WO2012096443A2 - 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치 - Google Patents

주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치 Download PDF

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알피니언메디칼시스템 주식회사
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    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a high intensity focused ultrasound control method using a frequency change and a high intensity focused ultrasound therapy apparatus therefor. More specifically, the high-intensity focused ultrasound control method using a frequency change to check the location and the degree of the procedure to accurately measure the temperature of the biological tissue corresponding to a specific region of the object during high-intensity focused ultrasound treatment And a high intensity focused ultrasound therapy device therefor.
  • High-intensity focused ultrasound is commonly used to treat (process) biological tissues such as cancer, tumors and lesions. That is, the treatment method using high-intensity ultrasound is a method in which the living tissue is necrotic using heat generated by concentrating and transmitting high-intensity ultrasound in one place. At this time, the high-intensity ultrasound should be adjusted to avoid harming healthy biological tissues, and the treatment (treatment) by the high-intensity ultrasound can avoid the incision process due to surgery.
  • Conventional treatment using high intensity ultrasound transmits an ultrasound for image acquisition to a biological tissue to be treated, acquires an image using an echo signal reflected therefrom, and detects a change in the corresponding biological tissue using high intensity ultrasound.
  • a method using a statistical decorrelation algorithm has been used, but this conventional method has a large amount of computation and has difficulty in processing an image in real time.
  • an embodiment of the present invention when the high-intensity focused ultrasound treatment to measure the temperature of the biological tissue corresponding to a specific region of the subject at high speed to ensure the procedure location and the degree of the procedure to enable accurate procedure
  • the main object of the present invention is to provide a high intensity focused ultrasound control method using a frequency change, and a high intensity focused ultrasound therapy apparatus therefor.
  • the ultrasonic generator for transmitting high-intensity ultrasound to a specific area of the object;
  • a transmitter / receiver configured to transmit diagnostic ultrasound to the object and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal;
  • a storage unit for storing the received signal; And checking whether a temperature change of the specific region included in the object is detected based on the received signal, and if the temperature change is detected as a result of the checking, whether the changed temperature reaches a preset target temperature.
  • a control unit which causes the ultrasound generation unit to stop transmitting the high intensity ultrasound based on the determination result.
  • a method for controlling high intensity ultrasound in a high intensity focused ultrasound therapy apparatus comprising: an ultrasonic wave generating step of transmitting the high intensity ultrasound to a specific region of an object; Transmitting and receiving a diagnostic ultrasound to the object and receiving and transmitting an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal; A storing step of storing the received signal; And checking whether a temperature change of the specific region included in the object is detected based on the received signal, and if the temperature change is detected as a result of the checking, whether the changed temperature reaches a preset target temperature. And determining, by the ultrasonic generator, the transmission of the high-intensity ultrasound to be stopped based on the determination result.
  • the high-intensity focused ultrasound treatment when the high-intensity focused ultrasound treatment is performed to quickly measure the temperature of a living tissue corresponding to a specific region of the object to confirm the procedure location and the degree of the procedure so as to enable an accurate procedure. It works.
  • the present invention it is possible to accurately monitor the treatment effect during the high-intensity focused ultrasound treatment, there is an effect capable of high-speed calculation when measuring the temperature of a specific area of the object.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a high intensity focused ultrasound therapy apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a high intensity focused ultrasound control method using a frequency change according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a temperature change detection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in temperature according to a change in frequency according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a first period and a second period of resampling data according to an embodiment of the present invention.
  • the high intensity ultrasound described in the embodiment according to the present invention refers to an ultrasound about 100,000 times stronger than the intensity of the diagnostic ultrasound, and the high intensity ultrasound may be a short period signal or a long period signal depending on the treatment environment.
  • the diagnostic ultrasound described in one embodiment according to the present invention refers to a signal including a short period signal, but at least two cycles or more.
  • the high-intensity focused ultrasound treatment described in one embodiment according to the present invention is to transmit a high-intensity ultrasound focused in one place (specific area), by using a high temperature of 65 °C to 100 °C generated in a specific area of the biological tissue of a specific area It is a method of treatment to burn off.
  • focusing at about 100,000 times the intensity of a diagnostic ultrasound used for diagnosis in one place (specific area) generates heat at the focus area, which generates heat at the focus area when the sunlight is collected by the convex lens.
  • the ultrasound itself is harmless to the human body, heat is generated only at the focal point where the ultrasound is concentrated, so there is no need to use a knife or needle, and a method of treating lesions in the body without general anesthesia.
  • the B-mode image according to the embodiment of the present invention is a gray scale image, and refers to an image mode representing the movement of the object
  • the C-mode image refers to a color flow image mode.
  • BC-Mode Image is a mode that displays the flow of blood flow or the movement of the object using the Doppler Effect (Mode, which provides a B-mode image and a C-mode image at the same time)
  • the image mode provides anatomical information together with blood flow and motion information of the subject.
  • the B-mode is a gray scale image and refers to an image mode representing the movement of the object
  • the C-mode is a color flow image and refers to an image mode representing the flow of blood flow or the movement of the object.
  • the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may simultaneously provide a B-mode image and a C-mode image, which is a color flow image.
  • the B-mode image is an image provided by the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a high-intensity focused ultrasound therapy apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • High-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 is the user input unit 110, the transceiver 120, the ultrasonic generator 122, the storage 130, the controller 140, the signal processor ( 150, an image processor 160, and a display 170. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may include a user input unit 110, a transceiver 120, an ultrasound generator 122, a storage unit 130, a controller 140, and a signal processor.
  • the user input unit 110 receives an instruction by a user's manipulation or input.
  • the user command may be a setting command for controlling the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100.
  • the transceiver 120 is configured to transmit a diagnostic ultrasound to the object and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal.
  • the diagnostic ultrasound is a short period signal, which is a signal including at least two cycles or more. That is, the transceiver 120 operates to transmit a diagnostic ultrasound for obtaining a B-mode image (or a C-mode image) to the object, and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal.
  • the transceiver 120 may transmit ultrasound waves to the object based on the control signal received from the controller 140 and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal.
  • the transceiver 120 may transmit / receive an ultrasonic wave in a region of interest at a pulse repetition frequency (PRF) based on a control signal received from the controller 140 to form a received signal.
  • the received signal includes a Doppler signal and a clutter signal.
  • the Doppler signal is a signal in which the ultrasonic waves from the transceiver 120 are reflected by the blood flow and have a relatively high frequency but relatively weak intensity.
  • the clutter signal is a signal in which the ultrasonic waves from the transceiver 120 are reflected by the heart wall, the heart plate, and the like, and have a relatively low frequency but a relatively large magnitude.
  • the transceiver 120 includes a probe (not shown) that operates to transmit and receive ultrasonic waves, and a beamformer (not shown) that operates to perform transmission focusing and reception focusing of the ultrasonic waves.
  • the probe includes a plurality of 1D (Dimension) or 2D Array Transducer.
  • the probe transmits the focused ultrasound beam along the transmission scanline to the object (not shown) by appropriately delaying the input time of the pulses input to each transducer.
  • the ultrasonic echo signal reflected from the object is input to each transducer having a different reception time, each transducer is output the input ultrasonic echo signal to the beam former.
  • the beam former adjusts the driving timing of each transducer in the probe when the probe transmits ultrasonic waves, focuses the ultrasonic waves to a specific position, and takes into account that the time when the ultrasonic echo signal reflected from the object reaches each transducer of the probe is different. Then, a time delay is applied to each ultrasonic echo signal of the probe to focus the ultrasonic echo signal.
  • the ultrasound generator 122 transmits high intensity ultrasound to a specific area of the object. That is, the ultrasonic generator 122 transmits the high intensity ultrasonic waves to a specific position adjusted through the user input unit 110.
  • the user first transmits the diagnostic ultrasound to the object through the transceiver 120, and determines a specific region of the object through an image generated based on the received signal formed by receiving the ultrasound echo signal reflected from the object.
  • the user may determine a corresponding position by inputting a position value corresponding to the specific region to the user input unit 110 or by adjusting a direction key such as a joystick.
  • the ultrasonic generator 122 may be manufactured in a circular shape, but is preferably implemented in a form in which the transceiver 120 is formed in the center, but is not necessarily limited thereto.
  • the storage unit 130 stores the received signal formed through the transceiver unit 120. In addition, the storage unit 130 stores a plurality of cutoff frequency information for removing the clutter signal from the received signal.
  • the controller 140 refers to a control means for controlling the overall operation of the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100.
  • the control unit 140 checks whether a temperature change of a specific region included in the object is detected based on the received signal stored in the storage unit 130, and as a result, the temperature change is detected. In this case, it is determined whether the changed temperature reaches a predetermined target temperature, and the ultrasonic generator 122 stops the transmission of the high intensity ultrasound based on the determination result. That is, the controller 140 causes the ultrasound generator 122 to stop transmitting the high intensity ultrasound when the changed temperature reaches a preset target temperature based on the determination result.
  • the temperature change corresponding to the temperature and the frequency change corresponding to the frequency may be stored in the storage 130 in the form of a lookup table. After checking the frequency or the frequency change in 140), it is possible to check what temperature the corresponding frequency is.
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may check the amount of change in frequency to determine the amount of change in temperature corresponding to the amount of change in frequency. More specifically, the temperature corresponding to the frequency is pre-stored in the storage unit for each body tissue based on various experiments and the like, and the temperature corresponding to the frequency can be checked using the same.
  • the pre-stored temperature may be stored in a temperature optimized for each body tissue.
  • the controller 140 generates converting data obtained by converting the received signal to an analog-to-digital signal, and generates resampling data resampling the converting data based on the diagnostic ultrasound and the converting data.
  • the controller 140 determines the frequency change amount using the difference between the first phase value using the first period included in the resampling data and the second phase value using the second period included in the resampling data, and determines the temperature based on the frequency change amount. The amount of change in is determined.
  • the control unit 140 generates a resampling signal by interpolating converting data by a real multiple. That is, the controller 140 interpolates the converting data using at least one or more information among the frequency of the converting data, the preset sampling frequency, and the number of the preset sampling data.
  • the number of preset sampling data is preferably set to 2 n pieces.
  • one periodic data amount of a transmission (Tx) frequency should be made 2 n . That is, since the control unit 140 has a fixed sampling frequency and has a different transmission (Tx) frequency for each type of transducer, an interpolation method of resampling the obtained converting data by real times should be applied. For example, assuming that the converting sampling frequency is 40 MHz, the transmission (Tx) frequency is 7 MHz, and the number of sampling data is 64, the enlargement ratio is expressed by [Equation 1].
  • the controller 140 calculates the first phase value and the second phase value in order to determine the amount of change in frequency, and the controller 140 stores the data of the first period of the resampling data in the FFT (Fast Fourier). Transform to generate a first phase value, and FFT data of a second period of the resampling data to generate a second phase value.
  • FFT Fast Fourier
  • the control unit 140 will be described in a brief manner, the algorithm designed to reduce the number of operations when calculating the Discrete Fourier transform (Discrete Fourier Transform) using the approximation formula based on the Fourier transform.
  • the FFT is a known transform algorithm, detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 140 may control the transmission and reception of the ultrasonic wave by using the same.
  • the controller 140 may control to repeatedly transmit and receive the ultrasound for acquiring the B-mode image and to transmit and receive the ultrasound for acquiring the C-mode image.
  • the signal processor 150 sets a plurality of filters having a cutoff frequency for removing the clutter signal for each pixel in the ROI to perform clutter filtering of the received signal from the transceiver 120.
  • the signal processor 150 may perform signal processing such as gain adjustment for image optimization on the received signal from the transceiver 120. Also, the signal processor 150 performs low pass filtering on the interpolation signal and transmits the interpolated signal to the image processor 160.
  • the image processor 160 may be configured to form a B-mode or C-mode image based on the interpolation signal, and output the same through the display unit 170 provided with the B-mode or C-mode image.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • the control unit 140 includes a resampling unit 210 and a temperature change determining unit 220. Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the control unit 140 is described as including only the resampling unit 210 and the temperature change determination unit 220, which is illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention As merely one, one of ordinary skill in the art to which an embodiment of the present invention belongs, various modifications and modifications to the components included in the control unit 140 without departing from the essential characteristics of one embodiment of the present invention Will be applicable.
  • control unit 140 is a control means for controlling the overall operation of the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100, and a signal transmitted and received between various modules included in the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 is transmitted and received, a program necessary for this. It is executed and includes a microprocessor and a storage unit for performing general functions to enable arithmetic processing. 2, the resampling unit 210 and the temperature change determining unit 220 which are directly related to the embodiment of the present invention will be described.
  • the controller 140 checks whether a temperature change of a specific region included in the object is detected based on the received signal, and if the temperature change is detected as a result of the check, whether the changed temperature reaches a predetermined target temperature is determined. On the basis of the determination result, the ultrasonic generator 122 controls the transmission of the high intensity ultrasonic wave to be stopped. That is, the controller 140 controls the ultrasonic generator 122 to stop transmitting the high intensity ultrasonic wave when the changed temperature reaches a predetermined target temperature based on the determination result.
  • the control unit 140 may use the resampling unit 210 and the temperature change determination unit 220 included in the control unit 140 to detect the temperature change of the specific region included in the object.
  • the resampling unit 210 generates the converting data obtained by converting the received signal to the AD, and generates the resampling data obtained by resampling the converting data based on the diagnostic ultrasound and the converting data.
  • the resampling unit 210 generates a resampling signal by interpolating the converting data by a real multiple. More specifically, the resampling unit 210 includes a frequency of the converting data, a preset sampling frequency, and a preset sampling data. Interpolating the converting data using at least one piece of information.
  • the number of preset sampling data is set to 2 n pieces.
  • the temperature change determiner 220 determines the frequency change amount using the difference between the first phase value using the first period included in the resampling data and the second phase value using the second period included in the resampling data, and determines the frequency change amount. Based on this, the amount of change in temperature is determined.
  • the temperature change determination unit 220 generates a first phase value by FFTing the data of the first period of the resampling data, and generates a second phase value by FFTing the data of the second period of the resampling data.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a high-intensity focused ultrasound control method using a frequency change according to an embodiment of the present invention.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 transmits high intensity ultrasound to a specific region of the object (S310). That is, the ultrasonic generator 122 transmits the high intensity ultrasonic waves to a specific position adjusted through the user input unit 110.
  • the user first transmits the diagnostic ultrasound to the object through the transceiver 120, and determines a specific region of the object through the image, based on the received signal formed by receiving the ultrasound echo signal reflected from the object. In this case, in order to determine a specific region, the user may determine a corresponding position by inputting a position value corresponding to the specific region to the user input unit 110 or by adjusting a direction key such as a joystick.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 may transmit a diagnosis ultrasound to an object (S320), and receive an ultrasound echo signal reflected from the object to form a received signal (S330).
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 stores the received signal and checks whether a temperature change of a specific region included in the object is detected based on the received signal (S340).
  • a detailed method of determining the temperature for the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 to detect the temperature change will be described with reference to FIG. 4.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 determines whether the changed temperature reaches a preset target temperature (S350).
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 controls the ultrasonic generator 122 to stop the transmission of the high intensity ultrasound (S360). That is, the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may accurately monitor the treatment effect when the high-intensity focused ultrasound treatment is performed, and may accurately perform treatment by determining an amount of temperature change in a specific region of the object.
  • steps S310 to S360 are described as being sequentially executed. However, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which an embodiment of the present invention belongs. Those having a variety of modifications and variations may be applicable by changing the order described in FIG. 3 or executing one or more steps of steps S310 to S360 in parallel without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention. 3 is not limited to the time series order.
  • the high-intensity focused ultrasound control method using the frequency change according to the embodiment of the present invention described in FIG. 3 may be implemented in a program and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium for recording a program for implementing the high intensity focused ultrasound control method using the frequency change according to an embodiment of the present invention includes any type of recording device that stores data that can be read by a computer system. Include. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and are implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It includes being.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing an embodiment of the present invention may be easily deduced by programmers in the art to which an embodiment of the present invention belongs.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a temperature change detection method according to an embodiment of the present invention.
  • the high-intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 transmits high-intensity ultrasound to a specific area of the object and then transmits diagnostic ultrasound to the specific area of the object (S410). That is, the ultrasonic generator 122 transmits the high intensity ultrasonic waves to a specific position adjusted through the user input unit 110.
  • the user first transmits the diagnostic ultrasound to the object through the transceiver 120, and determines a specific region of the object through the image, based on the received signal formed by receiving the ultrasound echo signal reflected from the object. In this case, in order to determine a specific region, the user may determine a corresponding position by inputting a position value corresponding to the specific region to the user input unit 110 or by adjusting a direction key such as a joystick. Through this, high-intensity ultrasound may be transmitted to a specific area of the subject such as cancer tissue, tumor tissue, or lesion tissue.
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 receives an ultrasound echo signal reflected from an object, forms a received signal, and generates converting data obtained by AD converting the received signal (S412).
  • the diagnostic ultrasound is a signal of a short period, but at least two cycles.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 generates resampling data obtained by resampling the converting data based on the diagnostic ultrasound and the converting data (S414).
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 will be described in more detail with respect to a processing method of generating a resampling signal.
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 generates a resampling signal by interpolating the converting data by a real multiple. That is, the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 interpolates the converting data using at least one or more information among the frequency of the converting data, the preset sampling frequency, and the number of the preset sampling data.
  • the number of preset sampling data is preferably set to 2 n pieces.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 calculates a first phase value by using the first period included in the resampling data (S416).
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may calculate the first phase value by FFTing the data of the first period of the resampling data.
  • the FFT refers to an algorithm designed to reduce the number of operations when calculating the Discrete Fourier Transform using an approximation formula based on the Fourier Transform. Since the FFT is a known transform algorithm, detailed description thereof will be omitted.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 calculates a second phase value using the second period included in the resampling data (S418).
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 may calculate the second phase value by FFTing the data of the second cycle of the resampling data. have. That is, the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 calculates the first phase value and the second phase value by FFTing the first period and the second period included in the resampling data, thereby corresponding to a specific region of the object during the high intensity focused ultrasound treatment. It is to be able to measure the temperature of the biological tissue at a high speed, which is to ensure the location and the degree of the procedure to enable the correct procedure for a specific area of the subject.
  • the high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 checks whether a phase difference between the first phase value and the second phase value occurs (S420). As a result of checking in step S420, when a phase difference between the first phase value and the second phase value occurs, the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 determines the amount of frequency change based on the generated phase difference (S422). The high intensity focused ultrasound treatment apparatus 100 determines the amount of change in temperature based on the amount of change in frequency (S424). Thereafter, the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 determines whether the changed temperature reaches a preset target temperature, and when the changed temperature reaches the preset target temperature, the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 generates an ultrasound. The control unit 122 may control the transmission of the high intensity ultrasound to be stopped.
  • steps S410 to S424 are described as being sequentially executed. However, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which an embodiment of the present invention belongs. Those having a variety of modifications and variations may be applicable by changing the order described in FIG. 4 or executing one or more steps of steps S410 to S424 in parallel without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention. 4 is not limited to the time series order.
  • a computer readable recording medium having recorded thereon a program for implementing a method for detecting temperature change according to an embodiment of the present invention includes all kinds of recording devices storing data that can be read by a computer system. Examples of such computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and are implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). It includes being.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing an embodiment of the present invention may be easily deduced by programmers in the art to which an embodiment of the present invention belongs.
  • FIG. 5 is a graph showing a temperature change according to a frequency change according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a graph showing the time domain of an ultrasonic echo signal with respect to diagnostic ultrasound. That is, the solid line shown in FIG. 5A is precompressed and represents the time domain of the ultrasonic echo signal with respect to the diagnostic ultrasonic wave before the change occurs. For example, after transmitting high intensity ultrasound to a specific area of an object, diagnostic ultrasound is transmitted to detect a change in a specific area. A solid line shown in FIG. 5A refers to a signal transmitted immediately after transmitting high intensity ultrasound. . The dotted line shown in FIG. 5A is post-compressed and represents the time domain of the ultrasound echo signal for the diagnostic ultrasound after the change has occurred.
  • diagnostic ultrasound is transmitted to detect a change in a specific area.
  • a change occurs in a biological tissue of a specific area of the object.
  • a change occurs in the ultrasonic echo signal for the diagnostic ultrasound, which is a graph showing the time domain.
  • FIG. 5B is a graph showing a frequency domain of an ultrasonic echo signal with respect to diagnostic ultrasound. That is, the solid line shown in FIG. 5B shows the frequency domain of the ultrasonic echo signal with respect to the diagnostic ultrasonic waves before the change occurs. For example, after transmitting high intensity ultrasound to a specific area of the object, diagnostic ultrasound is transmitted to detect a change in a specific area.
  • the solid line of FIG. 5B refers to a signal transmitted immediately after transmitting high intensity ultrasound.
  • the dotted line shown in FIG. 5B shows the time domain of the ultrasound echo signal for the diagnostic ultrasound after the change has occurred. For example, after transmitting high-intensity ultrasound to a specific area of the object, diagnostic ultrasound is transmitted to detect a change in a specific area.
  • a change occurs in a biological tissue of a specific area of the object.
  • a change occurs in the ultrasonic echo signal for the diagnostic ultrasound, which is a graph showing the time domain.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a first period and a second period of resampling data according to an embodiment of the present invention.
  • the high intensity focused ultrasound therapy apparatus 100 calculates the amplitude of the frequency using the FFT algorithm.
  • Accuracy is 1 / (acquisition time of converting data) Hz.
  • an FFT should be performed by receiving converting data obtained by analog-digital converting 70 cycles of a 7 MHz signal.
  • the frequency can be measured using FFT. That is, the algorithm proposed in this embodiment can measure the frequency only if two cycles or more of the center frequency signal of the signal to be measured.
  • the first phase value is generated by measuring the phase of the transmission (Tx) frequency by FFTing the data of the first period and the phase of the transmission (Tx) frequency is measured by FFTing the data of the second period.
  • the measurement produces a second phase value.
  • the frequency of the first period is calculated as shown in [Equation 2].

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신하는 초음파 발생부; 상기 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작하는 송수신부; 상기 수신 신호를 저장하는 저장부; 및 상기 수신 신호에 근거하여 상기 대상체에 포함된 상기 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 상기 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고강도 집속 초음파 치료 시 대상체의 특정 영역에 해당하는 생체 조직의 온도를 고속으로 측정하여 정확한 시술이 가능하도록 시술 위치 및 시술 정도를 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치
본 발명의 일 실시예는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 고강도 집속 초음파 치료 시 대상체의 특정 영역에 해당하는 생체 조직의 온도를 고속으로 측정하여 정확한 시술이 가능하도록 시술 위치 및 시술 정도를 확인할 수 있도록 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
고강도 집속 초음파(HIFU: High-Intensity Focused Ultrasound)는 일반적으로 암, 종양, 병변과 같은 생체 조직을 치료(처리)하는데 이용된다. 즉, 고강도 초음파를 이용한 치료 방식은 고강도 초음파를 한 곳에 집중하여 송신하여 발생하는 열을 이용하여 해당 생체 조직을 괴사시키는 방식이다. 이때, 고강도 초음파가 건강한 생체 조직을 해하는 것을 피하도록 조절해야 하며, 고강도 초음파에 의한 치료(처리)는 수술로 인한 절개 과정을 피할 수 있다.
종래의 고강도 초음파를 이용한 치료 방식은 치료하고자 하는 생체 조직에 영상 획득을 위한 초음파를 송신하고, 그에 의해 반사되는 에코 신호를 이용하여 영상을 획득하고, 고강도 초음파를 이용하여 해당 생체 조직의 변화를 감지하기 위해서는 통계적인 비상관(Decorrelation) 알고리즘을 이용한 방식이 이용되었으나, 이러한 종래 방식은 연산량이 많아 실시간으로 영상을 처리하는데 어려움이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 고강도 집속 초음파 치료 시 대상체의 특정 영역에 해당하는 생체 조직의 온도를 고속으로 측정하여 정확한 시술이 가능하도록 시술 위치 및 시술 정도를 확인할 수 있도록 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법과 그를 위한 고강도 집속 초음파 치료 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신하는 초음파 발생부; 상기 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작하는 송수신부; 상기 수신 신호를 저장하는 저장부; 및 상기 수신 신호에 근거하여 상기 대상체에 포함된 상기 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 상기 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 고강도 집속 초음파 치료 장치에서 고강도 초음파를 제어하는 방법에 있어서, 대상체의 특정 영역으로 상기 고강도 초음파를 송신하는 초음파 발생 단계; 상기 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작하는 송수신 단계; 상기 수신 신호를 저장하는 저장 단계; 및 상기 수신 신호에 근거하여 상기 대상체에 포함된 상기 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 상기 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고강도 집속 초음파 치료 시 대상체의 특정 영역에 해당하는 생체 조직의 온도를 고속으로 측정하여 정확한 시술이 가능하도록 시술 위치 및 시술 정도를 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고강도 집속 초음파 치료 시 치료 효과를 정확하게 모니터링할 수 있으며, 대상체의 특정 영역에 대한 온도 측정 시 고속 계산이 가능한 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 고강도 집속 초음파 치료 시 치료 위치한 대한 확인이 용이해지는 효과가 있으며, 이로 고강도 집속 초음파 치료의 효과를 극대화하고 환자의 안정성 보장하며, 고강도 집속 초음파 치료의 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 감지 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화에 따른 온도 변화를 나타내기 위한 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기와 두 번째 주기를 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명에 따른 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 일 실시예에 기재된 고강도 초음파는 진단용 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도 강한 초음파를 말하며, 고강도 초음파는 치료 환경에 따라 단주기 신호 또는 장주기 신호가 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 일 실시예에 기재된 진단용 초음파는 단주기 신호이되, 적어도 2 주기 이상을 포함하는 신호를 말한다.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에 기재된 고강도 집속 초음파 치료는 고강도 초음파를 한 곳(특정 영역)에 집중하여 송신함으로써, 특정 영역에서 발생하는 65 ℃ 내지 100 ℃의 고열을 이용해 특정 영역의 생체 조직을 태워 없애는 시술 방식을 말한다. 일반적으로 진단할 때 이용하는 진단용 초음파의 세기보다 약 십만 배 정도의 고강도 초음파를 한 곳(특정 영역)에 집속시키면 초점 부위에서 열이 발생하는데 이는 볼록렌즈로 태양빛을 모으면 초점 부위에서 열이 발생하는 것과 비슷한 원리로서, 초음파 자체는 인체에 무해하기 때문에 초음파가 집중되는 초점에서만 열이 발생하므로 칼이나 바늘을 사용할 필요가 없으며, 전신 마취 없이 몸 속에 있는 병변을 치료하는 방식이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 기재된 B-모드 영상은 그레이 스케일 영상으로서, 대상체의 움직임을 나타내는 영상 모드를 말하며, C-모드 영상은 컬러 플로우 영상 모드를 말한다. 한편, BC-모드 영상(BC-Mode Image)은 도플러 효과(Doppler Effect)를 이용하여 혈류의 흐름이나 대상체의 움직임을 표시하는 영상 모드로서, B-모드 영상과 C-모드 영상을 동시에 제공하는 모드로서, 혈류 및 대상체의 움직임 정보와 함께 해부학적인 정보를 제공하는 영상 모드를 말한다. 즉, B-모드는 그레이 스케일의 영상으로서, 대상체의 움직임을 나타내는 영상 모드를 말하며, C-모드는 컬러 플로우 영상으로서, 혈류의 흐름이나 대상체의 움직임을 나타내는 영상 모드를 말한다. 한편, 본 발명에 기재된 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 B-모드 영상(B-Mode Image)과 컬러 플로우 영상(Color Flow Image)인 C-모드 영상(C-Mode Image)을 동시에 제공할 수 있는 장치이나, 설명의 편의상 본 발명에서는 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 제공하는 영상인 B-모드 영상인 것으로 가정하여 기재토록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 사용자 입력부(110), 송수신부(120), 초음파 발생부(122), 저장부(130), 제어부(140), 신호 처리부(150), 영상 처리부(160) 및 디스플레이부(170)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 사용자 입력부(110), 송수신부(120), 초음파 발생부(122), 저장부(130), 제어부(140), 신호 처리부(150), 영상 처리부(160) 및 디스플레이부(170)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
사용자 입력부(110)는 사용자의 조작 또는 입력에 의한 명령(Instruction)을 입력받는다. 여기서, 사용자 명령은 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)를 제어하기 위한 설정 명령 등이 될 수 있다.
송수신부(120)는 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작한다. 여기서, 진단용 초음파는 단주기 신호이되, 적어도 2 주기 이상을 포함하는 신호이다. 즉, 송수신부(120)는 B-모드 영상(또는 C-모드 영상)을 획득하기 위한 진단용 초음파를 대상체로 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작한다. 또한, 송수신부(120)는 제어부(140)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여, 초음파를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성한다. 또한, 송수신부(120)는 제어부(140)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여, 초음파를 PRF(Pulse Repetition Frequency)로 관심영역 내에 송수신하여 수신 신호를 형성한다. 여기서, 수신 신호는 도플러 신호 및 클러터 신호(Clutter Signal)를 포함한다. 도플러 신호는 송수신부(120)로부터의 초음파가 혈류에 의해 반사되는 신호로서, 주파수가 비교적 높으나 크기가 상대적으로 미약한 세기(Intensity)를 갖는다. 클러터 신호는 송수신부(120)로부터의 초음파가 심장벽, 심장판 등에 의해 반사되는 신호로서, 주파수가 비교적 낮으나 크기가 상대적으로 큰 세기를 갖는다.
한편, 송수신부(120)는 초음파를 송수신하도록 동작하는 프로브(미도시) 및 초음파의 송신 집속 및 수신 집속을 수행하도록 동작하는 빔포머(미도시)를 포함한다. 여기서, 프로브는 다수의 1D(Dimension) 또는 2D 어레이 트랜스듀서(Array Transducer)를 포함한다. 프로브는 각 트랜스듀서에 입력되는 펄스들의 입력 시간을 적절하게 지연시킴으로써 집속된 초음파 빔(Beam)을 송신 스캔 라인(Scanline)을 따라 대상체(미도시)로 송신한다. 한편, 대상체로부터 반사된 초음파 에코 신호는 각 트랜스듀서에 서로 다른 수신 시간을 가지면서 입력되며, 각 트랜스듀서는 입력된 초음파 에코 신호를 빔 포머로 출력된다. 빔 포머는 프로브가 초음파를 송신할 때 프로브 내의 각 트랜스듀서의 구동 타이밍을 조절하여 특정위치로 초음파를 집속시키고, 대상체에서 반사된 초음파 에코 신호가 프로브의 각 트랜스듀서에 도달하는 시간이 상이한 것을 감안하여 프로브의 각 초음파 에코 신호에 시간 지연을 가하여 초음파 에코 신호를 집속시킨다.
초음파 발생부(122)는 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한다. 즉, 초음파 발생부(122)는 사용자 입력부(110)를 통해 조절된 특정 위치로 고강도 초음파를 송신한다. 여기서, 사용자가 먼저 송수신부(120)를 통해 대상체로 진단용 초음파를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 형성된 수신 신호에 기초하여 생성된 영상을 통해 대상체의 특정 영역을 결정하게 된다. 여기서, 사용자가 특정 영역을 결정하기 위해서는, 특정 영역에 해당하는 위치값을 사용자 입력부(110)에 입력하거나 조이스틱(Joystick)과 같은 방향키를 조절하여 해당 위치를 결정할 수 있을 것이다. 이를 통해 암 조직, 종양 조직, 병변 조직과 같은 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신할 수 있는 것이다. 여기서, 초음파 발생부(122)는 원형 모양을 제작될 수 있으며, 중앙에 송수신부(120)가 형성되는 형태로 구현되는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
저장부(130)는 송수신부(120)를 통해 형성된 수신 신호를 저장한다. 또한, 저장부(130)는 수신 신호에서 클러터 신호를 제거하기 위한 다수의 차단 주파수 정보를 저장한다.
제어부(140)는 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 제어 수단을 말한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 저장부(130)에 저장된 수신 신호에 근거하여 대상체에 포함된 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 한다. 즉, 제어부(140)는 판별 결과에 근거하여 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 경우, 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 한다.
즉, 본 실시예에 따른 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)에서는 주파수에 대응하는 온도 및 주파수 변화에 따른 온도 변화가 일종의 룩업테이블(Lookuptable) 형태로 저장부(130)에 저장될 수 있으며, 제어부(140)에서 주파수 또는 주파수 변화를 확인한 후 해당 주파수가 어떠한 온도인지를 확인할 수 있는 것이다. 또한, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)에서 주파수 변화량을 확인하여 주파수 변화량에 대응하는 온도 변화량을 확인할 수 있는 것이다. 이에 대해 더 구체적으로 설명하자면, 주파수에 대응하는 온도는 각종 실험 등에 근거하여 각 신체 조직 별로 저장부에 기 저장되어 있고, 이를 이용하여 주파수에 대응하는 온도를 확인할 수 있을 것이다. 여기서, 기 저장된 온도는 각 신체 조직별로 최적화된 온도가 저장될 수 있을 것이다.
제어부(140)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하자면, 다음과 같다. 제어부(140)는 수신 신호를 AD 컨버팅(Analog-to-Digital)한 컨버팅 데이터를 생성하며, 진단용 초음파와 컨버팅 데이터에 근거하여 컨버팅 데이터를 리샘플링(Resampling)한 리샘플링 데이터를 생성하다. 제어부(140)는 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기를 이용한 제 1 위상값과 리샘플링 데이터에 포함된 두 번째 주기를 이용한 제 2 위상값의 차를 이용한 주파수 변화량을 판별하고, 주파수 변화량에 근거하여 온도의 변화량을 판별한다.
한편, 제어부(140)가 리샘플링 신호를 생성하는 처리방식에 대해 보다 구체적으로 설명하자면, 제어부(140)는 컨버팅 데이터를 실수배로 보간(Interpolation)하여 리샘플링 신호를 생성한다. 즉, 제어부(140)는 컨버팅 데이터의 주파수, 기 설정된 샘플링 주파수 및 기 설정된 샘플링 데이터의 개수 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 컨버팅 데이터를 보간한다. 여기서, 기 설정된 샘플링 데이터의 개수는 2n 개로 설정되는 것이 바람직하다.
여기서, 컨버팅 데이터를 실수배 확대한 확대비율을 산출하는 방법을 예시하여 설명하자면, 송신(Tx) 주파수의 한 주기 데이타량을 2n개로 만들어야 한다. 즉, 제어부(140)는 고정된 샘플링 주파수를 가지고 있고, 트랜스듀서의 종류마다 다른 송신(Tx) 주파수를 가지고 있기 때문에 획득한 컨버팅 데이터를 실수배로 리샘플링 하는 보간법을 적용해야 한다. 예를 들어서, 컨버팅 샘플링 주파수를 40 MHz로 가정하고, 송신(Tx) 주파수를 7 MHz로 가정하고, 샘플링 데이터의 개수를 64로 가정할 경우, 확대비율은 [수학식 1]과 같다.
수학식 1
Figure PCTKR2011009433-appb-M000001
또한, 제어부(140)가 주파수 변화량을 판별하기 위해, 제 1 위상값과 제 2 위상값을 산출하는 방식에 대해 설명하자면, 제어부(140)는 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기의 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 제 1 위상값을 생성하며, 리샘플링 데이터의 두 번째 주기의 데이터를 FFT하여 제 2 위상값을 생성한다. 여기서, 제어부(140)가 FFT를 수행하는 방식에 대해 개략적으로 설명하자면, 푸리에변환에 근거하여 근사공식을 이용한 이산푸리에변환(Discrete Fourier Transform)을 계산할 때 연산횟수를 줄일 수 있도록 고안된 알고리즘을 말한다. 여기서, FFT는 공지된 변환 알고리즘이므로 자세한 설명은 생략토록 한다.
한편, 제어부(140)는 사용자 입력부(110)로부터의 관심영역 설정 정보가 입력된 경우, 이를 이용하여 초음파의 송수신을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 B-모드 영상을 획득하기 위한 초음파의 송수신과 C-모드 영상을 획득하기 위한 초음파의 송수신을 반복적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
신호 처리부(150)는 관심영역 내의 각 픽셀에 대해 클러터 신호를 제거하기 위한 차단 주파수를 갖는 다수의 필터를 설정하여 송수신부(120)로부터의 수신 신호의 클러터 필터링을 수행한다. 한편, 신호 처리부(150)는 송수신부(120)로부터의 수신 신호에 영상 최적화를 위한 게인(Gain) 조절 등의 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 신호 처리부(150)는 보간 신호를 저대역 통과 필터링한 후 이를 영상 처리부(160)로 전송한다. 영상 처리부(160)는 보간 신호에 기초하여 B-모드 또는 C-모드 영상이 형성되도록 하며, B-모드 또는 C-모드 영상이 구비된 디스플레이부(170)를 통해 출력하도록 동작한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 리샘플링부(210), 온도 변화 판별부(220)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 제어부(140)가 리샘플링부(210), 온도 변화 판별부(220)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 제어부(140)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
즉, 제어부(140)는 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)의 의 전반적인 동작을 제어하는 제어 수단으로서, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100) 내에 포함된 각종 모듈 간에 송수신되는 신호가 송수신되고, 이에 필요한 프로그램이 실행되고, 연산 처리가 가능하도록 하는 일반적인 기능을 수행하는 마이크로프로세서 및 저장부를 포함한다. 다만, 도 2에서는 본 발명의 실시예와 직접적인 관련이 있는 리샘플링부(210)와 온도 변화 판별부(220)를 위주로 설명하도록 한다.
제어부(140)는 수신 신호에 근거하여 대상체에 포함된 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 제어한다. 즉, 제어부(140)는 판별 결과에 근거하여 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 경우, 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 제어한다.
여기서, 제어부(140)가 대상체에 포함된 특정 영역의 온도 변화가 감지하기 위해 제어부(140)에 포함된 리샘플링부(210) 및 온도 변화 판별부(220)를 이용할 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하자면, 리샘플링부(210)는 수신 신호를 AD 컨버팅한 컨버팅 데이터를 생성하며, 진단용 초음파와 컨버팅 데이터에 근거하여 컨버팅 데이터를 리샘플링한 리샘플링 데이터를 생성한다. 여기서, 리샘플링부(210)는 컨버팅 데이터를 실수배로 보간하여 리샘플링 신호를 생성하는데, 이에 대해 보다 구체적으로 설명하자면, 리샘플링부(210)는 컨버팅 데이터의 주파수, 기 설정된 샘플링 주파수 및 기 설정된 샘플링 데이터의 개수 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 컨버팅 데이터를 보간한다. 여기서, 기 설정된 샘플링 데이터의 개수는 2n 개로 설정된다.
온도 변화 판별부(220)는 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기를 이용한 제 1 위상값과 리샘플링 데이터에 포함된 두 번째 주기를 이용한 제 2 위상값의 차를 이용한 주파수 변화량을 판별하고, 주파수 변화량에 근거하여 온도의 변화량을 판별한다. 여기서, 온도 변화 판별부(220)는 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기의 데이터를 FFT하여 제 1 위상값을 생성하며, 리샘플링 데이터의 두 번째 주기의 데이터를 FFT하여 제 2 위상값을 생성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한다(S310). 즉, 초음파 발생부(122)는 사용자 입력부(110)를 통해 조절된 특정 위치로 고강도 초음파를 송신한다. 여기서, 사용자가 먼저 송수신부(120)를 통해 대상체로 진단용 초음파를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 형성된 수신 신호에 기초하여 영상된 영상을 통해 대상체의 특정 영역을 결정하게 된다. 여기서, 사용자가 특정 영역을 결정하기 위해서는, 특정 영역에 해당하는 위치값을 사용자 입력부(110)에 입력하거나 조이스틱과 같은 방향키를 조절하여 해당 위치를 결정할 수 있을 것이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 대상체로 진단용 초음파를 송신하고(S320), 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작한다(S330). 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 수신 신호를 저장하며, 수신 신호에 근거하여 대상체에 포함된 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인한다(S340). 여기서, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 온도 변화 감지를 위해 온도를 판별하는 구체적인 방법에 대해서는 도 4를 통해 설명하도록 한다. 단계 S340의 확인 결과, 대상체에 포함된 특정 영역의 온도 변화가 감지되는 경우, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별한다(S350). 단계 S350의 확인 결과, 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달한 경우, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어한다(S360). 즉, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 고강도 집속 초음파 치료 시 치료 효과를 정확하게 모니터링할 수 있으며, 대상체의 특정 영역에 대한 온도 변화량을 판별하여 정확하게 치료를 수행할 수 있는 것이다.
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S360을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S360 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한 후 대상체의 특정 영역으로 진단용 초음파를 송신한다(S410). 즉, 초음파 발생부(122)는 사용자 입력부(110)를 통해 조절된 특정 위치로 고강도 초음파를 송신한다. 여기서, 사용자가 먼저 송수신부(120)를 통해 대상체로 진단용 초음파를 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 형성된 수신 신호에 기초하여 영상된 영상을 통해 대상체의 특정 영역을 결정하게 된다. 여기서, 사용자가 특정 영역을 결정하기 위해서는, 특정 영역에 해당하는 위치값을 사용자 입력부(110)에 입력하거나 조이스틱과 같은 방향키를 조절하여 해당 위치를 결정할 수 있을 것이다. 이를 통해 암 조직, 종양 조직, 병변 조직과 같은 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신할 수 있는 것이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하고, 수신 신호를 AD 컨버팅한 컨버팅 데이터를 생성한다(S412). 여기서, 진단용 초음파는 단주기 신호이되, 적어도 2 주기 이상을 포함하는 신호이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 진단용 초음파와 컨버팅 데이터에 근거하여 컨버팅 데이터를 리샘플링한 리샘플링 데이터를 생성하다(S414). 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 리샘플링 신호를 생성하는 처리방식에 대해 보다 구체적으로 설명하자면, 다음과 같다. 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 컨버팅 데이터를 실수배로 보간하여 리샘플링 신호를 생성한다. 즉, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 컨버팅 데이터의 주파수, 기 설정된 샘플링 주파수 및 기 설정된 샘플링 데이터의 개수 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 컨버팅 데이터를 보간한다. 여기서, 기 설정된 샘플링 데이터의 개수는 2n 개로 설정되는 것이 바람직하다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기를 이용하여 제 1 위상값을 산출한다(S416). 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 제 1 위상값을 산출하는 방식에 대해 설명하자면, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기의 데이터를 FFT하여 제 1 위상값을 산출할 수 있다. 여기서, FFT란 푸리에변환에 근거하여 근사공식을 이용한 이산푸리에변환을 계산할 때 연산횟수를 줄일 수 있도록 고안된 알고리즘을 말한다. FFT는 공지된 변환 알고리즘이므로 자세한 설명은 생략토록 한다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 리샘플링 데이터에 포함된 두 번째 주기를 이용한 제 2 위상값을 산출한다(S418). 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)가 제 2 위상값을 산출하는 방식에 대해 설명하자면, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 리샘플링 데이터의 두 번째 주기의 데이터를 FFT하여 제 2 위상값을 산출할 수 있다. 즉, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기와 두 번째 주기를 FFT하여 제 1 위상값과 제 2 위상값을 산출함으로써, 고강도 집속 초음파 치료 시 대상체의 특정 영역에 해당하는 생체 조직의 온도를 고속으로 측정할 수 있는 것이며, 이로 인해 대상체의 특정 영역에 대한 정확한 시술이 가능하도록 시술 위치 및 시술 정도를 확인할 수 있도록 하는 것이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 제 1 위상값과 제 2 위상값 간의 위상차가 발생하는 지의 여부를 확인한다(S420). 단계 S420의 확인 결과, 제 1 위상값과 제 2 위상값 간의 위상차가 발생하는 경우, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 발생한 위상차에 근거하여 주파수 변화량을 판별한다(S422). 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 주파수 변화량에 근거하여 온도의 변화량을 판별한다(S424). 이후, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달한 경우, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 초음파 발생부(122)로 하여금 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어할 수 있다.
도 4에서는 단계 S410 내지 단계 S424를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S410 내지 단계 S424 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 4에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 감지 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 감지 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변화에 따른 온도 변화를 나타내기 위한 그래프이다.
도 5의 (A)는 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 타임 도메인을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 5의 (A)에 도시된 실선은 프리 컴프레스드(Precompressed)로서, 변화가 발생하기 전의 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 타임 도메인을 나타낸다. 예컨대, 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한 후 특정 영역의 변화를 감지하기 위해 진단용 초음파를 송신하게 되는데, 도 5의 (A)에 도시된 실선은 고강도 초음파를 송신한 직후 송신되는 신호를 말한다. 도 5의 (A)에 도시된 점선은 포스트 컴프레스드(Postcompressed)로서, 변화가 발생한 후의 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 타임 도메인을 나타낸다. 예컨대, 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한 후 특정 영역의 변화를 감지하기 위해 진단용 초음파를 송신하게 되는데, 고강도 초음파를 송신한 후 대상체의 특정 영역의 생체 조직에 변화가 발생하게 되므로, 도 5의 (B)에 도시된 점선과 같이 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호에도 변화가 발생하게 되는데 이를 타임 도메인으로 나타낸 그래프이다.
도 5의 (B)는 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 주파수 도메인을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 5의 (B)에 도시된 실선은 변화가 발생하기 전의 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 주파수 도메인을 나타낸다. 예컨대, 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한 후 특정 영역의 변화를 감지하기 위해 진단용 초음파를 송신하게 되는데, 도 5의 (B)의 실선은 고강도 초음파를 송신한 직후 송신되는 신호를 말한다. 도 5의 (B)에 도시된 점선은 변화가 발생한 후의 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호의 타임 도메인을 나타낸다. 예컨대, 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신한 후 특정 영역의 변화를 감지하기 위해 진단용 초음파를 송신하게 되는데, 고강도 초음파를 송신한 후 대상체의 특정 영역의 생체 조직에 변화가 발생하게 되므로, 도 5의 (B)에 도시된 점선과 같이 진단용 초음파에 대한 초음파 에코 신호에도 변화가 발생하게 되는데 이를 타임 도메인으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기와 두 번째 주기를 나타낸 예시도이다.
고강도 집속 초음파 치료 장치(100)에서 펄스(Phase)를 이용한 주파수 변화량 계산 알고리즘에 대해 설명하자면, 고강도 집속 초음파 치료 장치(100)는 FFT 알고리즘을 이용하여 주파수의 진폭(Amplitude)를 계산할 때 결과 주파수의 정확도는 1/(컨버팅 데이터의 획득 시간) Hz가 된다. 만약, 7 MHz 송신(Tx) 파형의 주파수를 100 KHz의 정확도를 가지고 측정하기 위해서는 7 MHz 신호의 70 주기를 아날로그 디지털 컨버팅한 컨버팅 데이터를 수신하여 FFT를 실행해야 한다. 하지만, 초음파에서 현실적으로 70 주기의 신호를 받기는 힘들기 때문에 FFT를 이용하여 주파수를 측정할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 제안하는 알고리즘은 측정하고자 하는 신호의 중심 주파수 신호의 2 주기 이상만 있으면 주파수를 측정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 첫 번째 주기의 데이터를 FFT하여 송신(Tx) 주파수의 위상을 측정하여 제 1 위상값을 생성하고, 두 번째 주기의 데이터를 FFT하여 송신(Tx) 주파수의 위상을 측정하여 제 2 위상값을 생성한다. 첫 번째 주기의 주파수를 계산하면 [수학식 2]와 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2011009433-appb-M000002
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (12)

  1. 대상체의 특정 영역으로 고강도 초음파를 송신하는 초음파 발생부;
    상기 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작하는 송수신부;
    상기 수신 신호를 저장하는 저장부; 및
    상기 수신 신호에 근거하여 상기 대상체에 포함된 상기 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 상기 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판별 결과에 근거하여 상기 변화된 온도가 상기 기 설정된 목표 온도에 도달하는 경우, 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신 신호를 AD 컨버팅(Analog-to-Digital)한 컨버팅 데이터를 생성하며, 상기 진단용 초음파와 상기 컨버팅 데이터에 근거하여 상기 컨버팅 데이터를 리샘플링(Resampling)한 리샘플링 데이터를 생성하는 리샘플링부; 및
    상기 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기를 이용한 제 1 위상값과 상기 리샘플링 데이터에 포함된 두 번째 주기를 이용한 제 2 위상값의 차를 이용한 주파수 변화량을 판별하고, 상기 주파수 변화량에 근거하여 상기 온도의 변화량을 판별하는 온도 변화 판별부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리샘플링부는,
    상기 컨버팅 데이터를 실수배로 보간(Interpolation)하여 상기 리샘플링 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 리샘플링부는,
    상기 컨버팅 데이터의 주파수, 기 설정된 샘플링 주파수 및 기 설정된 샘플링 데이터의 개수 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 상기 컨버팅 데이터를 보간하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기 설정된 샘플링 데이터의 개수는 2n 개로 설정되는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도 변화 판별부는,
    상기 리샘플링 데이터의 첫 번째 주기의 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 상기 제 1 위상값을 생성하며, 상기 리샘플링 데이터의 두 번째 주기의 데이터를 상기 FFT하여 상기 제 2 위상값을 생성하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 신호에 기초하여 B-모드 영상이 형성되도록 하며, 상기 B-모드 영상이 구비된 디스플레이부를 통해 출력하도록 동작하는 영상 처리부
    를 추가로 포함 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단용 초음파는,
    단주기 신호이되, 적어도 2 주기 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 집속 초음파 치료 장치.
  10. 고강도 집속 초음파 치료 장치에서 고강도 초음파를 제어하는 방법에 있어서,
    대상체의 특정 영역으로 상기 고강도 초음파를 송신하는 초음파 발생 단계;
    상기 대상체로 진단용 초음파를 송신하고 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 수신 신호를 형성하도록 동작하는 송수신 단계;
    상기 수신 신호를 저장하는 저장 단계; 및
    상기 수신 신호에 근거하여 상기 대상체에 포함된 상기 특정 영역의 온도 변화가 감지되는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 온도 변화가 감지되는 경우, 상기 변화된 온도가 기 설정된 목표 온도에 도달하는 지의 여부를 판별하고, 판별 결과에 근거하여 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 제어 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 판별 결과에 근거하여 상기 변화된 온도가 상기 기 설정된 목표 온도에 도달하는 경우, 상기 초음파 발생부로 하여금 상기 고강도 초음파의 송신이 중단되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 수신 신호를 AD 컨버팅(Analog-to-Digital)한 컨버팅 데이터를 생성하며, 상기 진단용 초음파와 상기 컨버팅 데이터에 근거하여 상기 컨버팅 데이터를 리샘플링(Resampling)한 리샘플링 데이터를 생성하는 리샘플링 단계; 및
    상기 리샘플링 데이터에 포함된 첫 번째 주기를 이용한 제 1 위상값과 상기 리샘플링 데이터에 포함된 두 번째 주기를 이용한 제 2 위상값의 차를 이용한 주파수 변화량을 판별하고, 상기 주파수 변화량에 근거하여 상기 온도의 변화량을 판별하는 온도 변화 판별 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변화를 이용한 고강도 집속 초음파 제어 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113332620A (zh) * 2021-07-12 2021-09-03 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 一种超声医疗设备
CN114144228A (zh) * 2019-07-25 2022-03-04 医视特有限公司 在超声治疗期间针对动态改变的介质的偏差校正

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140094955A (ko) 2013-01-23 2014-07-31 삼성전자주식회사 온도 영상 생성 방법 및 장치, 이를 포함한 초음파 시스템
WO2014181904A1 (ko) * 2013-05-10 2014-11-13 알피니언메디칼시스템 주식회사 혈류량의 변화 정보에 기초한 초음파 트랜스듀서의 출력 조절 방법 및 장치
KR20160073603A (ko) 2014-12-17 2016-06-27 (주)메드로메디칼디비젼 초음파 처치 장치
KR102320038B1 (ko) * 2019-12-06 2021-11-01 한국과학기술연구원 가변음압 집속초음파를 이용한 생체조직 정밀 제거 장치 및 방법
WO2024090700A1 (ko) * 2022-10-24 2024-05-02 경희대학교 산학협력단 생체조직 파쇄 장치 및 이를 이용한 생체조직 파쇄 범위 조절 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004049558A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Toshiba Corp 超音波治療システム
JP2008509777A (ja) * 2004-08-17 2008-04-03 テクニオン リサーチ アンド ディベロップメント ファウンデーション リミテッド 超音波を用いた画像誘導による組織損傷の処置
US20080275330A1 (en) * 2005-01-31 2008-11-06 Chongqing Haifu(Hifu) Technology Co., Ltd. Mri Guided Ultrasound Therapy Apparatus
KR20100121277A (ko) * 2009-05-08 2010-11-17 알피니언메디칼시스템 주식회사 초음파 치료기용 헤드, 초음파 치료기 및 초음파 치료기의 동작 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020047448A (ko) * 2000-12-13 2002-06-22 최동식 초음파 발생기
CN100542635C (zh) * 2005-01-10 2009-09-23 重庆海扶(Hifu)技术有限公司 高强度聚焦超声治疗装置和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004049558A (ja) * 2002-07-19 2004-02-19 Toshiba Corp 超音波治療システム
JP2008509777A (ja) * 2004-08-17 2008-04-03 テクニオン リサーチ アンド ディベロップメント ファウンデーション リミテッド 超音波を用いた画像誘導による組織損傷の処置
US20080275330A1 (en) * 2005-01-31 2008-11-06 Chongqing Haifu(Hifu) Technology Co., Ltd. Mri Guided Ultrasound Therapy Apparatus
KR20100121277A (ko) * 2009-05-08 2010-11-17 알피니언메디칼시스템 주식회사 초음파 치료기용 헤드, 초음파 치료기 및 초음파 치료기의 동작 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114144228A (zh) * 2019-07-25 2022-03-04 医视特有限公司 在超声治疗期间针对动态改变的介质的偏差校正
CN113332620A (zh) * 2021-07-12 2021-09-03 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 一种超声医疗设备
CN113332620B (zh) * 2021-07-12 2023-03-14 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 一种超声医疗设备

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