KR20240102717A

KR20240102717A - 초음파 진단 장치 및 초음파 진단 장치의 제어방법

Info

Publication number: KR20240102717A
Application number: KR1020220185040A
Authority: KR
Inventors: 신유진; 공소연
Original assignee: 삼성메디슨 주식회사
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2024-07-03
Also published as: US20240206857A1; EP4393411A1

Abstract

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 프로브, 디스플레이부, 입력 장치, 저장부 및 상기 에코 신호를 처리한 것에 기초하여 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 획득하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 저장부에 저장하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 순차적으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 입력 장치를 통해 영상 프리즈 명령을 수신하면 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어한다.

Description

초음파 진단 장치 및 초음파 진단 장치의 제어방법 {ULTRASOUND DIAGNOSITIC APPARATUS AND CONTROLLING METHOD OF THEREOF}

개시된 발명은 프로브로부터 초음파 영상을 수신하는 초음파 진단 장치 및 초음파 진단 장치의 제어방법에 관한 것이다.

초음파 진단 장치는 초음파 프로브(ultrasound probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 조사하고, 대상체로부터 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 수신하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻는 장치이다.

초음파 진단 장치는 방사선 등의 피폭이 없어 엑스선 영상 장치에 비해 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 자기 공명 영상 장치에 비해 저렴하고 이동이 가능하기 때문에 의료 진단 분야에서 널리 이용되고 있다.

한편, 초음파 진단 장치는 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체를 표현하는 도플러 영상을 획득할 수 있고, 사용자는 대상체의 움직임 중에서 원하는 정지 영상을 표시하기 위해 영상 프리즈(freeze) 명령을 입력할 수 있다.

이 과정에서 빠르게 움직이는 대상체의 경우 원하는 정지 영상이 지나간 후 프리즈 명령을 입력하게 되어 원하는 정지 영상을 표시하지 못하는 불편이 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따르면, 컬러 도플러 영상 프레임 중 사용자가 원하는 최적의 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시할 수 있는 초음파 진단 장치 및 그 제어방법을 제공한다.

상기 제어부는, 상기 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 획득할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 추천 컬러 도플러 영상이 복수인 것에 기초하여, 상기 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 상기 디스플레이부에 표시할 수 있다.

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법은, 대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 프로브, 디스플레이부, 입력 장치, 저장부를 포함하는 초음파 진단 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 에코 신호를 처리한 것에 기초하여 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 획득하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 저장부에 저장하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 디스플레이부에 순차적으로 표시하고, 상기 입력 장치를 통해 영상 프리즈 명령을 수신하면 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 포함한다.

상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은, 상기 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은, 상기 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은, 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법은, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 획득하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은, 상기 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법은, 상기 추천 컬러 도플러 영상이 복수인 것에 기초하여, 상기 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 상기 디스플레이부에 표시하는 것을 더 포함할 수 있다.

개시된 발명의 일 측면에 따르면, 초음파 진단 중 사용자가 프리즈 명령을 입력하였을 때, 컬러가 적절하게 매핑된 컬러 도플러 영상 프레임을 자동으로 선택하여 사용자의 추가적인 조작 없이 원하는 정지 영상을 획득할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 외관 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 블록도이다.
도 3내지 도 7은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에서 프리즈 명령이 입력된 시점의 프레임과 최적의 컬러 도플러 영상 프레임을 보여주는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법에 관한 제어 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 저장부에 저장된 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에서 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하기 위해 사용되는 인공 신경망을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법에 관한 제어 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법 중 인공 신경망을 활용한 제어 방법 관한 제어 흐름도이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 초음파 진단 장치(10)의 일 실시예에 따른 외관 사시도이다.

도 1 를 참조하면, 초음파 진단 장치(10)는 대상체에 초음파 신호를 송신하고, 대상체로부터 에코 초음파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 프로브(P)와 연결될 수 있다.

초음파 진단 장치(10)는 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 프로브(P)와 연결될 수 있다. 초음파 진단 장치(10)는 디스플레이부(160)와 입력 디바이스(190) 를 구비한 워크 스테이션일 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(10)는 외부 장치와 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 다양한 정보를 주고 받을 수 있다.

입력 디바이스(190)는 연결된 프로브(P)에 관한 동작 및 초음파 영상을 생성하는 초음파 진단 장치(10)의 동작 명령 등 각종 제어 명령을 수신할 수 있다. 입력 디바이스(190)는 키보드, 풋 스위치(foot switch) 또는 풋 페달(foot pedal) 방식 등 다양한 하드웨어적 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 입력 디바이스(190)가 키보드로 구현 되는 경우, 키보드는 스위치, 키, 조이스틱 및 트랙볼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

종래의 초음파 진단 장치는 사용자가 프리즈 키를 눌러 영상을 정지시켰을 때 원하는 프레임을 지나칠 수 있고, 이 경우 사용자는 트랙볼을 조작하여 원하는 프레임을 선택하는 추가 조작이 필요하다. 반면 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는 이와 같은 문제점을 해결하여 컬러가 적절하게 매핑된 프레임을 자동으로 선택할 수 있고, 구체적인 제어 방법은 후술한다.

입력 디바이스(190)의 다른 예로, 키보드는 그래픽 유저 인터페이스와 같이 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 키보드는 제2 디스플레이를 통해 표시될 수 있다. 풋 스위치나 풋 페달은 초음파 진단 장치(10)의 하부에 마련될 수 있으며, 사용자는 풋 페달을 이용하여 초음파 진단 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.

디스플레이부(160)는 초음파 진단 장치(10)가 생성한 초음파 영상 및 각종 그래픽 유저 인터페이스가 표시될 수 있다.

제1 디스플레이에 표시되는 초음파 영상은 2차원 초음파 영상, 또는 3차원 입체 초음파 영상일 수 있으며, 초음파 진단 장치(10)의 동작 모드에 따라 다양한 초음파 영상이 표시될 수 있다. 또한, 제1 디스플레이는 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항뿐만 아니라, 프로브(P)의 동작 상태에 관한 정보 등을 표시할 수 있다.

입력 디바이스(190) 상단에는 제2 디스플레이(191)가 마련될 수 있으며, 초음파 영상과 별도로 입력 디바이스(190)에 의해 입력되는 정보가 표시될 수 있다. 구체적으로, 제2 디스플레이(191)는 초음파 영상의 표시를 제어하기 위한 컨트롤 패널을 GUI 형태로 표시할 수 있다. 제2 디스플레이(191)는 GUI 형태로 표시된 컨트롤 패널을 통하여, 영상의 표시를 제어하기 위한 데이터를 입력 받을 수 있고, 터치스크린으로 구현될 수 있다.

또한, 제2 디스플레이는 초음파 영상을 최적화하기 위한 메뉴 또는 보조 영상과 같은 관련 정보를 제공할 수 있다. 제2 디스플레이가 입력 디바이스(190)의 역할을 수행하는 경우, 제2 디스플레이에는 입력 디바이스(190)에 포함된 버튼과 동일한 형상의 그래픽 유저 인터페이스가 표시될 수 있다.

한편, 초음파 진단 장치(10)의 형태가 반드시 도 1 에 도시된 바로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 초음파 진단 장치(10)는 랩탑(laptop), 데스크 탑(desk top), 테블릿 PC(tablet PC)뿐만 아니라, 스마트 폰 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 초음파 진단 장치(10)는 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 모바일 단말기 및 사용자의 신체에 탈부착이 가능한 시계, 안경 형태의 웨어러블 단말기 형태로 구현될 수도 있다.

대상체는 인간이나 동물의 생체, 또는 혈관, 뼈, 근육 등과 같은 생체 내 조직일 수도 있으나 이에 한정되지는 않으며, 초음파 진단 장치(10)에 의해 그 내부 구조가 영상화 될 수 있는 것이라면 대상체가 될 수 있다.

프로브(P)는 하우징 내에 구비되어 초음파를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 초음파를 수신하며, 전기적 펄스 신호와 초음파를 상호 변환시키는 트랜스듀서, 초음파 진단 장치(10)의 암 커넥터(female connector, 195)와 물리적으로 결합되어 초음파 진단 장치(10)에 신호를 송수신하는 수 커넥터(male connector, C), 초음파 진단 장치(10)와 프로브(P)를 연결하는 케이블(cable, B)을 포함할 수 있다.

트랜스듀서는 인가된 교류 전원에 따라 초음파를 생성할 수 있다. 구체적으로, 트랜스듀서는 프로브(P) 내부의 축전장치 예를 들어, 배터리 등으로부터 교류 전원을 공급받을 수 있다. 트랜스듀서의 진동자(이하 트랜스듀서 엘리먼트)는 공급받은 교류 전원에 따라 진동함으로써 초음파를 생성할 수 있다.

또한, 트랜스듀서는 대상체로 반사된 신호, 즉 에코 초음파를 수신한다. 트랜스듀서는 에코 초음파를 전기적 신호로 변경한다. 에코 초음파는 진단 모드에 따라 다양한 초음파 영상을 생성하기 위한 다양한 주파수 대역 또는 에너지 강도를 갖는다.

프로브(P)는 트랜스듀서의 각각의 엘리먼트(21)가 변환한 초음파를 아날로그 신호 또는 디지털 신호를 케이블(B)을 통해 초음파 진단 장치(10)로 전송한다. 한편, 개시된 프로브(P)가 반드시 케이블(B)을 통해 초음파 진단 장치(10)와 연결되는 것은 아니다. 프로브(P)와 초음파 진단 장치(10)는 유,무선 통신을 통해 신호를 송수신할 수도 있다.

초음파 진단 장치(10)는 프로브(P)가 전달하는 신호를 수신하는 PSA (Probe Select Assembly) 보드를 포함한다. PSA 보드는 복수 개의 프로브(P)가 연결될 수 있도록 복수 개의 암 커넥터(195)를 포함할 수 있으며, PSA 보드 내부에 스위칭부 및 복수 개의 채널을 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 블록도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)는 초음파 송수신 채널부(115), 영상 처리부(150), 통신부(170), 디스플레이부(160), 메모리(180), 입력 디바이스(190), 및 제어부(185)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스(186)를 통해 서로 연결될 수 있다.

도 2에서는 초음파 진단 장치(10)에 하나의 프로브(P)가 연결된 것으로 도시하였으나, 복수 개의 프로브(P)가 체결된 어댑터(20)가 연결된 경우, 초음파 진단 장치(10)는 복수 개의 프로브(P)를 포함할 수 있다.

초음파 송수신 채널부(115)는 복수의 송신 채널 및 복수의 수신 채널을 포함할 수 있다.

프로브(P)는 초음파 송수신 채널부(115)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(ob)로 초음파 신호(송신 신호)를 송출하고, 대상체(ob)로부터 반사된 초음파 신호(에코 신호)를 수신할 수 있다.

프로브(P)는 트랜스듀서를 포함하고, 트랜스듀서는 초음파 진단 장치(10)로부터 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다.

송신 채널부(110)는 프로브(P)에 구동 신호를 공급하는 복수의 송신 채널을 포함할 수 있으며, 펄스 생성부(112), 송신 지연부(114), 및 펄서(116)를 포함할 수 있다. 펄스 생성부(112)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(114)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용할 수 있다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(P)에 포함된 복수의 압전 소자에 각각 대응될 수 있다.

즉, 송신 채널부(110)는 트랜스듀서에 포함된 압전 소자들과 연결되는 복수의 송신 채널을 구비할 수 있으며, 송신 채널 각각을 통해 압전 소자들에 송신 신호를 전달할 수 있다.

다양한 실시예에 따라, 복수의 송신 채널 각각은 적어도 하나의 압전 소자에 대응될 수 있다. 예를 들어, 복수의 송신 채널 중 어느 하나의 송신 채널은 하나 이상의 압전 소자에 송신 신호를 전달할 수 있다.

펄서(116)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(P)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가할 수 있다.

수신 채널부(120)는 프로브(P)로부터 수신되는 초음파 신호(에코 신호)를 처리하여 초음파 데이터를 생성하기 위한 복수의 수신 채널을 포함할 수 있으며, 증폭기(122), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(124), 수신 지연부(126), 및 합산부(128)를 포함할 수 있다. 증폭기(122)는 에코 신호를 각 수신 채널 마다 증폭하며, ADC(124)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다.

수신 지연부(126)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(128)는 수신 지연부(126)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 한편, 수신 채널부(120)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(122)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(P)의 감도가 향상되거나 ADC(124)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(122)는 생략될 수도 있다.

영상 처리부(150)는 초음파 송수신 채널부(115)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 스캔 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성할 수 있다.

한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체(ob)를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 초음파 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체(ob)를 표현하는 도플러 영상일 수도 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 플로우 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체(ob)의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에서는 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시하던 중 사용자로부터 프리즈 명령이 수신되면, 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

이하에서는 일 실시예에 의한 제어부(185)가 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하기 위해 최적으로 컬러가 매핑된 프레임을 검출하는 방법에 대해 설명한다.

일 실시예에 의한 제어부(185)는 사용자가 프리즈 명령을 입력한 시점으로부터 최대 10개의 프레임 내의 영상에서 ROI 면적 내의 컬러 면적이 가장 넓은 영상을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다. 사용자가 프리즈 명령을 입력한 시점을 사용자가 원하는 최적의 프레임이라고 가정하면, 영상의 딜레이가 있더라도 최대 10개의 프레임 내의 영상에는 사용자가 원하는 최적의 프레임이 포함될 수 있다.

또한, 사용자는 프리즈 명령을 입력한 시점으로부터 이전 영상 범위(Retrospective), 이후 영상 범위(Prospective) 또는 전후 영상 범위(Retrospective+Prospective) 중 어느 하나를 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하기 위한 후보 영상 범위로 선택할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 컬러 박스내의 B모드를 기준으로 언에코익(Anechoic)한 부분인 혈관에서 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다. 즉, B모드에서 혈관은 검정색 계열로 언에코익하게 표현되므로, 제어부(185)는 언에코익한 부분을 혈관으로 판단하고 혈관 내에 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 심전도(ECG, ElectroCardioGram)를 기준으로 최대 이완기 시점에서의 영상을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다. 즉, 심장 초음파에서는 최대 이완기 시점에서 심장의 부피가 최대가 되어 혈액이 가장 많이 매핑되므로, 최대 이완기 시점의 영상을 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 B, C, D모드를 동시에 표시하는 BCD 동시 모드에서 샘플 볼륨 게이트(SV Gate)의 방향과 수직 또는 예각인 방향을 기준으로 혈관벽까지의 구역을 혈관의 직경으로 판단하고, 혈관의 직경을 기준으로 가장 많은 범위에서 컬러가 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

즉, 사용자는 샘플 볼륨 게이트의 방향을 혈류 방향과 일치하도록 설정하므로, 샘플 볼륨 게이트의 방향과 수직 또는 예각인 방향이 혈관벽과 수직인 방향이 될 수 있다. 이에 따라 제어부(185)는 샘플 볼륨 게이트(SV Gate)의 방향과 수직 또는 예각인 방향을 기준으로 혈관벽까지의 구역에서 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 B모드에서 일정한 간격으로 움직임이 있거나, 일정한 간격으로 컬러가 매핑되는 부위를 혈류라고 판단하고, 미리 설정된 주기 이내에서 해당 면적에 컬러가 최대로 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

즉, 초음파 영상에서 노이즈는 일정한 규칙을 가지고 발생하는 것이 아니라 일시적으로 발생하는 경우가 많으므로, 제어부(185)는 일정한 규칙을 가지고 컬러가 매핑되는 영역은 노이즈가 아닌 혈관으로 판단할 수 있다. 이후 제어부(185)는 혈관으로 판단된 영역의 컬러 매핑 정도를 판단하여 컬러가 최대로 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 사용자가 프리즈 명령을 입력한 시점을 전후로 추천 컬러 도플러 영상 프레임의 후보가 되는 프레임을 복수개 표시하도록 디스플레이부(160)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(185)는 사용자가 원하는 최적의 프레임을 직접 선택할 수 있도록 디스플레이부(160)에 후보 프레임을 표시할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(160)에 표시된 후보 프레임 중 하나를 입력 디바이스(190)를 통해 선택할 수 있으므로 사용자의 의도를 고려할 수 있는 효과가 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 사용자가 입력 디바이스(190)를 통해 설정한 기준 범위 내에서 ROI 내의 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

예를 들어, 사람의 심장이 1초에 1번 뛰는 것으로 가정하면, 사용자는 기준 범위를 1초로 설정할 수 있고, 프리즈 명령이 입력된 시점으로부터 1초 이내의 영상 중 ROI내 컬러가 최대 면적으로 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다. 이때, BCD 동시 모드의 경우에는 프레임률(Frame Rate)이 저하되므로, 사용자가 설정한 기준 범위에 추가 시간을 더하여 프레임을 획득할 수도 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 혈류가 아니라고 인지되는 곳에서의 혈류가 아닌곳에 불규칙적으로 맵핑되는 노이즈(Color speckle Noise)가 가장 적게 표현된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 선택할 수 있다. 즉, 제어부(185)가 노이즈가 가장 적은 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시하여 사용자는 노이즈 없이 선명한 화질의 영상으로 진단할 수 있다.

다른 실시예에 의한 제어부(185)는 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 과정에서 영상 프레임에 일정 밝기 이상의 그레이 레벨을 가지는 픽셀이 다른 영상 프레임에 비해 급격히 증가한 프레임은 영상이 블러(Blur)되어 구조물 구분이 어려운 프레임으로 판단하고 추천 컬러 도플러 영상 프레임의 후보에서 제외할 수 있다.

다른 실시예에 따른 제어부(185)는 사용자가 PW모드에서 샘플 볼륨 게이트를 혈류 위에 위치시키므로 샘플 볼륨 게이트가 위치한 영역의 에코 신호와 유사한 에코 신호가 일정 면적 이상으로 위치한 부분을 혈류로 판단할 수 있다. 이후 제어부(185)는 혈류로 판단된 영역에서 컬러가 가장 많이 매핑된 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

이와 같이 일 실시예에 의한 제어부(185)가 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 방법은 어느 하나로 제한되지 않으며, 최적으로 컬러가 매핑된 프레임을 검출하는 다양한 방법이 포함될 수 있다.

데이터 처리부(140)는 초음파 데이터를 처리할 수 있다.

B 모드 처리부(141)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(155)는, B 모드 처리부(141)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.

마찬가지로, 도플러 처리부(142)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(155)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체(ob)의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상(예를 들어, 컬러 플로우 영상 등)을 생성할 수 있다.

영상 생성부(155)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(ob)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상 또한 생성할 수도 있다.

나아가, 영상 생성부(155)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(180)에 저장될 수 있다.

영상 생성부(155)를 통해 생성된 초음파 영상은 디스플레이부(160)에 출력될 수 있다.

통신부(170)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(170)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(170)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.

통신부(170)는 네트워크(30)를 통해 대상체(ob)의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체(ob)의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(170)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(ob)의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(170)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한, 통신부(170)는 네트워크(30)를 통해 초음파 영상을 외부 장치로 송신할 수 있다. 이 때, 복수의 초음파 영상을 획득한 경우, 각 초음파 영상은 하나의 영상으로 취급되어 외부 장치로 전송될 수 있다.

통신부(170)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 서버(32), 의료 장치(34), 또는 휴대용 단말(36)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(170)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(171), 유선 통신 모듈(172), 및 이동 통신 모듈(173)을 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈(171)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유선 통신 모듈(172)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시 예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 포함될 수 있다.

이동 통신 모듈(173)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

메모리(180)는 초음파 진단 장치(10)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(180)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체(ob)의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 진단 장치(10) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.

메모리(180)는 플래시 메모리(180), 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(10)는 웹 상에서 메모리(180)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.

입력 디바이스(190)는, 사용자가 초음파 진단 장치(10)를 제어하기 위한 데이터를 입력 받는 수단을 의미한다. 입력 디바이스(190)는 키 패드, 마우스, 터치 패드, 트랙볼, 조그 스위치 등 하드웨어 구성을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 입력 디바이스(190)는 지문 인식 센서를 포함하여, 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이외에도 입력 디바이스(190)는 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스쳐 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등의 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 전술한 디스플레이부(160)와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린도 포함할 수 있다.

제어부(185)는 초음파 진단 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(185)는 도 2에 도시된 프로브(P), 초음파 송수신 채널부(115), 영상 처리부(150), 통신부(170), 메모리(180), 및 입력 디바이스(190) 간의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(185)는 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리(180)에서 제어에 필요한 데이터를 획득할 수 있으며, 저장된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 초음파 송수신 채널부(115), 영상 처리부(150) 및 제어부(185)는 별도의 메모리(180)와 프로세서를 사용하는 것도 가능하고, 메모리(180)와 프로세서를 공유하는 것도 가능하다.

구체적으로, 제어부(185)는 입력 디바이스(190)를 통해 영상 프리즈 명령을 수신하면 복수의 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하도록 디스플레이부(160)를 제어할 수 있다.

제어부(185)는 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

제어부(185)는 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

제어부(185)는 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

제어부(185)는 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 획득할 수 있고, 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정할 수 있다.

제어부(185)는 추천 컬러 도플러 영상이 복수인 것에 기초하여, 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

프로브(P), 초음파 송수신 채널부(115), 영상 처리부(150), 디스플레이부(160), 통신부(170), 메모리(180), 입력 디바이스(190) 및 제어부(185) 중 일부 또는 전부는 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 구성 중 일부가 하드웨어에 의해 동작할 수도 있다. 또한, 초음파 송수신 채널부(115), 영상 처리부(150), 및 통신부(170) 중 적어도 일부는 제어부(185)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.

슬롯(195)에 연결된 프로브(P)는 케이블을 통해 초음파 진단 장치(10)에게 프로브(P)의 식별 정보(예: 식별 번호 정보, 프로브(P)의 종류 정보 등)를 전달하고, 초음파 진단 장치(10)는 프로브(P)의 식별 정보에 기초하여 디스플레이부(160) 상에 프로브(P)를 선택하기 위한 사용자 인터페이스를 제공한다. 이에 따라, 조작자는 사용자 인터페이스를 통해 자신이 사용하고자 하는 프로브(P)를 선택할 수 있으며, 선택된 프로브(P)로부터 획득된 초음파 신호에 기초하여 생성된 영상이 디스플레이부(160)에 출력된다.

이하에서는, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에서 컬러 도플러 영상 프레임을 획득하고, 프리즈 명령 입력시 컬러가 가장 적절하게 매핑된 컬러 도플러 영상 프레임을 자동으로 디스플레이부(160)에 표시하는 것에 대해 설명한다.

도 3내지 도 7은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에서 프리즈 명령이 입력된 시점의 프레임과 최적의 컬러 도플러 영상 프레임을 보여주는 도면이다.

일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)는, 대상체(ob)에 초음파 신호를 조사하고, 조사된 초음파 신호에 대한 에코 신호를 수신하여, 대상체(ob)에 대한 초음파 데이터를 획득할 수 있다.

전술한 바와 같이 초음파 데이터에 의해 생성된 초음파 영상은 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체(ob)를 표현하는 컬러 도플러 영상을 포함할 수 있다.

영상 처리부(150)는 컬러　도플러　영상을 생성하기 위해 초음파 에코 신호를 필터링하여 컬러　도플러　신호를 획득할 수 있으며, 컬러　도플러　신호에 기초하여 연속된 복수의　도플러　영상 프레임을 획득하고, 복수의　도플러　영상 프레임에 기초하여　도플러　영상을 생성할 수 있다.

제어부(185)는 컬러 도플러 영상에 관심 영역을 설정할 수 있으며, 이때, 관심 영역의 위치, 크기, 형상은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(185)는 관심 영역을 설정하는 사용자 입력을 수신하고, 사용자 입력에 기초하여, 관심 영역의 위치, 크기, 형상을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

종래의 초음파 진단 장치(10)를 사용자는 컬러 도플러 영상을 획득하기 위해 프로브(P)를 이용하여 대상체(ob)를 스캔할 수 있다. 사용자는 대상체(ob)를 스캔하면서 디스플레이부(160)를 확인하여 진단에 필요한 컬러 도플러 영상 프레임이 획득되었는지 판단할 수 있다.

이후 사용자는 진단에 필요한 컬러 도플러 영상 프레임이 획득된 것으로 판단되면, 진단에 필요한 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하기 위해 입력 디바이스(190)를 조작할 수 있다. 즉, 사용자는 진단에 필요한 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하기 위해 프리즈 버튼을 누를 수 있다.

그러나, 대상체(ob)의 움직임이 많은 경우, 예를 들어 1분기 태아와 같이 맥박이 빠른 경우에는 컬러가 매핑되어 있는 시점에 맞게 프리즈 버튼을 누르는 것이 어려울 수 있다. 즉, 대상체(ob)의 움직임이 많거나 빠른 경우에 컬러가 적절하게 매핑된 프리즈 영상을 표시하기 위해서는 사용자가 트랙볼과 같은 입력 디바이스(190)를 조작하여 정지 시점 기준 전/후로 저장된 프레임을 확인하고, 표시 대상 프레임을 변경해야 한다.

반면, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에 의하면 제어부(185)가 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 현재 표시되고 있는 컬러 도플러 영상 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 변경할 수 있다. 이에 따라 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)는 종래의 초음파 진단 장치(10)와 다르게 사용자가 프리즈 버튼을 누른 이후에 사용자의 개입 없이 컬러가 가장 적절하게 매핑된 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있으므로 사용자의 편의성이 증대된다.

도 3을 참조하면, 도 3(a)는 컬러 도플러 영상에서 사용자가 관심 영역 내에 혈액의 흐름을 관찰하고자 프리즈 버튼을 눌러 프리즈 명령을 입력하였음에도 혈액이 매핑되지 않은 시점의 프레임이 디스플레이부(160)에 표시된 것을 나타낸다.

반면 도 3(b)는 사용자가 대상체(ob)를 진단하기 위해 필요한 컬러 도플러 영상 프레임으로, 컬러가 충분히 매핑되어 대상체(ob)에서 혈액의 흐름을 확인할 수 있고, 혈액의 분기를 확인하여 혈관의 파열을 판단할 수 있다.

제어부(185)는 도 3(a)와 같이 사용자가 프리즈 명령을 입력한 순간의 컬러 도플러 영상 프레임이 혈액이 매핑되지 않은 빈 혈관이더라도, 사용자의 편의를 위해 도 3(b)와 같은 혈액이 적절하게 매핑된 컬러 도플러 영상 프레임으로 변경하여 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)의 사용자는 별도로 입력 장치를 조작할 필요가 없으므로 진단의 속도를 향상시킬 수 있고, 집중력을 향상하여 정확한 진단으로 이어질 수 있다.

이어서 도 4를 참조하면, 도 4(a)는 프리즈 버튼을 눌러 프리즈 명령을 입력하였음에도 혈액이 최대로 매핑되지 않은 시점의 프레임이 디스플레이부(160)에 표시된 것을 나타낸다.

반면 도 4(b)는 사용자가 대상체(ob)를 진단하기 위해 필요한 컬러 도플러 영상 프레임을 나타내며, 컬러가 최대로 매핑된 시점의 프레임일 수 있다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에 의하면, 사용자가 도 4(a)의 시점에서 프리즈 명령을 입력하더라도 도 4(b)의 시점에서의 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있고, 이에 따라 혈액이 최대로 매핑되었을 때 혈액의 흐름이 원활한지 여부를 판단할 수 있다.

도 5를 참조하면, 도 5(a)는 도 3(a)와 마찬가지로 프리즈 버튼을 눌러 프리즈 명령을 입력하였음에도 혈액이 매핑되지 않은 시점의 프레임이 디스플레이부(160)에 표시된 것을 나타낸다.

반면 도 5(b)는 도 3(b)와 마찬가지로 사용자가 대상체(ob)를 진단하기 위해 필요한 컬러 도플러 영상 프레임을 나타내며, 컬러가 최대로 매핑된 시점의 프레임일 수 있다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에 의하면, 사용자가 도 5(a)의 시점에서 프리즈 명령을 입력하더라도 도 5(b)의 시점에서의 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있고, 이에 따라 혈액이 최대로 매핑되었을 때 혈관 벽에 쌓인 이물질을 판단할 수 있다.

도 6을 참조하면, 도 6(a)는 도 3(a)와 마찬가지로 프리즈 버튼을 눌러 프리즈 명령을 입력하였음에도 혈액이 매핑되지 않은 시점의 프레임이 디스플레이부(160)에 표시된 것을 나타낸다.

반면 도 6(b)는 도 3(b)와 마찬가지로 사용자가 대상체(ob)를 진단하기 위해 필요한 컬러 도플러 영상 프레임을 나타내며, 컬러가 최대로 매핑된 시점의 프레임일 수 있다.

이에 따라, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)에 의하면, 사용자가 도 6(a)의 시점에서 프리즈 명령을 입력하더라도 도 6(b)의 시점에서의 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있고, 이에 따라 대상체(ob)의 관심 영역 내부의 출혈 여부를 판단할 수 있다.

도 7을 참조하면, 도 7(a)는 혈액이 매핑되지 않은 시점의 프레임이고, 도 7(b)는 컬러가 최대로 매핑된 시점의 프레임일 수 있으며, 제어부(185)는 프리즈 명령 수신 시점의 프레임이 도 7(a)의 프레임이더라도 도 7(b)로 변환할 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.

도 3 내지 도 7에서 전술한 컬러 도플러 영상은 예시에 불과하며 제어부(185)가 프리즈 명령 수신 시점의 프레임을 컬러가 최대로 매핑된 시점의 프레임으로 변환하는 것은, 2D 초음파 영상, 컬러 도플러 영상 및 펄스 웨이브 도플러 영상을 함께 표시하는 복합 모드에서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법에 관한 제어 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 제어부(185)는 대상체(ob)에 대한 복수의 초음파 영상들을 획득할 수 있으며, 그 중에서도 복수의 컬러 도플러 영상들을 획득할 수 있다(900).

이후 제어부(185)는 컬러 도플러 영상을 포함하는 복수의 초음파 영상에 대한 컬러 정보를 획득할 수 있다(910). 즉, 제어부(185)는 컬러 매핑 알고리즘이나 딥러닝 모델을 통해 복수의 컬러 도플러 영상에 포함된 컬러 정보를 획득할 수 있다.

제어부(185)는 획득한 컬러 정보에 기초하여 추천 초음파 영상을 결정할 수 있으며(920), 추천 초음파 영상은 컬러가 가장 적절하게 매핑된 컬러 도플러 영상 프레임을 의미한다. 제어부(185)는 결정된 추천 초음파 영상을 디스플레이에 표시할 수 있다(930).

이하에서는 도 8에서 설명한 제어 방법을 보다 상세히 설명한다.

도 9는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 저장부에 저장된 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 나타낸 도면이다.

도 9의 (a)~(d)는 추천 컬러 도플러 영상 프레임의 후보인 컬러 도플러 영상 프레임이다. 도 9(a)는 관심 영역의 가운데와 오른쪽이 연결되어 컬러가 최대로 영상 매핑된 프레임이고, 도 9(b)는 관심 영역의 가운데 영역과 오른쪽 영역이 끊어진 형태로 매핑된 영상 프레임이며, 도 9(c)는 컬러가 관심 영역 오른쪽에 치우쳐서 매핑된 영상 프레임이고, 도 9(d)는 컬러가 매핑되지 않은 영상 프레임이다.

제어부(185)는 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제어부(185)는 영상 프리즈 명령이 수신된 시점을 전후로 하여 3~4개의 영상 프레임을 획득할 수 있고, 도 9의 (d)가 영상 프리즈 명령이 수신된 시점의 컬러 도플러 영상 프레임일 수 있다.

도 9(a)에서 도 9(d)로 갈수록 컬러 매핑의 정도가 감소될 수 있고, 사용자는 도 9(a)의 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 의도로 프리즈 명령을 입력하였으나, 영상의 진행과 프리즈 명령 입력의 시간차에 의해 도 9(d)의 영상 프레임이 디스플레이부(160)에 표시될 수 있다.

이를 보정하기 위해 제어부(185)는 프리즈 명령의 입력 시점인 도 9(d)에서 해당 시점 전후로 미리 설정된 기준 개수의 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임의 후보로 결정할 수 있다. 다만, 설명의 편의상 도 9에서는 프리즈 명령의 입력 시점인 도 9(d) 이전의 4개의 프레임만을 예로 들어 설명한다.

이후 제어부(185)는 컬러 매핑 알고리즘이나 딥러닝 모델에 의해 어떤 프레임이 컬러가 최적으로 매핑된 프레임인지 결정할 수 있다.

제어부(185)는 이미지를 분석하여 이미지 프로세싱을 통해 각 픽셀별로 컬러가 매핑된 정도를 결정할 수 있고, 관심 영역에서의 컬러 매핑 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(185)는 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정하거나, 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다.

여기에서 컬러 매핑값은 컬러 도플러 영상 프레임에서 컬러가 매핑된 정도를 수치로 나타낸 값으로, 값이 클수록 컬러 매핑이 많이 된 것을 의미할 수 있다.

이와 같이 제어부(185)는 컬러 매핑 알고리즘이나 딥러닝 모델에 의해 도 9(a)에 컬러가 가장 적절하게 매핑된 것으로 판단할 수 있고, 이에 따라 도 9(a)를 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정할 수 있다. 이후 제어부(185)는 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에서 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하기 위해 사용되는 인공 신경망을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10을 참고하면, 인공 신경망은 입력 레이어(1000), 적어도 하나 이상의 히든 레이어(1010, 1020) 및 출력 레이어(1030)를 포함할 수 있다. 인공 신경망을 통한 연산은 서버 내의 프로세서 또는 초음파 진단 장치(10) 내의 프로세서에서 수행될 수 있다. 여기서, 서버는 초음파 진단 장치(10)에서 이용되는 소프트웨어, 프로그램, 데이터, 파일 등을 관리하는 서버일 수 있다. 서버 내의 프로세서는 서버에서 추천 컬러 초음파 영상 프레임을 판단하는 학습 모델을 포함하는 프로그램을 저장하고, 관리할 수 있다. 서버는 초음파 진단 장치(10)로 학습 모델을 포함하는 프로그램을 송신할 수 있다.

한편, 히든 레이어(1010, 1020)에서 수행된 학습 및 훈련을 통해 각 레이어와 노드 사이의 가중치가 학습될 수 있다. 예를 들면, 서버의 프로세서 또는 초음파 진단 장치(10)의 프로세서는 반복적인 학습을 통해 최적의 컬러 매핑 프레임을 판단하는 히든 레이어(1010, 1020)와 노드 사이의 가중치의 값을 획득할 수 있다. 서버의 프로세서 또는 초음파 진단 장치(10)의 프로세서는 획득된 가중치의 값이 적용되어 훈련된 인공 신경망에서, 컬러 도플러 영상에 포함된 컬러 매핑 정도를 판단하고, 컬러가 가장 많이 매핑되었거나, 가장 적절한 수준으로 매핑된 추천 컬러 도플러 영상프레임을 검출하는 학습 모델을 생성할 수 있다.

즉, 제어부(185)는 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 학습시키고, 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 결정된 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법에 관한 제어 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(10)는 대상체(ob)에 대한 복수의 초음파 영상들을 저장부에 실시간으로 저장할 수 있고(1100), 복수의 초음파 영상에는 컬러 도플러 영상이 포함될 수 있다.

제어부(185)는 프리즈 입력이 수신되어 영상이 정지된 시점을 기준으로 미리 설정된 개수의 초음파 영상들을 선택할 수 있다(1110). 이후 제어부(185)는 선택된 초음파 영상들의 컬러 정보를 획득할 수 있고(1120), 컬러 정보에는 컬러 매핑 정도를 수치로 환산한 컬러 매핑값이 포함될 수 있다.

제어부(185)는 컬러 도플러 영상에 포함되는 ROI 박스 내에 컬러가 가장 많이 매핑된 영상을 추천 초음파 영상으로 결정할 수 있으며 (1130), 추천 초음파 영상을 결정하는 방법은 컬러 매핑 알고리즘이나 딥러닝 모델을 활용하는 것이므로 중복되는 설명은 생략한다.

이후 제어부(185)는 결정된 추천 초음파 영상을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다(1140). 이때, 컬러 매핑값이 동일하여 추천 초음파 영상이 복수개인 경우, 제어부(185)는 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 디스플레이부(160)에 표시할 수 있다.

즉, 제어부(185)는 사용자가 프리즈 명령을 입력한 시점과 가장 가까운 시점의 컬러 도플러 영상을 추천 초음파 영상으로 결정하여 사용자의 의도를 고려할 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 제어 방법 중 인공 신경망을 활용한 제어 방법 관한 제어 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 제어부(185)는 도 11과 마찬가지로 대상체(ob)에 대한 복수의 초음파 영상들을 저장부에 실시간으로 저장할 수 있고(1200), 제어부(185)는 프리즈 입력이 수신되어 영상이 정지된 시점을 기준으로 미리 설정된 개수의 초음파 영상들을 선택할 수 있다(1210). 이후 제어부(185)는 선택된 초음파 영상들의 컬러 정보를 획득할 수 있고(1220), 획득한 컬러 정보를 포함하는 컬러 도플러 영상 프레임을 학습된 머신러닝 모델에 입력할 수 있다(1230).

이때 머신러닝 모델은 딥러닝 모델을 포함하며, 전술한 바와 같이 머신러닝 모델은 초음파 영상에 컬러가 얼마나 매핑되어 있는지를 판단할 수 있는 인공 신경망을 의미할 수 있다.

이후 제어부(185)는 머신러닝 모델의 출력값에 기초하여 추천 초음파 영상을 결정할 수 있으며(1240), 머신러닝 모델의 출력값은 최대 매핑값을 가지는 초음파 영상이거나, 추천 초음파 영상 프레임의 번호를 포함할 수 있다.

이와 같이 제어부(185)는 추천 초음파 영상을 결정하고 이를 디스플레이부(160)에 표시할 수 있으므로(1250), 사용자가 컬러 도플러 영상을 프리즈 영상으로 표시하고자 하는 경우에 입력 디바이스(190)의 추가적인 조작이 요구되지 않으므로 진단에 관한 사용자 편의가 증대되는 효과가 있다.

한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 제어부(185)에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 초음파 진단 장치
20: 프로브
30: 네트워크
110: 송신 채널부
120: 수신 채널부
150: 영상 처리부
160: 디스플레이부
170: 통신부
180: 메모리
185: 제어부
190: 입력 디바이스

Claims

대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 프로브;
디스플레이부;
입력 디바이스;
저장부; 및
상기 에코 신호를 처리한 것에 기초하여 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 획득하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 저장부에 저장하고, 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 순차적으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 입력 디바이스를 통해 영상 프리즈 명령을 수신하면 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고, 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 초음파 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 초음파 진단 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정하는 초음파 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정하는 초음파 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 학습시키는 초음파 진단 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 초음파 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추천 컬러 도플러 영상이 복수인 것에 기초하여, 상기 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 상기 디스플레이부에 표시하는 초음파 진단 장치.
대상체로 초음파 신호를 송신하고, 상기 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호를 수신하는 프로브, 디스플레이부, 입력 디바이스, 저장부를 포함하는 초음파 진단 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 에코 신호를 처리한 것에 기초하여 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 획득하고;
상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 저장부에 저장하고;
상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 디스플레이부에 순차적으로 표시하고;
상기 입력 디바이스를 통해 영상 프리즈 명령을 수신하면 상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임의 컬러 매핑 정보에 기초하여 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하고;
상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 프리즈 영상으로 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것;을 포함하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은,
상기 영상 프리즈 명령을 수신한 시점 전후로 획득된 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은,
상기 기준 개수의 컬러 도플러 영상 프레임 중에서 상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 가장 높은 것을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은,
상기 컬러 매핑 정보에 포함되는 컬러 매핑값이 기준값 이상인 컬러 도플러 영상 프레임을 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임으로 결정하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 복수의 컬러 도플러 영상 프레임과 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 입력값으로 하여 학습된 기계 학습 모델을 획득하는 것;을 더 포함하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 것은,
상기 학습된 기계 학습 모델의 출력값에 기초하여 상기 추천 컬러 도플러 영상 프레임을 결정하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 추천 컬러 도플러 영상이 복수인 것에 기초하여, 상기 영상 프리즈 명령이 수신된 시점과 가장 가까운 추천 컬러 도플러 영상을 상기 디스플레이부에 표시하는 것;을 더 포함하는 초음파 진단 장치의 제어 방법.