 또는 개입이 발생할 때 위험할 수 있다. 조직 가장자리들의 자동화된 추적은 이들 프로시져들로부터의 위험을 감소시킬 수 있다.
[00197]
도 13은 핑 기반의 다중 어퍼쳐 이미징을 사용한 자동화된 조직 특성 묘사, 가장자리 검출 및 추적의 동작을 설명하는 플로우차트(700)이다. 플로우차트(700)의 단계(702)를 참조하면, 방법은 핑 기반의 초음파 시스템의 다중 어퍼쳐 프로브의 제1 코히어런트 송신기로부터의 하나 이상의 비집속 핑 송신들을 사용하여 관심 영역의 이미징을 개시하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 이미징을 개시하는 단계는, 핑 기반의 초음파 이미징을 위해 일반적으로 사용되는 것보다 더 많은 수의 트랜스듀서들 및/또는 음향 에너지를 사용하여 하나 이상의 비집속 핑 송신들을 송신하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 핑 기반의 이미징이 전형적으로 제1 코히어런트 송신기의 1-10 개의 트랜스듀서들을 필요로 하는 경우, 방법은 더 많은 트랜스듀서들, 예컨대 제1 코히어런트 송신기의 10-20 개의 트랜스듀서들 또는 10-50 개의 트랜스듀서들로부터 비집속 핑 송신들을 송신하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 단계는 핑 기반의 시스템을 사용하여 이미지화할 때 전형적인 것보다 더 높은 진폭(즉, 더 많은 음향 에너지를 생성함)에서 핑들을 송신하는 것을 포함할 수 있다.
[00198]
플로우차트(700)의 단계들(702 및 704)에서, 방법은 제1 및 제2 수신 트랜스듀서들을 사용하여 비집속 핑으로부터 에코 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 단계(708)에서, 방법은 제1 및 제2 수신 트랜스듀서들로부터의 수신된 에코 데이터를 결합하는 것을 더 포함할 수 있다.
[00199]
단계(710)에서, 방법은 조직 가장자리들과 연관되는, 또는 조직 밀도 또는 탄성에서의 변화들과 연관되는 스펙클 노이즈 패턴들을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 단계(702)에서 설명되는 바와 같이, 방법은 핑 기반의 이미징을 위해 일반적으로 사용되는 것보다 더 많은 트랜스듀서들로부터 핑들을 송신하는 것, 또는 대안적으로, 더 많은 음향 에너지를 조직으로 송신하는 것을 포함할 수 있다. 이들 증가된 핑 파형들(또는 증가된 진폭)은 관심 영역 내의 조직 가장자리들에서 또는 그 주변에서 반점 노이즈 패턴들이 발생하는 것을 초래할 수 있다. 일부 구현예들에서, 초음파 이미징을 위해 사용되는 정상적인 핑들은, 초음파 시스템에 의해 식별될 수 있는 스펙클 노이즈 패턴들을 또한 초래할 수 있다. 그 다음, 핑 기반의 초음파 시스템은 이들 스펙클 노이즈 패턴들을 검출 및/또는 식별할 수 있다.
[00200]
단계(712)에서, 기준 마커들은 수동으로 또는 자동적으로(즉, 핑 기반의 초음파 이미징 시스템에 의해) 조직 가장자리들 또는 조직 밀도/탄성에서의 변화들에 할당될 수 있다. 하나의 구현예에서, 기준 마커들은 조직 가장자리들에 직접적으로 할당된다. 다른 구현예에서, 기준 마커들은 조직 가장자리들의 내부/외부 가장자리들에 할당될 수 있다.
[00201]
단계(714)에서, 초음파 시스템은 관심 영역의 이미지를 형성할 수 있다. 상기에서 설명되는 바와 같이, 이미지는 핑 기반의 초음파 시스템을 사용하여 형성될 수 있고, 송신기로부터 비집속 핑 또는 핑들을 송신하는 것, 적어도 제1 및 제2 수신 어레이들 상에서 에코들을 수신하는 것, 수신된 에코들을 결합하는 것, 및 이 결합된 데이터로부터 이미지를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
[00202]
단계(716)에서, 단계(712)로부터의 기준 마크들은 단계(714)로부터의 이미지에 할당, 오버레이, 또는 적용될 수 있다. 기준 마크들을 갖는 이 이미지는 베이스라인 이미지로서 저장될 수 있다.
[00203]
다음으로, 단계(718)에서, 영역은 핑 기반의 초음파 이미징 시스템을 사용하여 연속적으로 이미지화될 수 있다. 예를 들면, 복수의 비집속 핑들이 송신기에 의해 관심 영역으로 송신될 수 있고, 에코 데이터가 초음파 시스템에 의해 수신, 저장, 및 결합될 수 있다. 하나의 구현예에서, 이미징 동안 송신되는 핑들은, 단계(702)에서 사용된 핑들보다 더 낮은 진폭 또는 음향 에너지를 갖는다. 다른 구현예들에서, 핑들은 단계(702)로부터의 핑들과 동일하거나 또는 유사하다.
[00204]
단계(720)에서, 이미징의 각각의 새로운 프레임에 대해 기준 마크들의 움직임이 측정될 수 있다. 따라서, 관심 영역이 단계(718)에서 연속적으로 이미지화됨에 따라, 관심 영역을 통해 이동하는 핑들은, 조직 가장자리들로 하여금, 따라서, 조직 가장자리들과 연관되는 기준 마크들로 하여금 이동하게 할 수 있다. 이 움직임은 초음파 시스템에 의해 검출되고 측정될 수 있다.
[00205]
마지막으로, 단계(722)에서, 초음파 시스템은 관심 영역 내의 조직들의 조직 밀도를 계산하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 초음파 시스템은 조직 밀도를 계산하기 위해, 단계(720)에서, 조직 가장자리들의 움직임을 사용할 수 있다. 앞서 논의되는 바와 같이, 임의의 두 개의 프레임들 사이의 기준 마크에 대한 파면의 전파의 레이트는, 마크에 의해 이동되는 거리를, 두 개의 프레임들을 획득하는 것 사이에서 경과된 시간으로 나누는 것에 의해 결정될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 임의의 주어진 프레임에서 이동되는 기준 마크의 포지션은 임의의 다른 적절한 데이터를 기준으로 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프레임들 사이의 거리를 계산하는 이 프로세스는 다수의 축들을 따라 동시에 사용될 수 있다.
[00206]
일단 기준 가장자리 움직임 및 그것의 전파 속도가 측정되면, 영률(E)에 의해 정량화되는 바와 같은, 관심 영역에서의 조직의 경도가 컨트롤러, 신호 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 측정될 수 있거나 또는 결정될 수 있다.
[00207]
제시의 용이성을 위해, 동일한 밀도를 갖지 않는 모든 조직은 제외될 수 있고, 동시에 더 강한 핑 기반의 파들이 매질에 도입되고, 기준 마커들을 갖는 조직 가장자리들이 쉽게 추적할 수 있다.
[00208]
본 발명이 특정한 바람직한 실시예들 및 예들의 맥락에서 개시되었지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시예들을 넘어 본 발명의 다른 대안적인 실시예들 및/또는 용도들 및 이들의 명백한 수정예들 및 등가예들로 확장된다는 것이 기술 분야의 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다. 상기의 실시예들에 대한 다양한 수정예들이 기술 분야의 숙련된 자들에게는 쉽게 명백할 것이며, 본원에서 정의되는 일반적인 원리들은 본 발명의 취지 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본원에서 개시되는 본 발명의 범위는, 상기에서 설명되는 특정한 개시된 실시예들에 의해 제한되어서는 안되며, 후속하는 청구항들의 공정한 판독에 의해서만 결정되어야 한다는 것이 의도된다.
[00209]
특히, 재료들 및 제조 기술들은 관련 기술 분야의 숙련된 자들의 레벨 내에서 활용될 수 있다. 더구나, 단일의 아이템에 대한 언급은, 복수의 동일한 아이템들이 존재할 가능성을 포함한다. 더 구체적으로, 본원에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 단수 형태들 "a(한)", "and(한)", "said(상기)" 및 "the(그)"는, 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상들을 포함한다. 본원에서 사용될 때, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 용어 "또는"은 모든 제시된 대안예들을 포괄하며, 일반적으로 사용되는 어구 "및/또는"과 본질적으로 동일한 것을 의미한다. 따라서, 예를 들면, 어구 "A 또는 B는 블루일 수 있다"는 다음의 것 중 임의의 것을 의미할 수 있다: A만이 블루임, B만이 블루임, A 및 B 둘 모두가 블루임, 및 A, B 및 C가 블루임. 청구항들은 임의의 옵션 사항의 엘리먼트를 배제하도록 작성될 수 있다는 것을 추가로 유의한다. 그러한 만큼, 이 진술은, 청구항 엘리먼트들 기재, 또는 "부정적인" 제한의 사용과 관련하여, "오로지", "오직", 등과 같은 배타적인 전문 용어의 사용을 위한 선행하는 근거로서 기능하도록 의도된다. 본원에서 달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
Claims (27)
- 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법으로서,
하나 이상의 조직 가장자리들을 포함하는 관심 조직 영역으로 제1 비집속(unfocused) 초음파 펄스를 송신하는 단계;
제2 비집속 초음파 펄스를 상기 관심 조직 영역으로 송신하는 단계;
상기 제2 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계;
상기 수신된 에코들에서 상기 하나 이상의 조직 가장자리들과 연관되는 하나 이상의 스펙클 노이즈 패턴들을 식별하는 단계;
기준 마커(fiducial marker)들을 상기 하나 이상의 조직 가장자리들에 할당하는 단계;
제3 비집속 초음파 펄스를 상기 관심 조직 영역으로 송신하는 단계;
상기 기준 마커들의 움직임을 측정하는 단계; 및
상기 관심 조직 영역 내의 적어도 하나의 조직의 조직 밀도를 계산하는 단계를 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수신된 에코들 및 상기 기준 마커들을 사용하여 상기 관심 조직 영역의 이미지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 비집속 초음파 펄스는 상기 제2 비집속 초음파 펄스보다 더 큰 음향 에너지를 갖는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 비집속 초음파 펄스는 상기 제2 비집속 초음파 펄스보다 더 많은 초음파 트랜스듀서들을 사용하여 송신되는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 스펙클 노이즈 패턴들은 상기 하나 이상의 조직 가장자리들로부터의 상기 제1 비집속 초음파 펄스의 반사들에 의해 야기되는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 움직임은 상기 제3 비집속 초음파 펄스에 응답하여 상기 기준 마커들에 의해 이동되는 거리를 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 움직임은 상기 제3 비집속 초음파 펄스에 응답하는 상기 기준 마커들의 전파 속도를 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 초음파 이미징 시스템으로서,
관심 영역에서 전파하는 전단파(propagating shear wave)를 유도하는 파면(wavefront)을 송신하도록 구성되는 제1 초음파 트랜스듀서 어레이;
원형 파형들을 상기 관심 영역으로 송신하도록 그리고 상기 원형 파형들의 에코들을 수신하도록 구성되는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이; 및
상기 원형 파형들로부터 상기 관심 영역의 복수의 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성되는 신호 프로세서를 포함하고, 상기 신호 프로세서는 조직 가장자리를 식별하기 위해 상기 전파하는 전단파에 의해 야기되는 상기 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하도록 추가로 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 위상 어레이 엘리먼트(phased-array element)들의 어레이를 포함하는, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 압전 링들의 환형 어레이를 포함하고, 상기 신호 프로세서는 위상 지연들을 조정하는 것에 의해 상기 파면을 다양한 깊이들에서 집속시키도록 추가로 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 스위치식 링 트랜스듀서(switched ring transducer)를 포함하는, 초음파 이미징 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 초음파 트랜스듀서 어레이는 단일의 압전 트랜스듀서를 포함하는, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 프레임 레이트는 적어도 500 fps인, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 프레임 레이트는 적어도 1,000 fps인, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 프레임 레이트는 적어도 2,000 fps인, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 프레임 레이트는 적어도 4,000 fps인, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 상기 전파하는 전단파를 상기 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하도록 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 신호 프로세서는 주밍, 패닝, 및 깊이 선택의 조합을 사용하여 상기 관심 영역의 섹션을 식별하는 이미지 윈도우를 정의하도록 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 제18항에 있어서,
상기 시스템은 선택된 이미지 윈도우의 동시적 B 모드 이미지를 디스플레이하도록 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법으로서,
초음파 이미징 시스템을 사용하여 관심 영역의 베이스라인 이미지를 형성하는 단계;
상기 관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스를 송신하는 단계;
복수의 비집속 초음파 핑들을 상기 관심 영역으로 송신하는 단계;
상기 복수의 비집속 초음파 핑들의 수신된 에코들로부터 상기 관심 영역의 복수의 이미지 프레임들을 형성하는 단계;
적어도 두 개의 차이 프레임들을 획득하기 위해 상기 형성된 이미지 프레임들 중 적어도 두 개로부터 상기 베이스라인 이미지를 제외하는(subtracting) 단계;
상기 전파하는 전단파에 의해 야기되는 상기 관심 영역에서 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하는 단계를 포함하는, 초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제20항에 있어서,
상기 프레임 레이트는 적어도 500 fps인, 초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제20항에 있어서,
상기 전파하는 전단파를 상기 관심 영역을 통해 이동하는 포인트 클라우드로서 식별하는 단계를 더 포함하는, 초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제20항에 있어서,
상기 조직 가장자리를 표시하는 라인을 비롯하여, 상기 관심 영역의 동시적 이미지를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 초음파를 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 초음파 이미징 시스템으로서,
하나 이상의 비집속 초음파 펄스들을 관심 영역으로 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 어레이;
상기 하나 이상의 비집속 초음파 펄스들의 에코들을 수신하도록 구성되는 제2 초음파 트랜스듀서 어레이; 및
상기 비집속 초음파 펄스들로부터 상기 관심 영역의 복수의 B 모드 이미지들을 형성하도록 구성되는 신호 프로세서를 포함하고, 상기 신호 프로세서는 조직 가장자리를 식별하기 위해 상기 하나 이상의 비집속 초음파 펄스들에 의해 야기되는 상기 조직 가장자리를 따르는 하나 이상의 스펙클 패턴들을 식별하도록 추가로 구성되는, 초음파 이미징 시스템. - 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법으로서,
인접한 조직들과는 상이한 조직 밀도를 갖는 하나 이상의 조직 가장자리들을 포함하는 관심 조직 영역으로 제1 비집속 초음파 펄스를 송신하는 단계;
제2 비집속 초음파 펄스를 상기 관심 조직 영역으로 송신하는 단계;
상기 제2 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계;
상기 수신된 에코들에서 상기 제1 비집속 초음파 펄스들로부터 유래하며 상기 하나 이상의 조직 가장자리들과 연관되는 하나 이상의 지문 패턴들을 식별하는 단계;
상기 수신된 에코들을 사용하여 상기 관심 조직 영역의 이미지를 형성하는 단계;
상기 이미지 및 상기 하나 이상의 조직 가장자리들을 디스플레이하는 단계를 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법으로서,
관심 영역에서 전파하는 전단파를 유도하도록 구성되는 초음파 펄스를 송신하는 단계;
비집속 초음파 펄스를 상기 관심 영역으로 송신하는 단계;
상기 전파하는 전단파로부터의 반사들을 포함하는 상기 비집속 초음파 펄스의 에코들을 수신하는 단계;
상기 반사들에 기초하여 상기 관심 영역 전반에 걸친 조직 밀도들을 계산하는 단계;
조직 밀도 타입들 사이에서 필터로서 역할을 하는 조직 분화 값(tissue differentiation value)을 선택하는 단계;
상기 조직 분화 값 내의 조직 밀도들을 그룹화하는 단계;
상기 수신된 에코들을 사용하여 상기 관심 영역의 이미지를 형성하는 단계;
상기 이미지를 디스플레이하는 단계; 및
상기 조직 밀도들의 그룹화들 사이에서 조직 가장자리들을 식별하는 단계를 포함하는, 초음파 이미징을 사용하여 조직 가장자리들을 식별하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1 초음파 트랜스듀서 어레이와 같은 곳에 로케이팅되지(co-located) 않는 제3 초음파 트랜스듀서 어레이를 더 포함하고, 상기 제3 초음파 트랜스듀서 어레이는 제2 전파하는 전단파를 유도하는 제2 파면을 상기 관심 영역으로 송신하도록 구성되는, 초음파 이미징 시스템.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2020/056652 WO2022086521A1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Systems and methods for tissue characterization using multiple aperture ultrasound |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230124893A true KR20230124893A (ko) | 2023-08-28 |
Family
ID=81289361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237016705A KR20230124893A (ko) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 다중 어퍼쳐 초음파를 사용한 조직 특성 묘사를 위한 시스템들 및 방법들 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230380805A1 (ko) |
| EP (1) | EP4231921A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023546595A (ko) |
| KR (1) | KR20230124893A (ko) |
| WO (1) | WO2022086521A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102322776B1 (ko) | 2010-02-18 | 2021-11-04 | 마우이 이미징, 인코포레이티드 | 초음파 이미지를 구성하는 방법 및 이를 위한 다중-개구 초음파 이미징 시스템 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130046168A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Lei Sui | Method and system of characterization of carotid plaque |
| KR102103137B1 (ko) * | 2012-03-26 | 2020-04-22 | 마우이 이미징, 인코포레이티드 | 가중 인자들을 적용함으로써 초음파 이미지 품질을 향상시키는 시스템들 및 방법들 |
| WO2013170053A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | The Regents Of The University Of Michigan | Linear magnetic drive transducer for ultrasound imaging |
| CN107613878B (zh) * | 2015-03-30 | 2021-04-06 | 毛伊图像公司 | 用于检测物体运动的超声成像系统和方法 |
| DE102016117889B3 (de) * | 2016-09-22 | 2018-03-15 | Tomtec Imaging Systems Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von durch Tracking-Verfahren ermittelten dynamischen Modellen |
| JP6780447B2 (ja) * | 2016-11-02 | 2020-11-04 | コニカミノルタ株式会社 | 超音波診断装置及び画像形成方法 |
-
2020
- 2020-10-21 WO PCT/US2020/056652 patent/WO2022086521A1/en active Application Filing
- 2020-10-21 KR KR1020237016705A patent/KR20230124893A/ko unknown
- 2020-10-21 JP JP2023524336A patent/JP2023546595A/ja active Pending
- 2020-10-21 US US18/250,071 patent/US20230380805A1/en active Pending
- 2020-10-21 EP EP20958871.4A patent/EP4231921A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230380805A1 (en) | 2023-11-30 |
| EP4231921A1 (en) | 2023-08-30 |
| WO2022086521A1 (en) | 2022-04-28 |
| JP2023546595A (ja) | 2023-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11944500B2 (en) | Determining material stiffness using multiple aperture ultrasound | |
| JP4745133B2 (ja) | 超音波診断装置、医用画像処理装置及び医用画像処理プログラム | |
| JP4068234B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| KR102607014B1 (ko) | 초음파 영상장치 및 그 제어방법 | |
| WO2015040710A1 (ja) | 超音波診断装置、医用画像処理装置および医用画像処理方法 | |
| JP6058295B2 (ja) | 超音波診断装置、医用画像処理装置、医用画像処理方法、および医用画像処理プログラム | |
| JPH04317641A (ja) | 超音波映像化装置 | |
| JP6835587B2 (ja) | 医用４ｄイメージングにおける動き適応型可視化 | |
| US20220386996A1 (en) | Ultrasonic shearwave imaging with patient-adaptive shearwave generation | |
| US20180168550A1 (en) | Ultrasound imaging apparatus and method of controlling the same | |
| JP2021522011A (ja) | 超音波スクリーニングのためのシステム及び方法 | |
| US11219429B2 (en) | Ultrasound imaging apparatus and controlling method for the same | |
| US20230380805A1 (en) | Systems and methods for tissue characterization using multiple aperture ultrasound | |
| JP7261870B2 (ja) | 超音波画像内のツールを追跡するためのシステム及び方法 | |
| JP7515484B2 (ja) | 超音波ベースの脈管内の３次元外傷検証 |