WO2015023081A1 - 탄성 영상을 생성하는 방법 및 초음파 진단 장치 - Google Patents

탄성 영상을 생성하는 방법 및 초음파 진단 장치 Download PDF

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ultrasound
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shear wave
signals
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심환
정윤섭
천병근
김영태
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method of generating an elastic image and an ultrasound diagnostic apparatus. Specifically, a method of generating a shear wave in an object and obtaining propagation characteristics of the shear wave in order to generate an elastic image, and an ultrasonic diagnostic apparatus implementing the method are provided.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits an ultrasound signal from a body surface of the object toward a predetermined part of the body, and obtains an image of the soft tissue tomography or blood flow using information of the ultrasound signal reflected from the tissue in the body.
  • Such an ultrasonic diagnostic apparatus has an advantage of being compact, inexpensive, and capable of displaying in real time.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus has the advantage of high stability because there is no exposure of X-ray, etc. It is widely used with the device.
  • Elastic imaging is one of ultrasonic imaging modalities that represent the elasticity of an object as an image.
  • the elasticity of the subject provides qualitative or political information about diseases associated with elasticity of body tissues such as cancer, cirrhosis, and the like.
  • tumors are harder than normal tissue. That is, since the elasticity of the tumor is smaller than that of the normal tissue, when the same pressure is applied to the normal tissue and the tumor, the strain of the normal tissue (strain) is greater than the strain of the tumor.
  • elastic imaging may be used to diagnose tumors or cancers. Ultrasonic diagnostic devices are very simple and quick to use compared to other medical imaging devices, so the advantages and importance of elastic imaging technology using ultrasound is very important in the early diagnosis of diseases.
  • a method of generating a shear wave using ultrasonic waves includes a method of generating a spherical wave by transmitting an ultrasound signal focused to a point in an object, and sequentially transmitting an ultrasound signal focused in a plurality of points in an object. And a method of generating a plane wave in a direction and a plane wave propagating in a direction perpendicular to a direction in which an unsubsonic signal is radiated by transmitting an unfocused ultrasonic signal.
  • various medical imaging methods such as ultrasound imaging, magnetic resonance imaging (MRI) can be used.
  • an ultrasonic signal having a sufficiently short repetition period is transmitted within a region of interest so that the progress of the shear wave can be observed, the response signal is received for the transmitted ultrasonic signal, and the signal is processed through the response signal.
  • a method of obtaining a propagation characteristic of may be used.
  • the frame rate of the ultrasonic signal is 1 kHz or more in consideration of the frequency and bandwidth of the shear wave. Therefore, propagation characteristics of shear waves can be obtained using planar ultrasonic waves having a high pulse repetition frequency (PRF) of 1 kHz or more.
  • PRF pulse repetition frequency
  • an ultrasonic elastic image generating method and apparatus capable of generating a strong shear wave over a large area within an object in order to generate an accurate elastic image.
  • a method and apparatus for generating an ultrasonic elastic image capable of acquiring a propagation characteristic of a shear wave by using an ultrasonic signal having a low frame rate.
  • a method of generating an elastic image includes: transmitting unfocused push signals including a plurality of ultrasound signals to the object in different directions; Transmitting a detection ultrasound signal to an object for which a shear wave is generated by the unfocused push signals; Receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • the unfocused push signal includes the plurality of ultrasonic signals transmitted to a plurality of focus points inside the object, and is generated at the plurality of focus points.
  • the shear wave may be generated in the object by the received acoustic radiation force.
  • the transmitting of the unfocused push signals may include transmitting the unfocused push signals to the object in different directions to reach a predetermined axis simultaneously. It may include a step.
  • the unfocused push signals are transmitted in different directions to generate constructive interference between the unfocused push signals on the predetermined axis.
  • the predetermined axis may be parallel to an axial direction of a plurality of transducer elements for transmitting the unfocused push signals.
  • the transmitting of the unfocused push signals may include first unfocusing from a first group of adjacent transducer elements included in a plurality of transducer elements. Transmitting a push signal; And transmitting a second unfocused push signal from a second group of adjacent transducer elements included in the plurality of transducer elements, wherein the first unfocused push signal and the second unfocused
  • the push signal may be transmitted in different directions to be symmetrical about a predetermined axis.
  • the plurality of transducer elements for transmitting the unfocused push signals are divided into a first group and a second group including transducer elements, and the first unfocused push signals transmitted from the first group and the second unfocusing signals transmitted from the second group.
  • the first unfocused push signal is transmitted in a direction inclined + ⁇ ° with respect to the predetermined axis
  • the second unfocused push signal is transmitted to the predetermined unfocused push signal. It may be characterized in that the transmission in the direction inclined - ⁇ ° relative to the axis.
  • the unfocused push signals include the plurality of ultrasonic signals transmitted from each of a plurality of transducer elements, the plurality of transducer elements,
  • the plurality of transducer elements may transmit the plurality of ultrasonic signals whose intensity decreases from the transducer element positioned at the center of the array in which the plurality of transducer elements are arranged to the transducer element positioned at the end thereof.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits unfocused push signals including a plurality of ultrasound signals to a subject in different directions, and transmits an unfocused push signal to the subject and generates a shear wave by the push signals.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • the unfocused push signal includes the plurality of ultrasound signals transmitted to a plurality of focus points inside the object, and is generated at the plurality of focus points. It may be characterized by generating a shear wave in the object by the acoustic radiation force.
  • the transmitter may transmit the unfocused push signals to the object in different directions to reach the predetermined axis at the same time.
  • the unfocused push signals are transmitted in different directions to generate constructive interference between the unfocused push signals on the predetermined axis
  • the predetermined axis may be parallel to an axial direction of a plurality of transducer elements for transmitting the unfocused push signals.
  • the transmitter transmits a first unfocused push signal from a first group of adjacent transducer elements included in a plurality of transducer elements, and transmits the plurality of push signals. Transmit a second unfocused push signal from a second group of adjacent transducer elements included in the transducer elements, wherein the first unfocused push signal and the second unfocused push signal are symmetric about a predetermined axis It may be characterized in that the transmission in different directions as possible.
  • the plurality of transducer elements for transmitting the unfocused push signals are divided into a first group and a second group including producer elements, and the first unfocused push signals transmitted from the first group and the second unfocused signals transmitted from the second group.
  • the transmitting unit transmits the first unfocused push signal in a direction inclined + ⁇ ° with respect to the predetermined axis, and the second unfocused push signal May be transmitted in a direction inclined by - ⁇ ° with respect to the predetermined axis.
  • the unfocused push signals include the plurality of ultrasound signals transmitted from each of a plurality of transducer elements, the plurality of transducer elements, the The plurality of transducer elements may transmit the plurality of ultrasonic signals whose intensity decreases from the transducer element positioned at the center of the array to the transducer element positioned at the end thereof.
  • the elastic image generating method transmitting the first push signal including at least one ultrasound signal to the object; Transmitting a second push signal including at least one ultrasound signal to the object based on information on propagation of a first shear wave generated inside the object by the first push signal; Transmitting a detection ultrasound signal to an object in which the first shear wave is present and a second shear wave is generated by the second push signal, and receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits a first push signal including at least one ultrasound signal to an object, and transmits a first shear wave generated inside the object by the first push signal.
  • the second push signal including at least one ultrasonic signal is transmitted to the object based on the information on the radio wave, and the first shear wave is present and the second shear wave is generated by the second push signal.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • the elastic image generating method transmitting a push signal including a plurality of ultrasonic signals to the object; Sequentially stopping transmission of the ultrasonic signals in a predetermined direction; Transmitting a detection ultrasound signal to the object in which the shear wave is generated by transmitting the ultrasound signals, and receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits a push signal including a plurality of ultrasound signals to an object, sequentially stops transmission of the ultrasound signals in a first direction, and transmits the ultrasound signals.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • the elastic image generation method transmitting a push signal including at least one ultrasound signal to the object; Transmitting a first detection ultrasound signal having a first time offset from the transmission of the push signal, and transmitting a first ultrasound signal from the first response signal to the first detection ultrasound signal to the object in which the shear wave is generated by the push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus repeatedly transmits a push signal including at least one ultrasound signal to an object, and transmits the push signal to the object in which the shear wave is generated by the transmission of the push signal.
  • a second detection ultrasound signal having a first time offset from the transmission of the signal, the second detection ultrasound signal having a second time offset from the retransmission of the push signal, for an object for which the shear wave is generated by retransmission of the push signal;
  • a receiver configured to acquire first ultrasound image data from a first response signal with respect to the first detection ultrasound signal and to obtain second ultrasound image data from a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal. part; And combining the first ultrasound image data and the second ultrasound image data based on the first time offset and the second time offset, and generating an elastic image of the object using the combined ultrasound image data. It may include an image processor.
  • the elastic image generation method transmitting a push signal including at least one ultrasound signal to the object;
  • the first detection ultrasound signal focused on the first scan line is transmitted from among a plurality of scan lines included in the object in which the shear wave is generated by the push signal, and the first response signal to the first detection ultrasound signal is transmitted to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits a push signal including at least one ultrasound signal to an object, and includes a plurality of scan lines included in the object in which the shear wave is generated by the push signal.
  • a transmitter configured to transmit a first detection ultrasound signal focused on a first scan line and to transmit a second detection ultrasound signal focused on a second scan line among the plurality of scan lines;
  • a reception unit configured to receive a first response signal with respect to the first detection ultrasound signal from the object and to receive a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal from the object.
  • the apparatus may include an image processor configured to extract second image data corresponding to a second scan line and generate a B mode image by combining the first image data and the second image data.
  • the computer-readable recording medium according to the embodiment of the present invention may be a computer-readable recording medium on which a program for implementing the above-described elastic image generating method according to an embodiment of the present invention is recorded.
  • FIG. 1 is a view showing an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a shear wave generated in an object.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment.
  • 4 and 5 show an intensity map and an axial beam profile of an unfocused push signal.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 illustrates an example of unfocused push signals transmitted in different directions according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for describing push signals transmitted according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates an intensity map and an axial beam profile of unfocused push signals transmitted according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • 11 and 12 illustrate push signals adaptively transmitted according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of applying a push signal to adjust the shape of a shear wave according to one embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 illustrate a method of adjusting a shape of a shear wave generated by applying a push signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 17 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a method of obtaining temporally decimated scan line image data in order to detect a shear wave according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a method of generating an elastic image by combining temporally decimated scan line image data according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram for describing a method of obtaining temporally decimated scan line image data in order to detect a shear wave according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram for describing a method of generating an elastic image by combining temporally decimated scan line image data according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram for describing a method of generating an elastic image of an entire image region by generating a plurality of partial elastic images by dividing the image region laterally according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram for describing a method of generating an elastic image at a high processing speed by reducing the depth of an image area according to one embodiment of the present invention.
  • 24 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram for describing a method of transmitting a detected ultrasound signal focused on a transmission reference scan line according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a method of acquiring image data by shifting a transmission reference scan line of a detection ultrasound signal, and generating a B mode image together with an elastic image by combining the obtained image data according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment.
  • a method of generating an elastic image includes: transmitting unfocused push signals including a plurality of ultrasound signals to the object in different directions; Transmitting a detection ultrasound signal to an object for which a shear wave is generated by the unfocused push signals; Receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • an ultrasound diagnosis apparatus may transmit unfocused push signals including a plurality of ultrasound signals to a subject in different directions, and detect ultrasound waves of an object in which shear waves are generated by the push signals.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • a method of generating an elastic image may include transmitting a first push signal including at least one ultrasound signal to an object; Transmitting a second push signal including at least one ultrasound signal to the object based on information on propagation of a first shear wave generated inside the object by the first push signal; Transmitting a detection ultrasound signal to an object in which the first shear wave is present and a second shear wave is generated by the second push signal, and receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus transmits a first push signal including at least one ultrasound signal to an object, and transmits the first push signal generated inside the object by the first push signal.
  • Detection ultrasound for the object that transmits a second push signal including at least one ultrasound signal to the object based on the information on the first shear wave, and the second shear signal is generated by the second push signal.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • a method of generating an elastic image includes transmitting a push signal including a plurality of ultrasound signals to an object; Sequentially stopping transmission of the ultrasonic signals in a predetermined direction; Transmitting a detection ultrasound signal to the object in which the shear wave is generated by transmitting the ultrasound signals, and receiving a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal; And generating an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound diagnostic apparatus transmits a push signal including a plurality of ultrasound signals to an object, sequentially stops transmission of the ultrasound signals in a first direction, and transmits the ultrasound signals.
  • a reception unit configured to receive a response signal to the detection ultrasound signal from the object.
  • an image processor configured to generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • a method of generating an elastic image includes transmitting a push signal including at least one ultrasound signal to an object; Transmitting a first detection ultrasound signal having a first time offset from the transmission of the push signal, and transmitting a first ultrasound signal from the first response signal to the first detection ultrasound signal to the object in which the shear wave is generated by the push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may repeatedly transmit a push signal including at least one ultrasound signal to an object, and transmit the push signal to the object in which the shear wave is generated by the transmission of the push signal. Transmitting a first detection ultrasound signal having a first time offset from the transmission, and generating a second detection ultrasound signal having a second time offset from the retransmission of the push signal, to an object for which the shear wave is generated by retransmission of the push signal; A transmitting unit for transmitting; And a receiver configured to acquire first ultrasound image data from a first response signal with respect to the first detection ultrasound signal and to obtain second ultrasound image data from a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal. part; And combining the first ultrasound image data and the second ultrasound image data based on the first time offset and the second time offset, and generating an elastic image of the object using the combined ultrasound image data. It may include an image processor.
  • a method of generating an elastic image includes transmitting a push signal including at least one ultrasound signal to an object;
  • the first detection ultrasound signal focused on the first scan line is transmitted from among a plurality of scan lines included in the object in which the shear wave is generated by the push signal, and the first response signal to the first detection ultrasound signal is transmitted to the object.
  • the ultrasound diagnostic apparatus transmits a push signal including at least one ultrasound signal to an object, and includes a first scan line among a plurality of scan lines included in the object in which the shear wave is generated by the push signal.
  • a transmitter configured to transmit a first detection ultrasound signal focused on a scan line and to transmit a second detection ultrasound signal focused on a second scan line among the plurality of scan lines;
  • a reception unit configured to receive a first response signal with respect to the first detection ultrasound signal from the object and to receive a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal from the object.
  • the apparatus may include an image processor configured to extract second image data corresponding to a second scan line and generate a B mode image by combining the first image data and the second image data.
  • the computer-readable recording medium according to the embodiment of the present invention may be a computer-readable recording medium on which a program for implementing the above-described elastic image generating method according to the embodiment of the present invention is recorded.
  • an “ultrasound image” refers to an image of an object obtained by using an ultrasonic signal.
  • an "object” may include a person or animal, or part of a person or animal.
  • the subject may include organs such as the liver, heart, uterus, brain, breast, abdomen, or blood vessels.
  • Phantom means a material having a volume very close to the density and effective atomic number of an organism, and may include a sphere phantom having properties similar to the body.
  • a "user” may be a doctor, a nurse, a medical laboratory technologist, a sonographer, etc., but is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a view showing an ultrasound diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal to the object 10 through the probe 1010.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an ultrasound image by receiving the ultrasound echo signal reflected from the object 10.
  • the ultrasound image may be variously implemented.
  • the ultrasound image is a B mode (brightness mode) image representing the magnitude of the ultrasound echo signal reflected from the object 10 and a color representing the speed of the moving object using a Doppler effect in color.
  • the ultrasound image may be a 2D image, a 3D image, or a 4D image.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may provide an elastic image representing an elastic difference of the object 10 as an image by using acoustic radiation force.
  • an elastic image provided by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a diagram for describing a shear wave generated in an object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a signal (hereinafter, referred to as a “push signal”) 210 to push the partial region of the object to the object 10. .
  • a push signal a signal (hereinafter, referred to as a “push signal”) 210 to push the partial region of the object to the object 10.
  • Pushing a portion of an object means applying pressure to the portion of the object by generating acoustic radiation force inside the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the push signal to the object by using the transducer elements of the probe 1010.
  • the push signal may be composed of a plurality of ultrasound signals transmitted inside the object.
  • the push signal may be configured in the form of a beam composed of directional ultrasonic beams.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may quantify and image the elasticity of the tissue by applying acoustic radiation force inside the object and acquiring propagation characteristics of the shear wave generated by the applied acoustic radiation force.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a spherical shear wave by using a transducer element of the probe 1010 to transmit a push signal focused to a point inside the object.
  • Generating oblique shear waves by sequentially or sequentially transmitting a push signal focused to a plurality of points within the object, or proceeding in a direction perpendicular to the direction in which the push signal is transmitted by transmitting an unfocused push signal
  • a plane shear wave can be generated.
  • the unfocused push signal may be a signal transmitted from at least some transducer elements included in the probe 1010 as a signal that is not focused at a particular point.
  • the unfocused push signal may be a signal composed of ultrasonic signals focused at infinitely many points inside the object.
  • the unfocused push signal may be a signal composed of ultrasonic signals focused on a predetermined line inside the object or focused on a plane inside the object.
  • the shear wave 220 may be generated around the region pushed by the push signal 210 in the object 10.
  • a spherical shear wave When transmitting the focused push signal to a point inside the object, a spherical shear wave is formed and propagated in a relatively narrow area in the axial direction and the lateral direction of the push signal, The size of the region of interest ROI may be limited. In addition, stability problems may occur when increasing the voltage applied to the transducer elements generating the push signal or using more transducer elements in order to enlarge the region of interest.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may operate to transmit some unfocused push signals that are not focused at a specific point.
  • Some transducer elements that transmit the unfocused push signal may transmit the push signal consistently to areas within the object at different depths along the axial direction in which the push signal is transmitted.
  • FIG. 2 illustrates a case in which the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment transmits the unfocused push signal 210.
  • the shear wave propagates in a direction perpendicular to the direction in which the push signal is transmitted. Therefore, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may observe the shear wave as the region of interest to the left region and the right region of the point where the push signal reaches the deepest by transmission of one push signal.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment.
  • the ultrasound apparatus 1000 may include a probe 1010 and a main body 1050, and the main body 1050 may include an ultrasound transceiver 1020 and a main body 1050.
  • An image processor 1030 is included.
  • Ultrasonic transceiver 1020 according to an embodiment of the present invention transmits a push signal to generate a shear wave, and a transmitter 1021 for transmitting a detection ultrasonic signal to obtain the propagation characteristics of the shear wave generated by the push signal And a receiver 1022 that receives a response signal to the detected ultrasound signal.
  • the probe 1010 may transmit an ultrasound signal to an object according to a driving signal applied from the ultrasound transceiver 1020 and receive an echo signal reflected from the object.
  • Probe 1010 includes a plurality of transducers. The plurality of transducers vibrate according to the transmitted electrical signal and generate ultrasonic waves, which are acoustic energy.
  • the probe 1010 may be connected to the main body of the ultrasound diagnosis apparatus 1000 by wire or wirelessly, and the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include a plurality of probes 1010 according to an implementation form.
  • the probe 1010 may include at least one of 1D (Dimension), 1.5D, 2D (matrix), and 3D probe.
  • the probe 1010 may transmit a push signal to an object to induce a shear wave.
  • the probe 1010 may transmit a detection ultrasound signal for tracking the shear wave to the object, and receive a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal.
  • the ultrasound transceiver 1020 may control the probe 1010 to transmit a push signal to the object, to transmit a detection ultrasound signal, and to receive a response signal from the object.
  • the ultrasonic transceiver 1020 includes a transmitter 1021 and a receiver 1022.
  • the transmitter 1021 may control the plurality of transducer elements included in the probe 1010 to transmit the push signal to the object.
  • the transmitter 1021 uses the transducer elements of the probe 1010 to generate a spherical shear wave by transmitting a push signal focused to a point inside the object or to focus on a plurality of points within the object. Generates an oblique shear wave by sequentially transmitting a plurality of push signals, or generates a plane shear wave traveling in a direction perpendicular to the direction in which the push signal is transmitted by transmitting an unfocused push signal can do.
  • the transmitter 1021 may transmit the push signal to the object in various ways so as to generate a strong shear wave for a wide area within the object.
  • the transmitter 1021 may generate a shear wave by transmitting unfocused push signals steered at different angles from a plurality of transducer elements to an object. have.
  • the transmitter 1021 may adjust an electrical signal applied to each transducer element of the probe 1010 to change a phase of an ultrasonic signal transmitted by each transducer element or to cause the ultrasonic signal to have a time delay.
  • the transmitter 1021 is said to steer to change the direction in which the ultrasonic signal is transmitted due to a phase change or a time delay with respect to the ultrasonic signal transmitted from the plurality of transducer elements.
  • the transmitter 1021 may change the direction in which the push signal is transmitted by adjusting the phase or time delay of each ultrasound signal. That is, the transmitter 1021 can steer the push signal at a predetermined angle.
  • the transmitter 1021 may generate the first shear wave in the object by transmitting the first push signal including the at least one ultrasound signal to the object.
  • the transmitter 1021 may transmit the second push signal including the at least one ultrasound signal to the object based on the information on the propagation of the first shear wave.
  • the transmitter 1021 may generate a second shear wave to constructively interfere with the first shear wave.
  • the transmitter 1021 may transmit a push signal including a plurality of ultrasound signals to an object.
  • the push signal may be in the form of a push beam that includes a plurality of laterally arranged ultrasound beams.
  • the ultrasonic beams may have a beam width that is narrower than the beam width of the push beam.
  • the transmitter 1021 may generate the shear wave by sequentially stopping the transmission of the ultrasonic beams in the lateral direction. That is, the plurality of ultrasonic beams may be transmitted simultaneously by the transmitter 1021 and may be transmitted for different time periods. The time period of the plurality of ultrasound beams may be increased or decreased depending on the lateral direction in which the plurality of ultrasound beams are listed. For example, the transmitter 1021 may stop the transmission of the ultrasound beam sequentially from the ultrasound beam push signal located at the far end of the ultrasound beams.
  • the transmitter 1021 may transmit a detection ultrasound signal for tracking the shear wave to the object in which the shear wave is generated by the push signal.
  • the transmitter 1021 may transmit an ultrasound signal to an object having the shear wave and receive a response signal of the transmitted ultrasound signal from the object.
  • the transmitter 1021 may control the plurality of transducer elements included in the probe 1010 to transmit and receive the detected ultrasonic signal to track the shear wave.
  • the transmitter 1021 may transmit the detected ultrasound signal to the object by using the transducer elements of the probe 1010.
  • the receiver 1022 may receive a response signal of the detection ultrasound signal transmitted to the object from the object.
  • the receiver 1022 may control a plurality of transducer elements included in the probe 1010 to transmit and receive an ultrasonic signal to track the shear wave.
  • Ultrasound image data may be obtained from the received response signal.
  • the ultrasound transceiver 1020 may transmit and receive an ultrasound signal to an object in various ways to obtain the propagation characteristics of the shear wave by transmitting and receiving the ultrasound signal at a relatively low frame rate.
  • the ultrasound transceiver 1020 may transmit a first detection ultrasound signal having a first time offset to an object having a shear wave, and transmit the first detection ultrasound signal to the first detection ultrasound signal.
  • First ultrasound image data may be obtained from the first response signal.
  • the receiver 1022 may transmit a second detection ultrasound signal having a second time offset to an object having a shear wave, and obtain second ultrasound image data from a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal. .
  • the ultrasound transceiver 1020 transmits a first ultrasound signal focused on a first scan line among a plurality of scan lines included in an object, and transmits the first ultrasound signal to the first ultrasound signal.
  • the first response signal may be received from the object.
  • the receiver 1022 may transmit a second ultrasound signal focused on the second scan line among the plurality of scan lines, and receive a second response signal corresponding to the second ultrasound signal from the object.
  • the image processor 1030 generates an elastic image of the object based on the response signal received by the receiver 1022.
  • the image processor 1030 may acquire a plurality of ultrasound image frames of the object based on the response signal received by the receiver 1022.
  • the image processor 1030 may calculate a displacement of an object represented by the ultrasound image frames by comparing the plurality of ultrasound image frames.
  • the image processor 1030 may obtain information about the elasticity of the tissue included in the object based on the calculated displacement between the frames.
  • the information about elasticity may include strain, elasticity, etc.
  • the strain is an object after the tissue is deformed by the stress to the length of the tissue before the tissue is deformed. Is the ratio of the length change amount, and the elasticity means the ratio of the stress (stress) to the strain (strain).
  • the image processor 1030 may generate an elastic image indicating information on elasticity of the tissue included in the object using at least one of color, brightness, and figure.
  • the image processor 1030 may measure a shear wave parameter indicating a shear wave characteristic of the shear wave based on a response signal received from the object.
  • the shear wave parameter may include at least one of a propagation velocity of the shear wave and an attenuation coefficient of the shear wave.
  • Equation (1) The propagation velocity Vs of the shear wave can be obtained by the following equation (1), and the attenuation coefficient ( ⁇ ) of the shear wave can be obtained by the following equation (2).
  • Equations 1 and 2 below R and X are each a real component and an imaginary component of the acoustic impedance of the object, ⁇ is the density of the object, and ⁇ is the angular frequency of the shear wave.
  • the ultrasound transmitter 1020 may transmit an ultrasound signal a plurality of times to an area where the shear wave propagates, and may receive a response signal from the object a plurality of times in response to the ultrasound signal.
  • the image processor 1030 may measure the shear wave parameter by applying cross-correlation to the response signals received a plurality of times.
  • the characteristics of the shear wave induced inside the object may vary within a range apparent to those skilled in the art.
  • the image processor 1030 may acquire elastic characteristics of the object by using the shear wave parameter.
  • the elastic characteristics of the object may include at least one of a shear modulus, a young's modulus, and a shear viscosity of the object.
  • the shear modulus G of the object may be obtained by Equation 3 below, the Young's modulus E may be obtained by Equation 4 below, and the shear viscosity ⁇ is May be obtained by five.
  • the image processor 1030 may generate an elastic image representing the elastic characteristics of the object using at least one of color, brightness, and figure.
  • the image processor 1030 may generate an elastic image of the object by mapping the elastic property of the object to a black and white scale or a color scale.
  • the image processor 1030 may further generate a B mode image representing the object as well as the elastic image of the object.
  • the image processor 1030 may calculate a reflection coefficient from the response signal of the ultrasound signal transmitted to the object, and generate a B mode image representing the calculated reflection coefficient.
  • the B mode image may represent the reflection coefficient calculated from the response signal using the brightness of each pixel included in the B mode image.
  • the image processor 1030 may include a first response signal for the first ultrasound signal transmitted by focusing on the first scan line among the plurality of scan lines included in the object, and a second scan line among the plurality of scan lines.
  • the elastic image may be generated using the second response signal to the second ultrasound signal focused and transmitted to the second ultrasound signal.
  • the image processor 1030 extracts first image data corresponding to the first scan line from the first response signal, extracts second image data corresponding to the second scan line from the second response signal,
  • the B mode image may be generated by combining the image data and the second image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may operate to transmit some non-focused push signals to a specific point.
  • Some transducer elements that transmit an unfocused push signal may transmit push signals continuously for different depths in the axial direction.
  • the shear wave propagates in a direction perpendicular to the direction in which the push signal is transmitted. Therefore, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may observe the shear wave as the region of interest to the left region and the right region of the point where the push signal reaches the maximum depth by transmitting one push signal.
  • the axial direction is a direction perpendicular to the direction in which the transducer elements are arranged, and may be a direction in which an unsteered ultrasonic signal is transmitted from the transducer element.
  • the axial direction may be a depth direction of the object.
  • the acoustic radiation force that generates the shear wave is proportional to the intensity of the push signal.
  • an intensity profile is not uniform in the axial direction of the push signal, and thus the intensity of the push signal varies depending on the depth.
  • an error may occur in the estimated speed estimate based on the assumption that the shear wave is constantly moving left and right.
  • the strength of the unfocused push signal is small compared to the strength of the focused push beam where the energy of the push signal is focused at a point, the strength of the shear wave generated by the unfocused push signal Also becomes smaller. Therefore, when the shear wave is generated using the unfocused push signal, the strength of the shear wave is small, so that the signal-to-noise ratio (SNR) is lowered during the shear wave tracking.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • Increasing the number of transducer elements used to transmit the push signal in order to increase the signal-to-noise ratio increases the beam width of the push signal, thereby making the axial beam profile of the push signal more uneven.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include a push in which the beam profile is uniform in the axial direction (that is, the beam profile is uniform at different depths). You can send a signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may prevent the dispersion of energy of the push signal by maintaining a moderately narrow beam width even when a large number of transducer elements are used.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may improve the signal-to-noise ratio by amplifying the strength of the shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may actively control the shape and properties of the shear wave.
  • 4 and 5 show an intensity map and an axial beam profile of an unfocused push signal.
  • the intensity maps 410 and 510 of FIGS. 4 and 5 are maps showing the intensity of the push signal in color.
  • the axial beam profiles 420 and 520 of FIGS. 4 and 5 are maps showing the intensity of the push signal applied to the object along the central axis of the push signal.
  • the central axis of the push signal is an axis passing through the most centrally located transducer element in the array in which the plurality of transducer elements transmitting the push signal are arranged, and means an axis parallel to the axial direction.
  • the x-axis of the axial beam profiles 420 and 520 represents the relative intensity of the ultrasonic signal and the y-axis represents the depth.
  • 4 shows an intensity map and an axial beam profile of an unfocused push signal transmitted using twelve transducer elements.
  • 5 shows an intensity map and an axial beam profile of an unfocused push signal transmitted using 24 transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 uses an unfocused push signal for generating a shear wave, generating a larger shear wave by using a larger number of transducer elements no. Instead, using a larger number of transducer elements introduces an error in measuring the propagation velocity of the shear wave by causing the push signal to have a diffused shape.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal having a uniform beam profile (that is, uniform beam profiles at different depths) in the axial direction.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may prevent the dispersion of energy of the push signal by maintaining a moderately narrow beam width even when a large number of transducer elements are used.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may set a plurality of focal points in an axial axis, and subsets of the transducer elements may be focused at different depths. Focus to transmit push signals.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 1000 forms two steered unfocusing push signals on the left and right facing the central axis (the axial axis passing through the center of the array where the transducer elements are arranged). Energy of the push signals can be collected at multiple focal points on the axis.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may apply apodization to transducer elements to transmit push signals having different intensities according to depths.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1000 will be described with reference to FIGS. 6 to 9 with reference to a specific method for preventing the dispersion of the energy of the push signal by maintaining a moderately narrow width of the push signal. do.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • the method of generating an elastic image illustrated in FIG. 6 may be performed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 illustrated in FIG. 2. Specifically, step S610 may be performed by the probe 1010 and the transmitter 1021 of FIG. 2, and steps S620 and S630 may be performed by the probe 1010 and the shear wave information detector 1022 of FIG. 2, and step S640. May be performed by the image processor 1030 of FIG. 2. Therefore, the description of FIG. 2 may also be applied to the method of generating the elastic image shown in FIG. 6, and overlapping descriptions are omitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the unfocused push signals including the plurality of ultrasound signals to the object in different directions.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the unfocused push signals to the object in different directions by steering the unfocused push signals at different angles.
  • the unfocused push signal may include a plurality of ultrasound signals transmitted to a plurality of focuses inside the object.
  • the unfocused push signal may generate a shear wave in the object by acoustic radiation force generated at a plurality of focal points inside the object.
  • the unfocused push signal may mean a plane wave signal for pushing an object by generating an acoustic radiation force.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an unfocused push signal by dividing a plurality of transducer elements into a plurality of subsets and allowing each subset to transmit ultrasound signals by focusing at focuses of different depths. Can be.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 applies an electrical signal to the plurality of transducer elements, thereby allowing each transducer element to output an ultrasonic signal to the object based on the electrical signals applied to the transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may change the phase of the ultrasound signal transmitted by each transducer element or adjust the electrical signal applied to each transducer element, or cause the ultrasound signal to have a time delay. It is called steering that the ultrasound diagnosis apparatus 1000 changes the direction of the push signal by phase shift or time delay with respect to the ultrasound signals transmitted from the plurality of transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the unfocused push signals to the object in different directions so that the unfocused push signals arrive simultaneously on a predetermined axis. Since each transducer element has a different distance with respect to a predetermined axis, the time required for the ultrasonic signal transmitted from each transducer element to reach the predetermined axis may be different. Accordingly, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit two unfocused push signals in different directions as shown in FIG. 7 by changing the phase or delay time of the ultrasound signal transmitted by each transducer element. have. That is, two unfocused push signals may be steered and transmitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include a push signal such that constructive interference between two push signals occurs on a predetermined axis parallel to an axial direction of a plurality of transducer elements. Can be transmitted by steering.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a first unfocused push signal from a first group of adjacent transducer elements among the plurality of transducer elements included in the probe 1010. Also, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a second unfocused push signal from a second group of adjacent transducer elements among the plurality of transducer elements included in the probe 1010.
  • the first unfocused push signal and the second unfocused push signal may be transmitted in different directions so as to be symmetric about a predetermined axis.
  • the predetermined axis may be a central axis passing through the center of the array in which the plurality of transducer elements are arranged and parallel to the axial direction of the plurality of transducer elements.
  • the first unfocused push signal may be transmitted in a direction tilted by + ⁇ ° with respect to a predetermined axis
  • the second unfocused push signal may be transmitted in a direction tilted by ⁇ ° with respect to a predetermined axis.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include at least two unfocusing push signals having an intensity applied to an apodization function based on a center of an array in which a plurality of transducer elements are arranged. Can be transmitted to the object. That is, the unfocused push signals transmitted from the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include a plurality of ultrasound signals transmitted from each of the plurality of transducer elements. The plurality of transducer elements may transmit a plurality of ultrasonic signals whose intensity decreases from the transducer element located at the center of the array in which the plurality of transducer elements are arranged to the transducer element located at the end thereof.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the detection ultrasound signal to the object in which the shear wave is generated by the push signal transmitted in operation S610, and receive a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal. have.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image of the object based on the response signal received in operation S620.
  • the ultrasound apparatus 1000 may know the propagation speed of the shear wave in each region within the object by using the response signal.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by using the propagation speed of the shear wave.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by mapping the propagation velocity of the shear wave to the color or by mapping the shear modulus to the color.
  • the ultrasound apparatus 1000 may display the elastic image overlaid on the B mode image.
  • the ultrasound apparatus 1000 may display the elastic image on the B mode image in a translucent state.
  • FIG. 7 illustrates an example of unfocused push signals transmitted in different directions according to an embodiment of the present invention.
  • the plurality of transducer elements 701 and 702 may have the same number of adjacent transducers with respect to the center of the array in which the plurality of transducer elements are arranged. It may be divided into a first group 701 and a second group 702 including elements.
  • the first unfocused push signal 711 transmitted from the first group 701 and the second unfocused push signal 712 transmitted from the second group 702 refer to the predetermined axis 705. Can be transmitted in different directions to be symmetrical.
  • the first unfocusing push signal and the second unfocusing push signal may be steered to the same angle in opposite directions with respect to the axial direction of the plurality of transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 narrows the lateral width of the push signal by transmitting the unfocused push signals steered to reach a predetermined axis at the same time. I can make it.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adjust and transmit the push signal so that the axial profile of the push signal is uniform.
  • the magnitude of the shear wave generated by the push signal according to the depth inside the object due to the intensity profile of the non-uniformly formed push signal. Is different.
  • the shear wave since the propagation velocity of the shear wave propagating in the vertical direction (i.e., the lateral direction) of the direction in which the push signal is applied varies depending on the depth, the shear wave is calculated assuming a time-invariant plane wave front. An error is included in the propagation velocity estimate of. On the other hand, if the axial beam profile of the push signal is made uniform, then a plane shear wave can be assumed that progresses laterally at a uniform velocity within the depths of interest (DOI), More accurate propagation speed can be calculated.
  • DOI depths of interest
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adjust the axis of the push signal by adjusting at least one of an amplitude and a time delay of an electrical signal applied to the transducer elements used to transmit the push signal. It is possible to make the directional beam profile uniform. Alternatively, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may make the axial beam profile of the push signal uniform by applying different electrical signals to the respective transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include at least two unfocusing push signals to which an apodization function is applied based on a center of an array in which a plurality of transducer elements are arranged. Send to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adjust the intensity of the push signal according to the depth by applying an apodization function.
  • the energy of the push signal is concentrated at a particular depth, thereby providing relative relative depth (ie, near depth) from the surface of the object. It can be seen that the strength of the push signal is weakened.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 apodies based on the transducer element located at the center of the array in which the plurality of transducer elements transmitting the push signal are arranged.
  • apodization function a function that decreases (ie, tapers) from the center to both ends may be used, such as a hanning window function.
  • an apodization function of 1, 1.25, 1.5, or 2 times the length of the transducer elements used to transmit the push signal can be used.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may apply an apodization function to the intensity of ultrasound signals transmitted from a plurality of transducer elements. can do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a plurality of ultrasound signals whose intensity decreases from the transducer element positioned at the center of the array in which the plurality of transducer elements are arranged to the transducer element positioned at the end thereof.
  • An axial beam of push signals transmitted by a plurality of transducer elements by applying electrical signals to each transducer element which are relatively reduced toward both ends with a centered transducer element according to an embodiment of the present invention
  • the profile can be made uniform.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a steered push signal by applying a time delay to a plurality of transducer elements. .
  • the graph 801 illustrates a time delay applied to each transducer element when the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits an unfocused unfocused push signal from a plurality of transducer elements to an object. As shown in graph 801, to transmit an unsteered unfocused push signal, the ultrasound diagnostic apparatus 1000 may not apply a time delay to all transducer elements.
  • the graph 802 illustrates a time delay applied to each transducer element when the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a push signal focused to a point inside the object from the plurality of transducer elements to the object.
  • the graph 803 shows a case in which the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment transmits two unfocused push signals in different directions so that constructive interference between the two unfocused push signals occurs on a central axis.
  • the time delay applied to each transducer element is shown.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1000 the time delay applied for each transducer element is mutually larger relative to the center element, and the time delay difference applied between adjacent transducer elements. It is possible to apply a time delay to the plurality of transducer elements so that is constant.
  • two unfocused push signals transmitted from the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may be steered at different angles so as to be symmetrical on the central axis. Can be.
  • FIG. 8 illustrates a time delay applied to each transducer element when 24 transducer elements are used to transmit a push signal, but the present invention is not limited thereto, and the push signal may be changed using various numbers of transducer elements. Can be sent.
  • the smaller the number of transducer elements the lower the lateral width of the unfocused push signal.
  • the strength of the push signal is also reduced, which causes a problem that the signal-to-noise ratio is lowered.
  • a push signal having a large width it is possible to transmit a push signal having a large width while having a narrow width.
  • a push signal having a narrow width can be transmitted regardless of the number of transducer elements used, there is no limitation in the number of transducer elements that can be used.
  • larger shear waves can be generated using more transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal having a large intensity while having a narrow width.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may overlap the existing shear wave and the newly generated shear wave by additionally transmitting a push signal with respect to the shear wave generated in the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may improve signal-to-noise ratio (SNR) and accuracy of the elastic image by generating the superposed shear wave.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the size of the signal to be measured by the ultrasonic system is larger than the error and noise, the signal-to-noise ratio increases and the accuracy of the elastic image is improved.
  • the size of the shear wave that the ultrasound diagnostic apparatus can generate in the object by transmitting the push signal is limited due to the stability of the object or the limitation of resources of the system.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an additional shear wave by transmitting an additional push signal based on the shear wave propagating inside the object.
  • the shear wave that has been previously propagated and the newly generated additional shear wave are overlapped, thereby amplifying the magnitude of the shear wave to be observed.
  • FIG. 10 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • the method of generating an elastic image illustrated in FIG. 10 may be performed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 illustrated in FIG. 2. Specifically, steps S101 and S102 may be performed by the probe 1010 and the transmitter 1021 of FIG. 2, and step S103 may be performed by the probe 1010 and the ultrasound transceiver 1020 of FIG. 2, and step S104. May be performed by the image processor 1030 of FIG. 2. Therefore, the description of FIG. 2 may be applied to the method of generating the elastic image shown in FIG. 10, and overlapping descriptions are omitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a first push signal including at least one ultrasound signal to an object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate the first shear wave inside the object by transmitting the first push signal to the object using at least one transducer among the plurality of transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the first push signal using all the transducer elements included in the probe 1010, and may include at least one of a plurality of subsets constituting the plurality of transducer elements.
  • the first push signal may be transmitted using transducer elements included in one subset.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include at least one ultrasound signal based on information on propagation of the first shear wave generated inside the object by the first push signal.
  • the second push signal may be transmitted to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a second push signal that generates a second shear wave that constructively interferes with the first shear wave.
  • the information about the propagation of the first shear wave may include the propagation speed of the first shear wave or the position of the wavefront of the first shear wave at a predetermined point in time.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention newly transmits the first push wave and the second push signal propagating inside the object by additionally transmitting the second push signal as the first shear wave progresses. Overlapping between the second shear waves can be induced.
  • the information on the propagation of the first shear wave may be previously stored information.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may previously store propagation characteristics of the shear wave generated by transmitting a predetermined push signal inside the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may store the propagation characteristics of the shear wave in advance for each body information or the human body part of the object.
  • the body information may include gender, height, weight, age, and the like
  • the human body part may include liver, abdomen, breast, brain, and the like, but is not limited thereto.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal for acquiring information on propagation of the first shear wave after transmitting the first push signal and before transmitting the second push signal. .
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a response signal of the transmitted detection ultrasound signal, and extract information on propagation of the first shear wave from the response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may determine at least one of a position at which the second push signal is transmitted and a time at which the second push signal is transmitted based on the information on the propagation of the first shear wave. I can regulate it. Regarding the specific method of transmitting the second push signal based on the information on the propagation of the first shear wave, it will be described in more detail later with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the detected ultrasound signal to the object in which the first shear wave is present and the second shear wave is generated by the second push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a response signal from the object in response to the transmitted detection ultrasound signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the detected ultrasound signal to the object in which the shear wave in which the first shear wave and the second shear wave constructively interfere.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound apparatus 1000 may know the propagation speed of the shear wave in each region within the object by using the response signal.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by using the propagation speed of the shear wave.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by mapping the propagation velocity of the shear wave to the color or by mapping the shear modulus to the color. According to an embodiment of the present invention, the ultrasound apparatus 1000 may display an elastic image superimposed on the B mode image.
  • 11 and 12 illustrate push signals adaptively transmitted according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adjust a position at which the second push signal is transmitted based on information on propagation of the first shear wave. As illustrated in FIG. 11, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an additional shear wave by transmitting an additional push signal in consideration of the position of the wavefront of the shear wave propagating inside the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate the first shear wave inside the object by transmitting the first push signal 111 from the at least one transducer of the plurality of transducer elements 115 to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive the second push signal 112 from the at least one transducer of the plurality of transducer elements 115 to the object based on the position of the wavefront 113 of the first shear wave. I can send it.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a second push signal 112 for generating a second shear wave that is constructively interfered with the first shear wave based on the position of the wavefront 113 of the first shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adaptively adjust the transmission position of the second push signal based on the propagation speed of the first shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may determine which of the plurality of transducer elements 115 transmits the second push signal based on the position of the plurality of transducer elements 115 based on the determined position of the second push signal. Can be.
  • the first shear wave 113 previously propagated and the newly generated additional shear wave are overlapped, whereby the amplitude wave amplified shear wave 114 is observed.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may sequentially transmit a plurality of push signals in the lateral direction of the ROI 110 inside the object, and as a result, may generate an elastic image of the entire ROI.
  • Fig. 11 shows a case where the push signal is transmitted five times while changing the transmission position from left to right.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 When the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment transmits a plurality of push signals to have a predetermined time interval t, the next push signal may be transmitted based on the propagation speed of the shear wave generated by the previous push signal. The location can be determined.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits the i + 1 th push signal in consideration of the shear wave generated by the i th push signal will be described as an example.
  • the distance interval D (i) between the i th push signal and the i + 1 th push signal may be obtained by Equation 6 below.
  • Cs (i) is the propagation speed of the shear wave generated by the i-th push signal.
  • the propagation velocity of the shear wave may be a predetermined fixed value, a value stored in advance for each body information or a body part of the object, or a value estimated through a previous measurement.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adjust a time point at which the second push signal is transmitted based on the information about the propagation of the first shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate additional shear waves by transmitting additional push signals in consideration of the propagation speed of the shear waves propagating inside the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 is based on the propagation speed of the shear wave generated by the push signal. When to send an additional push signal can be determined.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate a first shear wave by transmitting a first push signal from at least one transducer element among a plurality of transducer elements to an object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the second push signal from the at least one transducer of the plurality of transducer elements 115 to the object based on the propagation speed of the first shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may adaptively adjust the transmission time point of the second push signal based on the propagation speed of the first shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may alternately apply comb push signal sets.
  • the comb push signal set is composed of a plurality of push signals spaced apart in the form of a comb.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may set two or more comb-shaped push signal sets, transmit the comb push signal set 121, and then determine an optimal transmission time point for transmitting the next comb push signal set 122. have.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 estimates the propagation speed of the first shear wave generated by the comb push signal set 121 and adaptively transmits the next comb push signal set 122 based on the estimated propagation speed. Can be determined. 12 illustrates the use of two comb push signal sets.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits the first comb push signal set 121, estimates the propagation speed of the shear wave generated by the first comb push signal set 121, and estimates the estimated comb push signal set 121.
  • the second comb push signal set 122 may be transmitted at a time determined based on the propagation speed of the shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may amplify the magnitude of the shear wave continuously propagated in the entire region of interest 105 by adjusting the transmission time of the optimal push signal based on the estimated propagation speed of the shear wave.
  • the arrow shows the propagation direction of each shear wave.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a plurality of push signals at a fixed position and based on a propagation speed of the shear wave generated by the previous push signal, determines a time point for transmitting the next push signal. You can decide. A case in which the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits the i + 1 th push signal in consideration of the shear wave generated by the i th push signal will be described as an example.
  • the transmission time interval t (i) between the i th push signal and the i + 1 th push signal may be obtained by Equation 7 below.
  • D (i) is a distance between the transmission position of the i-th push signal and the transmission position of the i + 1 th push signal.
  • the distance D (i) between the i-th push signal transmission position and the i + 1 th push signal transmission position is a known value. For example, when alternately transmitting comb-shaped push signals as shown in FIG. 12, a push signal included in the next push signal sets at an intermediate position of two adjacent push signals included in the previous comb push signal set Are sent.
  • Cs (i) is the propagation speed of the shear wave generated by the i-th push signal.
  • the propagation velocity of the shear wave may be a predetermined fixed value, a value stored in advance for each body information or a body part of the object, or a value estimated through a previous measurement.
  • the general ultrasound diagnostic apparatus simultaneously drives all active transducer elements to transmit a focused push beam or an unfocused push beam for a predetermined time. Transmits a push signal to a specific location (e.g., a specific point, line or face) while stopping transmission of the push signal at the same time.
  • the activation transducer elements may refer to transducer elements used to transmit a predetermined push signal.
  • the ultrasound diagnostic apparatus may use only some transducer elements among the plurality of transducer elements included in the probe or all the transducer elements at once in order to transmit an ultrasound signal.
  • the active transducer elements may include all of the plurality of transducer elements included in the probe or only some of the transducer elements depending on the type or characteristics of the push signal to be transmitted.
  • the shape and characteristics of the shear wave generated by the push signal are determined by the beam profile of the push signal.
  • the center frequency and bandwidth of the shear wave may be included in the characteristic of the shear wave.
  • the requirements of the ultrasonic diagnostic apparatus for detecting the shear wave generated inside the object e.g., the minimum frame rate of the detected ultrasonic signal transmitted and received to detect the shear wave, etc.) are sufficient to observe the progress of the generated shear wave. Can be determined manually.
  • the limiting condition for the ultrasonic diagnostic apparatus required for detecting the generated shear wave increases.
  • the shape of the shear wave is fixed, the signal-to-noise ratio of the shear wave, which can be observed by transmitting the push signal once, is also fixed.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may control the driving of each transducer element differently according to time, thereby adjusting the shape and characteristics of the generated shear wave as desired.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention controls the on / off timing of each transducer element included in the active transducer elements used to transmit the push signal, thereby generating the push signal.
  • the shape of the shear wave can be adjusted.
  • a method of controlling the shape and characteristics of the shear wave by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 13 to 16.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • the method of generating an elastic image illustrated in FIG. 13 may be performed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 illustrated in FIG. 2. Specifically, steps S131 and S132 may be performed by the probe 1010 and the transmitter 1021 of FIG. 2, and step S133 may be performed by the probe 1010 and the ultrasound transceiver 1020 of FIG. 2, and step S134. May be performed by the image processor 1030 of FIG. 2. Therefore, the description of FIG. 2 may be applied to the method of generating the elastic image shown in FIG. 10, and overlapping descriptions are omitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal including a plurality of ultrasound signals to an object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal including a plurality of ultrasound signals by using the active transducer elements.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may use only some transducer elements among the plurality of transducer elements as the active transducer elements.
  • the push signal transmitted by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may have a form of a push beam having directivity.
  • the push signal transmitted from the ultrasound diagnosis apparatus 1000 to the object may include ultrasound signals dividing a lateral width of the push signal into a plurality.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may be configured to transmit respective ultrasound signals through apertures, and may drive all the active transducer elements to transmit the push beam by superpositioning the respective apertures. .
  • the aperture may mean a conceptual "opening" in which ultrasonic signals may be transmitted.
  • the aperture may be a group of transducer elements collectively managed as a common group by the ultrasound diagnostic apparatus 1000.
  • the aperture can include a group of transducer elements that can be physically distinguished from the transducer elements included in the adjacent aperture.
  • adjacent apertures do not necessarily have to be physically distinct.
  • the two apertures may be located adjacent to each other on an array in which transducer elements are arranged continuously.
  • the two apertures may overlap each other on the array.
  • at least one transducer element can function as part of two apertures.
  • the location, number and physical size of the transducers included in the aperture can be dynamically defined in any manner required for a particular application.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may sequentially stop transmission of ultrasound signals in a predetermined direction.
  • the predetermined direction may include a side direction.
  • the lateral direction is a direction in which the plurality of transducer elements transmitting the push signal are listed, and may be a direction perpendicular to the direction in which the unsteered push signal is transmitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 drives all of the active transducer elements to transmit the push signal, and then sequentially transmits the ultrasound signal from the aperture for transmitting the first ultrasound signal to the aperture for transmitting the Nth ultrasound signal. You can stop.
  • One of the two ultrasonic signals transmitted at both ends along the lateral direction in which the active transducer elements are arranged may be referred to as a first ultrasonic signal, and the other may be referred to as an Nth ultrasonic signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate a shear wave inside the object by transmitting push signals including ultrasound signals arranged in a lateral direction.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to the exemplary embodiment may simultaneously transmit ultrasound signals through apertures arranged in the lateral direction, and may transmit each ultrasound signal for different time periods. The time period over which each ultrasound signal is transmitted can be increased or decreased in the lateral direction.
  • the push signal is composed of N ultrasound signals, one of the two ultrasound signals listed at the lateral end of the push signal is called a first ultrasound signal, and the other is called an N-th ultrasound signal.
  • the ultrasonic signals located between the first ultrasonic signal and the Nth ultrasonic signal may be sequentially referred to as the second ultrasonic signal, the third ultrasonic signal, ... the N-1th ultrasonic signal.
  • the time period during which each ultrasound signal is transmitted may increase or decrease from the first ultrasound beam to the Nth ultrasound beam.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal to an object in which a shear wave is generated by transmitting ultrasound signals, and receive a response signal from the object in response to the detection ultrasound signal. can do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image of the object based on the response signal.
  • the ultrasound apparatus 1000 may know the propagation speed of the shear wave in each region within the object by using the response signal.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by using the propagation speed of the shear wave.
  • the ultrasound apparatus 1000 may generate an elastic image by mapping the propagation velocity of the shear wave to the color or by mapping the shear modulus to the color. According to an embodiment of the present disclosure, the ultrasound apparatus 1000 may display the elastic image overlaid on the B mode image.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of applying a push signal to adjust the shape of a shear wave according to one embodiment of the present invention.
  • a push signal transmitted according to an embodiment of the present invention may have a form of a push beam having directivity, and may be composed of ultrasonic beams that divide the lateral beam width of the push beam into a plurality. Can be.
  • FIG. 14 six ultrasonic signals 141-1, 141-2, 141-3, 141-4, and 141- transmitted through six apertures including a plurality of active transducer elements 145. 5, 141-6 is shown, but the present invention is not limited to the number of apertures and the number of ultrasonic beams shown in FIG.
  • the push signal 140 may include ultrasonic signals 141-1, 141-2, 141-3, and 141-4 arranged in a lateral direction (x-axis direction) in which transducer elements are arranged. 141-5, 141-6).
  • the x-axis denotes a lateral axis in which transducer elements are arranged
  • the t-axis denotes a time axis indicating a time point at which the ultrasonic signals from the transducer elements are transmitted and stopped.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include ultrasound signals 141-1, 141-2, and 141-3 from the plurality of transducer elements to an object. 141-4, 141-5, and 141-6) can be sequentially stopped along the side direction.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 stops the transmission of the first ultrasound signal 141-1 through the first aperture at a time t 1, and transmits the transmission of the second ultrasound signal 141-2 through the second aperture.
  • the transmission of the third ultrasound signal 141-3 through the third aperture may be stopped at the time t3.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 sequentially transmits the fourth ultrasound signal 141-4, the fifth ultrasound signal 141-5, and the sixth ultrasound signal 141-6, respectively, at times t4, t5, and t6. You can break on. In other words, the time period during which each ultrasound signal is transmitted may increase from the first ultrasound signal 141-1 to the sixth ultrasound signal 141-6.
  • 15 and 16 are views for explaining a shear wave generated by adjusting the transmission stop timing of the ultrasonic signal included in the push signal as shown in FIG.
  • the sub shear wave generated by each ultrasonic signal also has a time difference due to the time difference of the applied ultrasonic signals.
  • the shear wave component generated by each ultrasonic signal is called a sub shear wave.
  • a first direction a direction in which the transmission of the ultrasonic signal is stopped
  • a second direction has a long wavelength.
  • the shear wave 161 traveling in the second direction has a low center frequency and a narrow bandwidth.
  • the shear wave 163 composed of the sub shear waves 153 traveling in the direction in which the transmission of the ultrasonic signal is stopped (first direction) has a short wavelength and a large amplitude due to constructive interference of the sub shear waves 153.
  • the shear wave 163 traveling in the first direction has a high center frequency and a wide bandwidth.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 sequentially stops the transmission of the ultrasound signals in a predetermined direction, so that the shear wave propagated in the predetermined direction has a large amplitude. do. Therefore, the signal-to-noise ratio of the shear wave propagating in a predetermined direction is improved, thereby increasing the accuracy of the resulting elastic image.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may actively control the shape and characteristics of the generated shear wave, thereby increasing the accuracy of the elastic image and generating the shear wave suitable for the shear wave detection performance of the ultrasound diagnosis apparatus. Can be.
  • the frame rate of the transmitted ultrasound signal is very high, which is very advantageous for shear wave detection.
  • an image generated by using image data acquired at a high frame rate by a high speed imaging system has a disadvantage in that resolution is worse than a method of focusing and transmitting an ultrasound signal at various positions of an object. Therefore, in order to solve this disadvantage, a method of compounding a plurality of frames may be used.
  • a large amount of computation is required to combine a plurality of frames, it is often difficult to implement a method of combining a plurality of frames in a scan line based ultrasound diagnostic apparatus having a low frame rate.
  • the ultrasound diagnostic apparatus having a low frame rate based on a scan line capable of parallel beamforming reduces the number of ultrasound signals to be transmitted and applies Rx parallel beamforming to the received ultrasound signals.
  • a method of increasing the pulse repetition frequency (PRF) of each scan line to a sufficiently high value by a required resolution may be used.
  • the operation speed and the data size are proportional to the number of parallel beamforming, there is a limit to increasing the number of parallel beamforming.
  • the resolution and contrast of the image are lowered because the number of ultrasonic signals to be transmitted is smaller than that of a general ultrasonic diagnostic apparatus that transmits and receives ultrasonic signals for all scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may provide a method for detecting a shear wave even in an ultrasound system having a low frame rate that does not support transmission / reception of plane waves in detecting the shear wave generated inside the object. Suggest.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention is a technique of generating an elastic image by combining temporally decimated shear wave detection signals obtained from several repeated measurements.
  • 17 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • the method of generating an elastic image illustrated in FIG. 17 may be performed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 illustrated in FIG. 2. Specifically, steps S171 and S173 may be performed by the probe 1010 and the transmitter 1021 of FIG. 2, and steps S172 and S174 may be performed by the probe 1010 and the ultrasound transceiver 1020 of FIG. 2. , Steps S175 and S176 may be performed by the image processor 1030 of FIG. 2. Therefore, the description of FIG. 2 may be applied to the method of generating the elastic image illustrated in FIG. 17, and overlapping descriptions are omitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal including the at least one ultrasound signal to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate a shear wave by transmitting a push signal from the plurality of transducer elements to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit the first detection ultrasound signal having the first time offset from the transmission of the push signal to the object in which the shear wave is generated by the push signal. have.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may obtain first ultrasound image data from the first response signal with respect to the first detection ultrasound signal.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 1000 may retransmit the push signal from the plurality of transducer elements to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate the same shear wave inside the object as the shear wave generated by the push signal transmitted in step S171 by retransmitting the same push signal transmitted in step S171.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a second detection ultrasound signal having a second time offset from the retransmission of the push signal to the object in which the shear wave is generated by the retransmitted push signal. can do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may obtain second ultrasound image data from the second response signal with respect to the second detection ultrasound signal.
  • a high speed ultrasonic imaging system for transmitting and receiving planar ultrasonic waves may obtain ultrasonic image data including a large number of image frames to generate an elastic image by supporting a high frame rate (eg, a frame rate of 1 kHz or more).
  • a high frame rate eg, a frame rate of 1 kHz or more.
  • low speed ultrasound imaging systems that support low frame rates can obtain a small number of image frames decimated in accordance with the difference in the supported frame rates, as compared to high speed ultrasound imaging systems.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may vary the time offset between the transmission of the push signal and the transmission of the detection ultrasound signal for detecting the shear wave, and the response signal to the detection ultrasound signal may be repeated. Can be received.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may obtain a plurality of ultrasound image data sets from repeatedly received response signals.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may combine the first ultrasound image data and the second ultrasound image data based on the first time offset and the second time offset.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate ultrasound image data in which the first ultrasound image data and the second ultrasound image data are combined by alternately interposing the first ultrasound image data and the second ultrasound image data in time. Can be.
  • the first ultrasound image data may be inserted as the ultrasound image frame corresponding to the first time offset in the combined ultrasound image data.
  • the second ultrasound image data may be inserted as the ultrasound image frame corresponding to the second time offset in the combined ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image of the object using the ultrasound image data combined in operation S175.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may obtain full ultrasound image data having a high sampling rate by combining ultrasound image data sets corresponding to different time offsets.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image by using the entire ultrasound image data.
  • a specific method of generating an elastic image by combining temporally decimated ultrasound image data will be described in detail with reference to FIGS. 18 to 21.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a method of obtaining temporally decimated scan line image data in order to detect a shear wave, according to an exemplary embodiment.
  • 18 illustrates the case of an ultrasonic diagnostic apparatus supporting a frame rate of 100 Hz as an example. It is assumed that it is required to acquire ultrasound image data at a frame rate of at least 1 kHz in order to detect the shear wave generated inside the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal for detecting a shear wave by varying a time offset from transmission of a push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may use a pulse repetition frequency (or sampling rate of 1 kHz). 10 push signal transmission and detection ultrasonic signal transmission / reception sequences may be repeated for each scan line to perform shear wave detection.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may repeat 10 times while increasing the time interval between the time point at which the push signal is transmitted and the time point at which the detection ultrasound signal is transmitted by 1 ms.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 has a time offset of 1 ms with respect to a predetermined scan line inside the object after transmitting the push signal 185.
  • the detection ultrasound signal 181-1 may be transmitted.
  • the detection ultrasound signal 181-2 since the ultrasound diagnosis apparatus 1000 supports a frame rate of 100 Hz, the detection ultrasound signal 181-2 is 1/100 s after the time (1ms) at which the detection ultrasound signal 181-1 is transmitted.
  • a detection ultrasound signal 181-3 for detecting a shear wave 1/100 s after the detection ultrasound signal 181-2 is transmitted.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 1000 has a time offset of 2 ms with respect to a predetermined scan line inside the object after transmitting the push signal 186.
  • the detection ultrasound signal 182-1 may be transmitted.
  • the detection ultrasound signal 182-2 since the ultrasound diagnosis apparatus 1000 supports a frame rate of 100 Hz, the detection ultrasound signal 182-2 is 1/100 s after the time (2ms) at which the detection ultrasound signal 182-1 is transmitted.
  • a detection ultrasound signal 182-3 for detecting a shear wave 1/100 s after the detection ultrasound signal 182-2 is transmitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a time offset of 3 ms to a predetermined scan line inside the object after transmitting the push signal 187.
  • the detected ultrasonic signal 183-1 can be transmitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 that supports a frame rate of 100 Hz may detect the detection ultrasound signal 183-2 for detecting a shear wave 1/100 s after 3 ms from when the detection ultrasound signal 183-1 is transmitted. And a detection ultrasound signal 183-3 for detecting a shear wave 1/100 s after the detection ultrasound signal 183-2 is transmitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may repeatedly receive response signals to detection ultrasound signals having different time offsets, and may repeatedly receive the response signals.
  • a plurality of ultrasound image data may be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 combines ultrasound image data corresponding to different time offsets to thereby generate full ultrasound image data 191 having a high sampling rate. Can be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image by using the entire ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 acquires ultrasound image data sets from the response signals received in response to the detected ultrasound signals, and interleaves the obtained ultrasound image data to obtain full ultrasound image data having a 1 kHz pulse repetition frequency. Can be generated.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 interleaves the ultrasound image data, the ultrasound image data acquired through the k-th sequence is k, 10 + k, 20 + k,... , 90 + kth frames are placed in the entire ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image using all ultrasound image data having a 1 kHz pulse repetition frequency.
  • a method of obtaining temporally decimated scan line image data in order to detect a shear wave according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 20.
  • FIG. 20 illustrates an example in which the ultrasound diagnosis apparatus 1000 supporting a frame rate of 100 Hz obtains ultrasound image data by dividing an ROI into 10 scan lines.
  • the leftmost scan line in FIG. 20 is referred to as a first scan line, and the scan lines located to the right from the first scan line are respectively the second scan line, the third scan line. This is called a tenth scan line.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 supporting a frame rate of 100 Hz takes 10 ms to acquire ultrasound image data of the entire ROI.
  • ultrasound image data is obtained as shown in FIG. 20 in each sequence.
  • the ultrasound image data 201 illustrated in FIG. 20 illustrates ultrasound image data acquired in Sequence 1 of FIG. 18.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 acquires the ultrasound image data 201-1 for the first scan line at a time of 0 to 1 ms after transmitting the push signal, and the ultrasound image of the second scan line at a time of 1 to 2 ms. Data 201-2 may be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may repeatedly perform an operation of sequentially obtaining ultrasound image data for each scan line.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire the ultrasound image data 201-3 for the tenth scan line at a time of 999 to 1000 ms after transmitting the push signal.
  • the ultrasound image data 202 illustrated in FIG. 20 illustrates ultrasound image data acquired in Sequence 2 of FIG. 18.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal to the first scan line by applying a time offset different from the time offset in the sequence 1.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1000 transmitted a detection ultrasonic signal for detecting a shear wave with respect to the first scan line 2ms after transmitting the push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 acquires the ultrasound image data 202-1 for the tenth scan line at a time of 0 to 1 ms after transmitting the push signal, and the ultrasound image of the first scan line at a time of 1 to 2 ms. Data 202-2 may be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may repeatedly perform an operation of sequentially obtaining ultrasound image data for each scan line.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire the ultrasound image data 202-3 for the ninth scan line at a time of 999 to 1000ms after transmitting the push signal.
  • the ultrasound image data 202 illustrated in FIG. 20 illustrates ultrasound image data acquired in the sequence 10 of FIG. 18.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal to the first scan line by applying a time offset different from the time offset in the sequences 1 to 9.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal for detecting a shear wave with respect to the first scan line 9 ms after transmitting the push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 acquires the ultrasound image data 203-1 for the second scan line at 0 to 1 ms, and at the time of 1 to 2 ms, for the third scan line.
  • the ultrasound image data 203-2 may be acquired.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may sequentially acquire ultrasound image data for each scan line.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire the ultrasound image data 203-3 for the first scan line at a time of 999 to 1000ms after transmitting the push signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit ultrasound image data 201-1 acquired at a time point of 0 to 1 ms after transmitting a push signal in a sequence 1 to 10.
  • , 202-1,..., 203-1 may be used to obtain ultrasound image data 211 for the entire ROI.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 combines the ultrasound image data 201-2, 202-2,..., 203-2 obtained at a time of 1 to 2 ms after transmitting the push signal in the sequences 1 to 10.
  • the ultrasound image data 212 of the entire ROI may be acquired.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 combines the ultrasound image data 201-3, 202-3, ..., 203-3 obtained at 999-1000 ms after transmitting the push signal in the sequences 1 to 10.
  • the ultrasound image data 213 of the entire ROI may be acquired.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 combines ultrasound image data to which different time offsets are applied to each scan line, thereby providing a high overall sampling rate.
  • Ultrasound image data may be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image by using the entire ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention is limited thereto. It doesn't work.
  • the ultrasound image data obtained through the k-th sequence is the N (k) th frame and is included in the entire ultrasound image data. Is placed.
  • the position where the ultrasound image data acquired through the k-th sequence is disposed in the entire ultrasound image data may be obtained by Equations 8 and 9 below.
  • Equation 9 F denotes the number of ultrasound image frames required to detect the shear wave.
  • an embodiment of the present invention for acquiring high-sampling rate full ultrasound image data by combining temporally decimated ultrasound image data has been described. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, by combining the spatially decimated ultrasound image data, it is possible to obtain the entire ultrasound image data of a high sampling rate.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image by combining a spatially reduced shear wave detection ultrasonic signal obtained through several repeated measurements. .
  • ultrasound image data may be simultaneously acquired for all scan lines.
  • the scan line based ultrasound diagnostic apparatus having a low frame rate, it takes a relatively long time to acquire the ultrasound image data for all the scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may have scan lines 221 having a reduced lateral width compared to the lateral width of the ROI 220. , 222,..., 223 may perform separate shear wave detection operations separately.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 performs the shear wave detection operation to have a sufficiently high pulse repetition frequency for each scan line by individually performing the shear wave detection operation on the scan lines 221, 222,..., 223. Can be done.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may obtain ultrasound image data of the entire ROI 220 at a desired resolution by spatially combining the ultrasound image data obtained by repeatedly transmitting a push signal and detecting a shear wave. have.
  • ultrasound image data of the entire ROI may be acquired by concatenating the acquired ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire ultrasound image data of the entire ROI by interleaving the acquired ultrasound image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may use the limited resources of the ultrasound diagnosis apparatus 1000, such as a calculation amount and a memory capacity, to partially ultrasound image data at a high frame rate and resolution for a part of the ROI. Can be obtained.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire the ultrasound image data of the entire ROI by combining the partial ultrasound image data having the high frame rate and the resolution.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 that acquires partial ultrasound image data of a part of the ROI may acquire ultrasound image data that is robust (less sensitive) to the movement of the object because the image area to be processed is small. Also, since the ultrasound diagnosis apparatus 1000 acquires partial ultrasound image data only for a part of the ROI, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may be less affected by the attenuation as the shear wave propagates to the entire ROI.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may reduce the axial length of the ROI, thereby securing the lateral width and the resolution of the ROI while maintaining the pulse repetition frequency of each scan line. Can be.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may process PN scan lines by reducing the number of samples to M / P.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may secure an increased number of scan lines by applying P reception Rx parallel beamforming to the ultrasound signal transmitted once.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may increase the lateral resolution of the generated elastic image or set the lateral width of the ROI. In this case, since the total number of samples obtained by the ultrasound diagnostic apparatus 1000 by receiving beamforming is the same, no additional computing device or memory for receiving parallel beamforming is required and the amount of data transmitted is the same.
  • the ultrasound diagnostic apparatus supporting general parallel beamforming may transmit an ultrasound signal once and acquire ultrasound image data of a plurality of scan lines from a response signal to the transmitted ultrasound signal.
  • ultrasound image data of the entire ROI can be obtained more quickly than when transmitting and receiving an ultrasound signal for each scan line.
  • the ultrasound image data obtained by the parallel beamforming method has a disadvantage that the resolution of the image is low because the number of ultrasound signals transmitted is small.
  • the ultrasound diagnosis apparatus supporting parallel beamforming must perform an operation of separately obtaining the elastic image and the B mode image.
  • Ultrasonic image data may be obtained by transmitting and receiving an ultrasonic signal with respect to the scan line of.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may maintain a high frame rate by simultaneously performing B mode image generation and elastic image generation through reception parallel beamforming.
  • 24 is a flowchart of a method of generating an elastic image, according to an exemplary embodiment.
  • the method of generating an elastic image illustrated in FIG. 24 may be performed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000 illustrated in FIG. 2. Specifically, step S241 may be performed by the probe 1010 and the transmitter 1021 of FIG. 2, and steps S242 and S243 may be performed by the probe 1010 and the ultrasonic transceiver 1020 of FIG. 2, and step S244. And S245 may be performed by the image processor 1030 of FIG. 2. Therefore, the description of FIG. 2 may also be applied to the elastic image generating method of FIG. 24, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a push signal including at least one ultrasound signal to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate a shear wave by transmitting a push signal from the plurality of transducer elements to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits the first detection ultrasound signal focused on the first scan line among the plurality of scan lines included in the object in which the shear wave is generated by the push signal. can do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a first response signal from the object in response to the first detection ultrasound signal.
  • FIG. 25 is a diagram for describing a method of transmitting a detected ultrasound signal focused on a transmission reference scan line according to an embodiment of the present invention.
  • an image 251 illustrates that a probe 1010 included in an ultrasound diagnostic apparatus that does not support parallel beamforming transmits a detection ultrasound signal focused on one scan line. As shown in graph 255, it can be seen that energy is concentrated for one scan line.
  • the image 252 shows that the probe 1010 included in the ultrasound diagnostic apparatus supporting general parallel beamforming transmits a detection ultrasound signal for a plurality of scan lines. As shown in graph 256, it can be seen that ultrasonic energy is concentrated for the plurality of scan lines.
  • the amount of energy of the detected ultrasound signal that the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit to the object is limited.
  • the average energy of the detected ultrasonic signals transmitted for the plurality of scan lines is lower than the average energy of the detected ultrasonic signals transmitted focused on one scan line. do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may acquire ultrasound image data of the plurality of scan lines by transmitting and receiving one ultrasound signal by applying reception parallel beamforming to the response signal received in response to the detected ultrasound signal.
  • the image 253 is a probe 1010 included in the ultrasound diagnosis apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention transmits a detection ultrasound signal for a plurality of scan lines, the scan of one of the plurality of scan lines Transmitting the detected ultrasound signal more focused on the line.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 transmits a detection ultrasound signal focused on one scan line among the plurality of scan lines, the scan line on which the detection ultrasound signal is focused is called a transmission reference scan line.
  • the detection ultrasound signal being focused on one scan line of the plurality of scan lines means transmitting a detection ultrasound signal in which more energy is concentrated in the transmission reference scan line compared to the remaining scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal with respect to the plurality of scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a detection ultrasound signal in which more energy is concentrated for one scan line, compared to the remaining scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire ultrasound image data of a plurality of scan lines by transmitting and receiving ultrasound signals once by applying reception parallel beamforming to the ultrasound signals received in response to the detected ultrasound signals. .
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit a second detection ultrasound signal focused on a second scan line among the plurality of scan lines.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a second response signal with respect to the second detection ultrasound signal from the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit and receive ultrasound signals with respect to a plurality of scan lines, and acquire ultrasound image data while shifting a focusing point of the ultrasound signals every frame.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an elastic image by using the first response signal and the second response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire ultrasound image frames for the plurality of scan lines by applying reception parallel beamforming to the first response signal and the second response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may generate an elastic image using the acquired ultrasound image frames.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may extract first image data corresponding to the first scan line from the first response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may extract second image data corresponding to the second scan line from the second response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate an image representing the object by combining the first image data and the second image data.
  • the image representing the object may be a B mode image representing a tissue characteristic of a cross section of the object as brightness.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a method of acquiring image data by shifting a transmission reference scan line of a detection ultrasound signal, and generating a B mode image together with an elastic image by combining the obtained image data according to an embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating.
  • FIG. 26 illustrates an example of obtaining ultrasound image data by dividing a region of interest in an object into 24 scan lines, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 26 illustrates that the ultrasound diagnosis apparatus 1000 performs quadruple reception parallel beamforming as an example, the present invention is not limited thereto.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal focused on the first scan line 261 among the plurality of scan lines 260.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a response signal to the ultrasound signal from the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate a single elastic image frame (frame 1-1) by applying 4 times parallel beamforming to the received response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal focused on the second scan line 262 among the plurality of scan lines 260.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may receive a response signal to the ultrasound signal from the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate one elastic image frame (frame 1-2) by applying quadruple parallel beamforming to the received response signal.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal focused on the third scan line 263 among the plurality of scan lines 260. In addition, in order to generate the next elastic image frame (frame 1-4), the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may transmit an ultrasound signal focused on the fourth scan line 264 among the plurality of scan lines 260. .
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may acquire ultrasound image data obtained by focusing on all scan lines by moving a scan line in which an ultrasound signal is focused. That is, one B-mode image frame (B-mode frame 1) is generated per four elastic image frames (frame 1-1, frame 1-2, frame 1-3, frame 1-4) shown in FIG. can do.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may extract image data corresponding to each scan line from the ultrasound image data obtained by transmitting the detected ultrasound signal a plurality of times. That is, referring to FIG. 26, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may extract image data corresponding to the first scan line from the frame 1-1, and may frame 1-2. Image data corresponding to the second scan line may be extracted from -2). Therefore, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may extract image data corresponding to the entire scan lines from four elastic image frames (frame 1-1, frame 1-2, frame 1-3, frame 1-4). have. The ultrasound diagnosis apparatus 1000 may generate the B mode image of the entire ROI by combining the extracted image data.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 performs an ultrasound diagnostic apparatus (by transmitting and receiving an ultrasound signal for generating an elastic image and an ultrasound transmitting and receiving operation for generating a B mode image simultaneously). 1000) can increase the processing speed.
  • the ultrasound apparatus 1000 may be implemented by more components than those shown in FIG. 3.
  • the ultrasound apparatus 1000 may include a controller 1300, a display unit 1400, a memory 1500, a communication unit 1600, and a user input unit. 1700 may be further included. Various components included in the ultrasound apparatus 1000 may be connected to each other through the bus 1800.
  • the probe 1010, the ultrasound transceiver 1020, and the image processor 1030 may acquire ultrasound image data of the object 10.
  • the ultrasound image data according to an embodiment of the present invention may be two-dimensional ultrasound image data about the object 10 or three-dimensional ultrasound image data.
  • the transmitter 1021 included in the ultrasonic transceiver 1020 may include a pulse generator 1023, a transmission delay unit 1024, and a pulser 1025. It may include.
  • the transmitter 1021 may supply a driving signal to the probe 1010.
  • the pulse generator 1023 generates a pulse for forming a transmission ultrasonic wave according to a predetermined pulse repetition frequency (PRF), and the transmission delay unit 1024 determines a transmission directionality. Apply a delay time to the pulse. Each pulse to which the delay time is applied corresponds to a plurality of piezoelectric vibrators included in the probe 1010, respectively.
  • the pulser 1025 applies a driving signal (or a driving pulse) to the probe 1010 at a timing corresponding to each pulse to which a delay time is applied.
  • the receiver 1022 included in the ultrasonic transceiver 1020 may include an amplifier 1026, an ADC (analog digital converter) 1027, and a receiver as illustrated in FIG. 27.
  • the delay unit 1028 and the adder 1029 may be included.
  • the receiver 1022 may generate ultrasonic data by processing a response signal received from the probe 1010.
  • the amplifier 1026 amplifies the response signal for each channel, and the ADC 1027 converts the amplified response signal to analog-digital conversion.
  • the reception delay unit 1028 applies a delay time for determining reception directionality to the digitally converted response signal, and the adder 1029 adds up the response signals processed by the reception delay unit 1028. Generate ultrasound image data.
  • the probe 1010 may include some or all of the components included in the transmitter 1021 and the receiver 1022 of FIG. 27, and the transmitter 1021 and the receiver 1022 may include You can perform some or all of the functions you perform.
  • the image processor 1030 generates an ultrasound image through a scan conversion process on the ultrasound image data generated by the ultrasound transceiver 1020.
  • the ultrasound image as well as the gray scale image obtained by scanning the object in the A mode (Amplitude mode, B mode (brightness mode) and M mode (motion mode), as well as the Doppler effect It may also include a Doppler image representing a moving object using.
  • the Doppler image may include a blood flow Doppler image (or also called a color Doppler image) representing blood flow, a tissue Doppler image representing a tissue movement, and a spectral Doppler image displaying a moving speed of an object as a waveform. have.
  • the B mode processing unit 1033 extracts and processes the B mode component from the ultrasound image data.
  • the image generator 1032 may generate an ultrasound image in which the intensity of the signal is expressed as brightness based on the B mode component extracted by the B mode processor 1033.
  • the elasticity processing unit 1034 extracts and processes the velocity component (for example, shear wave coefficient) of the shear wave from the elastic data.
  • the image generator 1032 may generate an elastic image in which the velocity of the full wave is expressed in color based on the velocity component (for example, the shear wave coefficient) of the shear wave extracted by the elasticity processor 1034.
  • the Doppler processor may extract the Doppler component from the ultrasound image data, and the image generator 1032 may generate a Doppler image representing the movement of the object in color or waveform based on the extracted Doppler component. .
  • the image generator 1032 may generate a 3D ultrasound image through a volume rendering process for volume data, and generate an elastic image that images the deformation degree of the object 10 according to pressure. It may be.
  • the image generator 1032 may express various additional information in text or graphics on the ultrasound image. For example, the image generator 1032 may add at least one annotation related to all or part of the ultrasound image to the ultrasound image. That is, the image generator 1032 may analyze the ultrasound image and recommend at least one annotation related to all or part of the ultrasound image based on the analysis result. The image generator 1032 may add additional information corresponding to the ROI selected by the user to the ultrasound image.
  • the image processor 1030 may extract an ROI from an ultrasound image by using an image processing algorithm. For example, the image processor 1030 may extract a region of interest from the elastic image based on the shear wave coefficient. In this case, the image processor 1030 may add a color, a pattern, or add a border to the ROI.
  • the user input unit 1700 means a means for a user (eg, a sonographer) to input data for controlling the ultrasound diagnosis apparatus 1000.
  • the user input unit 1700 includes a key pad, a dome switch, a touch pad (contact capacitive type, pressure resistive layer type, infrared sensing type, surface ultrasonic conduction type, and integral type). Tension measurement method, piezo effect method, etc.), a trackball, a jog switch, etc., but is not limited thereto.
  • the user input unit 1700 may further include various input means such as an electrocardiogram measurement module, a respiration measurement module, a voice recognition sensor, a gesture recognition sensor, a fingerprint recognition sensor, an iris recognition sensor, a depth sensor, and a distance sensor.
  • various input means such as an electrocardiogram measurement module, a respiration measurement module, a voice recognition sensor, a gesture recognition sensor, a fingerprint recognition sensor, an iris recognition sensor, a depth sensor, and a distance sensor.
  • the user input unit 1700 may detect not only a real touch but also a proximity touch.
  • the user input unit 1700 may detect a touch input (eg, touch & hold, tap, double tap, flick, etc.) for the ultrasound image.
  • the user input unit 1700 may detect a drag input from a point where a touch input is detected.
  • the user input unit 1700 may detect multiple touch inputs (eg, pinch) for at least two or more points included in the ultrasound image.
  • the user input unit 1700 may receive the elasticity of interest information from the user.
  • the user input unit 1700 may receive a range of the shear wave coefficient as the elastic information of interest.
  • the user input unit 1700 may receive the center shear wave coefficient and the application range as the elasticity of interest information.
  • the user input unit 1700 may receive a selection of an elastic range of interest from an elastic range list including a plurality of elastic ranges.
  • the user input unit 1700 may receive information about the size of interest from the user.
  • the user input unit 1700 may receive a borderline deletion request for at least one tumor of interest among the plurality of tumors of interest corresponding to the elasticity of interest information.
  • the user input unit 1700 may receive an input for changing the elasticity of interest information.
  • the controller 1300 controls the overall operation of the ultrasound diagnosis apparatus 1000.
  • the controller 1300 may include a probe 1010, an ultrasound transceiver 1020, an image processor 1030, a user input unit 1700, a display unit 1400, a memory 1500, and a communication unit 1600. Overall control is possible.
  • the display unit 1400 displays and outputs information processed by the ultrasound diagnosis apparatus 1000.
  • the display unit 1400 may display an ultrasound image or may display a user interface (UI) or a graphic user interface (GUI) related to the control panel.
  • UI user interface
  • GUI graphic user interface
  • the display unit 1400 may display the elastic image obtained by using the shear wave. In this case, the display 1400 may display the elastic image overlaid on the B mode image.
  • the display unit 1400 may display the tumor of interest in the elastic image. For example, the display unit 1400 may display a border line on the tumor of interest.
  • the display unit 1400 may provide measurement information about the tumor of interest. When a plurality of tumors of interest are detected, the display unit 1400 may provide measurement information corresponding to each of the plurality of tumors of interest.
  • the display unit 1400 may be used as an input device in addition to the output device.
  • the display unit 1400 may include a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode, a flexible display, and a three-dimensional display. 3D display, an electrophoretic display.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may include two or more display units 1400 according to an implementation form of the ultrasound diagnosis apparatus 1000.
  • the memory 1500 may store a program for processing by the controller 1300 and input / output data (for example, ultrasound image data, elastic data, interest elasticity information, elastic range list, examinee information, probe) Information, body markers, additional information, etc.) may be stored.
  • input / output data for example, ultrasound image data, elastic data, interest elasticity information, elastic range list, examinee information, probe
  • Information for example, body markers, additional information, etc.
  • the memory 1500 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), RAM Random Access Memory (RAM) Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), Magnetic Memory, Magnetic Disk It may include at least one type of storage medium of the optical disk. Also, the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may operate a web storage or a cloud server that performs a storage function of the memory 1500 on the Internet.
  • RAM Random Access Memory
  • SRAM Static Random Access Memory
  • ROM Read-Only Memory
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
  • PROM Programmable Read-Only Memory
  • Magnetic Memory Magnetic Disk It may include at least one type of storage medium of the optical disk.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 1000 may operate a web storage or a cloud server that performs a storage function of the memory 1500 on the Internet.
  • the communication unit 1600 may perform communication between the ultrasound diagnosis apparatus 1000 and the server 2000, the ultrasound diagnosis apparatus 1000, the first device 3000, the ultrasound diagnosis apparatus 1000, and the second device 4000. It may include one or more components.
  • the communication unit 1600 may include a short range communication module 1610, a wired communication module 1620, a mobile communication module 1630, and the like.
  • the short range communication module 1610 refers to a module for short range communication within a predetermined distance.
  • Short-range communication technologies include wireless LAN, Bluetooth, BLE, UWB (Ultra Wideband), ZigBee, NFC (Near Field Communication), WFD (Wi-Fi Direct), Infrared Communication (IrDA, infrared data association) and the like can be used.
  • the wired communication module 1620 refers to a module for communication using an electrical signal or an optical signal.
  • the wired communication technology includes a pair cable, a coaxial cable, an optical fiber cable, an Ethernet cable, and the like. This may include
  • the mobile communication module 1630 transmits and receives wireless signals with at least one of a base station, external devices 3000, 4000, and server 2000 on a mobile communication network.
  • the wireless signal may include various types of data according to transmission and reception of a voice call signal, a video call call signal, or a text / multimedia message.
  • the communication unit 1600 is connected to the network 30 by wire or wirelessly and communicates with an external device (eg, the first device 3000 or the second device 4000) or the server 2000.
  • the communicator 1600 may exchange data with a hospital server or another medical device in a hospital connected through a PACS (Picture Archiving and Communication System).
  • the communicator 1600 may perform data communication according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the communication unit 1600 may transmit and receive data related to diagnosis of the object 10, such as ultrasound image, ultrasound image data, and Doppler image data of the object 10 through the network 30, and may transmit and receive CT, MRI, X-ray, etc. Medical images taken by other medical devices may also be transmitted and received.
  • the communication unit 1600 may receive information on a diagnosis history, a treatment schedule, and the like of the patient from the server 2000 and use the same to diagnose the object 10.
  • Method according to an embodiment of the present invention is implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

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Abstract

복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 단계, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 단계, 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함하는 탄성 영상 생성 방법이 개시된다.

Description

탄성 영상을 생성하는 방법 및 초음파 진단 장치
본 개시는 탄성 영상을 생성하는 방법 및 초음파 진단 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 탄성 영상을 생성하기 위해서 대상체 내에 전단파(shear wave)를 생성하고 전단파의 전파 특성을 획득하는 방법 및 이러한 방법을 구현하는 초음파 진단 장치를 제공한다.
초음파 진단 장치는 대상체의 체표로부터 체내의 소정 부위를 향하여 초음파 신호를 전달하고, 체내의 조직에서 반사된 초음파 신호의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 얻는다.
이러한 초음파 진단 장치는 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하다는 이점이 있다. 또한, 초음파 진단 장치는, X선 등의 피폭이 없어 안정성이 높은 장점이 있어, X선 진단장치, CT(Computerized Tomography) 스캐너, MRI(Magnetic Resonance Image) 장치, 핵의학 진단장치 등의 다른 화상 진단장치와 함께 널리 이용되고 있다.
탄성 영상법(elastography)은 대상체의 탄성(elasticity)을 영상으로 나타내는 초음파 이미징 모달리티의 하나이다. 대상체의 탄성은 암, 간경변 등과 같이 신체 조직의 탄력성과 관련된 질병들에 대해 정성적 또는 정략적 정보를 제공한다.
일반적으로 종양은 정상 조직(normal tissue)에 비해 단단하다. 즉, 종양의 탄성이 정상 조직의 탄성보다 작기 때문에, 정상 조직과 종양에 동일한 힘(Pressure)이 가해질 때, 정상 조직의 변형율(Strain, 스트레인)이 종양의 변형율보다 크다. 따라서 종양 또는 암 진단에 탄성 영상법이 이용될 수 있다. 초음파 진단 장치는 다른 의료 영상 진단 장치들에 비해 매우 간편하고 빠르게 사용할 수 있으므로, 질병의 조기 진단에 있어 초음파를 이용한 탄성 영상 기술이 가지는 장점과 중요성은 매우 크다.
초음파를 이용한 탄성 영상 기술들 중 전단파(shear wave(또는, 횡파(transversal wave)))의 전파를 이용한 기술이 최근에 개발되어 가장 각광을 받고 있다. 구체적으로, 대상체에 초음파 신호를 송신함으로써 음향 방사력(acoustic radiation force)을 인가하고, 인가된 음향 방사력에 의해 생성된 전단파의 전파(propagation) 특성을 획득함으로써 조직의 탄성을 수치화 및 영상화 하는 기술이 최근 개발되었다.
초음파를 이용하여 전단파를 생성하는 방법으로는, 대상체 내의 한 점으로 포커싱된 초음파 신호를 송신하여 구면파(spherical wave)를 생성하는 방법, 대상체 내의 복수의 점들로 포커싱된 초음파 신호를 순차적으로 송신하여 사선 방향의 평면파(plane wave)를 생성하는 방법 및 언포커싱된 초음파 신호를 송신하여 초음하 신호가 조사되는 방향의 수직인 방향으로 진행하는 평면파(plane wave)를 생성하는 방법 등이 있다.
정확한 탄성 영상을 생성하기 위해서 대상체 내의 넓은 영역에 대해 강한 전단파를 생성하는 방법이 요구된다.
한편, 생성된 전단파가 대상체 내에서 전파하는 특성을 획득하기 위해서는, 초음파 이미징, 자기 공명 이미징(Magnetic Resonance Imaging, MRI)등 다양한 의료 영상 이미징 방법이 이용될 수 있다.
초음파를 이용하는 경우, 전단파의 진행을 관찰할 수 있도록 관심 영역 내에서 충분히 짧은 반복 주기를 갖는 초음파 신호를 송신하고, 송신된 초음파 신호에 대한 응답 신호를 수신하여 응답 신호에 대한 신호 처리 과정을 거쳐 전단파의 전파 특성을 획득하는 방법이 이용될 수 있다.
전단파의 전파 특성을 획득하기 위해서 초음파를 이용하는 경우, 전단파의 주파수 및 대역폭 등을 고려하여 초음파 신호의 프레임 레이트가 1kHz 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 1kHz 이상의 높은 PRF(pulse repetition frequency)를 갖는 평면 초음파를 이용하여 전단파의 전파 특성을 획득할 수 있다.
그러나, 스캔 라인 기반의 일반적인 초음파 진단 장치는 낮은 프레임 레이트를 가지므로, 평면 초음파를 이용하여 전단파의 전파 특성을 획득하는 것이 불가능하다. 그러므로, 낮은 프레임 레이트를 갖는 초음파 진단 장치를 이용하여 전단파에 기초한 탄성 영상을 생성하는 것이 가능할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
정확한 탄성 영상을 생성하기 위해서 대상체 내의 넓은 영역에 대해 강한 전단파를 생성할 수 있는 초음파 탄성 영상 생성 방법 및 장치를 제공한다.
낮은 프레임 레이트의 초음파 신호를 이용하여 전단파의 전파 특성을 획득할 수 있는 초음파 탄성 영상 생성 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push signal)들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 단계; 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 단계; 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호는, 상기 대상체 내부의 복수의 초점들로 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고, 상기 복수의 초점들에서 발생된 음향 방사력에 의해 상기 대상체 내에 전단파를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 단계는, 소정 축 상에 동시에 도달하도록 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서,상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은, 상기 소정 축 상에서 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들 간의 보강 간섭(constructive interference)이 발생하도록 서로 다른 방향으로 송신되고, 상기 소정 축은 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향(axial direction)과 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 단계는, 복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제1 그룹으로부터 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 단계; 및 상기 복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제2 그룹으로부터 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 동일한 개수의 인접한 트랜스듀서 소자들을 포함하는 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되고, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은 상기 제1 그룹으로부터 송신되는 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 그룹으로부터 송신되는 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 포함하고, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되며, 상기 소정 축은 상기 어레이의 중심을 지나고 상기 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향과 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호는 상기 소정축을 기준으로 +θ° 기울어진 방향으로 송신되고, 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 상기 소정 축을 기준으로 -θ° 기울어진 방향으로 송신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은, 복수의 트랜스듀서 소자들 각각으로부터 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심에 위치한 트랜스듀서 소자로부터 끝에 위치한 트랜스듀서 소자로 갈수록 세기가 감소되는 상기 복수의 초음파 신호들을 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신하고, 상기 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호는, 상기 대상체 내부의 복수의 초점들로 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고, 상기 복수의 초점들에서 발생된 음향 방사력에 의해 상기 대상체 내에 전단파를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 송신부는, 소정 축 상에 동시에 도달하도록 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은, 상기 소정 축 상에서 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들 간의 보강 간섭(constructive interference)이 발생하도록 서로 다른 방향으로 송신되고, 상기 소정 축은 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향(axial direction)과 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 송신부는, 복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제1 그룹으로부터 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하고, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제2 그룹으로부터 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하며, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 동일한 개수의 인접한 트랜스듀서 소자들을 포함하는 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되고, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은 상기 제1 그룹으로부터 송신되는 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 그룹으로부터 송신되는 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 포함하고, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되며, 상기 소정 축은 상기 어레이의 중심을 지나고 상기 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향과 평행한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 송신부는, 상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 상기 소정축을 기준으로 +θ° 기울어진 방향으로 송신하고, 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 상기 소정 축을 기준으로 -θ° 기울어진 방향으로 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치에 있어서, 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은, 복수의 트랜스듀서 소자들 각각으로부터 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심에 위치한 트랜스듀서 소자로부터 끝에 위치한 트랜스듀서 소자로 갈수록 세기가 감소되는 상기 복수의 초음파 신호들을 송신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 제1 푸쉬 신호에 의해 상기 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 상기 대상체로 송신하는 단계; 상기 제1 전단파가 존재하고, 상기 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 제1 푸쉬 신호에 의해 상기 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 상기 대상체로 송신하고, 상기 제1 전단파가 존재하고, 상기 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 초음파 신호들의 송신을 소정 방향에 따라 순차적으로 중단하는 단계; 상기 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 상기 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 초음파 신호들의 송신을 제1 방향에 따라 순차적으로 중단하고, 상기 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 상기 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 대상체로 상기 푸쉬 신호를 재송신하는 단계; 상기 재송신된 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋에 기초하여, 상기 제1 초음파 영상 데이터 및 상기 제2 초음파 영상 데이터를 조합하는 단계; 및 상기 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 반복하여 송신하고, 상기 푸쉬 신호의 송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하며, 상기 푸쉬 신호의 재송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋에 기초하여, 상기 제1 초음파 영상 데이터 및 상기 제2 초음파 영상 데이터를 조합하고, 상기 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 상기 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 응답 신호로부터 상기 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 상기 제2 응답 신호로부터 상기 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 상기 제1 영상 데이터 및 상기 제2 영상 데이터를 조합함으로써 상기 대상체를 나타내는 영상을 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신하고상기 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성하고, 상기 제1 응답 신호로부터 상기 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 상기 제2 응답 신호로부터 상기 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 상기 제1 영상 데이터 및 상기 제2 영상 데이터를 조합함으로써 B 모드 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 대상체 내에서 생성되는 전단파(shear wave)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 및 5는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocuse push signal)의 세기 맵(intensity map)과 축 방향 빔 프로파일(axial beam profile)을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 방향으로 송신되는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 송신되는 푸쉬 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신되는 언포커싱된 푸쉬 신호들의 세기 맵(intensity map)과 축 방향 빔 프로파일(axial beam profile)을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적으로 송신되는 푸쉬 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 전단파의 형상을 조정하기 위하여 푸쉬 신호를 인가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 푸쉬 신호를 인가함으로써 생성되는 전단파의 형상을 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 전단파를 검출하기 위해서 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터(temporally decimated scan line image data)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터(temporally decimated scan line image data)를 조합함으로써 탄성 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 전단파를 검출하기 위해서 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터를 조합함으로써 탄성 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 영역을 측 방향으로 나누어 복수의 부분 탄성 영상들을 생성함으로써, 전체 이미지 영역에 대한 탄성 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 영역의 깊이(depth)를 감소시킴으로써 빠른 처리 속도로 탄성 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신 기준 스캔 라인에 포커싱된 검출 초음파 신호를 송신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따라 검출 초음파 신호의 송신 기준 스캔 라인을 이동(shift)시킴으로써 영상 데이터를 획득하고, 획득된 영상 데이터를 조합함으로써 탄성 영상과 함께 B 모드 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push signal)들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 단계; 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 단계; 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신하고, 상기 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 제1 푸쉬 신호에 의해 상기 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 상기 대상체로 송신하는 단계; 상기 제1 전단파가 존재하고, 상기 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 제1 푸쉬 신호에 의해 상기 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 상기 대상체로 송신하고, 상기 제1 전단파가 존재하고, 상기 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 초음파 신호들의 송신을 소정 방향에 따라 순차적으로 중단하는 단계; 상기 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 상기 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 초음파 신호들의 송신을 제1 방향에 따라 순차적으로 중단하고, 상기 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 상기 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 대상체로 상기 푸쉬 신호를 재송신하는 단계; 상기 재송신된 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋에 기초하여, 상기 제1 초음파 영상 데이터 및 상기 제2 초음파 영상 데이터를 조합하는 단계; 및 상기 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 반복하여 송신하고, 상기 푸쉬 신호의 송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하며, 상기 푸쉬 신호의 재송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋에 기초하여, 상기 제1 초음파 영상 데이터 및 상기 제2 초음파 영상 데이터를 조합하고, 상기 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법은, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 단계; 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 상기 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 응답 신호로부터 상기 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 상기 제2 응답 신호로부터 상기 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 상기 제1 영상 데이터 및 상기 제2 영상 데이터를 조합함으로써 상기 대상체를 나타내는 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신하고상기 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및 상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성하고, 상기 제1 응답 신호로부터 상기 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 상기 제2 응답 신호로부터 상기 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 상기 제1 영상 데이터 및 상기 제2 영상 데이터를 조합함으로써 B 모드 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 “초음파 영상”이란 초음파 신호를 이용하여 획득된, 대상체에 대한 영상을 의미한다. 본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다.
또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 "사용자"는 의료전문가로서 의사, 간호사, 임상병리사(medical laboratory technologist), 소노그래퍼(sonographer) 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치 (1000)는, 프로브(1010)를 통해 대상체(10)로 초음파 신호를 송신할 수 있다. 그리고 초음파 진단 장치(1000)는 대상체(10)로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.
본 명세서에서, 초음파 영상은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 초음파 영상은 대상체(10)로부터 반사되는 초음파 에코 신호의 크기를 밝기로 나타내는 B 모드(brightness mode) 영상, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 속도를 컬러로 표현하는 컬러 도플러 영상, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 영상을 스펙트럼 형태로 나타내는 스펙트럴(spectral) 도플러 영상, 어느 일정 위치에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 M 모드 (motion mode) 영상 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초음파 영상은 2차원 영상, 3차원 영상, 또는 4차원 영상일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 진단 장치(1000)는 음향 방사력(Acoustic radiation force)를 이용하여 대상체(10)의 탄성 차이를 영상으로 나타내는 탄성 영상을 제공할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가 제공하는 탄성 영상과 관련하여 도 2를 참조하기로 한다.
도 2는 대상체 내에서 생성되는 전단파(shear wave)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는 대상체의 일부 영역을 푸쉬하기 위한 신호(설명의 편의상, 이하 ‘푸쉬 신호’라 함)(210)를 대상체(10)로 송신할 수 있다.
대상체의 일부 영역을 푸쉬한다는 것은, 대상체 내부에 음향 방사력을 발생시킴으로써 일부 영역에 압력을 가하는 것을 의미한다. 예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)는 프로브(1010)의 트랜스듀서 소자들을 이용하여, 푸쉬 신호를 대상체에 송신할 수 있다. 푸쉬 신호는 대상체 내부로 송신되는 복수의 초음파 신호들로 구성될 수 있다. 푸쉬 신호는, 지향성을 가진 초음파 빔들로 구성된 빔(beam)의 형태로 구성될 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내부에 음향 방사력을 인가하고, 인가된 음향 방사력에 의해 생성된 전단파의 전파(propagation) 특성을 획득함으로써 조직의 탄성을 수치화 및 영상화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 진단 장치(1000)는, 프로브(1010)의 트랜스듀서 소자들을 이용하여, 대상체 내부의 한 점으로 포커싱된 푸쉬 신호를 송신함으로써 구면 전단파(spherical shear wave)를 생성하거나, 대상체 내의 복수의 점들로 포커싱된 푸쉬 신호를 순차적으로 송신함으로써 사선 전단파(oblique shear wave)를 생성하거나, 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신함으로써 푸쉬 신호가 송신되는 방향의 수직인 방향으로 진행하는 평면 전단파(plane shear wave)를 생성할 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호는, 특정한 한 개의 지점에 포커싱되지 않은 신호로서 프로브(1010)에 포함되는 적어도 일부 트랜스듀서 소자들로부터 송신되는 신호일 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호는, 대상체 내부의 무한히 많은 점들로 포커싱되는 초음파 신호들로 구성되는 신호일 수 있다. 예를 들어, 언포커싱된 푸쉬 신호는, 대상체 내부의 소정 선(line)에 포커싱되거나, 대상체 내부의 소정 면(plane)에 포커싱되는 초음파 신호들로 구성되는 신호일 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)가 푸쉬 신호(210)를 송신하면, 대상체(10) 내부에서 푸쉬 신호(210)에 의해 푸쉬된 영역을 중심으로 전단파(220)가 생성될 수 있다.
대상체 내부의 한 점으로 포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 경우, 푸쉬 신호의 축 방향(axial direction) 및 측 방향(lateral direction)으로 상대적으로 좁은 영역에서 구면 전단파(spherical shear wave)가 형성되고 전파되므로, 관심 영역(ROI)의 크기가 제한될 수 있다. 또한, 관심 영역을 크게 하기 위하여, 푸쉬 신호를 생성하는 트랜스듀서 소자들에게 인가되는 전압을 높이거나, 더 많은 트랜스듀서 소자들을 사용하는 경우, 안정성 문제가 발생할 수 있다.
또한, 축 방향을 따라 위치한 복수의 점들로 포커싱된 푸쉬 신호를 순차적으로 송신하는 경우, 각 점에서 발생한 구면 전단파들의 파면이 더해져 사선 방향으로 진행하는 평면 전단파가 형성된다. 이 경우, 한 점으로 포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 경우에 비하여 넓은 관심 영역을 설정할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 푸쉬 신호를 포커싱하여 송신한 위치에서 전단파는 관측될 수가 없고, 푸쉬 신호가 송신된 위치에서 멀어질수록 전단파가 감쇠한다. 따라서, 푸쉬 신호가 송신된 위치에서 멀어질수록, 전단파의 신호가 감쇠되어, 전단파에 기초하여 탄성 영상을 생성함에 있어서 오차가 발생하거나 추정 자체가 불가능하게 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 일부 트랜스듀서 소자가 특정 지점에 포커싱되지 않은 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하도록 동작할 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 일부 트랜스듀서 소자는, 푸쉬 신호가 송신되는 축 방향을 따라 서로 다른 깊이(depth)의 대상체 내부의 영역들에 대해서 지속적으로(consecutively) 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 일 예로서, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가 언포커싱된 푸쉬 신호(210)을 송신하는 경우가 도시된다. 이 경우, 푸쉬 신호가 송신되는 방향에 수직한 방향으로 전단파가 전파된다. 따라서, 초음파 진단 장치(1000)는, 한 번의 푸쉬 신호의 송신에 의해, 푸쉬 신호가 최대로 깊게 도달한 지점의 왼쪽 영역과 오른쪽 영역까지 관심 영역으로서 전단파를 관측할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치(1000)는, 프로브(1010)와 본체(1050)로 구성될 수 있으며, 본체(1050)는 초음파 송수신부(1020) 및 영상 처리부(1030)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)는 전단파를 생성하기 위해 푸쉬 신호를 송신하고, 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 특성을 획득하기 위해 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부(1021) 및 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 수신하는 수신부(1022)를 포함할 수 있다.
프로브(1010)는, 초음파 송수신부(1020)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체로 초음파 신호를 송출하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호를 수신할 수 있다. 프로브(1010)는 복수의 트랜스듀서를 포함한다. 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(1010)는 초음파 진단 장치(1000)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 진단 장치(1000)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(1010)를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 프로브(1010)는 1D(Dimension), 1.5D, 2D(matrix), 및 3D 프로브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 프로브(1010)는, 대상체로 푸쉬 신호를 송신하여, 전단파를 유도할 수 있다. 프로브(1010)는, 전단파를 추적하기 위한 검출 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
초음파 송수신부(1020)는 프로브(1010)가 대상체로 푸쉬 신호를 송신하고, 검출 초음파 신호를 송신하고, 응답 신호를 대상체로부터 수신하도록 제어할 수 있다. 초음파 송수신부(1020)는 송신부(1021) 및 수신부(1022)를 포함한다.
송신부(1021)는, 대상체로 푸쉬 신호를 송신하도록 프로브(1010)에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들을 제어할 수 있다.
송신부(1021)는, 프로브(1010)의 트랜스듀서 소자들을 이용하여, 대상체 내부의 한 점으로 포커싱된 푸쉬 신호를 송신함으로써 구면 전단파(spherical shear wave)를 생성하거나, 대상체 내의 복수의 점들로 포커싱된 복수의 푸쉬 신호들을 순차적으로 송신함으로써 사선 전단파(oblique shear wave)를 생성하거나, 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신함으로써 푸쉬 신호가 송신되는 방향의 수직인 방향으로 진행하는 평면 전단파(plane shear wave)를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(1021)는 대상체 내의 넓은 영역에 대해 강한 전단파를 생성할 수 있도록 다양한 방식으로 대상체에게 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(1021)는 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 서로 다른 각도로 스티어링된 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push beam)들을 대상체로 송신함으로써 전단파를 생성할 수 있다.
송신부(1021)는 프로브(1010)의 각 트랜스듀서 소자들에게 인가되는 전기적 신호를 조절함으로써, 각 트랜스듀서 소자들이 송신하는 초음파 신호의 위상을 변화시키거나 초음파 신호가 시간 지연을 갖도록 할 수 있다. 송신부(1021)가 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 송신되는 초음파 신호에 대한 위상 변화 또는 시간 지연에 의해 초음파 신호가 송신되는 방향을 바꾸는 것을 스티어링한다고 한다.
즉, 언포커싱된 푸쉬 신호가, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 경우, 송신부(1021)는 각 초음파 신호의 위상 또는 시간 지연을 조절함으로써 푸쉬 신호가 송신되는 방향을 바꿀 수 있다. 즉, 송신부(1021)는, 푸쉬 신호를 소정 각도로 스티어링할 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(1021)는 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신함으로써 대상체 내에 제1 전단파를 생성할 수 있다. 송신부(1021)는, 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 송신부(1021)는 제1 전단파와 보강 간섭되도록 제2 전단파를 생성할 수 있다.
또 다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(1021)는 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 예를 들어, 푸쉬 신호는 측방향으로 나열된 복수의 초음파 빔들을 포함하는 푸쉬 빔의 형태를 가질 수 있다. 초음파 빔들은, 푸쉬 빔의 빔폭보다 좁은 빔 폭을 가질 수 있다.
송신부(1021)는, 초음파 빔들의 송신을 측 방향에 따라 순차적으로 중단함으로써 전단파를 생성할 수 있다. 즉, 복수의 초음파 빔들은, 송신부(1021)에 의해 동시에 송신되기 시작하고, 서로 다른 시간 주기 동안 송신될 수 있다. 복수의 초음파 빔들의 시간 주기는, 복수의 초음파 빔들이 나열된 측 방향에 따라 증가되거나 감소할 수 있다. 예를 들어, 송신부(1021)는, 초음파 빔들 중에서 측방향으로 가장 끝에 위치한 초음파 빔푸쉬 신호부터 차례대로 초음파 빔의 송신을 중단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(1021)는, 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대해서, 전단파를 추적하기 위한 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다.
예를 들어, 송신부(1021)는, 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파를 추적하기 위하여, 전단파가 존재하는 대상체에게 초음파 신호를 송신하고, 송신된 초음파 신호의 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다. 송신부(1021)는 전단파를 추적하기 위하여 검출 초음파 신호를 송수신하도록 프로브(1010)에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들을 제어할 수 있다.
송신부(1021)는, 프로브(1010)의 트랜스듀서 소자들을 이용하여, 대상체로 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다.
한편, 수신부(1022)는, 대상체로 송신된 검출 초음파 신호의 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다. 수신부(1022)는 전단파를 추적하기 위하여 초음파 신호를 송수신하도록 프로브(1010)에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들을 제어할 수 있다. 수신된 응답 신호로부터 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)는 상대적으로 낮은 프레임 레이트로 초음파 신호를 송수신함으로써 전단파의 전파 특성을 획득할 수 있도록 다양한 방식으로 대상체에게 초음파 신호를 송수신할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)는, 전단파가 존재하는 대상체에 대하여, 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하고, 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 수신부(1022)는 전단파가 존재하는 대상체에 대하여, 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하고, 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)는 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 초음파 신호를 송신하고, 제1 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다. 수신부(1022)는, 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 초음파 신호를 송신하고, 제2 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
영상 처리부(1030)는, 수신부(1022)에서 수신된 응답 신호에 기초하여 대상체의 탄성 영상을 생성한다.
일 예로서, 영상 처리부(1030)는, 수신부(1022)에서 수신된 응답 신호에 기초하여 대상체에 대한 복수의 초음파 영상 프레임들을 획득할 수 있다. 영상 처리부(1030)는 복수의 초음파 영상 프레임들을 비교함으로써, 초음파 영상 프레임들이 나타내는 대상체의 변위를 산출할 수 있다. 영상 처리부(1030)는 산출된 프레임들 간의 변위에 기초하여, 대상체에 포함되는 조직의 탄성에 관한 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 탄성에 관한 정보는 변형율(strain), 탄성도(elasticity 등이 포함될 수 있다. 변형율은 조직이 변형되기 이전의 조직의 길이에 대한 변형력(stress)에 의해 조직이 변형된 이후의 대상체의 길이 변화량의 비를 의미하며, 탄성도는 변형율(strain)에 대한 변형력(stress)의 비를 의미한다.
영상 처리부(1030)는 대상체에 포함되는 조직의 탄성에 관한 정보를 색상, 밝기, 및 도형 중 적어도 하나를 이용하여 나타내는 탄성 영상을 생성할 수 있다.
다른 예로서, 영상 처리부(1030)는 대상체로부터 수신된 응답 신호에 기초하여 전단파의 전단파 특성을 나타내는 전단파 파라미터를 측정할 수 있다. 전단파 파라미터는 전단파의 전파 속도(propagation velocity) 및 전단파의 감쇠 계수(attenuation coefficient) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전단파의 전파 속도(Vs)는 다음의 수학식 1에 의해 획득될 수 있고, 전단파의 감쇠 계수(α)는 다음의 수학식 2에 의해 획득될 수 있다. 아래의 수학식 1, 2에서 R과 X 각각은 대상체의 음향 임피던스(acoustic impedance)의 실수 성분 및 허수 성분이고, ρ는 대상체의 밀도이며, ω는 전단파의 각 주파수(angular frequency)이다.
수학식 1
Figure PCTKR2014007326-appb-M000001
수학식 2
Figure PCTKR2014007326-appb-M000002
한편, 초음파 송신부(1020)는 전단파가 전파되는 영역으로 초음파 신호를 복수 회 송신하고, 복수 회 송신된 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 복수 회 수신할 수 있다. 영상 처리부(1030)는, 복수 회 수신된 응답 신호들에 대해 교차 상관(cross-correlation)을 적용하여 전단파 파라미터를 측정할 수도 있다. 전술한 방법들 이외에 대상체 내부에 유도된 전단파의 특성은 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한
방법으로 측정될 수 있다.
영상 처리부(1030)는, 전단파 파라미터를 이용하여 대상체의 탄성 특성을 획득할 수 있다.
대상체의 탄성 특성은, 대상체의 전단 탄성 계수(shear modulus), 영 탄성계수(young's modulus) 및 전단 점성(shear viscosity) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
대상체의 전단 탄성 계수(G)는 아래의 수학식 3에 의해 획득될 수 있고, 영 탄성 계수(E)는 아래의 수학식 4에 의해 획득될 수 있으며, 전단 점성(η)은 아래의 수학식 5에 의해 획득될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2014007326-appb-M000003
수학식 4
Figure PCTKR2014007326-appb-M000004
수학식 5
Figure PCTKR2014007326-appb-M000005
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부(1030)는 대상체의 탄성 특성을 색상, 밝기, 및 도형 중 적어도 하나를 이용하여 나타내는 탄성 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(1030)는 대상체의 탄성 특성을 흑백 스케일 또는 컬러 스케일에 매핑하여 대상체의 탄성 영상을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부(1030)는 대상체에 대한 탄성 영상뿐만 아니라, 대상체를 나타내는 B모드 영상을 더 생성할 수 있다. 영상 처리부(1030)는 대상체에게 송신된 초음파 신호의 응답 신호로부터 반사 계수를 산출하고, 산출된 반사 계수를 나타내는 B모드 영상을 생성할 수 있다. B모드 영상은 응답 신호로부터 산출된 반사 계수를 B모드 영상에 포함되는 각 픽셀의 밝기를 이용하여 나타낼 수 있다.
예를 들어, 영상 처리부(1030)는 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱되어 송신된 제1 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호 및 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱되어 송신된 제2 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다. 또한, 영상 처리부(1030)는 제1 응답 신호로부터 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 제2 응답 신호로부터 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 조합함으로써 B 모드 영상을 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 일부 트랜스듀서 소자가 특정 지점에 포커싱되지 않은 푸쉬 신호를 송신하도록 동작할 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하는 일부 트랜스듀서 소자는, 축 방향으로 서로 다른 깊이(depth)에 대해서 지속적으로(consecutively) 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 푸쉬 신호가 송신되는 방향에 수직한 방향으로 전단파가 전파된다. 따라서, 초음파 진단 장치(1000)는, 한 번의 푸쉬 신호의 송신에 의해, 푸쉬 신호가 최대로 깊이 도달한 지점의 왼쪽 영역과 오른쪽 영역까지 관심 영역으로서 전단파를 관측할 수 있다.
축 방향이란, 트랜스듀서 소자들이 배열된 방향의 수직인 방향으로서, 스티어링되지 않은 초음파 신호가 트랜스듀서 소자로부터 송신되는 방향일 수 있다. 예를 들어, 축 방향은 대상체의 깊이 방향일 수 있다.
전단파를 발생시키는 음향 방사력은 푸쉬 신호의 세기(intensity)에 비례한다. 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push beam)의 경우, 푸쉬 신호의 축 방향으로 세기 프로파일(intensity profile)이 균일하지 않아 깊이에 따라 푸쉬 신호의 세기가 달라지는 현상이 발생한다. 다시 말해, 푸쉬 신호에 의해 생성되는 전단파의 크기 및 형태가 깊이에 따라 달라지므로, 전단파가 일정하게 좌우측으로 진행한다는 가정에 기초하여 추정한 속도 추정치에 오차가 발생할 수 있다.
또한, 푸쉬 신호의 에너지가 한 점에 포커싱되는 포커싱된 푸쉬 신호(focused push beam)의 세기와 비교하여, 언포커싱된 푸쉬 신호의 세기가 작으므로, 언포커싱된 푸쉬 신호에 의해 발생되는 전단파의 세기도 작아진다. 따라서, 언포커싱된 푸쉬 신호를 이용하여 전단파가 발생되는 경우, 전단파의 세기가 작아 전단파 추적시 신호대잡음비(SNR)이 낮아진다는 단점이 있다. 신호대잡음비를 높이기 위해서 푸쉬 신호를 송신하기 위해 이용되는 트랜스듀서 소자들의 개수를 늘리면, 푸쉬 신호의 빔 폭(width)이 넓어져 푸쉬 신호의 축 방향 빔 프로파일이 불균일해지는 현상이 더욱 심해진다.
따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 축 방향으로 빔 프로파일이 균일한(즉, 서로 다른 깊이에서도 빔 프로파일이 균일한) 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 많은 수의 트랜스듀서 소자를 사용하더라도, 적당히 좁은 빔의 폭을 유지함으로써 푸쉬 신호의 에너지의 분산을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 전단파의 세기를 증폭시킴으로써 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 전단파의 형태 및 특성(shape and property)을 능동적으로 제어(control)할 수 있다.
도 4 및 5는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocuse push signal)의 세기 맵(intensity map)과 축 방향 빔 프로파일(axial beam profile)을 도시한다.
도 4 및 5의 세기 맵(410, 510)은 푸쉬 신호의 세기를 색상으로 도시한 맵이다. 도 4 및 5의 축 방향 빔 프로파일(420, 520)은 푸쉬 신호의 중심축을 따라 대상체에 인가되는 푸쉬 신호의 세기를 도시한 맵이다. 푸쉬 신호의 중심축은, 푸쉬 신호를 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이 내에서, 가장 중앙에 위치한 트랜스듀서 소자를 지나가는 축으로서, 축 방향(axial direction)에 평행한 축을 의미한다. 축 방향 빔 프로파일(420, 520)의 x축은 초음파 신호의 상대적 세기를 나타내고, y축은 깊이를 나타낸다.
도 4는 12개의 트랜스듀서 소자들을 이용하여 송신된 언포커싱된 푸쉬 신호의 세기맵과 축 방향 빔 프로파일을 도시한다. 도 5는 24개의 트랜스듀서 소자들을 이용하여 송신된 언포커싱된 푸쉬 신호의 세기 맵과 축 방향 빔 프로파일을 도시한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)가 전단파의 생성을 위해 언포커싱된 푸쉬 신호를 이용하는 경우, 더 많은 수의 트랜스듀서 소자를 이용한다고 해서 더 큰 전단파를 생성하는 것은 아니다. 대신에, 더 많은 수의 트랜스듀서 소자를 이용하는 것은, 푸쉬 신호가 분산된 형태(diffused shape)를 갖도록 함으로써 전단파의 전파 속도를 측정하는데 오차를 발생시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 축 방향으로 빔 프로파일이 균일한(즉, 서로 다른 깊이에서도 빔 프로파일이 균일한) 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 많은 수의 트랜스듀서 소자를 사용하더라도, 적당히 좁은 빔의 폭을 유지함으로써 푸쉬 신호의 에너지의 분산을 방지할 수 있다.
일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 축 방향 축에서 다수의 초점(focal point)을 설정하고, 트랜스듀서 소자들의 서브셋(subst)들이 서로 다른 깊이의 초점에 포커싱하여 푸쉬 신호들을 송신하도록 할 수 있다. 예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)는 중심축(트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 지나가는 축 방향 축)을 바라보는(facing) 두 개의 스티어링된 언포커싱 푸쉬 신호들을 좌우측에 형성함으로써, 중심축 상의 다수의 초점들에서 푸쉬 신호들의 에너지가 모아지도록 할 수 있다.
다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 트랜스듀서 소자들에게 아포다이제이션을 적용하여, 깊이에 따라 다른 세기의 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가, 적당히 좁은 푸쉬 신호의 폭을 유지함으로써 푸쉬 신호의 에너지의 분산을 방지하기 위한 구체적인 방법과 관련하여서는, 이하 도 6 내지 9를 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 6에 도시된 탄성 영상 생성 방법은 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S610은 도 2의 프로브(1010) 및 송신부(1021)에서 수행될 수 있으며, 단계 S620 및 S630은 도 2의 프로브(1010) 및 전단파 정보 검출부(1022)에서 수행될 수 있고, 단계 S640은 도 2의 영상 처리부(1030)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 대한 설명은 도 6에 도시된 탄성 영상 생성 방법에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S610에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 각도로 스티어링함으로써, 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신할 수 있다.
언포커싱된 푸쉬 신호는, 대상체 내부의 복수의 초점들로 송신되는 복수의 초음파 신호들을 포함할 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호는, 대상체 내부의 복수의 초점들에서 발생된 음향 방사력에 의해 대상체 내에 전단파를 생성할 수 있다. 언포커싱된 푸쉬 신호란, 음향 방사력을 생성함으로써 대상체를 푸싱하는 평면파 신호를 의미할 수 있다. 예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들을 복수의 서브셋들로 나누고, 각 서브셋들이 서로 다른 깊이의 초점들에 포커싱하여 초음파 신호들을 송신하도록 함으로써 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들에게 전기적 신호를 인가함으로써, 각 트랜스듀서 소자들에게 인가된 전기적 신호에 기초하여 각 트랜스듀서 소자들이 대상체로 초음파 신호를 출력하도록 한다. 초음파 진단 장치(1000)는 각 트랜스듀서 소자들에게 인가되는 전기적 신호를 조절함으로써 각 트랜스듀서 소자들이 송신하는 초음파 신호의 위상을 변화시키거나 초음파 신호가 시간 지연을 갖도록 할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)가 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 송신되는 초음파 신호에 대한 위상 변환 또는 시간 지연에 의해 푸쉬 신호의 방향을 변경하는 것을 스티어링이라고 한다.
초음파 진단 장치(1000)는, 소정 축 상에 언포커싱된 푸쉬 신호들이 동시에 도달하도록, 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신할 수 있다. 각 트랜스듀서 소자는 소정 축에 대한 거리가 각각 다르므로, 각 트랜스듀서 소자에서 송신된 초음파 신호가 소정 축에 도달하기까지 소요되는 시간이 상이할 수 있다. 따라서, 초음파 진단 장치(1000)는, 각 트랜스듀서 소자들이 송신하는 초음파 신호의 위상 또는 지연 시간을 변화시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 두 개의 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 송신할 수 있다. 즉, 두 개의 언포커싱된 푸쉬 신호들을 스티어링하여 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향(axial direction)과 평행한 소정 축 상에서 두 푸쉬 신호들 간의 보강 간섭(constructive interference)이 발생하도록 푸쉬 신호들를 스티어링하여 송신할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 프로브(1010)에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들 중에서 인접한 트랜스듀서 소자들의 제1 그룹으로부터 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(1000)는, 프로브(1010)에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들 중에서 인접한 트랜스듀서 소자들의 제2 그룹으로부터 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신될 수 있다. 소정 축은 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 지나고 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향과 평행한 중심축일 수 있다. 예를 들어, 제1 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정축을 기준으로 +θ° 기울어진 방향으로 송신되고, 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 -θ° 기울어진 방향으로 송신될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 아포다이제이션(apodization) 함수가 적용된 세기를 갖는 적어도 두 언포커싱 푸쉬 신호들을 대상체로 송신할 수 있다. 즉, 초음파 진단 장치(1000)로부터 송신되는 언포커싱된 푸쉬 신호들은, 복수의 트랜스듀서 소자들 각각으로부터 송신되는 복수의 초음파 신호들을 포함할 수 있다. 복수의 트랜스듀서 소자들은, 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심에 위치한 트랜스듀서 소자로부터 끝에 위치한 트랜스듀서 소자로 갈수록 세기가 감소되는 복수의 초음파 신호들을 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 적어도 두 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 방법과 관련하여서는, 후에 도 7 및 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
단계 S620 및 단계 S630에서, 초음파 진단 장치(1000)는 단계 S610에서 송신된 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
단계 S640에서, 초음파 진단 장치(1000)는 단계 S620에서 수신된 응답 신호에 기초하여 대상체의 탄성 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 초음파 장치(1000)는 응답 신호를 이용하여, 대상체 내의 각 영역에서의 전단파의 전파 속도를 알 수 있다. 그리고 초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
일반적인 신체 조직의 탄성도는 전단파의 전파 속도의 제곱에 비례하므로 정상 조직보다 탄성도가 큰 종양에서 전단파의 속도가 빨라진다. 즉, 정상 조직보다 탄성도가 큰 종양에서 전단파의 속도가 빨라질 수 있다. 초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 색상에 매핑하거나 전단파 계수(shear modulus)를 색상에 매핑함으로써, 탄성 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 장치(1000)는, B 모드 영상 위에 탄성 영상을 중첩하여 표시할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 장치(1000)는 B 모드 영상 위에 탄성 영상을 반투명 상태로 표시할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 서로 다른 방향으로 송신되는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 트랜스듀서 소자들(701, 702)은, 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 동일한 개수의 인접한 트랜스듀서 소자들을 포함하는 제1 그룹(701) 및 제2 그룹(702)으로 구분될 수 있다.
이 때, 제1 그룹(701)으로부터 송신되는 제1 언포커싱된 푸쉬 신호(711)과 제2 그룹(702)으로부터 송신되는 제2 언포커싱된 푸쉬 신호(712)는 소정 축(705)을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신될 수 있다. 예를 들어, 제1 언포커싱 푸쉬 신호와 제2 언포커싱 푸쉬 신호는 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향을 기준으로 상반된 방향으로 동일한 각도의 크기로 스티어링된 것일 수 있다.
도 7에는 각각 +θ° 및 -θ°로 스티어링된 두 개의 언포커싱된 푸쉬 신호들이 도시된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 동일한 시간에 소정축 상에 도달하도록 스티어링된 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신함으로써 푸쉬 신호의 측 방향 폭을 좁게 만들 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호의 축 방향 프로필이 균일(uniform)하도록 푸쉬 신호를 조절하여 송신할 수 있다. 도 4 및 5의 축 방향 빔 프로파일(420, 520)에 도시된 바와 같이, 불균일하게(non-uniformly) 형성되는 푸쉬 신호의 세기 프로파일 때문에 대상체 내부의 깊이에 따라 푸쉬 신호에 의해 생성되는 전단파의 크기가 달라진다.
따라서, 푸쉬 신호가 인가되는 방향의 수직 방향(즉, 측 방향)으로 진행되는 전단파의 전파 속도가 깊이에 따라 달라지므로, 시간 불규일 평면 파면(time-invariant plane wave front)을 가정하고 계산되는 전단파의 전파 속도 추정값에 오차가 포함된다. 반면에, 푸쉬 신호의 축 방향 빔 프로파일을 균일하게 만들면, 관심 깊이(DOI; depths of interest) 내에서는 측방향으로 균일한 속도로 진행하는 평면 전단파(plane shear wave)를 가정할 수 있으므로 깊이에 따라 보다 정확한 전파 속도를 계산할 수 있게 된다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신하기 위해 이용되는 트랜스듀서 소자들에게 인가되는 전기적 신호의 진폭 및 시간 지연 중 적어도 하나를 조절함으로써 푸쉬 신호의 축 방향 빔 프로파일을 균일하게 만들 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 각각의 트랜스듀서 소자들에 대해서 서로 다른 전기적 신호를 인가함으로써 푸쉬 신호의 축 방향 빔 프로파일을 균일하게 만들 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 아포다이제이션(apodization) 함수가 적용된 적어도 두 개의 언포커싱 푸쉬 신호들을 대상체로 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 아포다이제이션 함수를 적용함으로써 깊이에 따라 푸쉬 신호의 세기를 조절할 수 있다.
도 4 및 5의 축 방향 빔 프로파일(420, 520)에 도시된 바와 같이, 특정 깊이에 푸쉬 신호의 에너지가 집중됨으로써, 대상체의 표면으로부터 가까운 깊이에서 (즉, 가까운 깊이에서(near depth)) 상대적으로 푸쉬 신호의 세기가 약해지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 이를 보정하기 위해서, 푸쉬 신호를 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이 내에서 가장 중앙에 위치한 트랜스듀서 소자를 기준으로 아포다이제이션 함수를 적용할 수 있다. 예를 들어, 아포다이제이션 함수로서, 해닝 윈도우(hanning window) 함수와 같이 중앙으로부터 양 끝으로 갈수록 값이 줄어드는(즉, 테이퍼링(tapering)되는) 함수가 이용될 수 있다. 예를 들어, 푸쉬 신호를 송신하기 위해 이용되는 트랜스듀서 소자들의 길이에 1배, 1.25배, 1.5배, 또는 2 배 길이의 아포다이제이션 함수가 이용될 수 있다.
도 7의 그래프(707)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 송신되는 초음파 신호들의 세기에 대해 아포다이제이션 함수를 적용할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심에 위치한 트랜스듀서 소자로부터 끝에 위치한 트랜스듀서 소자로 갈수록 세기가 감소되는 복수의 초음파 신호들을 송신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 중앙에 위치한 트랜스듀서 소자를 중심으로 양 끝으로 갈수록 상대적으로 감소되는 전기적 신호들을 각 트랜스듀서 소자에 인가함으로써, 복수의 트랜스듀서 소자들이 송신하는 푸쉬 신호의 축 방향 빔프로파일을 균일하게 할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들에 대해 시간 지연을 적용함으로써 스티어링된 푸쉬 신호(steered push signal)를 송신할 수 있다.
그래프(801)는 초음파 진단 장치(1000)가 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 스티어링되지 않은 언포커싱된 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 경우 각 트랜스듀서 소자에게 적용되는 시간 지연을 도시한다. 그래프(801)에 도시된 바와 같이, 스티어링되지 않은 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하기 위해서는, 초음파 진단 장치(1000)는 모든 트랜스듀서 소자들에 대해서 시간 지연을 적용하지 않을 수 있다.
그래프(802)는 초음파 진단 장치(1000)가 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 대상체 내부의 한 점으로 포커싱된 푸쉬 신호를 대상체로 송신하는 경우 각 트랜스듀서 소자에게 적용되는 시간 지연을 도시한다.
그래프(803)는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가 두 언포커싱된 푸쉬 신호들 간의 보강 간섭이 중심축 상에서 발생하도록 두 언포커싱된 푸쉬 신호를 서로 다른 방향으로 송신하는 경우 각 트랜스듀서 소자에게 적용되는 시간 지연을 도시한다. 그래프(803)에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는, 각 트랜스듀서 소자들에 대해 적용되는 시간 지연이 중심 소자를 기준으로 서로 대창되고, 인접한 트랜스듀서 소자들 간에 적용되는 시간 지연 차이가 일정하도록, 복수의 트랜스듀서 소자들에게 시간 지연을 적용할 수 있다. 그래프(803)에 도시된 바와 같이 복수의 트랜스듀서 소자들에게 시간 지연을 적용할 경우, 초음파 진단 장치(1000)로부터 송신되는 두 언포커싱된 푸쉬 신호들은 중심축 상에서 대칭되도록 서로 다른 각도로 스티어링될 수 있다.
도 8은 푸쉬 신호를 송신하기 위해서 24개의 트랜스듀서 소자들을 이용하는 경우 각 트랜스듀서 소자에 적용되는 시간 지연을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 개수의 트랜스듀서 소자들을 이용하여 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 적은 수의 트랜스듀서 소자들을 사용할수록 언포커싱된 푸쉬 신호의 측 방향 폭은 감소하게 된다. 그러나, 적은 수의 트랜스듀서 소자들을 사용할수록 푸쉬 신호의 세기 또한 감소하게 되므로, 신호대잡음비가 저하되는 문제점이 있다.
반면에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 좁은 폭을 갖는 동시에 큰 세기를 갖는 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용되는 트랜스듀서 소자들의 수에 관계없이 좁은 폭을 갖는 푸쉬 신호를 송신할 수 있으므로 사용가능한 트랜스듀서 소자들의 수에 제한이 없어진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보다 많은 트랜스듀서 소자들을 사용하여 더 큰 전단파를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신되는 언포커싱된 푸쉬 신호들의 세기 맵(910)과 축 방향 빔 프로파일(920)을 도시한다. 도 9에도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 좁은 폭을 갖는 동시에 큰 세기를 갖는 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내에 생성된 전단파에 대해 추가적으로 푸쉬 신호를 송신함으로써 기존의 전단파와 새롭게 생성된 전단파를 중첩시킬 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 중첩된 전단파를 생성함으로써 신호대잡음비(SNR) 및 탄성 영상의 정확도를 향상시킬 수 있다.
모든 초음파 시스템에는 측정 오차(measurement error)와 시스템 잡음(system noise)이 존재한다. 따라서, 이러한 오차 및 잡음보다 초음파 시스템이 측정하고자 하는 신호의 크기가 클수록 신호대잡음비는 증가하고 탄성 영상의 정확도가 향상된다. 그러나, 초음파 진단 장치가 푸쉬 신호를 송신함으로써 대상체 내에 생성할 수 있는 전단파의 크기는, 대상체의 안정성이나 시스템의 자원(resources)의 제한 등의 이유로 제한된다.
또한, 한 번의 푸쉬 신호의 송신에 의해 생성할 수 있는 전단파의 크기는 제한되어 있고, 전단파는 대상체 내부에서 전파됨에 따라 그 크기가 감쇠하므로, 원하는 만큼의 높은 신호대잡음비를 얻는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내부에서 전파되고 있는 전단파에 기초하여 추가적인 푸쉬 신호를 송신함으로써 추가적인 전단파를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이전에 전파되고 있었던 전단파와 새롭게 생성된 추가적인 전단파가 중첩됨으로써, 관찰하고자 하는 전단파의 크기가 증폭된다.
전단파의 전파에 따라 푸쉬 신호를 추가로 송신하는 구체적인 방법과 관련하여서는, 이하, 도 10 내지 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 10에 도시된 탄성 영상 생성 방법은 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S101 및 S102은 도 2의 프로브(1010) 및 송신부(1021)에서 수행될 수 있으며, 단계 S103은 도 2의 프로브(1010) 및 초음파 송수신부(1020) 에서 수행될 수 있고, 단계 S104는 도 2의 영상 처리부(1030)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 대한 설명은 도 10에 도시된 탄성 영상 생성 방법에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S101에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들 중 적어도 하나의 트랜스듀서를 이용하여 대상체로 제1 푸쉬 신호를 송신함으로써 대상체 내부에 제1 전단파를 생성할 수 있다.
예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)는 프로프(1010)에 포함된 모든 트랜스듀서 소자들을 이용하여 제1 푸쉬 신호를 송신할 수 있으며, 복수의 트랜스듀서 소자들을 구성하는 복수의 서브셋들 중 적어도 하나의 서브셋에 포함되는 트랜스듀서 소자들을 이용하여 제1 푸쉬 신호를 송신할 수 있다.
단계 S102에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 푸쉬 신호에 의해 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 제1 전단파와 보강 간섭되는 제2 전단파를 생성하는 제2 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 제1 전단파의 전파에 대한 정보는, 제1 전단파의 전파 속도 또는 소정 시점에서 제1 전단파의 파면의 위치를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 제1 전단파의 진행에 따라 제2 푸쉬 신호를 추가로 송신함으로써 대상체 내부에 전파되고 있느 제1 전단파와 제2 푸쉬 신호에 의해 새롭게 생성된 제2 전단파 간의 중첩을 유도할 수 있다.
일 예로서, 제1 전단파의 전파에 대한 정보는, 미리 저장된 정보일 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 대상체 내부에서 소정 푸쉬 신호를 송신함으로써 생성되는 전단파의 전파 특성을 미리 저장하여둘 수 있다. 예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)는, 대상체의 신체 정보 또는 인체 부위별로 전단파의 전파 특성을 미리 저장하여 둘 수 있다. 예를 들어, 신체 정보는 성별, 키, 몸무게, 나이 등을 포함할 수 있고, 인체 부위는 간, 복부, 유방, 뇌 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 예로서, 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 푸쉬 신호를 송신한 후, 제2 푸쉬 신호를 송신하기 전에, 제1 전단파의 전파에 대한 정보를 획득하기 위한 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 송신된 검출 초음파 신호의 응답 신호를 수신하고, 응답 신호로부터 제1 전단파의 전파에 대한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 제2 푸쉬 신호가 송신되는 위치 및 제2 푸쉬 신호를 송신하는 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 제2 푸쉬 신호를 송신하는 구체적인 방법과 관련하여서는, 후에 도 11 및 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
단계 S103에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 제1 전단파가 존재하고, 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 송신된 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파와 제2 전단파가 보강 간섭된 전단파가 존재하는 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다.
단계 S104에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 응답 신호에 기초하여 대상체의 탄성 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 초음파 장치(1000)는 응답 신호를 이용하여, 대상체 내의 각 영역에서의 전단파의 전파 속도를 알 수 있다. 그리고 초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 색상에 매핑하거나 전단파 계수(shear modulus)를 색상에 매핑함으로써, 탄성 영상을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 장치(1000)는, B 모드 영상 위에 탄성 영상을 중첩하여 표시할 수 있다
도 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 적응적으로 송신되는 푸쉬 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
일 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 제2 푸쉬 신호가 송신되는 위치를 조절할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내부에서 전파되고 있는 전단파의 파면의 위치를 고려하여 추가적인 푸쉬 신호를 송신함으로써 추가적인 전단파를 생성할 수 있다.
먼저, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들(115) 중 적어도 하나의 트랜스듀서로부터 대상체로 제1 푸쉬 신호(111)을 송신함으로써 대상체 내부에 제1 전단파를 생성할 수 있다.
다음으로, 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 파면(113)의 위치에 기초하여 복수의 트랜스듀서 소자들(115) 중 적어도 하나의 트랜스듀서로부터 대상체로 제2 푸쉬 신호(112)을 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 파면(113)의 위치에 기초하여 제1 전단파와 보강 간섭되는 제2 전단파를 생성하기 위한 제2 푸쉬 신호(112)를 송신할 수 있따.
초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파 속도에 기초하여, 적응적으로 제2 푸쉬 신호의 송신 위치를 조정할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 결정되는 제2 푸쉬 신호의 송신 위치에 기초하여, 복수의 트랜스듀서 소자들(115) 중에서 어떠한 위치의 트랜스듀서 소자들을 몇 개나 사용하여 제2 푸쉬 신호를 송신할지 결정할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이전에 전파되고 있었던 제1 전단파(113)와 새롭게 생성된 추가적인 전단파가 중첩됨으로써, 크기가 증폭된 전단파(114)가 관찰된다. 초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내부의 관심 영역(110)의 측 방향으로 복수의 푸쉬 신호들을 순차적으로 송신함으로써, 결과적으로 관심 영역 전체에 대해서 탄성 영상을 생성할 수 있다. 도 11은, 왼쪽에서 오른쪽으로 송신 위치를 변경하면서 5회에 걸쳐 푸쉬 신호를 송신하는 경우를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가 일정한 시간 간격 t를 갖도록 복수의 푸쉬 신호들을 송신하는 경우, 이전 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 속도에 기초하여 다음 푸쉬 신호가 송신될 위치를 결정할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)가 i번째 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파를 고려하여, i+1번째 푸쉬 신호를 송신하는 경우를 예로 들어 설명한다.
i번째 푸쉬 신호와 i+1번째 푸쉬 신호 간의 거리 간격 D(i)는 다음의 수학식 6에 의해 획득될 수 있다. 수학식 6에서 Cs(i)는 i번째 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 속도이다. 전단파의 전파 속도는 미리 정의된 고정 값이거나, 대상체의 신체 정보 또는 인체 부위별로 미리 저장된 값이거나, 이전 측정을 통해 추정된 값일 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2014007326-appb-M000006
다른 예로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 제2 푸쉬 신호를 송신하는 시점을 조절할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 대상체 내부에서 전파되고 있는 전단파의 전파 속도를 고려하여 추가적인 푸쉬 신호를 송신함으로써 추가적인 전단파를 생성할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 속도에 기초하여. 추가적인 푸쉬 신호를 송신할 시점을 결정할 수 있다.
먼저, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들 중 적어도 하나의 트랜스듀서 소자로부터 대상체로 제1 푸쉬 신호를 송신함으로써 제1 전단파를 생성할 수 있다.
다음으로, 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파 속도에 기초하여 복수의 트랜스듀서 소자들(115) 중 적어도 하나의 트랜스듀서로부터 대상체로 제2 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 전단파의 전파 속도에 기초하여, 적응적으로 제2 푸쉬 신호의 송신 시점을 조정할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 콤브 푸쉬 신호 세트들을 교대로 인가할 수 있다. 콤브 푸쉬 신호 세트는, 콤브 형태로 이격되어 배치된 복수의 푸쉬 신호들로 구성된다. 초음파 진단 장치(1000)는 둘 이상의 콤브 형태의 푸쉬 신호 세트들을 설정하고, 콤브 푸쉬 신호 세트(121)를 송신한 후, 다음 콤브 푸쉬 신호 세트(122)를 송신하기 위한 최적의 송신 시점을 결정할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 콤브 푸쉬 신호 세트(121)에 의해 생성된 제1 전단파의 전파 속도를 추정하고, 추정된 전파 속도에 기초하여 적응적으로 다음 콤브 푸쉬 신호 세트(122)의 송신 시점을 결정할 수 있다. 도 12에는 두 개의 콤브 푸쉬 신호 세트들을 이용하는 경우가 도시된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는 제1 콤브 푸쉬 신호 세트(121)를 송신하고, 제1 콤브 푸쉬 신호 세트(121)에 의해 생성된 전단파의 전파 속도를 추정하고, 추정된 전단파의 전파 속도에 기초하여 결정된 시점에 제2 콤브 푸쉬 신호 세트(122)를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 추정된 전단파의 전파 속도를 바탕으로 최적의 푸쉬 신호의 송신 시점을 조정함으로써, 전체 관심 영역(105)에서 연속적으로 전파되는 전단파의 크기를 증폭할 수 있다. 도 12에서 화살표는 각 전단파의 전파 방향을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 고정된 위치에서 복수의 푸쉬 신호들을 송신하고, 이전 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 속도에 기초하여 다음 푸쉬 신호를 송신할 시점을 결정할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)가 i번째 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파를 고려하여, i+1번째 푸쉬 신호를 송신하는 경우를 예로 들어 설명한다.
i번째 푸쉬 신호와 i+1번째 푸쉬 신호 간의 송신 시점 간격t(i)는 다음의 수학식 7에 의해 획득될 수 있다.
수학식 7
Figure PCTKR2014007326-appb-M000007
수학식 7에서 D(i)는 i번째 푸쉬 신호의 송신 위치와 i+1번째 푸쉬 신호의 송신 위치 간의 거리이다. 초음파 진단 장치(1000)가 고정된 위치에서 복수의 푸쉬 신호들을 송신하는 경우, i번째 푸쉬 신호의 송신 위치와 i+1번째 푸쉬 신호의 송신 위치 간의 거리 D(i)는 미리 알고 있는 값이다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이 콤브 형태의 푸쉬 신호들을 교대로 송신하는 경우, 이전 콤브 푸쉬 신호 세트에 포함되는 인접한 두 개의 푸쉬 신호들의 중간 위치에 다음 푸쉬 신호 세트들에 포함되는 푸쉬 신호들이 송신된다.
수학식 7에서 Cs(i)는 i번째 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파의 전파 속도이다. 전단파의 전파 속도는 미리 정의된 고정 값이거나, 대상체의 신체 정보 또는 인체 부위별로 미리 저장된 값이거나, 이전 측정을 통해 추정된 값일 수 있다.
한편, 일반적인 초음파 진단 장치는, 포커싱된 푸쉬 신호(focused push beam) 또는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push beam)를 송신하기 위하여, 모든 활성화 트랜스듀서 소자들(active transducer element)을 동시에 구동하여 일정 시간 동안 특정 위치(예를 들어, 특정 점, 선 또는 면)에 푸쉬 신호를 송신하고, 동시에 푸쉬 신호의 송신을 중단한다. 활성화 트랜스듀서 소자들이란, 소정 푸쉬 신호를 송신하는데 이용되는 트랜스듀서 소자들을 의미할 수 있다.
초음파 진단 장치는, 초음파 신호를 송신하기 위해서, 프로브에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들 중에서 일부 트랜스듀서 소자들만을 이용하거나, 한번에 모든 트랜스듀서 소자들을 이용할 수 있다. 따라서, 활성화 트랜스듀서 소자들은, 송신되는 푸쉬 신호의 종류나 특성에 따라 프로브에 포함되는 복수의 트랜스듀서 소자들 전체를 포함하거나 일부 트랜스듀서 소자들만을 포함할 수 있다.
푸쉬 신호에 의해 생성되는 전단파의 형태 및 특성은 푸쉬 신호의 빔 프로파일에 의해 결정된다. 예를 들어, 전단파의 중심 주파수(center frequency) 및 대역폭(bandwidth) 등이 전단파의 특성에 포함될 수 있다. 대상체 내부에 생성된 전단파를 검출하기 위한 초음파 진단 장치의 요구 조건(예를 들어, 전단파를 검출하기 위해 송수신되는 검출 초음파 신호의 최소 프레임 레이트 등)은, 생성되는 전단파의 진행을 관찰하기에 충분하도록 수동적으로 결정될 수 있다.
이 때, 모든 활성화 트랜스듀서 소자들을 동시에 구동하여 송신되는 푸쉬 신호에 의해 전단파를 생성하는 일반적인 방법에 의하면, 생성된 전단파를 검출하기 위해서 요구되는 초음파 진단 장치에 대한 제한 조건이 많아진다. 또한 전단파의 형태가 고정되어 있으므로, 푸쉬 신호를 한 번 송신하여 관측될 수 있는 전단파의 신호대잡음비 또한 고정된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 각 트랜스듀서 소자의 구동을 시간에 따라 서로 다르게 제어함으로써, 생성되는 전단파의 형태 및 특성을 원하는대로 조절할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호를 송신하는데 이용되는 활성화 트랜스듀서 소자들에 포함되는 각 트랜스듀서 소자의 온오프 타이밍을 제어함으로써, 푸쉬 신호에 의해 생성되는 전단파의 형태를 조절할 수 있다. 이하, 도 13 내지 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 진단 장치(1000)가 전단파의 형태 및 특성을 제어하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 13에 도시된 탄성 영상 생성 방법은 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S131 및 S132은 도 2의 프로브(1010) 및 송신부(1021)에서 수행될 수 있으며, 단계 S133은 도 2의 프로브(1010) 및 초음파 송수신부(1020)에서 수행될 수 있고, 단계 S134은 도 2의 영상 처리부(1030)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 대한 설명은 도 10에 도시된 탄성 영상 생성 방법에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S131에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 활성화 트랜스듀서 소자들을 이용하여, 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호를 송신하기 위해서, 복수의 트랜스듀서 소자들 중에서 일부 트랜스듀서 소자들만을 활성화 트랜스듀서 소자들로서 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)가 송신하는 푸쉬 신호는, 지향성을 갖는 푸쉬 빔의 형태를 가질 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)에서 대상체로 송신되는 푸쉬 신호는 푸쉬 신호의 측 방향 폭을 복수 개로 나누는 초음파 신호들로 구성될 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 어퍼쳐(aperture)들을 통해 각각의 초음파 신호를 송신하도록 구성되며, 각각의 어퍼쳐를 중첩(superposition)함으로써 전체 활성화 트랜스듀서 소자들을 모두 구동하여 푸쉬 빔을 송신할 수 있다.
"어퍼쳐"란, 초음파 신호들이 송신될 수 있는 개념적인 "개구"(conceptual “opening”)를 의미할 수 있다. 어퍼쳐는, 초음파 진단 장치(1000)에 의해서 공통 그룹으로서 집합적으로 관리되는 트랜스듀서 소자들의 그룹일 수 있다. 예를 들어, 어퍼쳐는, 인접한 어퍼쳐에 포함되는 트랜스듀서 소자들과 물리적으로 구분될 수 있는 트랜스듀서 소자들의 그룹을 포함할 수 있다. 그러나, 인접한 어퍼쳐들은 반드시 물리적으로 구분될 필요는 없다.
일 예로서, 2개의 어퍼쳐들은, 트랜스듀서 소자들이 연속적으로 배열된 어레이 상에서 서로 인접하게 위치될 수도 있다. 다른 예로서, 2개의 어퍼쳐들은 어레이 상에서 서로 중첩할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 트랜스듀서 소자는 2개의 어퍼쳐들의 일부로서 기능할 수 있다. 어퍼쳐에 포함되는 트랜스듀서들의 위치, 개수 및 어퍼쳐의 물리적 크기는, 특정 어플리케이션에 대해서 필요한 임의의 방식으로 동적으로 정의될 수 있다.
단계 S132에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 초음파 신호들의 송신을 소정 방향에 따라 순차적으로 중단할 수 있다. 예를 들어, 소정 방향은, 측 방향을 포함할 수 있다. 측 방향은, 푸쉬 신호를 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들이 나열된 방향으로서, 스티어링되지 않은 푸쉬 신호가 송신되는 방향에 수직한 방향일 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 전체 활성화 트랜스듀서 소자들을 모두 구동하여 푸쉬 신호를 송신한 후, 제1 초음파 신호를 송신하는 어퍼쳐부터 제N 초음파 신호를 송신하는 어퍼쳐까지 순차적으로, 초음파 신호의 송신을 중단할 수 있다. 활성화 트랜스듀서 소자들이 배열된 측 방향에 따라 양 끝에서 송신되는 두 개의 초음파 신호들 중 하나를 제1 초음파 신호라 하고, 나머지 하나를 제N 초음파 신호라고 할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 측 방향으로 나열된 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 송신함으로써, 대상체 내부에 전단파를 생성할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 측 방향으로 나열된 어퍼쳐들을 통하여 초음파 신호들을 동시에 송신하기 시작하여, 각 초음파 신호를 서로 다른 시간 주기 동안 송신할 수 있다. 각 초음파 신호가 송신되는 시간 주기는 측 방향에 따라 증가되거나 감소될 수 있다. 예를 들어, 푸쉬 신호가 N개의 초음파 신호들로 구성되고, 푸쉬 신호의 측방향 끝에 나열된 두 개의 초음파 신호들 중 어느 하나를 제1 초음파 신호라 하고, 나머지 하나를 제N 초음파 신호라 하고, 제1 초음파 신호와 제N 초음파 신호 사이에 위치한 초음파 신호들을 순차적으로 제2 초음파 신호, 제3 초음파 신호, ... 제N-1 초음파 신호라고 하자. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 초음파 신호가 송신되는 시간 주기는 제1 초음파 빔부터 제N 초음파 빔으로 갈수록 증가되거나 감소될 수 있다.
단계 S133에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하고, 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
단계 S134에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 응답 신호에 기초하여 대상체의 탄성 영상을 생성할 수 있다.
예를 들어, 초음파 장치(1000)는 응답 신호를 이용하여, 대상체 내의 각 영역에서의 전단파의 전파 속도를 알 수 있다. 그리고 초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
초음파 장치(1000)는 전단파의 전파 속도를 색상에 매핑하거나 전단파 계수(shear modulus)를 색상에 매핑함으로써, 탄성 영상을 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초음파 장치(1000)는, B 모드 영상 위에 탄성 영상을 중첩하여 표시할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 전단파의 형상을 조정하기 위하여 푸쉬 신호를 인가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 송신되는 푸쉬 신호는, 지향성을 갖는 푸쉬 빔의 형태를 가질 수 있으며, 푸쉬 빔의 측 방향 빔 폭을 복수 개로 나누는 초음파 빔들로 구성될 수 있다.
도 14에는, 복수의 활성화 트랜스듀서 소자들(145)을 포함하는 6개의 어퍼쳐들을 통해 송신되는, 6 개의 초음파 신호들(141-1, 141-2, 141-3, 141-4, 141-5, 141-6)로 구성되는 푸쉬 빔(140)이 도시되지만, 본 발명은 도 14에 도시된 어퍼쳐들의 개수 및 초음파 빔들의 개수에 제한되지 않는다.
도 14에 도시된 바와 같이, 푸쉬 신호(140)는 트랜스듀서 소자들이 배열된 측 방향(x축 방향)으로 배치되는 초음파 신호들(141-1, 141-2, 141-3, 141-4, 141-5, 141-6)로 구성될 수 있다. 도 14에서 x축은 트랜스듀서 소자들이 배열된 측 방향 축을 의미하고, t축은 트랜스듀서 소자들로부터의 초음파 신호의 송신 및 송신의 중단 시점을 나타내는 시간축을 의미한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 대상체로의 초음파 신호들(141-1, 141-2, 141-3, 141-4, 141-5, 141-6)의 송신을 측 방향에 따라 순차적으로 중단할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 제1 어퍼쳐를 통한 제1 초음파 신호(141-1)의 송신을 시간 t1에 중단하고, 제2 어퍼쳐를 통한 제2 초음파 신호(141-2)의 송신을 시간 t2에 중단하고, 제3 어퍼쳐를 통한 제3 초음파 신호(141-3)의 송신을 시간 t3에 중단할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 제4 초음파 신호(141-4), 제 5 초음파 신호(141-5), 및 제 6 초음파 신호(141-6)의 송신을 순차적으로 각각 시간 t4, t5 및 t6 에 중단할 수 있다. 다시 말해서, 각 초음파 신호가 송신되는 시간 주기는, 제1 초음파 신호(141-1)으로부터 제6 초음파 신호(141-6)으로 갈수록 증가될 수 있다.
도 15 및 16은 도 14에 도시된 바와 같이 푸쉬 신호에 포함되는 초음파 신호의 송신 중단 시점을 조절함으로써 생성되는 전단파를 설명하기 위한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 인가된 초음파 신호들의 시간 차에 의해서 각각의 초음파 신호에 의해 생성되는 서브 전단파도 시간차를 갖게 된다. 이하, 설명의 편의상, 각각의 초음파 신호에 의해 생성되는 전단파 성분을 서브 전단파라고 한다.
초음파 신호의 송신이 중단되는 방향(도 14 및 15에서는 오른쪽 방향)(이하, 제1 방향) 의 반대 방향(이하, 제2 방향)으로 진행되는 서브 전단파들(151)로 구성되는 전단파(161)는 긴 파장을 갖게 된다. 제2 방향으로 진행하는 전단파(161)는 낮은 중심 주파수와 좁은 대역폭을 갖게 된다.
한편, 초음파 신호의 송신이 중단되는 방향(제1 방향)으로 진행되는 서브 전단파들(153)로 구성되는 전단파(163)는, 서브 전단파들(153)의 보강 간섭에 의해 짧은 파장과 큰 진폭을 갖게 된다. 제1 방향으로 진행하는 전단파(163)는 높은 중심 주파수와 넓은 대역폭을 갖게 된다.
따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 초음파 신호들의 송신을 소정 방향에 따라 순차적으로 중단함으로써, 소정 방향으로 전파되는 전단파는 큰 진폭을 갖게 된다. 따라서, 소정 방향으로 전파되는 전단파의 신호대잡음비가 향상되어 결과적으로 생성되는 탄성 영상의 정확도를 높일 수 있다.
반면에, 초음파 신호의 송신이 중단되는 방향인 소정 방향의 반대 방향으로 전파되는 전단파는 긴 파장을 갖게 됨으로써 낮은 프레임 레이트를 갖는 초음파 진단 장치에서도 전단파의 검출이 용이해진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 생성되는 전단파의 형태 및 특성을 능동적으로 제어함으로써, 탄성 영상의 정확도를 높이고, 초음파 진단 장치의 전단파 검출 성능에 적합한 전단파를 생성할 수 있다.
한편, 대상체 내부에 생성된 전단파를 검출하기 위하여, 평면 초음파를 송신하는 고속 이미징 시스템(imaging system)의 경우, 송신하는 초음파 신호의 프레임 레이트가 매우 높으므로 전단파 검출에는 매우 유리하다. 다만, 고송 이미징 시스템에 의해 높은 프레임 레이트로 획득된 영상 데이터를 이용하여 생성되는 영상은, 초음파 신호를 대상체의 여러 위치들에 포커싱하여 송수신하는 방식에 비하여 해상도가 나쁘다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점을 해결하기 위해서는 다수의 프레임들을 조합(compound)하는 방식이 이용될 수 있다. 그러나, 다수의 프레임들을 조합하기 위해서는 연산량이 매우 많이 요구되므로, 낮은 프레임 레이트를 갖는 스캔 라인 기반의 초음파 진단 장치에서는 다수의 프레임들을 조합하는 방식을 구현하기 어려운 경우가 많다.
한편, 패러렐 빔포밍(Parallel beamforming)이 가능한 스캔 라인 기반의 낮은 프레임 레이트를 갖는 초음파 진단 장치는, 송신하는 초음파 신호의 개수를 줄이고, 수신 초음파 신호에 대해서 수신 패러렐 빔포밍(Rx parallel beamforming)을 적용함으로써 필요한 해상도(resolution)만큼 각각의 스캔 라인의 펄스 반복 주파수(PRF)를 충분히 높은 수치로 증가시키는 방법을 이용할 수 있다.
그러나, 패러렐 빔포밍 방식을 이용하는 경우, 연산 속도나 데이터 크기 등이 패러렐 빔포밍 개수에 비례하므로, 패러렐 빔포밍 개수를 증가시키는데 한계가 있다. 또한, 영상의 퀄리티 면에서도, 모든 스캔 라인에 대해 초음파 신호를 송수신하는 일반적인 초음파 진단 장치에 비해, 송신하는 초음파 신호의 개수가 적기 때문에 영상의 해상도와 밝기(contrast)가 낮아진다는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 대상체 내부에 발생된 전단파를 검출함에 있어서, 평면파의 송수신을 지원하지 않는 낮은 프레임 레이트를 갖는 초음파 시스템에서도 전단파를 검출할 수 있는 방법을 제안한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 여러 번의 반복 측정에서 얻은 시간적으로 데시메이션(temporally decimation)된 전단파 검출 신호를 조합하여 탄성 영상을 생성하는 기술이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 17에 도시된 탄성 영상 생성 방법은 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S171, 및 S173은 도 2의 프로브(1010) 및 송신부(1021)에서 수행될 수 있으며, 단계 S172 및 S174은 도 2의 프로브(1010) 및 초음파 송수신부(1020)에서 수행될 수 있고, 단계 S175 및 S176은 도 2의 영상 처리부(1030)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 대한 설명은 도 17에 도시된 탄성 영상 생성 방법에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S171에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 대상체로 푸쉬 신호를 송신함으로써 전단파를 생성할 수 있다.
단계 S172에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S173에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 대상체로 푸쉬 신호를 재송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 단계 S171에서 송신된 푸쉬 신호와 동일한 푸쉬 신호를 재송신함으로써, 단계 S171에서 송신된 푸쉬 신호에 의해 생성된 전단파와 동일한 전단파를 대상체 내부에 생성할 수 있다.
단계 S174에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 재송신된 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
제1 시간 오프셋과 제2 시간 오프셋은 서로 다를 수 있다. 평면 초음파를 송수신하는 고속 초음파 이미징 시스템은, 높은 프레임 레이트(예를 들어, 1kHz이상의 프레임 레이트)를 지원함으로써 탄성 영상을 생성하기에 충분히 많은 숫자의 영상 프레임들을 포함하는 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 그러나, 낮은 프레임 레이트를 지원하는 저속 초음파 이미징 시스템은, 고속 초음파 이미징 시스템과 비교하여, 지원하는 프레임 레이트의 차이에 따라 데시메이션된 적은 숫자의 영상 프레임들을 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호의 송신과, 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호의 송신 간의 시간 오프셋을 다르게 하고, 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 반복하여 수신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 반복하여 수신된 응답 신호들로부터 복수의 초음파 영상 데이터 세트들을 획득할 수 있다.
단계 S175에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 제1 시간 오프셋 및 제2 시간 오프셋에 기초하여, 제1 초음파 영상 데이터 및 제2 초음파 영상 데이터를 조합할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 제1 초음파 영상 데이터 및 제2 초음파 영상 데이터를 시간적으로 교번하여 배치(interleaveㅇ)함으로써 제1 초음파 영상 데이터 및 제2 초음파 영상 데이터가 조합된 초음파 영상 데이터를 생성할 수 있다. 제1 초음파 영상 데이터는, 조합된 초음파 영상 데이터 내에, 제1 시간 오프셋에 대응되는 초음파 영상 프레임으로서 삽입될 수 있다. 제2 초음파 영상 데이터는, 조합된 초음파 영상 데이터 내에, 제2 시간 오프셋에 대응되는 초음파 영상 프레임으로서 삽입될 수 있다.
단계 S176에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 단계 S175에서 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 대상체의 탄성 영상을 생성할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 서로 다른 시간 오프셋들에 대응하는 초음파 영상 데이터 세트들을 조합함으로써, 높은 샘플링 레이트의 전체 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 전체 초음파 영상 데이터를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다. 이하, 시간적으로 데시메이션된 초음파 영상 데이터를 조합함으로써 탄성 영상을 생성하는 구체적인 방법과 관련하여, 도 18 내지 21을 참조하여 구체적으로 살펴본다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 전단파를 검출하기 위해서 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 18은, 100Hz의 프레임 레이트를 지원하는 초음파 진단 장치의 경우를 예로 들어 설명한다. 대상체 내부에 발생된 전단파를 검출하기 위하여 최소 1kHz의 프레임 레이트로 초음파 영상 데이터를 획득할 것이 요구된다고 가정하여 설명한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호의 송신으로부터 시간 오프셋을 다르게 하여 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다.
프레임 레이트가 100 Hz인 초음파 진단 장치(1000)에서 각 스캔 라인에 대한 펄스 반복 주파수(PRF)는 100 Hz이므로, 초음파 진단 장치(1000)는, 1 kHz의 펄스 반복 주파수(또는, 샘플링 레이트(sampling rate))로 전단파 검출을 수행하기 위해 각 스캔 라인에 대해서 10회의 푸쉬 신호 송신 및 검출 초음파 신호 송수신 시퀀스(sequence)를 반복할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호의 송신이 종료된 시점과 검출 초음파 신호를 송신하는 시점 사이의 시간 간격(time interval)을 1ms만큼씩 증가시키면서 10회 반복할 수 있다.
첫번째 시퀀스(시퀀스 1)에 대한 그래프(181)에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호(185)을 송신한 후, 대상체 내부의 소정 스캔 라인에 대해서 1ms의 시간 오프셋을 갖는 검출 초음파 신호(181-1)를 송신할 수 있다. 도 18에 도시된 예에서 초음파 진단 장치(1000)는 100Hz의 프레임 레이트를 지원하므로, 검출 초음파 신호(181-1)가 송신된 시점(1ms)으로부터 1/100s 이후에 검출 초음파 신호(181-2)를 송신하고, 검출 초음파 신호(181-2)가 송신된 시점으로부터 1/100s 이후에 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호(181-3)를 송신할 수 있다.
두번째 시퀀스(시퀀스 2)에 대한 그래프(182)에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호(186)를 송신한 후, 대상체 내부의 소정 스캔 라인에 대해서 2ms의 시간 오프셋을 갖는 검출 초음파 신호(182-1)를 송신할 수 있다. 도 18에 도시된 예에서 초음파 진단 장치(1000)는 100Hz의 프레임 레이트를 지원하므로, 검출 초음파 신호(182-1)가 송신된 시점(2ms)로부터 1/100s 이후에 검출 초음파 신호(182-2)를 송신하고, 검출 초음파 신호(182-2)가 송신된 시점으로부터 1/100s 이후에 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호(182-3)를 송신할 수 있다.
열번째 시퀀스(시퀀스 10)에 대한 그래프(183)에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호(187)를 송신한 후, 대상체 내부의 소정 스캔 라인에 대해서 3ms의 시간 오프셋을 갖는 검출 초음파 신호(183-1)를 송신할 수 있다. 100Hz의 프레임 레이트를 지원하는 초음파 진단 장치(1000)는, 검출 초음파 신호(183-1)가 송신된 시점(3ms)으로부터 1/100s 이후에 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호(183-2)를 송신하고, 검출 초음파 신호(183-2)가 송신된 시점으로부터 1/100s 이후에 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호(183-3)를 송신할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 서로 다른 시간 오프셋을 갖는 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 반복하여 수신하고, 반복하여 수신된 응답 신호들로부터 복수의 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 서로 다른 시간 오프셋들에 대응하는 초음파 영상 데이터들을 조합함으로써, 높은 샘플링 레이트의 전체 초음파 영상 데이터(191)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 전체 초음파 영상 데이터를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 검출 초음파 신호들에 응답하여 수신된 응답 신호들로부터 초음파 영상 데이터 세트들을 획득하고, 획득된 초음파 영상 데이터들을 인터리빙(interleaving)함으로써 1kHz 펄스 반복 주파수를 갖는 전체 초음파 영상 데이터를 생성할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)가 초음파 영상 데이터들을 인터리빙함에 있어서, k번째 시퀀스를 통해 획득된 초음파 영상 데이터는, k, 10+k, 20+k, …, 90+k 번째 프레임으로서 전체 초음파 영상 데이터 내에 배치된다. 초음파 진단 장치(1000)는, 1kHz 펄스 반복 주파수를 갖는 전체 초음파 영상 데이터를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 전단파를 검출하기 위해서 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터를 획득하는 방법에 대해서 도 20을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 20은, 100Hz의 프레임 레이트를 지원하는 초음파 진단 장치(1000)가 관심 영역을 10개의 스캔 라인들로 나누어 초음파 영상 데이터를 획득하는 경우를 예로 들어 설명한다. 설명의 편의상, 도 20에서 가장 왼쪽에 위치한 스캔 라인을 제1 스캔 라인이라고 하고, 제1 스캔 라인으로부터 오른쪽에 위치한 스캔 라인들을 각각 제2 스캔 라인, 제3 스캔 라인…제10 스캔 라인이라고 한다. 100Hz의 프레임 레이트를 지원하는 초음파 진단 장치(1000)는 관심 영역 전체에 대한 초음파 영상 데이터를 획득하는데 10ms가 소요된다.
초음파 진단 장치(1000)가 관심 영역의 제1 스캔 라인에 대해서 도 18에 도시된 바와 같이 검출 초음파 신호를 송신하는 경우, 각 시퀀스에서는 도 20에 도시된 바와 같이 초음파 영상 데이터가 획득된다.
도 20에 도시된 초음파 영상 데이터(201)는 도 18의 시퀀스 1에서 획득된 초음파 영상 데이터를 도시한다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 0~1ms 시점에서는 제1 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(201-1)를 획득하고, 1~2ms 시점에서는 제2 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(201-2)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 각 스캔 라인에 대하여 순차적으로 초음파 영상 데이터를 획득하는 동작을 반복해서 수행할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 999~1000ms 시점에서는 제10 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(201-3)를 획득할 수 있다.
도 20에 도시된 초음파 영상 데이터(202)는 도 18의 시퀀스 2에서 획득된 초음파 영상 데이터를 도시한다. 초음파 진단 장치(1000)는, 시퀀스 1에서의 시간 오프셋과 다른 시간 오프셋을 적용하여 제1 스캔 라인에 대해서 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 2ms 뒤에, 제1 스캔 라인에 대해서 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호를 송신하였다.
초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 0~1ms 시점에서는 제10 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(202-1)를 획득하고, 1~2ms 시점에서는 제1 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(202-2)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 각 스캔 라인에 대하여 순차적으로 초음파 영상 데이터를 획득하는 동작을 반복하여 수행할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 999~1000ms 시점에서는 제9 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(202-3)를 획득할 수 있다.
도 20에 도시된 초음파 영상 데이터(202)는 도 18의 시퀀스 10에서 획득된 초음파 영상 데이터를 도시한다. 초음파 진단 장치(1000)는, 시퀀스 1 내지 9에서의 시간 오프셋과 다른 시간 오프셋을 적용하여 제1 스캔 라인에 대해서 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 9ms 뒤에, 제1 스캔 라인에 대해서 전단파를 검출하기 위한 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다.
따라서, 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 0~1ms 시점에서는 제2 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(203-1)를 획득하고, 1~2ms 시점에서는 제3 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(203-2)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 각 스캔 라인에 대하여 순차적으로 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신한 후 999~1000ms 시점에서는 제1 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터(203-3)를 획득할 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이 획득된 시간적으로 데시메이션된 스캔 라인 영상 데이터를 조합함으로써 탄성 영상을 생성하는 방법에 대해서 도 21을 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 시퀀스 1 내지 10에서 푸쉬 신호를 송신한 후 0~1ms 시점에서 획득된 초음파 영상 데이터들(201-1, 202-1,..., 203-1)을 조합함으로써, 관심 영역 전체에 대한 초음파 영상 데이터(211)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 시퀀스 1 내지 10에서 푸쉬 신호를 송신한 후 1~2ms 시점에서 획득된 초음파 영상 데이터들(201-2, 202-2,..., 203-2)을 조합함으로써, 관심 영역 전체에 대한 초음파 영상 데이터(212)를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 시퀀스 1 내지 10에서 푸쉬 신호를 송신한 후 999~1000ms 시점에서 획득된 초음파 영상 데이터들(201-3, 202-3,..., 203-3)을 조합함으로써, 관심 영역 전체에 대한 초음파 영상 데이터(213)를 획득할 수 있다.
즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 각 스캔 라인들에 대해서 서로 다른 시간 오프셋들이 적용된 초음파 영상 데이터들을 조합함으로써, 높은 샘플링 레이트의 전체 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 전체 초음파 영상 데이터를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
도 18 내지 21에서는, 100Hz의 프레임 레이트를 지원하는 초음파 진단 장치에서, 1kHz의 프레임 레이트의 초음파 영상 데이터를 획득하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치는 이에 제한되지 않는다. 전단파를 검출하기 위하여 요구되는 펄스 반복 주파수가 fe이고, 초음파 진단 장치의 펄스 반복 주파수가 fsys라고 할 때, k번째 시퀀스를 통해 획득된 초음파 영상 데이터는 N(k)번째 프레임으로서 전체 초음파 영상 데이터 내에 배치된다. k번째 시퀀스를 통해 획득된 초음파 영상 데이터가 전체 초음파 영상 데이터 내에 배치되는 위치는 수학식 8 및 수학식 9에 의해 획득될 수 있다.
수학식 8
Figure PCTKR2014007326-appb-M000008
수학식 9
Figure PCTKR2014007326-appb-M000009
상기 수학식 9에서 F는 전단파를 검출하기 위해서 필요한 초음파 영상 프레임의 개수를 의미한다.
앞서 도 17 내지 21을 참조하여, 시간적으로 데시메이션된 초음파 영상 데이터를 조합함으로써 높은 샘플링 레이트의 전체 초음파 영상 데이터를 획득하는 본 발명의 일 실시예에 대해서 살펴보았다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간적으로 데시메이션된 초음파 영상 데이터를 조합함으로써 높은 샘플링 레이트의 전체 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 영역을 측 방향으로 나누어 복수의 부분 탄성 영상들을 생성함으로써, 전체 이미지 영역에 대한 탄성 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 여러 번의 반복 측정을 통해 획득된 공간적으로 감소된(spatially reduced) 전단파 검출(shear wave detection) 초음파 신호를 조합함으로써 탄성 영상을 생성할 수 있다. 평면 초음파를 송신하는 고속 이미징 시스템의 경우, 모든 스캔 라인에 대해서 동시에 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 그러나, 낮은 프레임 레이트를 갖는 스캔 라인 기반의 초음파 진단 장치에서는 모든 스캔 라인에 대한 초음파 영상 데이터를 획득하는데 상대적으로 긴 시간이 소요된다.
따라서, 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 관심 영역(220)의 측방향 폭과 비교하여, 측방향 폭이 감소된 스캔 라인들(221, 222,..., 223) 각각에 대해서 전단파 검출 동작을 개별적으로 수행할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 스캔 라인들(221, 222,..., 223)에 대해서 전단파 검출 동작을 개별적으로 수행함으로써, 각각의 스캔 라인에 대해서 충분히 높은 펄스 반복 주파수를 갖도록 전단파 검출 동작을 수행할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 푸쉬 신호를 송신하고 전단파를 검출하는 동작을 반복하여 수행함으로써 획득된 초음파 영상 데이터를 공간적으로 조합함으로써 전체 관심 영역(220)에 대한 초음파 영상 데이터를 원하는 해상도로 얻을 수 있다.
예를 들어, 초음파 진단 장치(1000)가 측방향으로 인접한 스캔 라인들에 대한 이미지들을 획득하는 경우, 획득된 초음파 영상 데이터를 접합(concatenation)함으로써 전체 관심 영역에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 또는, 초음파 진단 장치(1000)가 소정 간격으로 이격된 스캔 라인들에 대한 이미지들을 획득하는 경우, 획득된 초음파 영상 데이터를 인터리빙(interleaving)함으로써 전체 관심 영역에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 연산량, 메모리 용량 등 초음파 진단 장치(1000)의 제한된 리소스를 이용하여, 관심 영역의 일부에 대해서 높은 프레임 레이트와 해상도로 부분 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 높은 프레임 레이트와 해상도를 갖는 부분 초음파 영상 데이터를 조합하여 전체 관심 영역에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
관심 영역의 일부에 대한 부분 초음파 영상 데이터를 획득하는 초음파 진단 장치(1000)는, 한번에 처리할 이미지 영역이 작으므로, 대상체의 움직임에 대해 강인하게(덜 민감하게) 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(1000)는, 관심 영역의 일부에 대해서만 부분 초음파 영상 데이터를 획득하므로, 전체 관심 영역으로 전단파가 전파됨에 따라 감쇠되는 것에 의한 영향을 적게 받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 관심 영역의 축 방향 길이를 감소시킴으로써, 각 스캔 라인의 펄스 반복 주파수는 유지하면서도, 관심 영역의 측방향 폭 및 해상도를 확보할 수 있다.
도 23과 같이, 초음파 진단 장치(1000)에서 전단파를 검출하기 위한 최소 프레임 레이트(예를 들어, 1 kHz의 프레임 레이트)로 확보 가능한 스캔 라인의 개수를 N, 하나의 스캔 라인에 대한 데이터를 구성하는 샘플들의 개수를 M이라고 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 샘플들의 개수를 M/P로 감소시킴으로써 PN개의 스캔 라인에 대한 처리가 가능하다. 초음파 진단 장치(1000)는, 1회 송신된 초음파 신호에 대해 P회의 수신 패러렐 빔포밍(Rx parallel beamforming)을 적용함으로써 증가된 개수의 스캔 라인을 확보할 수 있다. 증가된 개수의 스캔 라인의 확보가 가능해짐으로써, 초음파 진단 장치(1000)는, 생성되는 탄성 영상의 측방향 해상도를 높이거나, 관심 영역의 측방향 폭을 넓게 설정할 수 있다. 이 때, 초음파 진단 장치(1000)가 수신 빔포밍하여 획득하는 전체 샘플들의 개수는 동일하므로, 수신 패러렐 빔포밍을 위한 추가 연산 장치나 메모리가 필요하지 않으며 전송되는 데이터의 양도 동일하다.
한편, 일반적인 패러렐 빔포밍을 지원하는 초음파 진단 장치는, 초음파 신호를 1회 송신하고, 송신된 초음파 신호에 대한 응답 신호로부터 복수 개의 스캔 라인들에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 패러렐 빔포밍 방식에 의하면, 각각의 스캔 라인에 대해 초음파 신호를 송수신하는 경우와 비교하여 보다 빠르게 전체 관심 영역에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 패러렐 빔포밍 방식에 의해 획득된 초음파 영상 데이터는, 송신되는 초음파 신호의 개수가 적기 때문에 영상의 해상도가 낮다는 단점이 있다.
따라서, 패러렐 빔포밍을 지원하는 초음파 진단 장치는, 탄성 영상을 B모드 영상 상에 표시하기 위해서 탄성 영상과 B모드 영상을 개별적으로 획득하는 동작을 수행하여야 한다.
즉, 탄성 영상을 생성하기 위해서는 높은 해상도의 초음파 영상 데이터를 획득하는 것보다 높은 펄스 반복 주파수로 초음파 영상 데이터를 획득하는 것이 중요하므로, 초음파 진단 장치는 패러렐 빔포밍을 적용하여 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 반면에, B모드 영상을 생성하기 위해서는, 높은 펄스 반복 주파수로 초음파 영상 데이터를 획득하는 것보다는 높은 해상도의 초음파 영상 데이터를 획득하는 것이 중요하므로, 초음파 진단 장치는, 패러렐 빔포밍을 적용하지 않고 각각의 스캔 라인에 대해 초음파 신호를 송수신함으로써 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
따라서, 탄성 영상을 획득하기 위하여 초음파 신호를 송수신하는 동작과 B모드 영상을 획득하기 위하여 초음파 신호를 송수신하는 동작을 개별적으로 수행하게 되면, 초음파 진단 장치의 전체적인 처리 속도 매우 낮아진다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 수신 패러렐 빔포밍을 통해 B모드 영상 생성과 탄성 영상 생성을 동시에 수행함으로써, 높은 프레임 레이트를 유지할 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 24에 도시된 탄성 영상 생성 방법은 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 단계 S241은 도 2의 프로브(1010) 및 송신부(1021)에서 수행될 수 있으며, 단계 S242 및 S243은 도 2의 프로브(1010) 및 초음파 송수신부(1020) 에서 수행될 수 있고, 단계 S244 및 S245는 도 2의 영상 처리부(1030)에서 수행될 수 있다. 따라서, 도 2에 대한 설명은 도 24에 도시된 탄성 영상 생성 방법에도 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.
단계 S241에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 트랜스듀서 소자들로부터 대상체로 푸쉬 신호를 송신함으로써 전단파를 생성할 수 있다.
단계 S242에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따라 송신 기준 스캔 라인에 포커싱된 검출 초음파 신호를 송신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 25에서 영상(251)은, 패러렐 빔포밍을 지원하지 않는 초음파 진단 장치에 포함되는 프로브(1010)가 하나의 스캔 라인에 포커싱된 검출 초음파 신호를 송신하는 것을 도시한다. 그래프(255)에 도시된 바와 같이, 하나의 스캔 라인에 대해서 에너지가 집중된 것을 알 수 있다.
영상(252)은 일반적인 패러렐 빔포밍을 지원하는 초음파 진단 장치에 포함되는 프로브(1010)가 복수의 스캔 라인들에 대해서 검출 초음파 신호를 송신하는 것을 도시한다. 그래프(256)에 도시된 바와 같이, 복수의 스캔 라인들에 대해서 초음파 에너지가 집중된 것을 알 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)가 대상체로 송신할 수 있는 검출 초음파 신호의 에너지 양은 제한되어 있다. 따라서, 그래프(255) 및 그래프(256)에 도시된 바와 같이, 하나의 스캔 라인에 포커싱되어 송신된 검출 초음파 신호의 평균 에너지보다 복수의 스캔 라인들에 대해서 송신된 검출 초음파 신호의 평균 에너지가 낮게 된다. 초음파 진단 장치는, 검출 초음파 신호에 응답하여 수신된 응답 신호에 대해서 수신 패러렐 빔포밍을 적용함으로써, 1회의 초음파 신호 송수신에 의해 복수의 스캔 라인들에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
영상(253)은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)에 포함되는 프로브(1010)가 복수의 스캔 라인들에 대해서 검출 초음파 신호를 송신하되, 복수의 스캔 라인들 중 하나의 스캔 라인에 보다 포커싱된 검출 초음파 신호를 송신하는 것을 도시한다. 초음파 진단 장치(1000)가 복수의 스캔 라인들 중 하나의 스캔 라인에 포커싱된 검출 초음파 신호를 송신하는 경우, 검출 초음파 신호가 포커싱되는 스캔 라인을 송신 기준 스캔 라인이라고 한다. 검출 초음파 신호가 복수의 스캔 라인들 중 하나의 스캔 라인에 포커싱된다는 것은, 나머지 스캔 라인들과 비교하여 송신 기준 스캔 라인에 보다 많은 에너지가 집중된 검출 초음파 신호를 송신하는 것을 의미한다.
그래프(257)에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 스캔 라인들에 대해서 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 나머지 스캔 라인들과 비교하여, 하나의 스캔 라인에 대해서 보다 많은 에너지가 집중된 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 검출 초음파 신호에 응답하여 수신된 초음파 신호에 대해서 수신 패러렐 빔포밍을 적용함으로써, 1회의 초음파 신호 송수신에 의해 복수의 스캔 라인들에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S243에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 복수의 스캔 라인들에 대해서 초음파 신호를 송수신하되, 초음파 신호를 포커싱하는 위치를 매 프레임마다 이동(shift)시키면서 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다
단계 S244에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호에 대해서 수신 패러렐 빔포밍을 적용함으로써, 복수의 스캔 라인들에 대한 초음파 영상 프레임들을 획득할 수 있다. 초음파 진단 장치는, 획득된 초음파 영상 프레임들을 이용하여 탄성 영상을 생성할 수 있다.
단계 S245에서 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는 제1 응답 신호로부터 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 제2 응답 신호로부터 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 제1 영상 데이터 및 제2 영상 데이터를 조합함으로써 대상체를 나타내는 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 대상체를 나타내는 영상은 대상체의 단면의 조직 특성을 밝기로 나타내는 B모드 영상일 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따라 검출 초음파 신호의 송신 기준 스캔 라인을 이동(shift)시킴으로써 영상 데이터를 획득하고, 획득된 영상 데이터를 조합함으로써 탄성 영상과 함께 B 모드 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 대상체 내의 관심 영역을 24개의 스캔 라인들로 나누어 초음파 영상 데이터를 획득하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 26에서는, 초음파 진단 장치(1000)가 4배 수신 패러렐 빔포밍을 수행하는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 26에 도시된 바와 같이, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 스캔 라인들(260) 중에서 제1 스캔 라인(261)에 포커싱된 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 수신된 응답 신호에 대해서 4배 패러렐 빔포밍을 적용함으로써 한장의 탄성 영상 프레임(frame 1-1)을 생성할 수 있다.
다음 탄성 영상 프레임(frame 1-2)를 생성하기 위해서, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 스캔 라인들(260) 중에서 제2 스캔 라인(262)에 포커싱된 초음파 신호를 송신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 초음파 신호에 대한 응답 신호를 대상체로부터 수신할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는, 수신된 응답 신호에 대해서 4배 패러렐 빔포밍을 적용함으로써 한 장의 탄성 영상 프레임(frame 1-2)을 생성할 수 있다.
다음 탄성 영상 프레임(frame 1-3)를 생성하기 위해서, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 스캔 라인들(260) 중에서 제3 스캔 라인(263)에 포커싱된 초음파 신호를 송신할 수 있다. 또한, 다음 탄성 영상 프레임(frame 1-4)를 생성하기 위해서, 초음파 진단 장치(1000)는 복수의 스캔 라인들(260) 중에서 제4 스캔 라인(264)에 포커싱된 초음파 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 초음파 신호가 포커싱되는 스캔 라인을 이동시킴으로써 모든 스캔 라인들에 대해 포커싱하여 획득된 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 도 26에 도시된 4 장의 탄성 영상 프레임들(frame 1-1, frame 1-2, frame 1-3, frame 1-4)당 한 장의 B모드 영상 프레임(B-mode frame 1)을 생성할 수 있다.
초음파 진단 장치(1000)는, 검출 초음파 신호를 복수회 송신함으로써 획득된 초음파 영상 데이터로부터 각 스캔 라인에 대응되는 영상 데이터를 추출할 수 있다. 즉, 도 26을 참조하여 설명하면, 초음파 진단 장치(1000)는 프레임 1-1(frame 1-1)로부터 제1 스캔 라인에 대응되는 영상 데이터를 추출할 수 있고, 프레임 1-2(frame 1-2)로부터 제2 스캔 라인에 대응되는 영상 데이터를 추출할 수 있다. 따라서, 초음파 진단 장치(1000)는 4 장의 탄성 영상 프레임들(frame 1-1, frame 1-2, frame 1-3, frame 1-4)로부터 전체 스캔 라인들에 대응되는 영상 데이터를 추출할 수 있다. 초음파 진단 장치(1000)는 추출된 영상 데이터를 조합함으로써, 전체 관심 영역에 대한 B모드 영상을 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 탄성 영상을 생성하기 위한 초음파 신호의 송수신 동작과, B모드 영상을 생성하기 위한 초음파 송수신 동작을 동시에 수행함으로써, 초음파 진단 장치(1000)의 처리 속도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(1000)는, 도 3에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 초음파 장치(1000)가 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 장치(1000)는, 제어부(1300), 디스플레이부(1400), 메모리(1500), 통신부(1600), 및 사용자 입력부(1700)를 더 포함할 수 있다. 초음파 장치(1000)에 포함되는 여러 구성들은 버스(1800)를 통해 서로 연결될 수 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(1010), 초음파 송수신부(1020) 및 영상 처리부(1030)는, 대상체(10)에 대한 초음파 영상 데이터를 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상 데이터는 대상체(10)에 관한 2차원 초음파 영상 데이터일 수도 있고, 3차원 초음파 영상 데이터일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)에 포함되는 송신부(1021)는, 도 27에 도시된 바와 같이 펄스 생성부(1023), 송신 지연부(1024), 및 펄서(1025)를 포함할 수 있다.
송신부(1021)는 프로브(1010)에 구동 신호를 공급할 수 있다. 펄스 생성부(1023)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(1024)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(1010)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(1025)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(1010)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 송수신부(1020)에 포함되는 수신부(1022)는, 도 27에 도시된 바와 같이 증폭기(1026), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(1027), 수신 지연부(1028), 및 합산부(1029)를 포함할 수 있다.
수신부(1022)는 프로브(1010)로부터 수신되는 응답 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성할 수 있다. 증폭기(1026)는 응답 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(1027)는 증폭된 응답 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(1028)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 응답 신호에 적용하고, 합산부(1029)는 수신 지연부(1028)에 의해 처리된 응답 신호를 합산함으로써 초음파 영상 데이터를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로브(1010)는, 도 27의 송신부(1021) 및 수신부(1022)에 포함된 구성들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 송신부(1021) 및 수신부(1022)가 수행하는 기능의 일부 또는 전부를 수행할 수 있다.
영상 처리부(1030)는 초음파 송수신부(1020)에서 생성된 초음파 영상 데이터에 대한 주사 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성한다. 한편, 초음파 영상은, A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체를 표현하는 도플러 영상을 포함할 수도 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 도플러 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.
B 모드 처리부(1033)는, 초음파 영상 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(1032)는, B 모드 처리부(1033)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 탄성도 처리부(1034)는, 탄성 데이터로부터 전단파의 속도 성분(예컨대, 전단파 계수)을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(1032)는, 탄성도 처리부(1034)에 의해 추출된 전단파의 속도 성분(예컨대, 전단파 계수)에 기초하여, 전판파의 속도가 컬러로 표현되는 탄성 영상을 생성할 수 있다.
또한, 도플러 처리부(미도시)는 초음파 영상 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(1032)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의한 영상 생성부(1032)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(10)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상을 생성할 수도 있다.
나아가, 영상 생성부(1032)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트 또는 그래픽으로 표현할 수도 있다. 예를 들어, 영상 생성부(1032)는, 초음파 영상의 전부 또는 일부와 관련된 적어도 하나의 주석(annotation)를 초음파 영상에 추가할 수 있다. 즉, 영상 생성부(1032)는, 초음파 영상을 분석하고, 분석한 결과에 기초하여 초음파 영상의 전부 또는 일부와 관련된 적어도 하나의 주석을 추천할 수 있다. 또한, 영상 생성부(1032)는, 사용자에 의해 선택된 관심 영역에 대응하는 부가 정보를 초음파 영상에 추가할 수도 있다.
한편, 영상 처리부(1030)는, 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 초음파 영상 중에서 관심 영역을 추출할 수도 있다. 예를 들어, 영상 처리부(1030)는 전단파 계수에 기초하여, 탄성 영상 중에서 관심 영역을 추출할 수 있다. 이때, 영상 처리부(1030)는, 관심 영역에 색을 추가하거나 패턴을 추가하거나 테두리를 추가할 수도 있다.
사용자 입력부(1700)는, 사용자(예컨대, 소노그래퍼)가 초음파 진단 장치(1000)를 제어하기 위한 데이터를 입력하는 수단을 의미한다. 예를 들어, 사용자 입력부(1700)에는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 트랙볼, 조그 스위치 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 사용자 입력부(1700)는, 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스처 인식 센서, 지문 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등 다양한 입력 수단을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자 입력부(1700)는 직접 터치(real-touch) 뿐만 아니라 근접 터치(proximity touch)도 검출할 수 있다. 사용자 입력부(1700)는, 초음파 영상에 대한 터치 입력(예컨대, 터치&홀드, 탭, 더블 탭, 플릭 등)을 감지할 수 있다. 또한, 사용자 입력부(1700)는, 터치 입력이 감지된 지점으로부터의 드래그 입력을 감지할 수도 있다. 한편, 사용자 입력부(1700)는, 초음파 영상에 포함된 적어도 둘 이상의 지점에 대한 다중 터치 입력(예컨대, 핀치)을 감지할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자 입력부(1700)는, 사용자로부터 관심 탄성 정보를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(1700)는, 전단파 계수의 범위를 관심 탄성 정보로 입력 받을 수 있다. 사용자 입력부(1700)는, 중심 전단파 계수 및 적용 범위를 관심 탄성 정보로 입력받을 수도 있다. 사용자 입력부(1700)는, 복수의 탄성 범위를 포함하는 탄성 범위 리스트로부터 관심 탄성 범위를 선택 받을 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자 입력부(1700)는, 사용자로부터 관심 크기에 관한 정보를 수신할 수 있다. 사용자 입력부(1700)는, 관심 탄성 정보에 대응하는 복수의 관심 종양 중 적어도 하나의 관심 종양에 대한 경계선 삭제 요청을 수신할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자 입력부(1700)는, 관심 탄성 정보를 변경하는 입력을 수신할 수 있다.
제어부(1300)는, 초음파 진단 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(1300)는, 프로브(1010), 초음파 송수신부(1020), 영상 처리부(1030), 사용자 입력부(1700), 디스플레이부(1400), 메모리(1500), 통신부(1600)를 전반적으로 제어할 수 있다.
디스플레이부(1400)는, 초음파 진단 장치(1000)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 예를 들어, 디스플레이부(1400)는 초음파 영상을 표시하거나, 컨트롤 패널과 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있다.
디스플레이부(1400)는, 전단파를 이용하여 획득된 탄성 영상을 표시할 수 있다. 이때, 디스플레이부(1400)는, 탄성 영상을 B 모드 영상 위에 중첩하여 표시할 수 있다. 디스플레이부(1400)는 탄성 영상 내에 관심 종양을 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(1400)는 관심 종양에 경계선을 표시할 수 있다. 디스플레이부(1400)는, 관심 종양에 관한 측정 정보를 제공할 수도 있다. 복수의 관심 종양이 검출된 경우, 디스플레이부(1400)는, 복수의 관심 종양 각각에 대응하는 측정 정보를 제공할 수 있다.
디스플레이부(1400)와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(1400)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 디스플레이부(1400)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 초음파 진단 장치(1000)의 구현 형태에 따라 초음파 진단 장치(1000)는 디스플레이부(1400)를 2개 이상 포함할 수도 있다.
메모리(1500)는, 제어부(1300)의 처리를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 초음파 영상 데이터, 탄성 데이터, 관심 탄성 정보, 탄성 범위 리스트, 피검사자 정보, 프로브 정보, 바디마커, 부가정보 등)을 저장할 수도 있다.
메모리(1500)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(1000)는 인터넷(internet)상에서 메모리(1500)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
통신부(1600)는, 초음파 진단 장치(1000)와 서버(2000), 초음파 진단 장치(1000)와 제 1 디바이스(3000), 초음파 진단 장치(1000)와 제 2 디바이스(4000) 간의 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1600)는, 근거리 통신 모듈(1610), 유선 통신 모듈(1620), 이동 통신 모듈(1630) 등을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(1610)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신 기술로 무선 랜(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), BLE, UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication), WFD(Wi-Fi Direct), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association) 등이 이용될 수 있다.
유선 통신 모듈(1620)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시 예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 포함될 수 있다
이동 통신 모듈(1630)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 디바이스(3000, 4000), 서버(2000) 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
통신부(1600)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스(예컨대, 제 1 디바이스(3000) 또는 제 2 디바이스(4000))나 서버(2000)와 통신한다. 통신부(1600)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(1600)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(1600)는 네트워크(30)를 통해 대상체(10)의 초음파 영상, 초음파 영상 데이터, 도플러 영상 데이터 등 대상체(10)의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(1600)는 서버(2000)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체(10)의 진단에 활용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호(unfocused push signal)들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 단계;
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 단계;
    상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 단계; 및
    상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 단계를 포함하는, 탄성 영상 생성 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 동일한 개수의 인접한 트랜스듀서 소자들을 포함하는 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되고,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은 상기 제1 그룹으로부터 송신되는 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 그룹으로부터 송신되는 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 포함하고,
    상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되며, 상기 소정 축은 상기 어레이의 중심을 지나고 상기 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향과 평행한 것을 특징으로 하는, 탄성 영상 생성 방법.
  3. 복수의 초음파 신호들을 포함하는 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 대상체에게 송신하고, 상기 푸쉬 신호들에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및
    상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는, 초음파 진단 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호는,
    상기 대상체 내부의 복수의 초점들로 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고, 상기 복수의 초점들에서 발생된 음향 방사력에 의해 상기 대상체 내에 전단파를 생성하는 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    소정 축 상에 동시에 도달하도록 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 서로 다른 방향으로 상기 대상체에게 송신하는 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은,
    상기 소정 축 상에서 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들 간의 보강 간섭(constructive interference)이 발생하도록 서로 다른 방향으로 송신되고, 상기 소정 축은 상기 언포커싱된 푸쉬 신호들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향(axial direction)과 평행한 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제1 그룹으로부터 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하고, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들에 포함되는 인접한 트랜스듀서 소자들의 제2 그룹으로부터 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 송신하며,
    상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되는 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 언포커싱된푸쉬 빔들을 송신하는 복수의 트랜스듀서 소자들은, 상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심을 기준으로 동일한 개수의 인접한 트랜스듀서 소자들을 포함하는 제1 그룹 및 제2 그룹으로 구분되고,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은 상기 제1 그룹으로부터 송신되는 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 그룹으로부터 송신되는 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 포함하고,
    상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호와 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호는 소정 축을 기준으로 대칭되도록 서로 다른 방향으로 송신되며, 상기 소정 축은 상기 어레이의 중심을 지나고 상기 복수의 트랜스듀서 소자들의 축 방향과 평행한 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 제1 언포커싱된 푸쉬 신호를 상기 소정축을 기준으로 +θ° 기울어진 방향으로 송신하고, 상기 제2 언포커싱된 푸쉬 신호를 상기 소정 축을 기준으로 -θ° 기울어진 방향으로 송신하는 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 언포커싱된 푸쉬 신호들은,
    복수의 트랜스듀서 소자들 각각으로부터 송신되는 상기 복수의 초음파 신호들을 포함하고,
    상기 복수의 트랜스듀서 소자들은,
    상기 복수의 트랜스듀서 소자들이 배열된 어레이의 중심에 위치한 트랜스듀서 소자로부터 끝에 위치한 트랜스듀서 소자로 갈수록 세기가 감소되는 상기 복수의 초음파 신호들을 송신하는 것을 특징으로 하는, 초음파 진단 장치.
  11. 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제1 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 제1 푸쉬 신호에 의해 상기 대상체 내부에 생성된 제1 전단파의 전파에 대한 정보에 기초하여 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 제2 푸쉬 신호를 상기 대상체로 송신하고, 상기 제1 전단파가 존재하고, 상기 제2 푸쉬 신호에 의해 제2 전단파가 생성된 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및
    상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는, 초음파 진단 장치.
  12. 복수의 초음파 신호들을 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 초음파 신호들의 송신을 제1 방향에 따라 순차적으로 중단하고, 상기 초음파 신호들의 송신에 의해 전단파가 생성된 상기 대상체에 대하여 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 검출 초음파 신호에 대한 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및
    상기 응답 신호에 기초하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는, 초음파 진단 장치.
  13. 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 반복하여 송신하고, 상기 푸쉬 신호의 송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 송신으로부터 제1 시간 오프셋을 갖는 제1 검출 초음파 신호를 송신하며, 상기 푸쉬 신호의 재송신에 의해 전단파가 생성된 대상체에 대하여, 상기 푸쉬 신호의 재송신으로부터 제2 시간 오프셋을 갖는 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호로부터 제1 초음파 영상 데이터를 획득하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호로부터 제2 초음파 영상 데이터를 획득하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및
    상기 제1 시간 오프셋 및 상기 제2 시간 오프셋에 기초하여, 상기 제1 초음파 영상 데이터 및 상기 제2 초음파 영상 데이터를 조합하고, 상기 조합된 초음파 영상 데이터를 이용하여 상기 대상체의 탄성 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는, 초음파 진단 장치.
  14. 적어도 하나의 초음파 신호를 포함하는 푸쉬 신호를 대상체로 송신하고, 상기 푸쉬 신호에 의해 전단파가 생성된 대상체에 포함되는 복수의 스캔 라인들 중에서 제1 스캔 라인에 포커싱된 제1 검출 초음파 신호를 송신하고상기 복수의 스캔 라인들 중에서 제2 스캔 라인에 포커싱된 제2 검출 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 제1 검출 초음파 신호에 대한 제1 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하고, 상기 제2 검출 초음파 신호에 대한 제2 응답 신호를 상기 대상체로부터 수신하는 수신부를 포함하는 초음파 송수신부; 및
    상기 제1 응답 신호 및 상기 제2 응답 신호를 이용하여 탄성 영상을 생성하고, 상기 제1 응답 신호로부터 상기 제1 스캔 라인에 대응하는 제1 영상 데이터를 추출하고, 상기 제2 응답 신호로부터 상기 제2 스캔 라인에 대응하는 제2 영상 데이터를 추출하고, 상기 제1 영상 데이터 및 상기 제2 영상 데이터를 조합함으로써 B 모드 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는, 초음파 진단 장치.
  15. 제1 항에 기재된 탄성 영상 생성 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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