WO2014208803A1 - 다양한 포커싱을 통해 다중 선택 가능한 초음파 프로브 및 이를 구비한 초음파 영상 진단장치 - Google Patents

다양한 포커싱을 통해 다중 선택 가능한 초음파 프로브 및 이를 구비한 초음파 영상 진단장치 Download PDF

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WO2014208803A1
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ultrasonic
lens aperture
linear
effective lens
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김희원
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알피니언메디칼시스템 주식회사
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
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    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an imaging technique, and more particularly to an ultrasound imaging technique.
  • the imaging device is a flower of a medical diagnostic device in that it can be seen without cutting the inside of the human body.
  • An X-ray diagnostic apparatus, a magnetic resonance imaging (MRI) diagnostic apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, and the like are used as the imaging apparatus, and each has advantages and disadvantages thereof.
  • the ultrasound imaging apparatus is capable of real-time diagnosis and has a low price.
  • Ultrasonic imaging devices have become an essential diagnostic device in almost all medical fields such as internal medicine, obstetrics, pediatrics, urology, ophthalmology, radiology, and the demand is increasing rapidly.
  • the ultrasound imaging apparatus includes an ultrasound probe operative to transmit an ultrasound signal to an object and receive an ultrasound echo signal reflected from the object.
  • the ultrasound probe may have a different resolution of an image acquired according to operating frequency characteristics.
  • the focusing characteristic of the ultrasound beam is good in a region close to the probe, that is, in a shallow region of the object, thereby obtaining an image having high resolution.
  • the penetration of the ultrasonic beam is relatively difficult in a region far from the probe, that is, a deep region of the object, so that the transmission focusing characteristic is degraded and the resolution is lowered.
  • the transmitting ultrasound beam has a low frequency characteristic
  • the resolution near the probe i.e., the shallow region of the object
  • the transmission ultrasound beam has a low frequency characteristic.
  • penetration of the ultrasonic beam is relatively easy, so that an image having an improved resolution can be obtained. Therefore, there is a need for an ultrasonic probe capable of obtaining an image having the best quality suitable for various characteristics of an object.
  • an ultrasound probe capable of obtaining an optimal image regardless of the fatness or slimness of an object, and an ultrasound imaging apparatus having the same.
  • an ultrasound probe may be configured to simultaneously activate a plurality of linear arrays and a plurality of linear arrays so as to focus an ultrasonic signal through an effective lens aperture formed in an elevation direction.
  • a control unit for controlling the focusing of the activated linear array by setting the larger or individually activating the linear array to set the effective lens aperture small.
  • the plurality of linear arrays may vary in the center of travel of the ultrasonic signal by effective lens apertures formed differently from each other in the image direction according to activation by the controller.
  • the controller may focus the ultrasonic signal at a distance by activating a plurality of linear arrays at the same time to set the effective lens aperture large, or focus the ultrasonic signal at a short distance by individually selecting the linear array to set the effective lens aperture small. have.
  • a plurality of linear arrays includes a first linear array and a second linear array, and the controller is connected to the second linear array when the switch is turned on while the switch is connected to the connection point with the first linear array.
  • Drive signal is applied to the ultrasound signal at a distance through the effective lens aperture corresponding to the combination of the first linear array and the second linear array activated simultaneously, and the switch is connected to the connection point with the first linear array.
  • the switch is turned off, driving of the driving signal is blocked at the connection point with the second linear array, and the ultrasonic signal can be focused at a short distance through the effective lens aperture corresponding to the first linear array.
  • a plurality of linear arrays includes a first linear array, a second linear array, and a third linear array, and the controller determines whether the switch is on or off to activate each linear array individually, or two linear arrays.
  • the controller determines whether the switch is on or off to activate each linear array individually, or two linear arrays.
  • the controller may use environment information including body size or tissue information of the object when adjusting the size of the effective lens aperture.
  • the controller may apply an operating frequency to operate at different operating frequencies when a plurality of linear arrays are activated at the same time to set the effective lens aperture large, and when the linear arrays are individually activated to set the effective lens aperture small. .
  • the ultrasound probe may further include an acoustic lens that focuses an ultrasound signal generated from an activated linear array into an object, and the acoustic lens may be planar.
  • the ultrasound probe may further include an acoustic lens that focuses an ultrasound signal generated from an activated linear array into an object, and the acoustic lens may have a sound velocity that matches the object or is similar within a predetermined error range.
  • an ultrasound imaging apparatus includes a plurality of linear arrays arranged in an upward direction to focus an ultrasound signal on an object through an effective lens aperture formed in the upward direction, and simultaneously activates a plurality of linear arrays.
  • the ultrasound probe focuses through the activated linear array and the ultrasonic array activated by the ultrasonic probe to target the ultrasonic signal.
  • a transmission / reception unit for transmitting and receiving, an image processor for generating a displayable image from the received reflection ultrasound signal when receiving the reflection ultrasound signal from the object through the transceiver, and a display unit for displaying the image generated by the image processor.
  • a plurality of linear arrays may have different centers of travel of the ultrasonic signals due to effective lens apertures formed differently from each other in the image direction according to activation.
  • Ultrasonic probes focus ultrasonic signals at a distance when multiple linear arrays are activated simultaneously to set the effective lens aperture large, while ultrasonic signals can be focused at a short distance when the linear arrays are individually selected to set the effective lens aperture small. have.
  • an image having an optimal image quality may be obtained by selecting an optimal linear array adaptively to an environment in which a depth of a target tissue of a patient changes. For example, if a patient is fat and has a deep depth for ultrasound transmission, or if the patient is slim and has a small depth for ultrasound transmission, a linear array suitable for each environment may be used. By selecting, an image having an optimal image quality may be obtained. Furthermore, the manufacturing process of the probe is simple and an image having an optimal image quality can be obtained according to the characteristics of the patient without losing the frame rate and the line density at the same number of channels in the imaging system. Can be.
  • FIG. 1 is a reference diagram defining a spatial axis of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a structural diagram of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 is a reference diagram for explaining the operation principle of the ultrasonic probe using a switch according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an ultrasound imaging apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a reference diagram defining a spatial axis of an ultrasonic probe 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the azimuthal direction of the linear array of the ultrasonic probes 10 and the axial direction of the beam travel in the axial direction.
  • the orthogonal direction is defined as an elevation direction.
  • the x-axis is defined as the lateral direction
  • the z-axis as the axial direction
  • the y-axis orthogonal coordinate system
  • the array of the array is arranged only in the lateral direction, so that the movement of the scan line through focusing, adjustment, or grouping of the array is performed electronically in the lateral direction.
  • electronic focusing, scan line movement, and the like are not possible in the upward direction.
  • the acoustic lens is attached to the front end of the probe to have a fixed focus.
  • the sound field is determined by the fixed focus of the linear array probe, and the transmission field and resolution may be used by varying the operating frequency according to the bandwidth of the probe. Nevertheless, due to the characteristics of fixed focus, the difference is large depending on the situation of the patient, which is a subject, and sometimes, two or more probes must be provided and used. In this case, if a lower frequency is selected to improve the transmittance, the resolution may be lowered. If a higher frequency is selected to improve the resolution, the transmittance may be lowered.
  • the present invention proposes a probe structure capable of obtaining an optimal image for each patient's situation even using a single probe, rather than using multiple probes.
  • the optimal linear array can be selected to suit the changing environment.
  • An image having an optimal image quality can be obtained.
  • an optimal linear array may be adaptively adapted to an environment in which the depth of the patient changes, such as when the patient is transmitting in the lateral direction of the patient according to the ultrasound transmission direction toward the patient and when transmitting in the front and rear direction of the patient. By selecting, an image having an optimal image quality may be obtained.
  • FIG. 2 is a structural diagram of an ultrasonic probe 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasound probe 10 may include linear arrays 110 and 120 and a controller 130, and may further include an acoustic lens 140.
  • the linear arrays 110 and 120 may have different effective aperture sizes by selectively selecting elements arranged in an elevation direction on one ultrasonic probe 10.
  • two first linear arrays 110 and two second linear arrays 120 are arranged in an upward direction, but the above-described example is only an embodiment for better understanding of the present invention and is arranged in an upward direction. If so, the arrangement order of each linear array or the total number of linear arrays is not limited thereto and can be variously modified.
  • the controller 130 simultaneously activates the linear arrays to set the effective lens aperture large, or individually activates the linear arrays to set the effective lens aperture small, and then focuses the ultrasound signal on the object through the activated linear array.
  • the linear arrays 110 and 120 may be activated simultaneously, or the first linear array 110 may be activated separately to perform focusing differently.
  • the controller 130 may use a switch for selecting and activating the linear array described above. Linear array selection and activation using a switch will be described later with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the controller 130 may select whether the linear arrays 110 and 120 are activated, and the linear arrays 110 and 120 may be formed to be different from each other in the image direction depending on whether the linear arrays 110 and 120 are activated.
  • the aperture With the aperture, the center of travel of the ultrasonic signal changes.
  • the focusing position may not be changed on the same path, but focusing may be performed on different paths according to activation. An example of focusing on different paths will be described later with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the controller 130 does not need to fix the arrangement position of the linear arrays arranged in the upward direction as the progress center of the ultrasonic signal varies depending on whether the linear array is activated.
  • one linear array may be disposed at the center, and the position may be fixed such that the linear arrays are symmetrically arranged at both sides of the center in the upward direction. In this case, two positions focused on the same path may be formed.
  • the arrangement position since the center of travel of the ultrasonic wave is changed by the effective lens aperture formed differently in the upper direction depending on whether the linear array is activated, it is not necessary to focus on the same path and It is not necessary to fix the arrangement position as it is arranged symmetrically in the upward direction, and the arrangement position can be freely configured.
  • the controller 130 is located at the ultrasonic probe 10 end, not the system stage connected to the ultrasonic probe 10. Therefore, since the controller 130 selects the linear array according to the situation of the patient in the ultrasound probe 10 stage, there is no need to separately use the resources of the system for focusing control.
  • the controller 130 operates at different operating frequencies when a plurality of linear arrays are simultaneously activated to set the effective lens aperture large and when the linear arrays are individually activated to set the effective lens aperture small. You can also do that. For example, when the effective lens aperture is set large, a low frequency is applied, and when the effective lens aperture is set small, a high frequency can be applied.
  • the controller 130 may receive environmental information such as body size or tissue information of an object, analyze the received information, and select a linear array to be activated. Alternatively, the inspector can choose a linear array to activate directly.
  • the acoustic lens 140 focuses the ultrasonic signal generated from the activated linear array into the object.
  • the acoustic lens 140 may be planar. Since the center of the sound field focused in the upward direction is changed through the selection of the linear array to be activated, there is no need to adjust the focusing using the acoustic lens 140. Therefore, the acoustic lens 140 may be removed or the acoustic lens 140 may be designed to have a planar shape so as not to affect the focusing.
  • the acoustic lens 140 according to an exemplary embodiment is designed such that the acoustic lens 140 does not affect the focusing by using a material having a sound velocity that matches the object or a similar material within a predetermined error range. In this case, the predetermined error range may be set within ⁇ 5%, but the setting example is not limited thereto.
  • the linear arrays are composed of elements, each element comprising a piezoelectric element, a backing layer, and a matching layer, respectively, according to an embodiment of the present invention, the thickness of the array width in the upward direction Are different from each other.
  • the piezoelectric element performs a function of mutually converting an electrical signal and an ultrasonic signal.
  • the sound absorbing layer functions to prevent the energy generated in the direction opposite to the direction of the vibration energy generated by the piezoelectric element from being reflected back to the object to interfere with the excited signal in response to the object.
  • the matching layer functions to reduce the acoustic impedance difference between the piezoelectric element and the object to facilitate the transfer of acoustic energy to the object.
  • 3 and 4 are reference diagrams for explaining the operation principle of the ultrasonic probe 10 using the switch 150 according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic signal can be focused at a short distance, and the focused position is a 2 / 4 ⁇ .
  • ⁇ means one wavelength at the center frequency. If the size of the effective lens aperture is small, the ultrasonic signal is focused on a thin place of the object.
  • the operating frequency may be a higher frequency than when the size of the effective lens aperture is large.
  • the switch 150 when the switch 150 is turned on in a state in which the switch 150 is connected to the first connection point 160 with the first linear array 110, the switch 150 is connected to the second linear array 120.
  • the driving signal is applied to the two connection points 170 so that the size of the effective lens aperture becomes b corresponding to the combination of the first linear array 110 and the second linear array 120 activated at the same time.
  • the ultrasonic signal can be focused at a long distance with the effective lens aperture size b, and the focused position is b 2 / 4 ⁇ . If the effective lens aperture is large, the ultrasound signal is focused deep within the object.
  • the operating frequency may be a lower frequency than when the effective lens aperture size is small.
  • the center of travel of the ultrasonic signal varies according to effective lens apertures formed differently in the image direction depending on whether the linear arrays 110 and 120 are activated.
  • a position (FIG. 3) focused by an effective lens aperture corresponding to the first linear array 110 and an effective lens aperture corresponding to the combination of the first linear array 110 and the second linear array 120. It can be seen that the position focused by (FIG. 4) is formed in different paths rather than the same path.
  • the operating frequency when the operating frequency is the same, it is possible to change the sound field to a near or far distance through the on-off control of the switch 150 while maintaining the same resolution.
  • the operating frequency can be changed while changing the sound field to near or far distances.
  • Diagnosis using the switch 150 in the medical field For example, when the patient is thin and the depth to which the ultrasound is to be transmitted is thin, as shown in FIG. 3, the switch 150 is turned off to focus near. In contrast, when the patient is fat and the depth to which the ultrasound is to be transmitted is deep, as shown in FIG. 4, the switch 150 is turned on to focus at a distance.
  • an image having an optimal image quality may be obtained by selecting an optimal linear array adaptively to an environment in which a depth of a target tissue of a patient changes.
  • the ultrasonic probe 10 has two linear arrays
  • the number of linear arrays may be extended to three or more.
  • the principle of selecting an optimal linear array adaptively to the patient's environment is the same. For example, if the ultrasonic probe 10 consists of a first linear array, a second linear array, and a third linear array, it is determined whether the switch connected to each linear array is on or off to activate each linear array individually or two. Combinations of two linear arrays can be selectively activated. Alternatively, all three linear arrays can be activated simultaneously. In each case, the effective lens aperture may be changed by the activated linear array to focus the ultrasonic signals differently, and the center of travel of the ultrasonic signals may be changed at the time of focusing.
  • FIG. 5 is a block diagram of the ultrasound imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasound imaging apparatus 1 includes an ultrasound probe 10, a transmitter 11, a beam forming unit 12, a signal processor 13, a scan converter 14, and an image processor 15. And a display unit 16.
  • the ultrasound imaging apparatus 1 further includes a storage unit (not shown) such as a memory.
  • the ultrasonic probe 10 includes at least one transducer element operable to mutually convert an electrical signal and an ultrasonic signal.
  • the converter includes a piezoelectric element for generating an ultrasonic signal in response to the electrical signal and for generating an electrical signal in response to the ultrasonic echo signal. Transmitted ultrasound beams output from each converter in response to an electrical signal exhibit high or low frequency characteristics depending on the characteristics of the piezoelectric element.
  • Ultrasonic probe 10 is composed of a plurality of linear arrays arranged in the image direction to focus the ultrasonic signal through the effective lens aperture formed in the image direction.
  • a plurality of linear arrays are simultaneously activated to set the effective lens aperture large, or individually, the linear arrays are activated to set the effective lens aperture small and focused through the activated linear array.
  • ultrasonic signals can be focused remotely by activating multiple linear arrays simultaneously to set a large effective lens aperture.
  • the ultrasonic signal can be focused at a short distance by individually selecting the linear array and setting the effective lens aperture small.
  • the ultrasonic probe 10 transmits an ultrasonic signal to the object through the transmitter 11 in response to a transmission signal, which is an electrical signal output from a transmission signal generator (not shown), and receives an echo signal reflected from the object.
  • the ultrasonic probe 10 outputs a reception signal that is an electrical signal in response to the received echo signal.
  • the beam forming unit 12 receives and focuses a received signal output from the ultrasonic probe 10 to form a receiving focus beam, and the signal processing unit 13 detects an envelope for the receiving focused beam output from the beam forming unit 12. Processing or the like to form ultrasonic image data.
  • the scan converter 14 converts the ultrasound image data output from the signal processor 13 into a data format capable of displaying the image, and the image processor 15 processes and displays the image data output from the scan converter 14.
  • the display unit 16 displays the image received from the image processor 15.

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Abstract

다양한 포커싱을 통해 다중 선택 가능한 초음파 프로브 및 이를 구비한 초음파 영상 진단장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 프로브는 상 방향로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 포커싱하도록 상 방향으로 배열되는 다수의 선형 어레이와, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 상 방향 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 상 방향 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이의 포커싱을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

다양한 포커싱을 통해 다중 선택 가능한 초음파 프로브 및 이를 구비한 초음파 영상 진단장치
본 발명은 영상 진단기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 영상 진단 기술에 관한 것이다.
최근 들어 급속히 발전하고 있는 전자공학 및 신호처리, 특히 디지털 신호처 리 기술은 영상 진단장치 분야에도 커다란 영향을 끼치고 있다. 영상 진단장치는 인체의 내부를 절단하지 않고 볼 수 있다는 점에서 의료용 진단기기의 꽃이라고 할 수 있다. 이러한 영상 진단장치에는 X-ray 진단기, MRI(Magnetic Resonance Imaging: 자기공명영상) 진단기, 초음파 진단기 등이 사용되고 있으며, 각각 그 장단점들이 있다. 그 중, 초음파 영상 진단장치는 실시간 진단이 가능하며 가격이 저렴한 장점을 가진다. 초음파 영상 진단장치는 내과, 산부인과, 소아과, 비뇨기과, 안과, 방사선과 등의 거의 모든 의학분야에서 필수적인 진단장치가 되어 그 수요가 급격히 증가하고 있다.
초음파 영상 진단장치는 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코신호를 수신하도록 동작하는 초음파 프로브를 포함한다. 초음파 프로브는 동작 주파수 특성에 따라 획득되는 영상의 해상도가 차이가 날 수 있다.
예를 들어, 송신 초음파 빔이 고주파 특성을 가질 경우, 프로브로부터 가까운 영역, 즉 대상체의 얕은 영역에 대해서는 초음파 빔의 집속 특성이 양호하여 해상도가 높은 영상을 얻을 수 있다. 이에 비하여, 프로브로부터 먼 영역, 즉 대상체의 깊은 영역에 대해서는 상대적으로 초음파 빔의 침투가 어려워 송신 집속 특성이 저하되어 해상도가 떨어진다.
이와 반대로, 송신 초음파 빔이 저주파 특성을 가질 경우, 프로브로부터 가까운 영역, 즉 대상체의 얕은 영역에 대해서는 고주파 특성의 송신 초음파 빔에 비하여 해상도가 떨어지는 반면에, 프로브로부터 먼 영역, 즉 대상체의 깊은 영역에 대해서는 상대적으로 초음파 빔의 침투가 용이하여 개선된 해상도의 영상을 얻을 수 있다. 따라서, 대상체의 다양한 특성에 적합한 최상의 품질을 갖는 이미지를 획득할 수 있는 초음파 프로브가 요구된다.
일 실시 예에 따라, 대상체의 뚱뚱함 또는 날씬함의 특성에 상관없이 최적의 이미지를 획득할 수 있는 초음파 프로브 및 이를 구비한 초음파 영상 진단장치를 제안한다.
일 실시 예에 따른 초음파 프로브는, 상 방향(elevation direction)으로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 포커싱하도록 상 방향으로 배열되는 다수의 선형 어레이와, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이의 포커싱을 제어하는 제어부를 포함한다.
이때, 다수의 선형 어레이는 제어부에 의한 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파 신호의 진행 중심이 달라질 수 있다.
제어부는, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정함에 따라 초음파 신호를 원거리에 포커싱하거나, 개별적으로 선형 어레이를 선택하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정함에 따라 초음파 신호를 근거리에 포커싱할 수 있다.
일 실시 예에 따른 다수의 선형 어레이는 제1 선형 어레이 및 제2 선형 어레이를 포함하며, 제어부는 스위치가 제1 선형 어레이와의 접속점에 연결된 상태에서, 스위치를 온 시키면 제2 선형 어레이와의 접속점에 구동신호가 인가되어, 동시에 활성화된 제1 선형 어레이와 제2 선형 어레이의 결합에 대응하는 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 원거리에 포커싱하고, 스위치가 제1 선형 어레이와의 접속점에 연결된 상태에서, 스위치를 오프 시키면 제2 선형 어레이와의 접속점에 구동신호 인가가 차단되어, 제1 선형 어레이에 대응하는 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 근거리에 포커싱할 수 있다.
일 실시 예에 따른 다수의 선형 어레이는 제1 선형 어레이, 제2 선형 어레이 및 제3 선형 어레이를 포함하며, 제어부는 스위치의 온 오프 여부를 결정하여 각 선형 어레이를 개별적으로 활성화하거나 두 개의 선형 어레이 조합을 선택적으로 활성화하거나 3개의 선형 어레이를 동시에 활성화함에 따라 활성화된 선형 어레이의 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 서로 상이하게 포커싱할 수 있다.
일 실시 예에 따른 제어부는, 유효 렌즈 구경의 크기 조절 시에 대상체의 체구 또는 조직 정보를 포함한 환경 정보를 이용할 수 있다. 제어부는 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정한 경우와, 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정한 경우에 서로 상이한 동작 주파수에서 동작하도록 동작 주파수를 인가할 수 있다.
일 실시 예에 따른 초음파 프로브는 활성화된 선형 어레이로부터 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 포커싱하는 음향 렌즈를 더 포함하며, 음향 렌즈는 평면형일 수 있다.
일 실시 예에 따른 초음파 프로브는 활성화된 선형 어레이로부터 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 포커싱하는 음향 렌즈를 더 포함하며, 음향 렌즈는 음속이 대상체와 일치하거나 소정의 오차 범위 이내에서 유사할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 초음파 영상 진단장치는, 상 방향으로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 대상체를 대상으로 초음파 신호를 포커싱하도록 상 방향으로 배열되는 다수의 선형 어레이로 구성되며, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이를 통해 포커싱하는 초음파 프로브와, 초음파 프로브에서 활성화된 선형 어레이에 의하여 대상체를 대상으로 초음파 신호를 송수신하는 송수신부와, 송수신부를 통해 대상체로부터 반사 초음파 신호를 수신하면 수신된 반사 초음파 신호로부터 디스플레이 가능한 영상을 생성하는 영상 처리부와, 영상 처리부에서 생성된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
이때, 다수의 선형 어레이는 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파 신호의 진행 중심이 달라질 수 있다.
초음파 프로브는 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정한 경우 초음파 신호를 원거리에 포커싱하며, 개별적으로 선형 어레이를 선택하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정하는 경우 초음파 신호를 근거리에 포커싱할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 단일의 프로브를 이용하여, 환자의 대상 조직의 깊이가 변하는 환경에 적응적으로 최적의 선형 어레이를 선택하여 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 환자가 뚱뚱하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 깊은 경우와, 환자가 날씬하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 얇은 경우 등 환자의 깊이가 가변하는 환경에 상관없이 각 환경에 적합한 선형 어레이를 선택하여 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다. 나아가, 프로브의 제작 공정이 간단하고, 영상 진단시스템에 있어서 프레임 율(frame rate) 및 동일 채널 수에서의 라인 밀도(line density)의 손해없이 환자의 특성에 따라 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 프로브의 공간 축을 정의한 참조도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 프로브의 구조도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치를 이용한 초음파 프로브의 동작 원리를 설명하기 위한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 영상 진단장치의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 프로브(10)의 공간 축을 정의한 참조도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 프로브(10)의 선형 어레이(linear array)가 늘어서 있는 방향을 측 방향(azimuthal direction), 빔(beam)이 진행하는 방향을 축 방향(axial direction), 이 두 방향에 직교하는 방향을 상 방향(elevational direction)이라 정의한다. 선형 어레이로 구성된 초음파 프로브의 경우 측 방향을 x축, 축 방향을 z축, 상 방향을 y축의 직교 좌표계로 정의하기도 한다.
일반적으로, 선형 어레이 프로브의 경우 어레이의 배열이 측 방향으로만 배열되어 있어서, 측 방향으로는 포커싱(focusing), 조정 또는 어레이의 그룹화를 통한 스캔 라인(scan line)의 이동 등이 모두 전자적으로 이루어질 수 있다. 그러나, 상 방향으로는 전자적인 포커싱, 스캔 라인 이동 등이 불가능하다. 그래서, 상 방향에 대해서는 음향 렌즈를 프로브 앞 단에 부착하여 고정된 초점(fixed focus)을 가지게 하고 있다.
선형 어레이 프로브의 고정 초점에 의해 음장은 정해지며, 프로브의 대역폭(bandwidth)에 따라 동작 주파수를 달리하여 투과도(penetration)와 해상도(resolution)를 다르게 하여 사용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 고정된 초점을 갖는 특성에 의해 대상체인 환자의 상황에 따라 그 차이가 커서, 때로는 2개 이상의 프로브를 구비해 놓고 사용해야 하는 경우가 발생하게 된다. 그리고, 이런 경우, 투과도를 좋게 하기 위해서 낮은 주파수의 것을 선택하면 해상도가 떨어질 수 있고, 해상도를 좋게 하기 위해서 높은 주파수의 것을 선택하면 투과도가 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 프로브들을 여러 개 사용하는 것이 아니라, 하나의 프로브를 사용하고도 환자의 상황 별로 최적의 이미지를 획득할 수 있는 프로브 구조를 제안한다. 예를 들어, 환자가 뚱뚱하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 깊은 경우와, 환자가 날씬하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 얇은 경우 등 환자의 깊이가 변하는 환경에 적응적으로 최적의 선형 어레이를 선택하여 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다. 또 다른 예로, 환자를 대상으로 환자를 향한 초음파 송신 방향에 따라 환자의 측면 방향에 송신하는 경우와, 환자의 전후 방향으로 송신하는 경우 등 환자의 깊이가 변하는 환경에 적응적으로 최적의 선형 어레이를 선택하여 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 프로브(10)의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 초음파 프로브(10)는 선형 어레이(110,120) 및 제어부(130)를 포함하며, 음향 렌즈(140)를 더 포함할 수 있다.
선형 어레이(110,120)는 하나의 초음파 프로브(10)에 상 방향(elevation direction)으로 배열된 소자들을 선택적으로 선택함으로써 서로 다른 유효 렌즈 구경(effective aperture size)을 가질 수 있다. 도 2에서는 상 방향으로 배열된 제1 선형 어레이(110)와 제2 선형 어레이(120) 두 개를 도시하였으나, 전술한 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시 예일 뿐, 상 방향으로 배열되어 있기만 한다면, 각 선형 어레이의 배열 순서나 선형 어레이의 총 숫자는 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형 가능하다.
제어부(130)는 선형 어레이들을 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나, 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정한 후, 활성화된 선형 어레이를 통해 대상체를 대상으로 초음파 신호를 포커싱한다. 예를 들어, 선형 어레이들(110,120)을 동시에 활성화거나, 개별적으로 제1 선형 어레이(110)를 활성화하여 포커싱을 다르게 수행한다. 제어부(130)는 전술한 선형 어레이 선택 및 활성화를 위해 스위치를 이용할 수 있다. 스위치를 이용한 선형 어레이 선택 및 활성화에 대해서는 도 3 및 도 4에서 후술한다.
일 실시 예에 따른 제어부(130)는 선형 어레이들(110,120)의 활성화 여부를 선택할 수 있는데, 선형 어레이(110,120)는 제어부(130)에 의한 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경을 가짐에 따라 초음파 신호의 진행 중심이 달라진다. 이 경우, 동일 경로 상에서 포커싱 위치가 변하는 것이 아니라, 활성화 여부에 따라 서로 다른 경로 상에서 포커싱이 이루어질 수 있다. 서로 다른 경로 상에서 포커싱이 이루어지는 예는 도 3 및 도 4에서 후술한다.
나아가, 제어부(130)는 선형 어레이의 활성화 여부에 따라 초음파 신호의 진행 중심이 달라짐에 따라, 상 방향으로 배열되는 선형 어레이들의 배열 위치를 고정할 필요가 없다. 예를 들어, 본 발명과 다르게, 포커싱되는 위치를 다르게 하고자, 중심에 선형 어레이가 하나 배치되고, 상 방향으로 중심의 양쪽으로 선형 어레이들을 대칭 배열되도록 위치를 고정할 수 있다. 이 경우, 동일 경로 상에서 포커싱되는 위치가 2개 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 선형 어레이의 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파의 진행 중심이 달라지는 형태를 가짐에 따라, 동일 경로 상에 포커싱할 필요가 없고 선형 어레이들의 배열 위치를 상 방향으로 중심 대칭적으로 배열하는 것처럼 고정할 필요가 없으며 그 배열 위치를 자유롭게 구성할 수 있다.
제어부(130)는 초음파 프로브(10)와 연결된 시스템 단이 아닌 초음파 프로브(10) 단에 위치한다. 따라서, 제어부(130)는 초음파 프로브(10) 단에서 환자의 상황에 맞게 선형 어레이를 선택하므로, 포커싱 제어를 위해 시스템의 자원을 별도로 사용할 필요가 없다.
일 실시 예에 따른 제어부(130)는 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정한 경우와, 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정한 경우에 서로 상이한 동작 주파수에서 동작하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 유효 렌즈 구경을 크게 설정한 경우는 저주파수를 인가하고, 유효 렌즈 구경을 작게 설정한 경우는 고주파수를 인가할 수 있다.
일 실시 예에 따른 제어부(130)는 대상체의 체구 또는 조직 정보 등의 환경 정보를 입력받아 입력받은 정보를 분석한 후 활성화할 선형 어레이를 선택할 수 있다. 또는 검사자가 직접 활성화할 선형 어레이를 선택할 수 있다.
음향 렌즈(140)는 활성화된 선형 어레이로부터 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 포커싱한다. 일 실시 예에 따른 음향 렌즈(140)는 평면형일 수 있다. 활성화될 선형 어레이의 선택을 통해 상 방향으로 포커싱되는 음장의 중심을 가변시키므로 음향 렌즈(140)를 이용하여 포커싱을 조절할 필요가 없게 된다. 따라서, 포커싱에 영향을 주지 않도록 음향 렌즈(140)를 제거하거나, 음향 렌즈(140)가 평면의 형태를 갖도록 설계할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 음향 렌즈(140)는 음속이 대상체와 일치하거나 소정의 오차 범위 이내에서 유사한 재질을 사용하여, 음향 렌즈(140)가 포커싱에 영향을 미치지 않도록 설계된다. 이때, 소정의 오차 범위는 ±5 % 이내로 설정할 수 있으나, 설정 예는 이에 한정되지는 않는다.
선형 어레이들은 엘리먼트들로 구성되는데, 각 엘리먼트들은 각각 압전소자와 흡음층(backing layer)과, 정합층(matching layer)을 포함하며, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상 방향으로 어레이 폭의 두께가 서로 상이한 부분은 압전소자에 해당된다. 압전소자는 전기적 신호와 초음파 신호를 상호 변환하는 기능을 수행한다. 흡음층은 압전소자에서 발생된 진동 에너지 중 대상체 방향의 반대 방향으로 발생된 에너지가 다시 대상체로 반사되어 대상체에서 응답하여 여기된 신호에 간섭을 주는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 정합층은 압전소자와 대상체 사이의 음향 임피던스 차이를 줄여 대상체로의 음향 에너지의 전달을 용이하게 하는 기능을 수행한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치(150)를 이용한 초음파 프로브(10)의 동작 원리를 설명하기 위한 참조도이다.
도 3을 참조하면, 스위치(150)가 제1 선형 어레이(110)와의 제1 접속점(160)에 연결된 상태에서, 스위치(150)를 오프 시키면 제2 선형 어레이(120)와의 제2 접속점(170)에 구동신호 인가가 차단되어, 유효 렌즈 구경의 크기는 제1 선형 어레이(110)에 대응하는 a가 된다. 이때, 유효 렌즈 구경 크기 a를 가짐에 따라, 초음파 신호를 근거리에 포커싱할 수 있으며, 포커싱되는 위치는 a2/4λ가 된다. λ는 중심 주파수에서의 한 파장을 의미한다. 유효 렌즈 구경의 크기가 작으면 초음파 신호가 대상체의 얇은 곳에 포커싱된다. 여기서, 동작 주파수는 유효 렌즈 구경의 크기가 클 때에 비하여 고주파수일 수 있다.
이에 비해, 도 4에 도시된 바와 같이 스위치(150)가 제1 선형 어레이(110)와의 제1 접속점(160)에 연결된 상태에서, 스위치(150)를 온 시키면 제2 선형 어레이(120)와의 제2 접속점(170)에 구동신호가 인가되어, 유효 렌즈 구경의 크기는 동시에 활성화된 제1 선형 어레이(110)와 제2 선형 어레이(120)의 결합에 대응하는 b가 된다. 이때, 유효 렌즈 구경 크기 b를 가짐에 따라 초음파 신호를 원거리에 포커싱할 수 있으며, 포커싱되는 위치는 b2/4λ가 된다. 유효 렌즈 구경의 크기가 크면 초음파 신호가 대상체의 깊은 곳에 포커싱된다. 여기서, 동작 주파수는 유효 렌즈 구경 크기가 작을 때에 비하여 저주파수일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 선형 어레이(110,120)의 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파 신호의 진행 중심이 달라진다. 예를 들어, 제1 선형 어레이(110)에 대응하는 유효 렌즈 구경에 의해 포커싱되는 위치(도 3)와 제1 선형 어레이(110)와 제2 선형 어레이(120)의 결합에 대응하는 유효 렌즈 구경에 의해 포커싱되는 위치(도 4)가 동일 경로가 아닌 서로 다른 경로에서 형성됨을 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 동작 주파수가 동일한 경우, 동일한 해상도를 유지하면서, 스위치(150)의 온 오프 제어를 통해 근거리 또는 원거리로의 음장 변경이 가능하다. 또는 근거리 또는 원거리로의 음장을 변경하면서 동시에 동작 주파수를 변경할 수도 있다.
의료 현장에서 스위치(150)를 이용한 진단 예를 들면, 환자가 날씬하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 얇은 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 스위치(150)를 오프시켜 근거리로 포커싱한다. 이에 비하여, 환자가 뚱뚱하여 초음파가 투과해야 할 깊이가 깊은 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위치(150)를 온 시켜 원거리로 포커싱한다. 전술한 바에 의하면, 환자의 대상 조직의 깊이가 변하는 환경에 적응적으로 최적의 선형 어레이를 선택하여 최적의 화질을 갖는 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4을 참조로 하여 초음파 프로브(10)가 2개의 선형 어레이를 갖는 경우의 예를 설명하였으나, 선형 어레이의 수는 3개 이상으로 확장될 수 있다. 이 경우에도 환자의 환경에 적응적으로 최적의 선형 어레이를 선택하는 원리는 동일하다. 예를 들어, 초음파 프로브(10)가 제1 선형 어레이, 제2 선형 어레이 및 제3 선형 어레이로 구성된 경우, 각 선형 어레이와 연결된 스위치의 온 오프 여부를 결정하여 각 선형 어레이를 개별적으로 활성화하거나 두 개의 선형 어레이 조합을 선택적으로 활성화할 수 있다. 또는 3개의 선형 어레이 모두를 동시에 활성화할 수 있다. 각 경우에 있어서 활성화된 선형 어레이에 의해 유효 렌즈 구경이 변하여 초음파 신호를 서로 상이하게 포커싱할 수 있으며, 해당 포커싱 시에 초음파 신호의 진행 중심이 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 영상 진단장치(1)의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 초음파 영상 진단장치(1)는 초음파 프로브(10), 송신부(11), 빔 형성부(12), 신호 처리부(13), 스캔 변환부(14), 영상 처리부(15) 및 디스플레이부(16)를 포함한다. 초음파 영상 진단장치(1)는 메모리와 같은 저장부(도시하지 않음)를 더 포함한다.
초음파 프로브(10)는 전기적 신호와 초음파 신호를 상호 변환하도록 동작하는 적어도 하나의 변환소자(transducer element)를 포함한다. 변환소자는 전기적 신호에 응답하여 초음파 신호를 생성하고, 초음파 에코신호에 응답하여 전기적 신호를 생성하기 위해서 압전소자(piezoelectric)를 포함한다. 전기적 신호에 응답하여 각 변환소자에서 출력되는 송신 초음파 빔은 압전소자의 특성에 따라서 고주파 또는 저주파 특성을 보인다.
일 실시 예에 따른 초음파 프로브(10)는 상 방향으로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 포커싱하도록 상 방향으로 배열되는 다수의 선형 어레이로 구성된다. 이때, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이를 통해 포커싱한다. 예를 들어, 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정함에 따라 초음파 신호를 원거리에 포커싱할 수 있다. 또는, 개별적으로 선형 어레이를 선택하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정함에 따라 초음파 신호를 근거리에 포커싱할 수 있다.
초음파 프로브(10)는 송신신호 생성부(도시하지 않음)에서 출력되는 전기적 신호인 송신신호에 응답하여 송신부(11)를 통해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사된 에코신호를 수신한다. 초음파 프로브(10)는 수신한 에코신호에 응답하여 전기적 신호인 수신신호를 출력한다.
빔 형성부(12)는 초음파 프로브(10)로부터 출력되는 수신신호를 수신 집속하여 수신 집속빔을 형성하고, 신호 처리부(13)는 빔 형성부(12)에서 출력되는 수신 집속빔에 대해서 포락선 검파 처리 등을 하여 초음파 영상 데이터를 형성한다.
스캔 변환부(14)는 신호 처리부(13)로부터 출력되는 초음파 영상 데이터를 디스플레이할 수 있는 데이터 포맷으로 변환하고, 영상 처리부(15)는 스캔 변환부(14)로부터 출력되는 영상 데이터를 가공하여 디스플레이부(16)로 전달하며, 디스플레이부(16)는 영상 처리부(15)로부터 수신된 영상을 디스플레이한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 상 방향(elevation direction)으로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 포커싱하도록 배열된 다수의 선형 어레이; 및
    상기 다수의 선형 어레이를 동시에 선택적으로 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이의 포커싱을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 선형 어레이는
    상기 제어부에 의한 활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파 신호의 진행 중심이 달라지는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정함에 따라 초음파 신호를 원거리에 포커싱하거나, 개별적으로 선형 어레이를 선택하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정함에 따라 초음파 신호를 근거리에 포커싱하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 선형 어레이는 제1 선형 어레이 및 제2 선형 어레이를 포함하며,
    상기 제어부는 스위치가 상기 제1 선형 어레이와의 접속점에 연결된 상태에서, 상기 스위치를 온 시키면 상기 제2 선형 어레이와의 접속점에 구동신호가 인가되어, 동시에 활성화된 제1 선형 어레이와 제2 선형 어레이의 결합에 대응하는 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 원거리에 포커싱하고,
    상기 스위치가 상기 제1 선형 어레이와의 접속점에 연결된 상태에서, 상기 스위치를 오프 시키면 상기 제2 선형 어레이와의 접속점에 구동신호 인가가 차단되어, 상기 제1 선형 어레이에 대응하는 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 근거리에 포커싱하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 선형 어레이는 제1 선형 어레이, 제2 선형 어레이 및 제3 선형 어레이를 포함하며,
    상기 제어부는 스위치의 온 오프 여부를 결정하여 각 선형 어레이를 개별적으로 활성화하거나 두 개의 선형 어레이 조합을 선택적으로 활성화하거나 3개의 선형 어레이를 동시에 활성화함에 따라 활성화된 선형 어레이의 유효 렌즈 구경을 통해 초음파 신호를 서로 상이하게 포커싱하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 유효 렌즈 구경의 크기 조절 시에 대상체의 체구 또는 조직 정보를 포함한 환경 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 크게 설정한 경우와, 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 작게 설정한 경우에 서로 상이한 동작 주파수에서 동작하도록 동작 주파수를 인가하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 프로브는
    활성화된 선형 어레이로부터 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 포커싱하는 음향 렌즈; 를 더 포함하며,
    상기 음향 렌즈는 평면형인 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 프로브는
    활성화된 선형 어레이로부터 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 포커싱하는 음향 렌즈; 를 더 포함하며,
    상기 음향 렌즈는 음속이 대상체와 일치하거나 소정의 오차 범위 이내에서 유사한 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  10. 상 방향으로 형성된 유효 렌즈 구경을 통해 대상체를 대상으로 초음파 신호를 포커싱하도록 상 방향으로 배열되는 다수의 선형 어레이로 구성되며, 상기 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 크게 설정하거나 개별적으로 선형 어레이를 활성화하여 상기 유효 렌즈 구경을 작게 설정하여, 활성화된 선형 어레이를 통해 포커싱하는 초음파 프로브;
    상기 초음파 프로브에서 활성화된 선형 어레이에 의하여 대상체를 대상으로 초음파 신호를 송수신하는 송수신부;
    상기 송수신부를 통해 상기 대상체로부터 반사 초음파 신호를 수신하면 수신된 반사 초음파 신호로부터 디스플레이 가능한 영상을 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 영상 처리부에서 생성된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 초음파 프로브의 다수의 선형 어레이는
    활성화 여부에 따라 상 방향으로 서로 상이하게 형성되는 유효 렌즈 구경에 의해 초음파 신호의 진행 중심이 달라지는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 초음파 프로브는
    상기 다수의 선형 어레이를 동시에 활성화하여 유효 렌즈 구경을 크게 설정함에 따라 초음파 신호를 원거리에 포커싱하거나, 개별적으로 선형 어레이를 선택하여 유효 렌즈 구경을 작게 설정함에 따라 초음파 신호를 근거리에 포커싱하도록 활성화되는 선형 어레이가 선택되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078228A (ko) * 2015-08-27 2018-07-09 크레가나 언리미티드 캄파니 모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819537A (ja) * 1994-07-05 1996-01-23 Hitachi Medical Corp 超音波装置の受波整相回路
JPH1014916A (ja) * 1996-07-09 1998-01-20 Toshiba Corp 超音波プローブ
JP2008228873A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Hitachi Medical Corp 超音波探触子及び超音波診断装置
KR20110091829A (ko) * 2004-09-16 2011-08-12 가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨. 가변 깊이 초음파 치료 시스템 및 방법
KR20120082642A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 경북대학교 산학협력단 2차원 배열 초음파 트랜스듀서

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011172807A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Hitachi Aloka Medical Ltd 超音波探触子および超音波診断装置
JP2013042248A (ja) * 2011-08-12 2013-02-28 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 超音波探触子、超音波画像診断装置及び超音波探触子の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0819537A (ja) * 1994-07-05 1996-01-23 Hitachi Medical Corp 超音波装置の受波整相回路
JPH1014916A (ja) * 1996-07-09 1998-01-20 Toshiba Corp 超音波プローブ
KR20110091829A (ko) * 2004-09-16 2011-08-12 가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨. 가변 깊이 초음파 치료 시스템 및 방법
JP2008228873A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Hitachi Medical Corp 超音波探触子及び超音波診断装置
KR20120082642A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 경북대학교 산학협력단 2차원 배열 초음파 트랜스듀서

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078228A (ko) * 2015-08-27 2018-07-09 크레가나 언리미티드 캄파니 모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템
KR102104854B1 (ko) 2015-08-27 2020-04-29 크레가나 언리미티드 캄파니 모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템

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