WO2017065562A1 - 프로브 장치, 그를 포함하는 의료기기 및 프로브 장치의 제어방법 - Google Patents

프로브 장치, 그를 포함하는 의료기기 및 프로브 장치의 제어방법 Download PDF

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WO2017065562A1
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transducer array
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test signal
processor
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이제영
김동기
김영환
서민우
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삼성전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a probe device comprising a transducer array, a medical device comprising the same, and a method of controlling the probe device.
  • an ultrasound examination may be performed in the medical sector and the healthcare sector.
  • a probe device for obtaining an ultrasound image by transmitting and receiving ultrasound in close contact with a patient's body is frequently used.
  • the probe device may transmit an ultrasound signal to the object, receive an ultrasound signal reflected from the object, and provide a 2D or 3D ultrasound image of the object of interest in the object to the user through the display device.
  • the probe device is portable and can be used in an accident site or an ambulance without restriction of a place, and may be used in various ways such as visiting medical care and remote medical care by being distributed to home or personal equipment in the future.
  • the probe device is mounted therein and includes a transducer for converting an ultrasonic signal and an electrical signal to each other, and the transducer has a variety of array structures according to a form in which a plurality of elements are arranged.
  • a transducer having an array structure suitable for measurement and diagnostic purposes is used, and accordingly, an operation needs to be performed in response to the transducer array used.
  • the main body A head detachable to the main body, the head including a transducer array for outputting an ultrasound for diagnosing an object
  • the main body including: a transceiver configured to transmit and receive signals to and from the transducer array using a plurality of channels;
  • the transceiver is controlled to transmit a predetermined test signal to the transducer array of the head mounted on the main body, and the probe type corresponding to the transducer array of the mounted head is determined based on the feedback signal received through the transceiver in response to the test signal.
  • at least one processor for operating the probe apparatus in response to the determined probe type.
  • the user may selectively mount and use various types of transducers in the ultrasound probe according to the diagnosis site and the purpose.
  • the processor may set a parameter for operating the probe apparatus in response to the determined probe type.
  • the process of manually setting the user to use the transducer can be omitted.
  • the apparatus may further include a storage configured to store information corresponding to the plurality of probe types, and the processor may load information corresponding to the determined probe type from the storage and set a parameter to correspond to the loaded information.
  • the processor may load information corresponding to the determined probe type from the storage and set a parameter to correspond to the loaded information.
  • the transceiver may transmit a test signal through any one of a plurality of channels and receive a feedback signal through a channel other than a channel to which the test signal is transmitted among the plurality of channels.
  • the probe type of the transducer may be sensed by using a plurality of channels of the transceiver without adding other components.
  • the processor may determine the probe type based on a pattern of feedback signals received through each of the plurality of channels in sequence from adjacent channels of the channel through which the test signal is transmitted.
  • the probe type can be easily recognized using a cross-talk of the test signal.
  • the transducer array has a structure in which a plurality of elements are arranged in a predetermined form, and the processor determines a device arrangement form of the transducer array based on a pattern of feedback signals sequentially received, and corresponds to the determined device arrangement form. Probe type can be determined. Thus, the interference signal according to the element arrangement of the transducer array can be used to determine the probe type.
  • the arrangement of elements of the transducer array corresponding to the probe type may include at least one of a straight line, a curved line, and a double layer. Accordingly, transducers having various device arrangements may be selectively mounted on the probes.
  • the processor controls the transceiver to transmit a test signal to the transducer array by each of the plurality of channels, and corrects an error between the plurality of channels by using a deviation of the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmitted the test signal. You can initialize the wealth.
  • the test signal may be used to correct the deviation between channels of the transceiver, thereby preventing an error in the signal transmission / reception process.
  • the processor may determine whether to connect the channel to which the test signal is transmitted and the transducer array among the plurality of channels by using the feedback signal, and cut off the power supplied to at least one of the plurality of channels based on the determination result.
  • the processor may determine whether the transducer array is connected to the channel transmitting the test signal using the feedback signal responsive to the test signal transmitted by at least some of the plurality of channels. Accordingly, it is possible to easily determine whether the array device is connected by using test signals of some channels instead of using all channels.
  • the processor may determine whether the transducer array is connected to the channel transmitting the test signal using the feedback signal received by at least some of the plurality of channels in response to the test signal. Thus, it is possible to determine whether the connection without using the feedback signal of the entire channel, there is an effect that can simplify the operation process.
  • the plurality of channels correspond to arranged elements of the transducer array, and the number of elements of the transducer array may be equal to or less than the number of channels. Accordingly, various transducers having different numbers of elements may be selectively mounted and used in the probe device.
  • the processor controls the transceiver to transmit the test signal to the transducer array by each of the plurality of channels, and the transducer array connected to each of the plurality of channels by using the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmitted the test signal. It is possible to detect whether the device is damaged. Thus, the test signal is also used to detect damage to the device.
  • the communication unit may further include a communication unit capable of communicating with the display apparatus displaying the image, and the processor may control the communication unit to transmit a message to the display apparatus, so that a message about the probe apparatus corresponding to the determination result is notified through the display apparatus. .
  • the processor may control the communication unit to transmit a message to the display apparatus, so that a message about the probe apparatus corresponding to the determination result is notified through the display apparatus.
  • the processor may detect the level of the feedback signal, determine the impedance of the transducer array using the detected signal level, and adjust the power level supplied to the transducer array to correspond to the determined impedance. Accordingly, by using the feedback signal to prevent the supply of excessively high or low power to the transducer, it is possible to optimize the operation and power efficiency of the device.
  • the transceiver is provided with a switching unit for connecting an internal path, and the processor controls the transceiver so that a second test signal passes through the transceiver for each of the plurality of channels while the switching unit is on, and the second test passed through the transceiver.
  • the transmission and reception unit may be initialized by correcting an error between a plurality of channels using the deviation of the signal.
  • a probe device may include a head including a main body and a transducer array detachable from the main body and outputting ultrasound waves for diagnosing an object.
  • the main body includes a transceiver configured to transmit and receive signals to and from the transducer array using a plurality of channels;
  • the transceiver is controlled to transmit a predetermined test signal to the transducer array of the head mounted on the main body, and the probe type corresponding to the transducer array of the mounted head is determined based on the feedback signal received through the transceiver in response to the test signal.
  • At least one processor for operating the probe apparatus in response to the determined probe type A communication unit capable of communicating with the display device and transmitting information on the ultrasound signal reflected from the object to the display device, the display device may display the ultrasound image generated based on the information received through the communication unit. .
  • the user may selectively mount and use various types of transducers in the ultrasound probe according to the diagnosis site and the purpose.
  • the processor may set a parameter for operating the probe apparatus in response to the determined probe type.
  • the process of manually setting the user to use the transducer can be omitted.
  • the apparatus may further include a storage configured to store information corresponding to the plurality of probe types, and the processor may load information corresponding to the determined probe type from the storage and set a parameter to correspond to the loaded information.
  • the processor may load information corresponding to the determined probe type from the storage and set a parameter to correspond to the loaded information.
  • the transceiver may transmit a test signal through any one of a plurality of channels and receive a feedback signal through a channel other than a channel to which the test signal is transmitted among the plurality of channels.
  • the probe type of the transducer may be sensed by using a plurality of channels of the transceiver without adding other components.
  • the processor may determine the probe type based on a pattern of feedback signals received through each of the plurality of channels in sequence from adjacent channels of the channel through which the test signal is transmitted.
  • the probe type can be easily recognized using the interference signal of the test signal.
  • the transducer array has a structure in which a plurality of elements are arranged in a predetermined form, and the processor determines a device arrangement form of the transducer array based on a pattern of feedback signals sequentially received, and corresponds to the determined device arrangement form. Probe type can be determined. Thus, the interference signal according to the element arrangement of the transducer array can be used to determine the probe type.
  • the arrangement of elements of the transducer array corresponding to the probe type may include at least one of a straight line, a curved line, and a double layer. Accordingly, transducers having various device arrangements may be selectively mounted on the probes.
  • the processor controls the transceiver to transmit a test signal to the transducer array by each of the plurality of channels, and corrects an error between the plurality of channels by using a deviation of the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmitted the test signal. You can initialize the wealth.
  • the test signal may be used to correct the deviation between channels of the transceiver, thereby preventing an error in the signal transmission / reception process.
  • the processor may determine whether to connect the channel to which the test signal is transmitted and the transducer array among the plurality of channels by using the feedback signal, and cut off the power supplied to at least one of the plurality of channels based on the determination result.
  • the processor may determine whether the transducer array is connected to the channel transmitting the test signal using the feedback signal responsive to the test signal transmitted by at least some of the plurality of channels. Accordingly, it is possible to easily determine whether the array device is connected by using test signals of some channels instead of using all channels.
  • the processor may determine whether the transducer array is connected to the channel transmitting the test signal using the feedback signal received by at least some of the plurality of channels in response to the test signal. Thus, it is possible to determine whether the connection without using the feedback signal of the entire channel, there is an effect that can simplify the operation process.
  • the plurality of channels correspond to arranged elements of the transducer array, and the number of elements of the transducer array may be equal to or less than the number of channels. Accordingly, various transducers having different numbers of elements may be selectively mounted and used in the probe device.
  • the processor controls the transceiver to transmit the test signal to the transducer array by each of the plurality of channels, and the transducer array connected to each of the plurality of channels by using the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmitted the test signal. It is possible to detect whether the device is damaged. Thus, the test signal is also used to detect damage to the device.
  • the display apparatus may include a display unit on which a message including information about a probe apparatus corresponding to a probe type determination result is displayed.
  • a display unit on which a message including information about a probe apparatus corresponding to a probe type determination result is displayed.
  • the processor may detect the level of the feedback signal, determine the impedance of the transducer array using the detected signal level, and adjust the power level supplied to the transducer array to correspond to the determined impedance. Accordingly, by using the feedback signal to prevent the supply of excessively high or low power to the transducer, it is possible to optimize the operation and power efficiency of the device.
  • the transceiver is provided with a switching unit for connecting an internal path, and the processor controls the transceiver so that a second test signal passes through the transceiver for each of the plurality of channels while the switching unit is on, and the second test passed through the transceiver.
  • the transmission and reception unit may be initialized by correcting an error between a plurality of channels using the deviation of the signal.
  • the display device may include at least one of a smart phone, a tablet, a notebook, a monitor, and a television.
  • the portable probe device can be used in conjunction with various display devices.
  • the control method of the probe device including a main body and a detachable head in the main body detecting that the head including the transducer array for outputting the ultrasound for the diagnosis of the object is mounted on the main body Steps; Transmitting a predetermined test signal to the transducer array; Determining a probe type corresponding to the transducer array of the mounted head based on the feedback signal received in response to the test signal;
  • the probe device may include operating corresponding to the determined probe type.
  • the user may selectively mount and use various types of transducers in the ultrasound probe according to the diagnosis site and the purpose.
  • the method may further include setting a parameter for operating the probe apparatus corresponding to the determined probe type.
  • the process of manually setting the user to use the transducer can be omitted.
  • the method may further include loading information corresponding to the determined probe type from the storage, and setting the parameter may set the parameter to correspond to the loaded information.
  • the transmitting of the test signal may include transmitting a test signal through any one of a plurality of channels of a transceiver provided in the probe device;
  • the method may include receiving a feedback signal through a channel other than a channel to which a test signal is transmitted among the plurality of channels.
  • the probe type of the transducer may be sensed by using a plurality of channels of the transceiver without adding other components.
  • the probe type may be determined based on a pattern of a feedback signal received through each of a plurality of channels in sequence from adjacent channels of the channel through which the test signal is transmitted.
  • the interference signal according to the element arrangement of the transducer array can be used to determine the probe type.
  • the transducer array has a structure in which a plurality of elements are arranged in a predetermined form, and the determining of the probe type may include determining a device arrangement form of the transducer array based on a pattern of the sequentially received feedback signal and determining the determined elements.
  • the probe type corresponding to the arrangement may be determined.
  • the interference signal according to the element arrangement of the transducer array can be used to determine the probe type.
  • the arrangement of elements of the transducer array corresponding to the probe type may include at least one of a straight line, a curved line, and a double layer.
  • transducers having a variety of device arrangements can be selectively mounted and used on the probe.
  • the transmitting of the test signal may include transmitting a test signal to the transducer array by each of a plurality of channels of the transceiver unit provided in the probe apparatus, and determining the probe type may be received for each of the plurality of channels that transmit the test signal. Correcting an error between the plurality of channels by using the deviation of the feedback signal.
  • the test signal may be used to correct the deviation between channels of the transceiver, thereby preventing an error in the signal transmission / reception process.
  • the determining of the probe type may include: determining whether a transducer array is connected to a channel transmitting a test signal among a plurality of channels of the transmitter / receiver provided in the probe apparatus using a feedback signal; And cutting off power supplied to at least one of the plurality of channels based on the determination result.
  • the determining of whether to connect may be performed by using a feedback signal responsive to a test signal transmitted by at least some of the plurality of channels to determine whether the channel transmitting the test signal and the transducer array are connected. Accordingly, it is possible to easily determine whether the array device is connected by using test signals of some channels instead of using all channels.
  • the determining whether the connection is connected may use the feedback signal received by at least some of the plurality of channels in response to the test signal, to determine whether the channel transmitting the test signal and the transducer array are connected.
  • the plurality of channels of the transceiver unit provided in the probe device may correspond to the elements arranged in the transducer array, and the number of elements in the transducer array may be equal to or less than the number of channels. Accordingly, various transducers having different numbers of elements may be selectively mounted and used in the probe device.
  • the transmitting of the test signal may include transmitting a test signal to the transducer array by each of a plurality of channels of the transceiver unit provided in the probe device, and determining the probe type by receiving the test signal for each of the plurality of channels that transmit the test signal.
  • the method may include detecting whether the element of the transducer array connected to each of the plurality of channels is damaged by using the feedback signal. Thus, the test signal is also used to detect damage to the device.
  • the method may further include displaying a message indicating the determined probe type.
  • Determining a probe type includes detecting a level of a feedback signal; Determining an impedance of the transducer array using the detected signal level; Adjusting the power level supplied to the transducer array to correspond to the determined impedance. Accordingly, by using the feedback signal to prevent the supply of excessively high or low power to the transducer, it is possible to optimize the operation and power efficiency of the device.
  • an ultrasonic probe device capable of automatically recognizing a probe type and operating accordingly. Accordingly, various probe type heads can be connected to the main body according to a diagnostic purpose.
  • the setting of the parameter is automatically performed according to the determined probe type, the user does not need to manually input the setting value, thereby improving the user's convenience.
  • test signal can be used in various ways, such as measuring the impedance of the transducer array, recognizing the number of array elements, utilizing the damage of the transducer, and correcting characteristics of each channel of the transceiver.
  • FIG. 1 is a view showing a medical device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view schematically showing a probe device according to an embodiment of the invention
  • 3 and 4 are diagrams schematically showing an example of the case where the head and the main body are connected in the embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view schematically showing an example in which the head is selectively connected to the main body in one embodiment in the present invention
  • 6 to 8 are views for explaining the utilization of the transducer array according to the type of head
  • FIG. 9 is a block diagram briefly illustrating a configuration of a probe device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating in detail the configurations of the probe apparatus illustrated in FIG. 9;
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of information stored in a storage unit of a probe device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram briefly illustrating a configuration of a display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 to 19 are views for explaining a process of determining the probe type of the transducer array in the probe device according to an embodiment of the present invention
  • 20 to 22 are diagrams for describing a process of correcting an error between channels in a probe device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 23 and 24 are views for explaining a process of detecting whether the transducer array is damaged by the probe device according to an embodiment of the present invention
  • 25 and 26 are views for explaining a process of adjusting the power level according to the impedance of the transducer array in the probe device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method of controlling a probe device according to an embodiment of the present invention.
  • probe device 110 100: probe device 110, 111, 112, 113: head
  • processor 320 transceiver
  • part refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “part” plays a role. However, “part” is not meant to be limited to software or hardware.
  • the “unit” may be configured to be in an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors.
  • a “part” refers to components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, procedures, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays and variables.
  • the functionality provided within the components and “parts” may be combined into a smaller number of components and “parts” or further separated into additional components and “parts”.
  • an image may refer to multi-dimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a 2D image and voxels in a 3D image).
  • the image may include a medical image of the object acquired by the ultrasound signal.
  • an "object” may include a person or an animal, or a part of a person or an animal.
  • the subject may include organs such as the liver, heart, uterus, brain, breast, abdomen, or blood vessels.
  • the "object” may include a phantom. 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.
  • the "user” may be a doctor, a nurse, a clinical pathologist, a medical imaging expert, or the like, and may be a technician who repairs a medical device, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a medical instrument 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the medical device 10 is an ultrasonic device (ultrasonography machine), which transmits an ultrasonic signal from a body surface of an object toward a predetermined part of the body, and reflects an ultrasonic signal reflected from tissue in the body (hereinafter, At least one device for obtaining an image of the soft tissue tomography or blood flow using the information of the ultrasound echo signal).
  • ultrasonic device ultrasonography machine
  • the medical device 10 may be provided as a system including a plurality of devices that acquire an ultrasound medical image and display the medical image on the screen.
  • the medical device 10 outputs an ultrasound signal to an object and receives an ultrasound signal reflected from the object in response to the output ultrasound signal, that is, an ultrasound echo signal 100.
  • an ultrasound echo signal 100 (Hereinafter also referred to as a probe) and a display apparatus 300 for displaying an ultrasound image based on the ultrasound echo signal received by the probe apparatus 100.
  • the medical device 10 may be implemented in various forms.
  • the probe device 100 described herein may be implemented in the form of a mobile terminal as well as a fixed terminal.
  • an example of the display device 300 may include a smart phone, a smart pad such as a tablet, a smart TV, and a desktop computer. desktops, laptop computers, personal digital assistants (PDAs), and the like. 1 illustrates an example in which the display apparatus 300 is a tablet.
  • the medical device 10 may exchange medical image data with a hospital server or another medical device in a hospital connected through a picture archiving and communication system (PACS).
  • the medical apparatus 10 may perform data communication with a server or the like according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the display device 300 included in the medical device 10 may include a touch screen.
  • the touch screen may be configured to detect not only the touch input position and the touched area but also the touch input pressure.
  • the touch screen may be configured to detect proximity touch as well as real-touch.
  • a real touch is a touch pen (eg, a pointing device, a stylus, a haptic pen) that is actually provided on the screen as a user's body (for example, a finger) or a touch tool.
  • haptic pen, electronic pen, etc. is touched.
  • Proximity-touch means when the user's body or touch tool does not actually touch the screen but approaches a distance from the screen (for example, For example, a detectable gap refers to hovering of 30 mm or less.
  • the touch screen may be implemented by, for example, a resistive method, a capacitive method, an infrared method, or an acoustic wave method.
  • the display device 300 included in the medical device 10 may detect a gesture input as a user's teach input to a medical image through a touch screen.
  • the touch input of a user described herein includes a tap, a click that touches harder than a tap, a touch and hold, a double tap, a double click, and a touch.
  • Drag, drag and drop, slide, flicking, panning, swipe, pinch, etc. Includes all of them.
  • Input such as drag, slide, flicking, swipe, etc. may consist of a press on which the finger (or touch pen) touches the touch screen, a movement of a certain distance, and a release from the touch screen. Includes all curve-shaped movements.
  • the various touch inputs are included in the gesture input.
  • the medical device 10 may provide some or all of the buttons for controlling the medical image in the form of a graphical user interface (GUI) through the display device 300.
  • GUI graphical user interface
  • the medical apparatus 10 may be displayed on the display apparatus 300 by irradiating an ultrasound signal to a region of interest of an object using the probe apparatus 100 and detecting a reflected ultrasound signal, that is, an ultrasound echo signal. Generate an ultrasound image.
  • the probe device 100 is generally connected to the main body of the ultrasound diagnosis apparatus and is in contact with an inspection site of the inspected object, the probe apparatus 100 transmits and receives an ultrasonic signal to the inspected object, but the probe apparatus 100 according to an embodiment of the present invention It may serve only to transmit and receive an ultrasound signal to the subject, and may also play a role of generating and transmitting an image based on the received ultrasound signal as well as transmitting and receiving the ultrasound signal. That is, if the existing ultrasound examination system is divided into an ultrasound diagnosis apparatus main body and a probe, the probe device 100 according to an embodiment of the present invention may include only a probe, and both the existing ultrasound diagnosis apparatus main body and a probe It will be defined as something that can be included.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a probe device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the probe apparatus 100 includes a head 110 (hereinafter, also referred to as a probe head) for transmitting an ultrasound for diagnosing an object and receiving an echo, and a main body 120 in which the head 110 is mounted. (Hereinafter also referred to as probe body).
  • a head 110 hereinafter, also referred to as a probe head
  • main body 120 in which the head 110 is mounted.
  • the probe device 100 As shown in Figure 1 and 2, the probe device 100 according to an embodiment of the present invention is provided as a portable that can move the place in the state the user grasped.
  • the head 110 may be a part contacting the object, and may include a transducer 210 for transmitting an ultrasound wave to the object and receiving an echo signal of the ultrasound wave reflected from the object.
  • the transducer 210 includes a transducer array in which a plurality of elements 212 (hereinafter, referred to as converter elements) for converting electrical signals and acoustic signals are arranged in a predetermined form. do.
  • the transducer 210 may include, for example, a piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material, and a capacitive micromachined ultrasonic transducer that converts an ultrasonic signal and an electrical signal by a change in capacitance.
  • a piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material and a capacitive micromachined ultrasonic transducer that converts an ultrasonic signal and an electrical signal by a change in capacitance.
  • cMUT piezoelectric ultrasonic transducer using a piezoelectric effect of a piezoelectric material
  • mMUT magnetic micromachined ultrasonic transducer
  • optical ultrasonic detectors that convert ultrasonic and electrical signals with changes in optical properties
  • Various types of ultrasonic transducers may be used.
  • the plurality of elements 121 may include a plurality of piezoelectric elements.
  • the plurality of piezoelectric elements may be formed by dividing the piezoelectric material into a plurality. For example, it may be produced by dicing a long formed piezoelectric material.
  • the production of a plurality of piezoelectric elements is not limited to this method, and may be manufactured by various methods in addition to a method of forming a plurality of piezoelectric elements by pressing a piezoelectric material with a metal mold.
  • the piezoelectric material may be a piezoelectric ceramic causing a piezo phenomenon, a single crystal, a composite piezoelectric material in which the material and the polymer are combined, and the like.
  • the transducer array 210 has been described as including a piezoelectric element as a device for mutually converting an ultrasonic signal and an electrical signal, but is not limited thereto. That is, the various types of ultrasonic transducers described above may be used, and the plurality of elements may be implemented in various forms corresponding to the types of ultrasonic transducers.
  • the plurality of elements 212 may be arranged in a straight line (convex array).
  • the plurality of elements 212 may be arranged in a multi-layer type, that is, a double layer or multiple layers (phased array).
  • the arrangement form may be variously set according to the designer's intention. Covers covering the plurality of elements 121 may be provided on the elements arranged in this way.
  • the case in which the transducer 210 includes a plurality of elements arranged in one dimension on a plane perpendicular to the direction of ultrasound propagation is called a one-dimensional transducer array.
  • the one-dimensional transducer array may be a linear array or a convex array.
  • One-dimensional transducer arrays are easy to manufacture and have a low manufacturing cost.
  • the plurality of elements 212 of the transducer 210 may be two-dimensionally arranged on a plane perpendicular to the ultrasonic propagation direction, which is called a two-dimensional transducer array.
  • the two-dimensional transducer array may be a straight array but a curved array.
  • the two-dimensional transducer array transmits to the object along the external scan line for transmitting the ultrasound by appropriately delaying the input time of the signals input to each device. And, a stereoscopic image is obtained using a plurality of echo signals. Therefore, the 2D transducer array may be easier to implement a 3D stereoscopic image.
  • the probe device 100 may further include a light source (not shown).
  • the light source is for irradiating light into the object.
  • at least one light source for generating light having a specific wavelength may be used as the light source.
  • a plurality of light sources for generating light having different wavelengths may be used as the light source.
  • the wavelength of light generated by the light source may be selected in consideration of a target in the object.
  • Such a light source may be implemented by a semiconductor laser (LD), a light emitting diode (LED), a solid state laser, a gas laser, an optical fiber, or a combination thereof.
  • ultrasound in the range of several hundreds to hundreds of MHz from the probe device 100 is delivered to a specific area within the patient's body, the ultrasound is partially reflected from layers between different tissues. Ultrasound is reflected in anatomical entities with density changes inside the body, such as blood cells in blood plasma, small structures in organs, and the like.
  • the transducer array 210 provided in the probe device 100 generates an ultrasonic signal according to a control signal and irradiates the generated ultrasonic signal into the object.
  • the ultrasound echo signal reflected from a specific tissue (eg, a lesion) in the object is received, that is, detected.
  • the reflected ultrasonic waves vibrate the transducer 210 of the probe apparatus 100, and the transducer 210 outputs electrical pulses according to the vibrations. Such electrical pulses are converted into an image and displayed through the display apparatus 300.
  • the anatomical objects have different ultrasonic reflection characteristics from each other, for example, in an ultrasound image of B mode (brightness mode), each anatomical object appears with different brightness values.
  • the probe head 110 is configured to be detachable from the main body 120.
  • the main body 120 has at least one processor 310 that controls the ultrasonic signal to be transmitted and received by the transducer array 210 of the head 110 and the transducer array 210 using a plurality of channels.
  • Transceiver 320 capable of transmitting and receiving a signal may be provided.
  • Electrical connection or disconnection between the transducer 210 and the processor 310 may be performed by coupling or disconnection between the head 110 and the main body 120. Coupling between the head 110 and the body 120 may be performed, for example, by inserting a portion of the head 110 into the body 120.
  • a part of the head 110 inserted into the main body 120 is preferably an area other than an area in which the transducer 210 is disposed.
  • a part of the head 110 may be an area of the probe head 110 disposed in a direction opposite to the area of the transducer array 210.
  • Each of the head 110 and the main body 120 may include a first connector 230 and a second connector 330 for electrical connection between the probe head 110 and the probe body 120.
  • the first connector 230 provided in the head 110 allows the electrical signal of the transducer 210 to be transmitted to the transceiver 320 of the main body 120.
  • the first connector 230 may be partially exposed while being disposed in an area opposite to the area in which the transducer 210 is disposed in the probe head 110.
  • the first connecting portion 230 comes into contact with the second connecting portion 330 of the main body 120.
  • an area where the transducer 210 is disposed is called a front end of the probe head 110
  • an area where the first connection portion 230 of the probe head 110 is exposed is called a rear end of the probe head 110.
  • the second connector 330 provided in the main body 120 allows a signal to be transmitted from the transducer array 210 of the head 110 to the transceiver 320.
  • the second connection portion 330 is disposed at the front end of the main body 120 may be partially exposed.
  • the second connecting portion 330 is connected to the first connecting portion 230 of the head 120.
  • the first connector 230 and the second connector 330 may include a conductive material capable of transmitting a signal.
  • 3 and 4 are diagrams schematically showing an example in the case where the head 110 and the main body 120 are connected in the embodiment of the present invention.
  • the head 110 may include a plurality of protrusions 221 provided as first connections.
  • the plurality of protrusions 221 protrude from the rear end of the head 110.
  • the main body 120 may include a plurality of grooves 321 respectively corresponding to the plurality of protrusions 221 as the second connection portion.
  • the groove 321 may be disposed in an area corresponding to the protrusion 221 at the front end of the main body 120.
  • the plurality of protrusions 221 may include a conductive material at its end 222, and a conductive material may be provided in the groove 321.
  • a conductive material may be provided in the groove 321.
  • the first connection portion 233 of the head 110 may have a plug shape
  • the second connection portion 333 of the main body 120 may have a jack shape.
  • FIG 3 and 4 illustrate the combination of the head 110 and the main body 120 as an example, the scope of the present invention is not limited thereto. That is, various structures in which the head 110 and the main body 120 are capable of mutual coupling and electrical connection may be applied to the present invention.
  • the head 110 of the probe device 100 may be provided in plurality (111, 112, 113 of FIG. 5) having various shapes according to a purpose of use.
  • the user is selectable to couple a particular type of head (hereinafter also referred to as a probe type) having a transducer array in an array form suitable for the purpose of use, for example, the linear head 111 of FIG. 5 to the body 120. do.
  • a probe type a particular type of head having a transducer array in an array form suitable for the purpose of use, for example, the linear head 111 of FIG. 5 to the body 120. do.
  • FIG. 5 is a view schematically showing an example in which the head is selectively connected to the main body 120 in one embodiment of the present invention.
  • the probe device 100 is provided such that the plurality of heads 111, 112, 113 are selectively detachable to the body 120.
  • FIG. 5 illustrates a linear array 111, a convex array 112, and a multilayer according to the arrangement of elements in which the plurality of heads 111, 112, and 113 constitute the transducer array.
  • the case provided with a (phased array) 113 is shown as an example.
  • a multilayer transducer array a plurality of elements may be arranged in a double layer or multiple layers.
  • the plurality of heads 111, 112, and 113 may be provided with a coupling structure as illustrated in FIG. 3 or 4, for example, and may be coupled to the main body 120.
  • the user selects any one (eg, 111) of the plurality of heads 111, 112, and 113 according to a purpose of using the probe device 100, for example, a body part to be diagnosed by ultrasound, and thus the main body 120.
  • a body part to be diagnosed by ultrasound and thus the main body 120.
  • the ultrasound diagnosis may be performed using the probe device 100 in which the main body 120 and the head 111 are coupled to each other.
  • the currently coupled head 111 is separated from the main body 120 and the other head 112 is coupled to the main body 120.
  • the probe device 100 since the plurality of heads 111, 112, and 113 are selectively provided in the main body 120 so as to correspond to the diagnostic purpose, the probe device 100 has high utilization.
  • 6 to 8 are diagrams for explaining the utilization of the transducer array according to the type of head.
  • a head 111 of a linear array type may be coupled to the main body 120.
  • the transducers of the head 111 of the linear array type use frequencies of 3 to 8 MHz and can provide high resolution diagnostic results for low depth body parts.
  • the probe type of the combined head is a linear array, it can be used for diagnosis of breast, thyroid gland, musculoskeletal system and the like.
  • the diagnosis depth and the use frequency may be changed according to the size of the transducer.
  • a head 112 of a convex array type may be coupled to the main body 120.
  • the transducers of the curved array type head 112 use frequencies from 2 to 5 MHz and are provided for wide viewing of deep body parts. If the probe type of the combined head is a curved array, it can be used for diagnosis of the abdomen in obstetrics and gynecology.
  • Linear arrays and curved arrays may be included in the one-dimensional transducer array described above.
  • a head 113 of a phased array type may be coupled to the main body 120.
  • the transducer of the head 113 of the multilayer array type enables observation of body parts having a narrow gap such as between the ribs, and may be provided, for example, for cardiac examination. It can be used to diagnose breast, thyroid gland, musculoskeletal system, etc.
  • the multilayer array is formed of a double layer or multiple layers in the arrangement of elements, and is included in the above-described two-dimensional transducer array.
  • the arrangement of the transducer elements may be straight or curved in some cases. Therefore, the frequency of the range corresponding to the arrangement form is used.
  • the multilayered two-dimensional transducer array transmits ultrasonic waves to the object by appropriately delaying the input time of signals input to each device, thereby obtaining a three-dimensional stereoscopic image using a plurality of echo signals.
  • FIG. 9 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the probe apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the probe device 100 includes a main body 120 and a head 110 detachable from the main body 120.
  • FIG. 9 illustrates a configuration in which the head 110 including the transducer array 210 in which a plurality of elements are arranged in a predetermined shape is coupled to the main body 120.
  • the probe device 100 includes a transducer array 210 for outputting ultrasound for diagnosing an object.
  • the transducer array 210 may be provided at the head 110 of the probe device 100.
  • the probe device 100 may include a transceiver 320 capable of transmitting and receiving a signal to and from the transducer array 210 using a plurality of channels, and at least one controlling the transceiver 320.
  • the processor 310 and the transceiver 320 may be provided in the main body 120 of the probe device 100.
  • the transducer array 210 receives an electrical signal from the transceiver 320 and outputs ultrasonic waves corresponding to the object.
  • the transducer array 210 transmits an electrical signal converted from the ultrasonic echo signal received from the object to the transceiver 320.
  • the processor 310 controls the transceiver 320 to output an electrical signal before the transducer array 210 is converted into an ultrasonic signal.
  • the processor 310 adjusts data included in the output electrical signal, and converts the adjusted electrical signal into an ultrasonic signal having characteristics corresponding to the probe type in the transducer array 210 and outputs the ultrasonic signal. Can be controlled.
  • the processor 310 adjusts data included in an electrical signal, for example, data for turning on / off the transceiver 320, data for selecting a diagnostic mode, and data regarding beamforming. And apodization data.
  • the data regarding beamforming refers to data for focusing the ultrasound signal output through the transducer array 210 to a target point of the object.
  • apodization data means the data regarding the process for reducing a high order diffraction image.
  • the processor 310 may adjust various data related to the transceiver 320 and control the transceiver 320 to output an electrical signal corresponding to the probe type of the transducer array 210. That is, the processor 310 may perform an operation corresponding to the probe type of the transducer array 210 of the head 110 mounted on the main body 120.
  • the processor 310 controls the transceiver 320 to transmit a predetermined test signal (hereinafter referred to as a test tone) to the transducer array 210 and responds to the transmitted test signal.
  • a predetermined test signal hereinafter referred to as a test tone
  • the probe type corresponding to the transducer array 210 of the mounted head 110 is determined based on a feedback signal received through the transceiver 320, and the probe device 100 determines the probe. It works according to the type.
  • the processor 310 may detect that the head 110 is mounted on the main body 120 through the first connector 230 and the second connector 330. That is, in one embodiment, when the processor 310 detects that the head 110 including the transducer array 210 of the predetermined probe type is mounted on the main body 120, the transducer array of the mounted head 110 is installed. In order to determine the probe type corresponding to 210, a predetermined test signal (or alarm signal) is transmitted.
  • the transceiver 320 transmits an electrical signal to the transducer array 210 under the control of the process 310, and receives an electrical signal for the echo signal from the transducer array 210.
  • the transceiver 320 includes a multi-channel transceiver for transmitting and receiving signals through a plurality of channels (transport channels).
  • the transceiver 320 may be implemented by, for example, an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) such as a 64 CH transceiver and a 128 CH transceiver.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the implementation form of the transceiver 320 is not limited, it may be implemented in various kinds of other elements.
  • the transceiver 320 may include at least one ASIC.
  • the transceiver 320 may be implemented as a plurality of (eg, two) 64 channel transceivers.
  • An ASIC means a custom integrated circuit for a user to use for a specific purpose.
  • the ASIC operates as an analog front-end (AFE).
  • the transceiver 320 may be implemented in a separate form of the transmitter and the receiver.
  • transceiver AFE and ASIC will be defined as having the same meaning as the transceiver 320, respectively.
  • the processor 310 constituting the probe device 100 and the transceiver 320 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 10.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating in detail the components of the probe apparatus 100 illustrated in FIG. 9.
  • the probe device 100 may include a storage unit 340 in which data is stored, and a first communicator communicating with an external device including the display device 400. It may further include 350.
  • the illustrated components are not all essential components, and other general components may be further included in addition to the illustrated components.
  • the transceiver 320 supplies a driving signal to the transducer array 210 and receives an ultrasonic echo signal from the transducer array 210.
  • the transceiver 320 may include a pulse controller 321, a pulser 322, a switching unit (SW) 323, and a time gain compensation unit (TGC).
  • the transceiver 320 may include a TGC or TGC amplifier) 324 and a delay 325.
  • the pulse controller 321 allows a driving signal based on the electrical signal received from the processor 310 to be applied to the transducer array 210.
  • the pulse controller 321 may convert a digital signal received from the main controller 311 of the processor 310, which will be described later, into an analog signal and transmit the analog signal to the pulser 322, and control the operation of the pulser 322.
  • the pulse controller 321 receives a digital signal from the processor 310 including a pulse generated to be converted into an ultrasonic signal. To this end, the main controller 311 of the processor 310 generates a rate pulse for forming the transmission ultrasonic waves according to a predetermined pulse repetition frequency (PRF). A delay time or a delay pattern for determining transmission directionality may be applied to the generated rate pulse. Each rate pulse to which the delay time is applied corresponds to each of a plurality of elements included in the transducer array 210.
  • PRF pulse repetition frequency
  • the pulser 322 is a timing corresponding to each rate pulse to which a delay time is applied under the control of the pulse control unit 311, and drives a drive signal (or a driving pulse) to the transducer 210. ) Is applied.
  • the pulser 322 may be implemented as a high voltage pulser (HV pulser).
  • the switching unit 323 provides switching of transmission (tx) and reception (rx) using a plurality of channels. Each channel of the transceiver 320 by the switching unit 323 performs any one of the transmission and reception of a signal.
  • the transceiver 320 may transmit a test signal through any one of a plurality of channels, and receive a feedback signal through a channel except for a channel through which the test signal is transmitted among the plurality of channels.
  • the time gain compensator 324 amplifies the ultrasonic echo signal received from the transducer 210 and compensates the time gain.
  • Time gain compensation is a parameter for compensating for the attenuation of the ultrasound echo according to the depth of diagnosis, and may affect the image quality of the ultrasound diagnosis system.
  • the ultrasound echo signal passing through the time gain compensator 324 can provide an ultrasound image having improved image quality even in a deep region.
  • the delay unit 325 applies a delay time for determining reception directionality to the ultrasonic echo signal.
  • the delay unit 325 may cause the ultrasound data to be generated by summing the signals to which the delay time is applied.
  • the reflection component from the direction determined corresponding to the reception directivity by the summation process can be emphasized.
  • the transceiver 320 may transmit / receive signals with the transducer 210 and the processor 310 through input / output pads (IO PADs) 326 and 327.
  • I PADs input / output pads
  • a plurality of channels of the transceiver 320 may correspond to elements arranged in the transducer array 210, respectively.
  • the number of channels is preferably provided more than the number of elements of the transducer array 210.
  • the number of transducer arrays 210 may vary depending on the probe type. Therefore, the number of channels of the transceiver 320 is equal to or greater than the largest number of elements arranged in the transducer array 210 according to the probe type among the heads 111, 112, and 113 that can be mounted on the main body 120. More numbers may be provided.
  • the feedback signal received through the transceiver 320 in response to the test signal is a response signal to the test signal, and includes a cross-talk signal. That is, the feedback signal is a kind of feedback signal (or feedback interference signal), and at least a part of the test signal returns to the transceiver 320 on the input side and affects the feedback signal.
  • the transceiver 320 transmits a test signal through one of a plurality of channels (Tx), and receives a feedback signal, that is, an interference signal, through other channels except the channel from which the test signal is transmitted. (Rx).
  • the processor 310 performs a control operation for various components of the probe apparatus 100.
  • the processor 310 controls the overall operation of the probe apparatus 100 by performing image processing processed by the image processor 314 and corresponding control operation with respect to a user input.
  • the processor 310 may include a main control 311, an ADC 312 (analog digital converter), a beamforming processor 313, and an image processor 314. It includes.
  • the processor 310 may include first to n interfaces, and the processor 310 is connected to various components in the probe apparatus 100 through the first to n interfaces.
  • one of the interfaces may be a network interface connected to an external device via a network. In this case, the network interface corresponds to the first communication unit 350 described later.
  • the main controller 311 generally controls the operation of the probe apparatus 100.
  • the main controller 311 loads and executes a program corresponding to a volatile memory (RAM) from a nonvolatile memory (ROM) in which a program is stored.
  • booting is performed by using an operating system (O / S) stored in the probe apparatus 100, for example, a storage unit 340 or a ROM inside the processor 310.
  • the main controller 311 may perform various operations using various programs, contents, data, and the like stored in the storage 340.
  • the processor 310 may include a ROM (not shown), a RAM (not shown), and the like, and the ROM (not shown) may store an instruction set for system booting.
  • the main control unit 311 copies the O / S stored in the storage unit 340 to RAM (not shown) according to the command stored in the ROM (not shown), and the O / S. Run S to boot the system.
  • the main controller 311 copies various application programs stored in the storage unit 340 to a RAM (not shown), and executes an application program copied to a RAM (not shown) to perform various operations. can do.
  • the processor 310 includes at least one general-purpose processor such as a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a microcomputer (MICOM), for example, a predetermined algorithm stored in a ROM.
  • the corresponding program may be loaded into the RAM and executed to execute various operations of the probe apparatus 100.
  • the main controller 311 corresponds to the CPU.
  • the processor 310 may include a single core, dual core, triple core, quad core, and multiple cores thereof.
  • the processor may include a plurality of processors, for example, a main processor and a sub processor.
  • the subprocessor is provided to operate in a standby mode (hereinafter also referred to as a sleep mode) in which only standby power is supplied and does not operate as the probe device 100.
  • the processor, the ROM, and the RAM as described above may be interconnected through an internal bus.
  • the processor 310 is an integrated circuit (IC), for example, a mixed signal IC, which is provided as a program for performing a specific function supported by the probe apparatus 100 and a dedicated processor for executing the program. signal IC).
  • IC integrated circuit
  • the ADC 312 forms a digital signal by analog-to-digital converting the signal received from the transceiver 320.
  • the ADC 312 may form a plurality of digital signals by analog-to-digital converting a plurality of received signals corresponding to a plurality of focal points sequentially provided from the transducer array 210.
  • the beam-former 313 may perform beamforming so that an ultrasonic signal output through the transducer array 210 is focused to the focal point based on at least one of the depth, size, and position of the focal point. have.
  • the beamforming processor 131 may further perform pre-processing, for example, gain adjustment, on an ultrasound signal to generate an ultrasound image performed by the image processor 314. have.
  • the image processor 314 generates an ultrasound image based on the ultrasound echo signal received through the transducer array 210.
  • the image processor 314 may support a plurality of modes and generate an ultrasound image corresponding to each mode.
  • Types of ultrasound images include a B mode (brightness mode) image representing the magnitude of an ultrasound echo signal reflected from an object and a Doppler modem (spectral form) representing an image of a moving object using a Doppler effect.
  • a D mode also called a P-Doppler mode
  • M mode showing the movement of the object over time at a certain position
  • a difference in response between applying and not applying pressure to the object may be classified into an elastic mode image represented by an image, a C mode image representing a speed of a moving object in color using a Doppler effect, and the like.
  • the image can be classified into mode-dimensional images such as 1D, 2D, 3D, and 4D.
  • the image processor 314 may perform a filtering process on the signal received from the probe head 110 to remove a noise component, and may perform a plurality of scans through a scan conversion process. An ultrasound image of a B mode including a scan line of may be generated.
  • the image processor 314 adjusts the gain of the signal received from the probe head 110 based on the predetermined color gain, and obtains information related to the movement of the object from the adjusted signal.
  • the Doppler data can be generated by performing a frequency analysis.
  • the image processor 314 may generate a Doppler image representing the movement of the object based on the Doppler data.
  • the Doppler image represents information on an average speed, dispersion, power component, etc., in which an object moves, and may be displayed through color (color Doppler image) or frequency spectrum (spectral Doppler image).
  • Such a Doppler image may include a Doppler image for a still image as well as a Doppler image for a continuous image such as a video, and include both a Doppler image for a planar space (2D Doppler) and a Doppler image for a stereoscopic space (3D Doppler). It may include.
  • the Doppler image may include a blood flow Doppler image (or a color Doppler image) representing a blood flow and a tissue Doppler image representing a tissue movement.
  • the image processor 314 may generate a 3D ultrasound image by forming volume data from a signal received from the probe head 110 and performing volume rendering on the volume data.
  • Volume rendering is a technique for generating a 2D projection image for a 3D discretely sampled data set, such as volume data.
  • the image processor 314 may perform a volume rendering process by using a ray casting method of calculating a reflected light by casting a virtual ray to an object located in a virtual space. have.
  • the probe device 100 may be implemented to provide an ultrasonic costume in real time with respect to a volume of interest of the object. For example, when deformation and displacement of an organ according to physical activity of an object occur, a change is displayed on a medical image displayed on the display device 400 in real time.
  • the processor 310 may further include real time control (not shown) for real time display.
  • the storage unit 340 stores unlimited data under the control of the processor 310.
  • the storage unit 340 may be provided as an internal memory in the main body 120 of the probe device 100 or may be provided as an external storage device in some cases.
  • the storage unit 340 may be implemented as a memory provided in the processor 310.
  • the storage unit 440 of the display device 400 to be described later may be an example of an external storage device.
  • the processor 310 may access the external storage device 440 through the first communication unit 350.
  • the storage unit 340 is an example of a nonvolatile storage medium such as a flash-memory provided inside or outside the probe device 100.
  • the storage unit 340 is accessed by the processor 310 to read / read data. Write / modify / delete / update etc. are performed.
  • the data stored in the storage unit 340 includes, for example, an operating system for driving the probe apparatus 100, and various applications and data executable on the operating system.
  • the storage unit 340 of the present embodiment may store information for determining the probe type of the transducer array 210.
  • the storage unit 340 stores parameter information corresponding to each probe type of the plurality of heads 110 that can be connected to the main body 120.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of information stored in the storage unit 340 of the probe apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the storage unit 340 stores a table 341 for storing information about a plurality of probe types, for example, Type 1, Type 2, and Type 3, respectively.
  • the probe type information of FIG. 11 is illustrated, for example.
  • a new probe type may be added or deleted in the table 341, and information corresponding to a specific type may be added, deleted, or changed.
  • the processor 310 may determine the probe type corresponding to the transducer array 210 of the head mounted on the main body 120 of the probe apparatus 100 using the information stored in the storage 340. In addition, the processor 310 may load parameter information corresponding to the determined probe type from the storage unit 340 and set a parameter for operating the probe apparatus 100 by using the loaded information.
  • the storage unit 340 may further store various data related to the ultrasound image.
  • the storage unit 340 may store at least one image data generated based on the ultrasonic signal received through the transducer array 210, and the image data stored in the storage unit 340 may be stored in the display device. 400 may be indicated.
  • the ultrasound image generated by the image processor 314 is transmitted to the display apparatus 400 through the first communication unit 350, and is displayed to the user as an ultrasound medical image through the display apparatus 400.
  • the first communication unit 350 is a short-range communication of a predetermined frequency, Wi-Fi, Wi-Fi Direct, UWB (Ultra Wideband), Bluetooth, Bluetooth, RF (Zigbee), Wireless LAN ( It may include at least one of various wireless communication modules such as a wireless LAN (Near Field Communication) and NFC (Near Field Communication). That is, the case where the first communication unit 350 supports both a plurality of wireless communication modules, for example, 60 GHz near field communication and Wi-Fi, is also included in the embodiment of the present invention.
  • a wireless LAN Near Field Communication
  • NFC Near Field Communication
  • the first communication unit 350 may include a wired communication module. That is, the first communicator 350 may be implemented to communicate with external devices including the display apparatus 400 by at least one of the wired and wireless communication modules.
  • the first communication unit 350 may be embedded in the main body of the probe device 100, or may be implemented in a dongle or module form and detached from a connector (not shown) of the probe device 100. .
  • the first communication unit 350 may include an I / O port for connecting human interface devices (HIDs).
  • HIDs human interface devices
  • the probe device 100 may be directly connected to the display device 400 through the first communication unit 350.
  • the first communication unit 350 may include a connection for connecting to an external storage medium capable of storing a medical image.
  • the first communication unit 350 may exchange data with a hospital server or another medical device in a hospital connected through a PACS (Picture Archiving and Communication System). It can communicate data according to the Digital Imaging and Communications in Medicine standard. That is, the first communication unit 350 is provided to be connected to the network by wire or wirelessly to transmit and receive data related to the diagnosis of the object.
  • PACS Picture Archiving and Communication System
  • the first communication unit 350 may perform data communication with not only the display device 400 or a server in a hospital but also a portable device (terminal device) of a user or a patient.
  • information on the status of equipment abnormalities and quality control status can be transmitted to the system administrator or service personnel through the network, and feedback can be received.
  • the display apparatus 400 may generate and display an ultrasound screen based on the ultrasound image received from the probe apparatus 100.
  • FIG. 12 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a display apparatus 400 according to an exemplary embodiment.
  • the display apparatus 400 may include at least one processor 410, a display unit 430, a storage unit 440, and a second communication unit 450.
  • the processor 410 generally controls the operation of the display apparatus 400.
  • the display unit 430 displays an application related to the ultrasound diagnosis.
  • the display unit 430 may display a menu or guidance information necessary for ultrasound diagnosis using the probe apparatus 100.
  • the display unit 430 may display the images acquired from the probe apparatus 100 during the ultrasound diagnosis process, and a user interface (UI, hereinafter referred to as GUI) for assisting a user's manipulation.
  • UI user interface
  • FIG. 12 illustrates an example in which one display unit 430 is provided in the display apparatus 400, but the present invention is not limited thereto and may be implemented to include a plurality of display units, for example, a main display and a sub display. Can be.
  • the processor 410 processes the ultrasound image to be displayed on the display unit 430.
  • the processor 410 may process the acquired signal received from the probe apparatus 100 through the second communication unit 450 to image the image data that can be displayed on the display unit 430.
  • the processor 410 may include an operation unit (not shown) and a rendering unit (not shown), and may use the same to generate an ultrasound screen including various objects such as an icon, an image, and a text. .
  • the calculating unit calculates attribute values such as coordinate values, shapes, sizes, colors, and the like in which objects are displayed according to the layout of the screen based on the received control command.
  • the renderer generates screens of various layouts including objects based on the attribute values calculated by the calculator.
  • the screen generated by the renderer may be displayed through the display device 400.
  • the renderer may correspond to a GPU to be described later.
  • the processor 410 may perform at least part of the image processing performed by the image processor 314 of the probe apparatus 100.
  • the ultrasound image generated by the image processor 314 of the probe apparatus 100 is transmitted to the display apparatus 400, but the present invention is not limited thereto.
  • the display apparatus 200 receives the digitally converted ultrasonic echo signal from the probe apparatus 100 and generates an ultrasonic image corresponding to the B mode, the CD (Color Doppler) mode, the D (PW Doppler) mode, and the like.
  • the processor 410 of the display apparatus 400 may include an image processor that supports each diagnostic mode.
  • the processor 410 performs control operations on various components of the display apparatus 400.
  • the controller 400 controls the overall operation of the display apparatus 400 by transmitting / receiving a signal through the second communication unit 450 and performing a corresponding control operation for a command input from a user using a GUI. .
  • the display device 400 includes at least one processor 410.
  • the at least one processor 410 loads and executes a program corresponding to a volatile memory (RAM) from a nonvolatile memory (ROM) in which the program is stored.
  • RAM volatile memory
  • ROM nonvolatile memory
  • the processor 410 includes at least one general purpose processor such as a central processing unit (CPU), an application processor (AP), a microcomputer (MICOM), for example, a predetermined algorithm stored in a ROM.
  • the corresponding program may be loaded into the RAM and executed to execute various operations of the medical image display apparatus 1000.
  • the CPU may perform various functions that may be performed by the display apparatus 400, for example, various types of imaging for ultrasound medical images displayed on the display unit 1020.
  • image processing for example, selection of a protocol to be applied and control of imaging according thereto, response to a command received through the user input unit 1040, control of wired / wireless network communication with an external device, and the like can be executed. Can be.
  • the processor 410 may include a single core, dual core, triple core, quad core, and multiple cores thereof.
  • the processor may include a plurality of processors, for example, a main processor and a sub processor.
  • the subprocessor is provided to operate in a standby mode (hereinafter, also referred to as a sleep mode) in which only standby power is supplied and does not operate as the display apparatus 400.
  • the processor, the ROM, and the RAM as described above may be interconnected through an internal bus.
  • the processor 410 when the display device 400 is implemented as a laptop or desktop computer, the processor 410 may be provided in plural.
  • the plurality of processors may be provided in the main body, and may include a CPU operating as a main controller and a GPU (Graphic Processing Unit, not shown) for graphic processing.
  • the display device 400 when the display device 400 is implemented as a portable terminal such as a smart phone or a smart pad, the display device 400 may perform the functions of a GPU in a single processor.
  • the processor may include a core and a GPU. It may be implemented in the form of a combined SoC (System On Chip).
  • the display unit 430 displays an image based on the image signal processed by the processor 410.
  • the implementation manner of the display unit 430 is not limited.
  • a liquid crystal, a plasma, a light-emitting diode, an organic light-emitting diode, and a surface conduction electron gun It can be implemented by various display methods such as -conduction electron-emitter, carbon nano-tube, and nano-crystal.
  • the display unit 430 may further include additional components according to its implementation.
  • the display unit 430 when the display unit 430 is a liquid crystal system, the display unit 430 may include a liquid crystal display panel (not shown), a backlight unit (not shown) for supplying light thereto, and a panel (not shown).
  • the display unit 430 displays various user interfaces (UIs) including menu items of the display device 400.
  • UIs user interfaces
  • the display unit 430 displays a pointing cursor, that is, a pointer indicating a user's input position.
  • the display unit 430 may be implemented as a touch screen, and in this case, the display apparatus 400 may receive various gesture inputs as a touch input to the touch screen.
  • the touch screen may receive single touch or multi touch.
  • the touch screen may be implemented by, for example, a resistive method, a capacitive method, an infrared method, or an ultrasonic wave method.
  • the display unit 430 is a user's body (for example, a finger) or a device capable of touch input, such as a pointing device, a stylus, a haptic pen, etc. on the touch screen. Gesture input may be implemented to be possible.
  • the storage unit 440 stores unlimited data under the control of the processor 410.
  • the storage unit 440 may be implemented as a nonvolatile storage medium such as a flash memory and a hard disk drive.
  • the storage unit 440 is accessed by the processor 410, and read / write / modify / delete / update of data by the processor 410.
  • the data stored in the storage unit 440 includes, for example, an operating system (OS) for driving the display apparatus 400, various applications executable on the operating system, image data, additional data, and the like.
  • OS operating system
  • the storage unit 440 may store various data related to the medical image.
  • the storage unit 440 stores at least one image data generated by the data received from the probe apparatus 100 and / or at least one medical image data received from the outside. Image data stored in the storage unit 440 is displayed by the display unit 430.
  • the storage unit 440 of the display apparatus 400 may be implemented to store at least some of information for determining the probe type of the transducer array 210 and parameter information corresponding to each probe type. That is, the information of FIG. 11 may be stored in the storage 440 of the display apparatus 400 and transmitted to the probe apparatus 100 through the second communication unit 450.
  • the second communication unit 450 may be short-range communication of a predetermined frequency (for example, 60 GHz), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, UWB (Ultra Wideband), Bluetooth, RF, Radio Frequency (RF), It may include at least one of various wireless communication modules such as Zigbee, Wireless LAN, and Near Field Communication (NFC). That is, the case where the second communication unit 450 supports both a plurality of wireless communication modules, for example, 30 GHz near field communication and Wi-Fi, is also included in the embodiment of the present invention.
  • a predetermined frequency for example, 60 GHz
  • Wi-Fi Wireless LAN
  • UWB Ultra Wideband
  • Bluetooth Wireless Fidelity
  • RF Radio Frequency
  • the second communication unit 450 may include a wired communication module. That is, the second communication unit 450 may be implemented to communicate with external devices including the display apparatus 400 by at least one of the wired and wireless communication modules.
  • the second communication unit 450 is provided to correspond to the first communication unit 350, and is provided to enable data transmission and reception with the probe apparatus 100.
  • the second communication unit 450 may be embedded in the display apparatus 400 or implemented in a dongle or module form to be attached to or detached from a connector (not shown) of the display apparatus 400.
  • the second communication unit 450 may include an I / O port for connecting human interface devices (HIDs).
  • the display apparatus 400 may be directly connected to the probe apparatus 100 or another medical apparatus through the second communication unit 450.
  • the second communication unit 450 may include a connection for connecting to an external storage medium capable of storing a medical image.
  • the second communicator 450 may exchange data with a hospital server or another medical device (eg, MRI device, CT device, etc.) connected through a medical image information system (PACS). Send and receive and communicate data in accordance with the Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) standard. That is, the second communication unit 450 may be connected to a network by wire or wirelessly to transmit and receive data related to diagnosis of the object.
  • a hospital server or another medical device eg, MRI device, CT device, etc.
  • PES medical image information system
  • DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
  • the second communicator 450 may perform data communication with not only the display device 400, a server in a hospital, and other medical devices, but also a user or patient portable device (terminal device).
  • information on the status of equipment abnormalities and quality control status can be transmitted to the system administrator or service personnel through the network, and feedback can be received.
  • the display apparatus 400 may further include a user input unit capable of receiving a command from a user.
  • the user input unit may include a button, a keypad, a switch, a dial, or a GUI displayed on the display unit 430 for the user to directly operate the display apparatus 400.
  • the user input unit may include a touch screen provided on the display unit 430.
  • the processor 410 of the display apparatus 400 may be a platform capable of analyzing an ultrasound medical image through a user input and may receive a user command to execute a predetermined application.
  • the input area where various buttons are located and the display area where the medical image is displayed may be displayed on the display unit 430.
  • the input area may be displayed at a predetermined position of the display unit 430, for example, below.
  • the user may load, that is, load, an ultrasound image acquired from the probe apparatus 100 using the UI of the input area of the application, and the loaded ultrasound image is provided to the user through the display area of the application.
  • the probe device 100 and / or the display device 400 may be provided with an application for ultrasound diagnosis, which is a software configuration driven by at least one processor 110 or 310, which is a hardware configuration. That is, the operations described below may also be regarded as being performed according to execution of software driven by the processors 110 and 310.
  • FIG. 13 to 19 are views for explaining a process of determining the probe type of the transducer array 210 in the probe device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the transceiver 320 of the probe apparatus 100 transmits a predetermined test signal Tx to the transducer array 210 under the control of the processor 310, and transmits the transmitted test.
  • the feedback signal Rx is received in response to the signal.
  • the transceiver 320 transmits a test signal Tx through any one channel C1 of the plurality of channels C1, C2, C3, Cn-1, and Cn, and transmits the plurality of test signals Tx.
  • Receive feedback signal Rx through channels C2, C3, Cn-1, and Cn except for channel C1 to which test signals are transmitted among channels C1, C2, C3, Cn-1, and Cn. can do.
  • the received feedback signal Rx becomes an interference signal between channels generated in response to the test signal Tx.
  • the transceiver 320 transmits a test signal Tx to the transducer array 210 through a predetermined channel (for example, C1).
  • a predetermined channel for example, C1
  • the switching unit 323 is turned off so that a test signal can be transmitted through the corresponding channel C1.
  • the response signal to the test signal Tx is the remaining channels (for example, (C2, C3,..., Cn-1, Cn). (Receiving) is sequentially received through the switching unit, as shown in Figure 14 (b) to receive the feedback signal through the corresponding channels (C2, C3, ..., Cn-1, Cn), 323 is turned ON.
  • FIG. 14 conceptually illustrate that any one of transmission and reception of a signal is performed through a specific channel, respectively.
  • the processor 310 is mounted on the basis of the feedback signal received through the other channels C2, C3, ..., Cn-1, Cn in response to the test signal transmitted through the predetermined channel C1 as described above.
  • the probe type corresponding to the transducer array 210 of the head 110 is determined, and the probe apparatus 100 is operated in response to the determined probe type.
  • the processor 310 sequentially receives feedback signals received from each of the plurality of channels C2, C3, ... Cn-1, Cn sequentially from the adjacent channel C2 of the channel C1 to which the test signal is transmitted.
  • the probe type may be determined based on the pattern, that is, the pattern of the level change.
  • the determined probe type corresponds to the element arrangement of the transducer array 210.
  • 15 to 17 illustrate, for example, patterns of level changes of feedback signals sequentially received corresponding to probe types.
  • a test signal for determining a probe type is transmitted through a first channel C1, and a feedback signal is received through other channels C2, C3,..., Cn-1 and Cn.
  • the present invention is not limited thereto. That is, in the present invention, the test signal may be transmitted not only through the first channel C1 but also through any other channel in the transceiver 320, and may be implemented to receive a feedback signal through at least one other channel. .
  • the adjacent array C2 may be sequentially arranged in response to a test signal transmitted through the first channel C1. It can be seen that the level of the received feedback signal gradually decreases.
  • the gradually decreasing level of the feedback signal is defined as pattern 1.
  • the processor 310 may determine the probe type of the transducer array 210 by using the information stored in the storage 340.
  • the storage unit 340 may match and store the probe type with Type 1 of FIG. 11 corresponding to the linearity with respect to the feedback signal of Pattern 1.
  • the probe type of the transducer array 210 of the head 110 mounted on the main body 120 may be Linear, that is, type 1 is determined, and the probe apparatus 100 operates corresponding to the determined probe type.
  • the processor 310 may set a parameter for the probe apparatus 100 to operate in response to the determined probe type.
  • the processor 310 may set a parameter for operating in response to the probe type by using the information stored in the storage 340.
  • the storage unit 340 may store parameter information corresponding to a plurality of probe types, and the processor 310 may store information corresponding to the determined probe type in the storage unit 340. Can be loaded from, and each parameter value can be set to correspond to the loaded information.
  • the processor 310 loads frequency and impedance values as parameter information corresponding to type 1, The probe device 100 is set to operate at the corresponding value.
  • the probe device 100 may be operated with automatically optimized settings, without the user having to input the setting values before the device 100 is used.
  • the probe type according to the arrangement of elements of the transducer array 210 is a convex probe
  • the adjacent channel C2 in response to the test signal transmitted through the first channel C1.
  • the level of the feedback signal sequentially received from the gradual decrease.
  • the curved probe has a sharp decrease in the level compared with the linear probe of FIG. 15.
  • a sharp decrease in the level of the feedback signal is defined as pattern 2.
  • the processor 310 may determine the probe type of the transducer array 210 by using the information stored in the storage 340. For example, the storage unit 340 may match and store the probe type with Type 2 of FIG. 11 corresponding to a curved line with respect to the feedback signal of Pattern 2. FIG.
  • the processor 310 detects that the feedback signal received through the channel of the transceiver 320 corresponds to pattern 2, the processor 310 detects the probe type of the transducer array 210 of the head 110 mounted on the main body 120. It is determined to be curved, that is, type 2, and causes the probe device 100 to operate corresponding to the determined probe type.
  • the processor 310 sets a parameter for operating the probe apparatus 100 corresponding to the determined probe type, and may use the information stored in the storage unit 340.
  • the processor 310 loads frequency and impedance values as parameter information corresponding to type 1.
  • the probe device 100 is set to operate at the corresponding value.
  • the adjacent probe C2 may receive a signal from an adjacent channel C2 in response to a test signal transmitted through the first channel C1. It can be seen that the levels of the feedback signals sequentially received have a pattern that periodically decreases. In the present embodiment, as shown in FIG. 17, a periodic decrease in the level of the feedback signal is defined as pattern 3.
  • the processor 310 may determine the probe type of the transducer array 210 by using the information stored in the storage 340. For example, in the storage unit 340, the probe type may be matched and stored as the type 3 of FIG. 11 corresponding to the multilayer type with respect to the feedback signal of the pattern 3.
  • the processor 310 detects that the feedback signal received through the channel of the transceiver 320 corresponds to the pattern 3, the processor 310 detects the probe type of the transducer array 210 of the head 110 mounted on the main body 120. It is determined to be multi-layer type, that is, type 3, and causes the probe device 100 to operate in correspondence with the determined probe type.
  • the processor 310 sets parameters for operating the probe apparatus 100 corresponding to the determined probe type, and uses the information stored in the storage unit 340. It is possible.
  • the processor 310 loads frequency and impedance values as parameter information corresponding to type 3, The probe device 100 is set to operate at the corresponding value.
  • the probe type is not limited to this.
  • the processor 310 may determine a probe type according to a level change pattern of a feedback signal received corresponding to the shape. Can be.
  • the number of channels for sensing the feedback signal in the processor 310 can be variously set.
  • the determination result as described above may be notified to the user through the display unit 430.
  • FIGS. 18 and 19 are diagrams illustrating an example of notifying probe type information in the probe apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the processor 310 of the probe device 100 corresponds to the transducer array 210 of the head 110 mounted to the body 120 based on the pattern of the feedback signal in response to the test signal.
  • the probe type may be determined, and the information about the probe apparatus 100 corresponding to the determination result may be controlled through the display apparatus 400 capable of communication.
  • a message 501 for notifying the user of the determined probe type may be displayed on the display unit 430 of the display apparatus 400.
  • the processor 310 may transmit the information about the probe type determined through the first communication unit 350 to the display apparatus 400.
  • the message 501 displayed on the display unit 430 includes information about the probe type of the transducer array 210 included in the head 110 connected to the main body 120.
  • the processor 310 may perform parameter setting corresponding to the determined probe type, and may display a message 501 including the parameter setting result as shown in FIG. 18.
  • the display 430 may further display a message 504 including detailed information about the corresponding probe type as shown in FIG. 19.
  • the displayed messages 501 and 503 disappear, and the user may perform an ultrasound diagnosis by using the probe apparatus 100, and corresponding to the diagnosis result.
  • the ultrasound image is displayed through the display unit 430 of the display device 400.
  • the processor 410 of the display device 400 displays a message 501, 504 after a predetermined time (for example, 5 minutes) has elapsed without the user clicking the confirmation buttons 503, 505.
  • the messages 501 and 503 may be controlled to disappear automatically.
  • the processor 310 transmits a test signal to the transducer array 210 by each of a plurality of channels of the transceiver 320, and a deviation of the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmit the test signal.
  • a process of correcting an error between a plurality of channels constituting the transceiver 320 using a variation is performed, and through this, the transceiver 320 may be initialized.
  • 20 to 22 are diagrams for describing a process of correcting an error between channels in the probe apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the processor 310 may sequentially perform (ie, sweep) a process of transmitting a test signal and detecting a feedback signal received in response to each of the plurality of channels of the transceiver 320. have.
  • the processor 310 first transmits the test signal Tx through the first channel C1 as shown in FIG. 20 (a), and the other channels C2, C3, C4, Cn-1, and Cn. Through the feedback signal (Rx) received through can be detected.
  • the processor 310 transmits a test signal Tx through the second channel C2 and receives through the other channels C1, C3, C4, Cn-1, and Cn as shown in FIG. 20 (b).
  • the feedback signal Rx may be detected.
  • the processor 310 repeatedly performs a process of transmitting a test signal and detecting a feedback signal for other channels in the same manner as the first and second channels. Can be done.
  • the processor 310 may control the transceiver 320 to correct errors occurring between the plurality of channels by using the deviation of the feedback signal received in response to the channels transmitting the test signal. have.
  • the processor 310 may determine that an error occurs in the corresponding channel.
  • the processor 310 may determine the deviation of the feedback signal for each channel by using feedback signals received through a predetermined number of adjacent channels (for example, one, two, three, etc.).
  • correction that is, fine tuning (hereinafter, also referred to as tuning) is performed on the channel determined to have an error.
  • a performance difference for each channel may occur in a process, and the fine adjustment of the present invention compensates for the performance difference so that a constant performance can be maintained for each channel.
  • the fine adjustment may include the adjustment of the deviation generated by the transducer 210 itself.
  • a reference value for determining whether an error occurs and data for fine adjustment for each channel may be stored in the storage unit 340 in advance.
  • fine adjustment may be performed for each transmission and reception for each channel of the transceiver 320.
  • (A) and (b) of FIG. 21 conceptually show that fine tuning is performed for transmission and reception on different channels, respectively.
  • the fine adjustment for each channel may be performed based on an output amplitude of a transmission signal, a level of a reception signal (output signal), a signal to noise ratio (SNR), and the like.
  • the fine adjustment is included in the initialization process of the transceiver 320. That is, the processor 310 repeatedly transmits the test signal and receives the feedback signal in response to all the channels, thereby completing the tuning for performing the error correction for each channel to perform the initialization.
  • ultrasound diagnosis may be performed using the probe apparatus 100 on which initialization is performed.
  • the processor 310 may further perform fine adjustment to correct an error for each channel through monitoring inside the transceiver 320.
  • 22 (a) and 22 (b) conceptually show that fine tuning is performed for transmission and reception through internal monitoring in different channels, respectively.
  • the transceiver 320 may be further provided with a switching unit 327 that can connect the internal path (path).
  • the processor 310 controls the second test signal Tx to pass through the inside of the transceiver 320 for each of the plurality of channels when the switching unit 327 is turned on as shown in FIG. 22.
  • the error between the plurality of channels may be corrected to initialize the transceiver 320.
  • fine tuning using the internal monitoring path is also referred to as calibration.
  • fine adjustment using the internal path may be performed for each transmission and reception for each channel of the transceiver 320.
  • (A) and (b) of FIG. 22 conceptually show that fine tuning is performed for transmission and reception on different channels, respectively.
  • fine adjustment using the internal path may be performed by simultaneously transmitting the second test signal using all of the plurality of channels of the transceiver 320 and simultaneously detecting the received signal in response thereto.
  • the number of channels of the transducer array may be checked in the probe device 100 according to an embodiment of the present disclosure through FIG. 20.
  • the processor 310 further uses a feedback signal received in response to a test signal for each channel to further determine whether a channel among the plurality of channels transmitted the test signal and the transducer array 210 are connected. You can decide.
  • the plurality of channels of the transceiver 320 correspond to the plurality of elements arranged in the transducer array 210, respectively, and the number of elements in the transducer array 210. Is less than or equal to the number of channels.
  • the number of elements of the transducer array 210 may be equal to or greater than the number of channels of the transceiver 320.
  • a plurality of transceivers 320 are provided, and the sum of the total number of channels of the plurality of transceivers 320 is equal to or less than the number of elements of the transducer array 210.
  • the transceiver 320 is a 64 channel ASIC and the number of elements of the transducer array 214 corresponds to 256 channels
  • four 64 channel ASICs (chips) may be provided as the transceiver 320.
  • the transducer array 210 shows channels C1, C2, C3,, Ci-1, Ci,, Cn-1, and Cn connected to the transducer array 210, and channels Ci + 1, Cn-1, and Cn not connected to the transducer array 210.
  • An example is shown. Where channel Ci + 1,... , Cn-1, Cn, the channel Ci + 1,... Is not connected to the transducer array 210.
  • the feedback signal is not received for the test signal transmitted through the Cn-1, Cn.
  • the processor 310 may identify, or find, the plurality of channels and the number of channels of the transducer array 210 by using the feedback signal as described above. In addition, the processor 310 determines whether the plurality of channels and the transducer array 210 are connected by using the feedback signal received as described above, and based on the determination result, the transducer array 210 of the plurality of channels. ) And the power supplied to at least one that is not connected. For example, in the case of FIG. 20, channels Ci + 1,... Of channels of the transceiver 320 are determined through the above connection decision process. , Cn-1, Cn is powered off. On the other hand, as another embodiment, a channel that is not connected to the transducer array 210 may be implemented to supply a lower level of power than other channels.
  • the processor 310 may determine whether the transducer array 210 is connected to the channel transmitting the test signal using the feedback signal responsive to the test signal transmitted by at least some of the plurality of channels. have.
  • the processor 310 detects whether a feedback signal is received in response to a test signal transmitted through Ci + 1 among a plurality of channels, and does not receive a feedback signal of Ci + 1. In this case, it may be determined that channels below that, that is, Ci + 1, Ci + 2, Cn-1, and Cn, are not connected to the transducer array 210.
  • the channel number corresponding to the test signal used to determine whether to connect with the transducer array 210 is preset according to the configuration of the transceiver 320 and the transducer array 210 and stored in the storage unit 340. Can be.
  • the processor 310 uses a feedback signal of a test signal transmitted through a predetermined number of channels, for example, three channels Ci, Ci + 1, and Ci + 2. 210 may determine whether to connect. That is, the present invention does not use a feedback signal received for all channels that transmit a test signal to check whether each channel is connected to the transducer array 210, and also uses a feedback signal for some channels. Be sure to include it as a scope.
  • the processor 310 may recognize the number of transducer arrays 210 using the aforementioned internal monitoring path. That is, as described above with reference to FIG. 22, the processor 310 controls the second test signal Tx to pass through the transceiver 320 for each of the plurality of channels when the switching unit 327 is turned on.
  • the second test signal Rx received through the transceiver 320 may be used to determine whether the transducer array 210 is connected to each of a plurality of channels.
  • the determination of whether the connection is performed using the internal path may be performed by simultaneously transmitting the second test signal using all of the plurality of channels of the transceiver 320 and detecting the received signal in response thereto. .
  • the processor 310 controls the transceiver 320 to transmit a test signal to the transducer array 210 by each of the plurality of channels, by using a feedback signal received for each of the plurality of channels, It is possible to detect whether the element of the transducer array (210) connected to each of the channels of the damage (or breakage, over-life, etc.).
  • FIGS. 23A and 23B are views for explaining a process of detecting whether the transducer array 210 is damaged by the probe device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 23A and 23B conceptually show that detection of damage to a device corresponding to each channel is performed.
  • the processor 310 transmits a test signal by each of a plurality of channels of the transceiver 320.
  • the transceiver 320 is controlled to receive a feedback signal in response to a test signal transmitted for each of a plurality of channels.
  • an abnormal feedback signal for a test signal of a specific channel among a plurality of channels of the transceiver 320 may be received.
  • the abnormal feedback signal may include, for example, a case where a signal having a significantly lower level than that of a feedback signal for another channel is received as shown in FIG. 23 (b) or when a feedback signal is not received in a specific channel. have.
  • a device corresponding to the transmission may be damaged and a feedback signal may not be generated around.
  • the case where the feedback signal does not occur as a whole is also included in the generation of an abnormal feedback signal.
  • the processor 320 may determine that a device of the transducer array 210 corresponding to the channel is damaged.
  • the processor 310 may notify the user whether or not the damage.
  • the processor 310 may display a message 601 that causes the display unit 430 to be notified of information about the probe apparatus 100 corresponding to the determination result.
  • the first communication unit 350 may be controlled to be transmitted to the 400.
  • the user may check the detailed damage information by clicking the detail button 602 in the message 601 displayed on the display unit 430 of the display device 400.
  • the processor 410 of the display apparatus 400 may control the display unit 430 to display a message indicating that replacement or repair is required due to damage to an element according to a user's selection of a detail button 602. .
  • the displayed message may further display information related to the location (or number) of the device in which the damage has occurred and the cause of the damage (for example, over-life).
  • the message 601 may further include a service center connection button 603.
  • the processor 410 of the display apparatus 400 automatically contacts the service center in response to the user's selection of the service center connection button 603, and after-sales service or follow for the probe apparatus 100.
  • the second communication unit 450 may be controlled to request a -up service.
  • the after-service may include a remote diagnosis of the probe device 100.
  • the processor 310 detects the level of the feedback signal received in response to the test signal, determines the impedance Z of the transducer array 210 using the detected signal level, and determines the determined impedance ( The power level supplied to the transducer array 210 may be adjusted to correspond to Z).
  • 25 and 26 are diagrams for describing a process of adjusting a power level according to impedance of the transducer array 210 in the probe device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the processor 310 may determine an impedance of the transducer array 210 by detecting a level of a feedback signal received in response to a test signal for each channel, for example, an average value of the feedback signal levels.
  • the transducer array 210 has various impedances according to the probe type.
  • the impedance may be different depending on the constituent material, arrangement, size, and spacing of the device. have.
  • the measured impedance changes in value depending on the frequency band of the signal.
  • the level of power supplied to the transducer array 210 is not fixed to a specific value, but at an optimum level of power corresponding to the impedance of the mounted transducer array 210. Is controlled to be supplied. For example, when the impedance is high, the power level may be set low (PW setting: low), and when the impedance is low, the power level may be set high (PW setting: high).
  • FIG. 25 illustrates a case where the level of the feedback signal Rx received in response to the test signal Tx is low
  • FIG. 26 illustrates a high level of the feedback signal Rx received in response to the test signal Tx.
  • the case is shown as an example.
  • the power level when the level of the feedback signal is low, the power level may be adjusted by increasing the level of the power supplied to the transducer array 210 by a predetermined ratio. In addition, as illustrated in FIG. 26B, when the level of the feedback signal is high, the power level may be adjusted by decreasing a predetermined ratio of the power supplied to the transducer array 210.
  • the storage unit 340 may store information about a power level corresponding to the detected impedance.
  • the processor 310 may determine whether to adjust the power level by comparing the detected impedance with a reference value, and the reference value may also be stored in the storage unit 340.
  • the probe device 100 is provided to enable the control of the power level according to the impedance. Accordingly, it is possible to basically reduce the power of the device, and even after the parameter setting for the operation is completed, even if the power level is slightly larger or smaller, the overall power level is further adjusted, thereby providing an optimized power supply for operation. .
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method of controlling a probe device according to an embodiment of the present invention.
  • the head 110 may be mounted on the main body 120 (S701).
  • the probe device 100 is provided with the head 110 detachably attached to the main body 120 as described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the head 110 is provided in plurality of 111, 112, and 113 corresponding to the probe type of the transducer array 210, and is provided according to a diagnosis target, a user's purpose of use, and the like. Any one of the plurality of heads 111, 112, and 113 may be mounted to the main body 120.
  • the processor 310 of the probe device 100 transmits a predetermined test signal to the transducer array 210 (S703).
  • the processor 310 may control the transceiver 320 to transmit a test signal to the transducer array 210 in the head 110. .
  • the transceiver 320 includes a plurality of channels capable of transmitting and receiving signals, and the transceiver 320 may transmit a test signal through any one of the plurality of channels.
  • the transceiver 320 receives a feedback signal from the transducer array 210 in response to the test signal transmitted in step S703 (S705).
  • the transceiver 320 may receive an interference signal received through a channel other than the channel from which the test signal is transmitted in step S703 among the plurality of channels as a feedback signal.
  • the processor 310 determines a probe type corresponding to the transducer array 210 of the head 110 mounted in step S701 based on the feedback signal received in step S705 (S707).
  • the processor 310 may determine the probe type based on the level number of the feedback signal received through the plurality of channel values sequentially from the adjacent channel of the channel through which the test signal is transmitted.
  • the probe type corresponds to the device arrangement of the transducer array 210, and the probe type includes linear, convex, phased, and the like, depending on the diagnosis target (body part), the diagnostic purpose, and the like. It may be provided in various forms.
  • the processor 310 causes the probe device 100 to operate in response to the type determined in step S707 (S709).
  • the processor 310 may set parameters for the operation of the probe apparatus 100 to correspond to the probe type determined in step S707, and notify the user of the setting result using the display apparatus 400 as shown in FIG. 18. can do.
  • the storage unit 340 of the probe device 100 may store information corresponding to the probe types of the plurality of heads 110 that may be mounted on the main body 120, and the processor 310 may correspond to the determined probe type. The information to be loaded can be loaded from the storage unit 340 to set parameters.
  • the processor 310 may initialize the transceiver 320 by correcting an error between a plurality of channels using the feedback signal received in operation S505.
  • the processor 310 may perform fine tuning to correct an error by using the deviation of the feedback signal received for each of the plurality of channels that transmit the test signal, and passes through the inside of the transceiver 320.
  • the second test signal may perform more accurate fine adjustment.
  • the processor 310 determines whether the plurality of channels and the transducer array 210 are connected by using the feedback signal received in operation S705, and based on the determination result, the plurality of channels. It can cut off the power supplied to at least one of the.
  • the processor 310 uses the feedback signal received in step S705 in response to the test signal transmitted by at least some of the plurality of channels, so that the processor 310 transmits the test signal in step S703 and the transducer array 210.
  • the connection between the devices can be determined.
  • the second test signal passing through the transceiver 320 may determine whether the device of the transducer array 210 is connected to each channel.
  • the processor 310 may detect whether the element of the transducer array 210 connected to each of the plurality of channels is damaged by using the feedback signal received in operation S705.
  • step S707 of the embodiment the processor 310 detects the level of the feedback signal received in step S705, determines the impedance of the transducer array 210 using the detected signal level, and corresponds to the determined impedance.
  • the power level supplied to the transducer array 210 can be adjusted.
  • the result of the processes performed in step S707 may be notified to the user, for example, a predetermined message may be displayed through the display unit 430 of the display apparatus 400 that can communicate with the probe apparatus 100.
  • the manner in which the user is notified is not limited to the message using the display apparatus 400.
  • the user may output a predetermined signal by using the probe apparatus 100 or a peripheral device including the display apparatus 400.
  • signal types can be implemented in various ways depending on the purpose of notification.
  • the head 110 including the transducer array 210 of various probe types can be mounted to the main body 120, and corresponding to the probe type to which the probe device 100 is mounted. Parameters are automatically set to enable operation.
  • each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other in part or in whole, various technically interlocking and driving as can be understood by those skilled in the art, each of the embodiments may be implemented independently of each other It may be possible to carry out together in an association.
  • an ultrasonic probe apparatus capable of automatically recognizing a probe type and operating accordingly is provided. Accordingly, various probe type heads can be connected to the main body according to a diagnostic purpose.
  • the setting of the parameter is automatically performed according to the determined probe type, the user does not need to manually input the setting value, thereby improving the user's convenience.
  • test signal can be used in various ways, such as measuring the impedance of the transducer array, recognizing the number of array elements, utilizing the damage of the transducer, and correcting characteristics of each channel of the transceiver.
  • Computer-readable recording media include transmission media and storage media that store data readable by a computer system.
  • the transmission medium may be implemented through a wired or wireless network in which computer systems are interconnected.
  • the processors 310 and 410 may include a nonvolatile memory in which a computer program, which is software, is stored, a RAM in which a computer program stored in the nonvolatile memory is loaded, and a CPU that executes a computer program loaded in the RAM.
  • Nonvolatile memories include, but are not limited to, hard disk drives, flash memory, ROMs, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical storage, data transfer devices using the Internet, and the like.
  • the nonvolatile memory is an example of a computer-readable recording medium in which a computer-readable program of the present invention is recorded.
  • the computer program is code that the CPU can read and execute, and includes code for performing an operation of the processor 310 such as steps S701 to S709 shown in FIG. 27.
  • the computer program may be implemented by being included in software including an operating system or an application provided in the probe apparatus 100 or the display apparatus 400 and / or software for interfacing with an external device.

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Abstract

본 발명은 프로브 장치, 그를 포함하는 의료기기 및 프로브 장치의 제어방법에 관한 것으로서, 의료용 프로브 장치는, 본체와; 본체에 착탈 가능하며, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드를 포함하며, 본체는, 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서 어레이와 신호의 송수신이 가능한 송수신부와; 본체에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호에 응답하여 송수신부를 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 하는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 이에 의하여, 초음파 프로브에 다양한 형태의 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있으며, 추가되는 부품 또는 비용 없이 자동으로 장착된 프로브 타입에 최적화된 동작이 가능한 장점이 있다.

Description

프로브 장치, 그를 포함하는 의료기기 및 프로브 장치의 제어방법
본 발명은 트랜스듀서 어레이를 포함하는 프로브 장치, 그를 포함하는 의료기기 및 프로브 장치의 제어방법에 관한 것이다.
전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 전자 제품들이 개발 및 보급되고 있다. 특히, 스마트 폰, 스마트 패드(태블릿), 스마트 TV, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, PDA 등과 같은 각종 디스플레이 장치들은 대부분의 일반 가정에서도 많이 사용되고 있다. 이러한 전자 기술의 발달은 의료부문 및 헬스 케어 부문에도 적용 가능하며, 그 영향이 점차 확대되고 있다.
예를 들어, 의료 부문 및 헬스 케어 부문에서는 초음파 검사가 수행될 수 있는데, 이러한 초음파 검사 시 환자의 몸에 밀착시켜 초음파를 송수신하여 초음파 영상을 얻기 위한 프로브 장치가 많이 사용된다.
프로브 장치는 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 신호를 수신하며, 대상체 내의 관심 객체에 대한 2차원 또는 3차원 초음파 영상을 디스플레이 장치를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 프로브 장치는 휴대 가능하게 마련되어 장소의 제약 없이 사고 현장이나 구급차 내부에서 사용 가능하며, 향후 가정용 또는 개인용 장비로 보급됨으로써 방문진료, 원격진료 등에 다양하게 활용될 수 있다.
프로브 장치는 그 내부에 장착되며 초음파 신호와 전기신호를 상호 변환하는 트랜스듀서를 포함하며, 트랜스듀서는 복수의 소자가 배열되는 형태에 따라 다양한 어레이 구조를 가지게 된다.
프로브 장치에서는 측정 및 진단 목적에 맞는 어레이 구조를 가지는 트랜스듀서가 사용되게 되며, 그에 따라 사용되는 트랜스듀서 어레이에 대응하여 동작이 이루어질 필요가 있다.
본 발명 일실시예에 따른 의료용 프로브 장치는, 본체와; 본체에 착탈 가능하며, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드를 포함하며, 본체는, 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서 어레이와 신호의 송수신이 가능한 송수신부와; 본체에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호에 응답하여 송수신부를 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 의해, 사용자는 진단 부위와 목적에 따라, 초음파 프로브에 다양한 형태의 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
프로세서는, 프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정할 수 있다. 이에, 사용자가 장착된 트랜스듀서를 사용하기 위해 수동으로 설정하는 과정을 생략 할 수 있다.
복수의 프로브 타입에 대응하는 정보가 저장되는 저장부를 더 포함하며, 프로세서는, 결정된 프로브 타입에 대응하는 정보를 저장부로부터 로드하고, 로드된 정보에 대응되도록 파라미터를 설정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서가 프로브에 장착되면, 해당 프로브 타입에 대응하여 자동으로 파라미터의 셋팅이 가능하다.
송수신부는, 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신하고, 복수의 채널 중 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 피드백 신호를 수신할 수 있다. 이에, 다른 부품의 추가 없이 송수신부의 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서의 프로브 타입을 감지할 수 있다.
프로세서는, 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 복수의 채널 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 테스트 신호의 간섭 신호(cross-talk)를 이용하여 간단하게 프로브 타입을 인지할 수 있다.
트랜스듀서 어레이는 복수의 소자가 소정 형태로 배열된 구조로 이루어지며, 프로세서는, 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태를 결정하고, 결정된 소자 배열 형태에 대응되는 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태에 따른 간섭 신호를 프로브 타입 결정에 이용할 수 있다.
프로브 타입에 대응하는 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태는 직선형, 곡선형 및 복층형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에, 다양한 소자 배열 형태를 가지는 트랜스듀서를 프로브에 선택적으로 장착하여 사용이 가능하다.
프로세서는, 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부를 초기화할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 송수신부의 채널간 편차 보정에 활용하여, 신호 송수신 과정에서의 에러 발생을 방지할 수 있다.
프로세서는, 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 중 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정하고, 결정 결과에 기초하여 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 이에, 부품이나 제어 과정의 추가 없이, 채널 별로 어레이 소자와의 접속 여부를 파악하고, 불필요한 전력 소모를 줄이는 효과가 있다.
프로세서는, 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 송신된 테스트 신호에 응답한 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널을 이용하지 않고 일부 채널의 테스트 신호를 이용하여 간단하게 어레이 소자와의 접속 여부를 파악할 수 있다.
프로세서는, 테스트 신호에 응답하여 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 수신된 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널의 피드백 신호를 이용하지 않고도 접속 여부를 파악할 수 있으므로, 연산 과정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.
복수의 채널은 트랜스듀서 어레이의 배열된 소자에 대응하며, 트랜스듀서 어레이의 소자의 개수는 채널의 개수 이하일 수 있다. 이에, 프로브 장치에 소자의 개수가 상이한 다양한 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
프로세서는, 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 각각에 접속된 트랜스듀서 어레이의 소자에 대한 손상 여부를 검출할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 소자의 손상 여부 검출에도 활용한다.
영상을 표시하는 디스플레이 장치와 통신이 가능한 통신부를 더 포함하고, 프로세서는, 결정 결과에 대응되는 프로브 장치에 대한 정보가 디스플레이 장치를 통해 통보되도록 하는 메시지가 디스플레이 장치로 송신되도록 통신부를 제어할 수 있다. 이에, 프로프 타입을 포함한 다양한 정보를 사용자에게 통지하여 줌으로써, 사용자 편의가 향상된다.
프로세서는, 피드백 신호의 레벨을 검출하고, 검출된 신호 레벨을 이용하여 트랜스듀서 어레이의 임피던스를 결정하고, 결정된 임피던스에 대응하도록 트랜스듀서 어레이에 공급되는 전력 레벨을 조정할 수 있다. 이에, 피드백 신호를 활용하여 트랜스듀서에 지나치게 높거나 낮은 전력이 공급되는 것을 방지함으로써, 장치의 동작 및 전력 효율을 최적화 할 수 있다.
송수신부에는 내부 경로를 연결하는 스위칭부가 마련되고, 프로세서는, 스위칭부가 온 상태에서 복수의 채널 각각에 대해 제2 테스트 신호가 송수신부의 내부를 통과하도록 송수신부를 제어하고, 송수신부를 통과한 제2 테스트 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부를 초기화할 수 있다. 이에, 제조 과정에서 발생할 수 있는 송수신부의 에러를 보상하는 효과가 있다.
한편, 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치와 디스플레이 장치를 포함하는 의료기기는, 프로브 장치는, 본체와, 본체에 착탈 가능하며 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드를 포함하며, 본체는, 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서 어레이와 신호의 송수신이 가능한 송수신부와; 본체에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호에 응답하여 송수신부를 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 하는 적어도 하나의 프로세서와; 디스플레이 장치와 통신이 가능하며, 대상체로부터 반사되는 초음파 신호에 대한 정보를 디스플레이장치로 송신하는 통신부를 포함하며, 디스플레이 장치는, 통신부를 통해 수신된 정보에 기초하여 생성된 초음파 영상을 표시할 수 있다. 이에 의해, 사용자는 진단 부위와 목적에 따라, 초음파 프로브에 다양한 형태의 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
프로세서는, 프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정할 수 있다. 이에, 사용자가 장착된 트랜스듀서를 사용하기 위해 수동으로 설정하는 과정을 생략 할 수 있다.
복수의 프로브 타입에 대응하는 정보가 저장되는 저장부를 더 포함하며, 프로세서는, 결정된 프로브 타입에 대응하는 정보를 저장부로부터 로드하고, 로드된 정보에 대응되도록 파라미터를 설정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서가 프로브에 장착되면, 해당 프로브 타입에 대응하여 자동으로 파라미터의 셋팅이 가능하다.
송수신부는, 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신하고, 복수의 채널 중 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 피드백 신호를 수신할 수 있다. 이에, 다른 부품의 추가 없이 송수신부의 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서의 프로브 타입을 감지할 수 있다.
프로세서는, 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 복수의 채널 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 테스트 신호의 간섭 신호를 이용하여 간단하게 프로브 타입을 인지할 수 있다.
트랜스듀서 어레이는 복수의 소자가 소정 형태로 배열된 구조로 이루어지며, 프로세서는, 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태를 결정하고, 결정된 소자 배열 형태에 대응되는 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태에 따른 간섭 신호를 프로브 타입 결정에 이용할 수 있다.
프로브 타입에 대응하는 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태는 직선형, 곡선형 및 복층형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에, 다양한 소자 배열 형태를 가지는 트랜스듀서를 프로브에 선택적으로 장착하여 사용이 가능하다.
프로세서는, 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부를 초기화할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 송수신부의 채널간 편차 보정에 활용하여, 신호 송수신 과정에서의 에러 발생을 방지할 수 있다.
프로세서는, 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 중 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정하고, 결정 결과에 기초하여 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 이에, 부품이나 제어 과정의 추가 없이, 채널 별로 어레이 소자와의 접속 여부를 파악하고, 불필요한 전력 소모를 줄이는 효과가 있다.
프로세서는, 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 송신된 테스트 신호에 응답한 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널을 이용하지 않고 일부 채널의 테스트 신호를 이용하여 간단하게 어레이 소자와의 접속 여부를 파악할 수 있다.
프로세서는, 테스트 신호에 응답하여 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 수신된 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널의 피드백 신호를 이용하지 않고도 접속 여부를 파악할 수 있으므로, 연산 과정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.
복수의 채널은 트랜스듀서 어레이의 배열된 소자에 대응하며, 트랜스듀서 어레이의 소자의 개수는 채널의 개수 이하일 수 있다. 이에, 프로브 장치에 소자의 개수가 상이한 다양한 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
프로세서는, 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부를 제어하고, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 각각에 접속된 트랜스듀서 어레이의 소자에 대한 손상 여부를 검출할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 소자의 손상 여부 검출에도 활용한다.
디스플레이 장치는, 프로브 타입의 결정 결과에 대응되는 프로브 장치에 대한 정보를 포함하는 메시지가 표시되는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 이에, 프로프 타입을 포함한 다양한 정보를 사용자에게 통지하여 줌으로써, 사용자 편의가 향상된다.
프로세서는, 피드백 신호의 레벨을 검출하고, 검출된 신호 레벨을 이용하여 트랜스듀서 어레이의 임피던스를 결정하고, 결정된 임피던스에 대응하도록 트랜스듀서 어레이에 공급되는 전력 레벨을 조정할 수 있다. 이에, 피드백 신호를 활용하여 트랜스듀서에 지나치게 높거나 낮은 전력이 공급되는 것을 방지함으로써, 장치의 동작 및 전력 효율을 최적화 할 수 있다.
송수신부에는 내부 경로를 연결하는 스위칭부가 마련되고, 프로세서는, 스위칭부가 온 상태에서 복수의 채널 각각에 대해 제2 테스트 신호가 송수신부의 내부를 통과하도록 송수신부를 제어하고, 송수신부를 통과한 제2 테스트 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부를 초기화할 수 있다. 이에, 제조 과정에서 발생할 수 있는 송수신부의 에러를 보상하는 효과가 있다.
디스플레이 장치는, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, 모니터, 텔레비전 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에, 휴대용으로 제공되는 프로브 장치를 다양한 디스플레이 장치와 연동하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명 일실시예에 따른 본체 및 본체에 착탈 가능한 헤드를 포함하는 프로브 장치의 제어방법은, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드가 본체에 장착되는 것을 감지하는 단계와; 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하는 단계와; 테스트 신호에 응답하여 수신되는 피드백 신호에 기초하여 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하는 단계와; 프로브 장치가 결 정된 프로브 타입에 대응되게 동작하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의해, 사용자는 진단 부위와 목적에 따라, 초음파 프로브에 다양한 형태의 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
프로브 장치가 결정된 프로브 타입에 대응되게 동작하기 위한 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, 사용자가 장착된 트랜스듀서를 사용하기 위해 수동으로 설정하는 과정을 생략 할 수 있다.
결정된 프로브 타입에 대응하는 정보를 저장부로부터 로드하는 단계를 더 포함하며, 파라미터를 설정하는 단계는, 로드된 정보에 대응되도록 파라미터를 설정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서가 프로브에 장착되면, 해당 프로브 타입에 대응하여 자동으로 파라미터의 셋팅이 가능하다.
테스트 신호를 송신하는 단계는, 프로브 장치에 마련된 송수신부의 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신하는 단계와; 복수의 채널 중 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 피드백 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 다른 부품의 추가 없이 송수신부의 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서의 프로브 타입을 감지할 수 있다.
프로브 타입을 결정하는 단계는, 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 복수의 채널 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태에 따른 간섭 신호를 프로브 타입 결정에 이용할 수 있다.
트랜스듀서 어레이는 복수의 소자가 소정 형태로 배열된 구조로 이루어지며, 프로브 타입을 결정하는 단계는, 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태를 결정하고, 결정된 소자 배열 형태에 대응되는 프로브 타입을 결정할 수 있다. 이에, 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태에 따른 간섭 신호를 프로브 타입 결정에 이용할 수 있다.
프로브 타입에 대응하는 트랜스듀서 어레이의 소자 배열 형태는 직선형, 곡선형 및 복층형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에, 다양한 소자 배열 형태를 가지는 트랜스듀서를 프로브에 선택적으로 장착 사용이 가능하다.
테스트 신호를 송신하는 단계는, 프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하며, 프로브 타입을 결정하는 단계는, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 송수신부의 채널간 편차 보정에 활용하여, 신호 송수신 과정에서의 에러 발생을 방지할 수 있다.
프로브 타입을 결정하는 단계는, 피드백 신호를 이용하여, 프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널 중 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정하는 단계와; 결정 결과에 기초하여 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 부품이나 제어 과정의 추가 없이, 채널 별로 어레이 소자와의 접속 여부를 파악하고, 불필요한 전력 소모를 줄이는 효과가 있다.
접속 여부를 결정하는 단계는, 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 송신된 테스트 신호에 응답한 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널을 이용하지 않고 일부 채널의 테스트 신호를 이용하여 간단하게 어레이 소자와의 접속 여부를 파악할 수 있다.
접속 여부를 결정하는 단계는, 테스트 신호에 응답하여 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 수신된 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이에, 전체 채널의 피드백 신호를 이용하지 않고도 접속 여부를 파악할 수 있으므로, 연산 과정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.
프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널은 트랜스듀서 어레이의 배열된 소자에 대응하며, 트랜스듀서 어레이의 소자의 개수는 채널의 개수 이하일 수 있다. 이에, 프로브 장치에 소자의 개수가 상이한 다양한 트랜스듀서를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다.
테스트 신호를 송신하는 단계는, 프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이로 테스트 신호를 송신하고, 프로브 타입을 결정하는 단계는, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 각각에 접속된 트랜스듀서 어레이의 소자에 대한 손상 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 테스트 신호를 소자의 손상 여부 검출에도 활용한다.
결정된 프로브 타입을 나타내는 메시지를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에, 프로프 타입을 포함한 다양한 정보를 사용자에게 통지하여 줌으로써, 사용자 편의가 향상된다.
프로브 타입을 결정하는 단계는, 피드백 신호의 레벨을 검출하는 단계와; 검출된 신호 레벨을 이용하여 트랜스듀서 어레이의 임피던스를 결정하는 단계와; 결정된 임피던스에 대응하도록 트랜스듀서 어레이에 공급되는 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 피드백 신호를 활용하여 트랜스듀서에 지나치게 높거나 낮은 전력이 공급되는 것을 방지함으로써, 장치의 동작 및 전력 효율을 최적화 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자동으로 프로브 타입을 인식하여 그에 맞게 동작 가능한 초음파 프로브 장치가 제공된다. 그에 따라, 진단 목적에 따라 다양한 프로브 타입의 헤드를 본체에 연결하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 파라미터의 설정이 결정된 프로브 타입에 따라 자동으로 수행되므로, 사용자가 설정값을 수동으로 입력할 필요가 없으므로, 사용자의 편의가 보다 향상되는 효과가 있다.
또한, 송수신부의 복수의 채널을 활용하여 테스트 신호를 송신하고, 그에 응답하여 수신되는 피드백 신호를 이용하여 프로브 타입을 인식하도록 함으로써, 추가되는 부품 또는 비용 없이 자동으로 장착된 프로브 타입에 최적화된 동작이 가능한 장점이 있다.
또한, 테스트 신호는 트랜스듀서 어레이의 임피던스 측정, 어레이 소자의 개수 인식, 트랜스듀서의 파손 여부의 활용, 송수신부의 각 채널 별 특성 보정 등 다양하게 활용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기를 도시한 도면이며,
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 프로브 장치를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 3과 도 4는 본 발명 실시예에서 헤드와 본체가 접속되는 경우의 일례를 개략적으로 도시된 도면이며,
도 5는 본 발명에서 일 실시예에서 헤드가 본체에 선택적으로 접속되는 경우의 일례를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 6 내지 도 8은 헤드의 종류에 따른 트랜스듀서 어레이의 활용을 설명하기 위한 도면이며,
도 9는 본 발명 일 실시예에 따른 프로브 장치의 구성을 간략하게 도시한 블록도이며,
도 10은 도 9에 도시된 프로브 장치의 구성들을 구체적으로 도시한 블록도이며,
도 11은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치의 저장부에 저장된 정보의 일례를 도시한 도면이며,
도 12는 본 발명 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 간략하게 도시한 블록도이며,
도 13 내지 도 19은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치에서 트랜스듀서 어레이의 프로브 타입을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 20 내지 도 22는 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치에서 채널 간 에러를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 23과 도 24는 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치에서 트랜스듀서 어레이의 소자 손상 여부를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 25와 도 26은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치에서 트랜스듀서 어레이의 임피던스에 따른 전력 레벨의 조정 과정을 설명하기 위한 도면이며,
도 27은 본 발명 일실시예에 의한 프로브 장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
* 부호의 설명 *
100 : 프로브 장치 110, 111, 112, 113 : 헤드
120 : 본체 210 : 트랜스듀서
310 : 프로세서 320 : 송수신부
340 : 저장부 350 : 제1통신부
400 : 디스플레이 장치 10: 의료기기
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 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.
또한, 실시예에서 “포함하다” 또는 “가지다”와 같은 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들의 조합이 존재함을 지정하기 위한 것이며, 하나 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하거나 부가되는 가능성을 배제하는 것은 아니다.
명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
본 명세서에서 영상은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들(pixel) 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들(voxel)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 초음파 신호에 의해 획득된 대상체의 의료 영상 등을 포함할 수 있다.
또한, 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.
또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면과 관련하여 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 구성과 직접적으로 관련되지 않은 부분은 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기(medical instrument)(10)를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명 일 실시예의 의료기기(10)는 초음파 장치(ultrasonography machine)로서 대상체의 체표로부터 체내의 소정 부위를 향하여 초음파 신호를 전달하고, 체내의 조직에서 반사된 초음파 신호(이하, 초음파 에코신호 라고도 한다)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 얻는 적어도 하나의 장치를 의미한다.
일 실시예에 의하면, 의료기기(10)는 초음파 의료영상을 획득하고, 획득된 의료영상을 화면 상에 의료영상을 표시하는 복수의 장치를 포함하는 시스템으로 제공될 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 의료기기(10)는 대상체에 대해 초음파 신호를 출력하고 출력된 초음파 신호에 응답하여 대상체로부터 반사되는 초음파 신호 즉, 초음파 에코신호를 수신하는 프로브 장치(100)(이하, 프로브(probe) 라고도 한다)와, 프로브 장치(100)에서 수신된 초음파 에코 신호에 기초한 초음파 영상을 표시하는 디스플레이 장치(300)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 의료기기(10)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술되는 프로브 장치(100)는 고정식 단말뿐만 아니라 이동식 단말 형태로도 구현될 수 있다. 프로브 장치(100)가 이동식 단말로 구현되는 경우, 디스플레이 장치(300)의 일례로 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet)과 같은 스마트 패드(smart pad), 스마트 TV(smart TV), 데스크탑 컴퓨터(desktop), 랩탑 컴퓨터(laptop), PDA(personal digital assistant, 개인 휴대용 정보 단말기) 등이 있을 수 있다. 도 1은 디스플레이 장치(300)가 태블릿인 경우를 예로 들어 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 의료기기(10)는, 의료영상 정보 시스템(PACS: Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 의료영상 데이터를 주고받을 수 있다. 또한, 의료기기(10)는, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 서버 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 의료기기(10)에 포함되는 디스플레이 장치(300)는 터치 스크린을 포함할 수도 있다. 터치스크린은 터치 입력 위치, 터치된 면적뿐만 아니라 터치 입력 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 터치 스크린은 직접 터치(real-touch) 뿐만 아니라 근접 터치(proximity touch)도 검출될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서 직접 터치(real-touch) 라 함은 화면에 실제로 사용자의 신체(예를 들어, 손가락) 또는 터치 도구로서 마련되는 터치펜(예를 들어, 포인팅 디바이스, 스타일러스(stylus), 햅틱 펜(haptic pen), 전자펜 등)이 터치된 경우를 말하고, 근접 터치(proximity-touch) 라 함은 사용자의 신체 또는 터치 도구가 화면에 실제로 터치는 되지 않고, 화면으로부터 소정 거리 떨어져 접근된 경우(예를 들어, 검출가능한 간격이 30 mm 이하의 호버링(hovering))를 말한다.
터치 스크린은 예를 들면, 저항막(resistive) 방식, 정전 용량(capacitive) 방식, 적외선(infrared) 방식 또는 초음파(acoustic wave) 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 의료기기(10)에 포함된 디스플레이 장치(300)는 터치 스크린을 통해 의료영상에 대한 사용자의 티치 입력으로서, 제스처 입력을 감지할 수 있다.
본 명세서에서 기술되는 사용자의 터치 입력에는 탭(tap), 탭보다 강하게 터치하는 클릭(click), 터치 앤 홀드(touch and hold), 더블 탭(double tap), 더블 클릭(double click), 터치를 유지한 상태로 소정 거리를 이동하는 드래그(drag), 드래그 앤 드롭(drag and drop), 슬라이드(slide), 플리킹(flicking), 패닝(panning), 스와이프(swipe), 핀치(pinch) 등을 모두 포함한다. 드래그, 슬라이드, 플리킹, 스와이프 등의 입력은 터치스크린에 손가락(또는 터치펜)이 닿는 프레스(press), 소정 거리의 이동 및 터치스크린으로부터의 릴리즈(release)로 구성될 수 있으며, 직선 또는 곡선 형태의 이동을 모두 포함한다. 상기의 다양한 터치 입력들을 제스처 입력에 포함된다
본 발명의 일 실시예에 의하면, 의료기기(10)는, 의료영상을 제어하기 위한 버튼 중 일부 또는 전부를 디스플레이 장치(300)를 통해 GUI(graphical user interface) 형태로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 의료기기(10)는 프로브 장치(100)를 이용하여 초음파 신호를 대상체의 관심영역에 조사하고, 반사되는 초음파 신호 즉, 초음파 에코 신호를 검출함으로써 디스플레이 장치(300)에 표시되는 초음파 영상을 생성한다.
프로브 장치(100)는 초음파 진단 장치 본체에 연결되고 피검사체의 검사 부위에 접촉되어 피검사체에 초음파 신호를 송수신하는 역할을 하는 것이 일반적이나, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 장치(100)는 피검사체에 초음파 신호를 송수신하는 역할만 할 수도 있고, 이러한 초음파 신호를 송수신하는 역할뿐만 아니라 수신된 초음파 신호에 기초하여 이미지를 생성하는 역할도 수행할 수 있다. 즉, 기존의 초음파 검사 시스템이 초음파 진단 장치 본체 및 프로브로 구분되어 있다면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로브 장치(100)는 프로브만을 포함할 수도 있고, 기존의 초음파 진단 장치 본체 및 프로브를 모두 포함할 수 있는 것으로 정의하기로 한다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 프로브 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 프로브 장치(100)는 대상체의 진단을 위한 초음파를 송신하고 에코를 수신하는 헤드(110)(이하, 프로브 헤드 라고도 한다)와, 헤드(110)가 장착되는 본체(120)(이하, 프로브 본체 라고도 한다)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 일 실시예에 따른 프로브 장치(100)는 사용자가 파지한 상태에서 장소를 이동할 수 있는 휴대용으로 제공된다.
헤드(110)는 대상체에 접촉하는 부분으로, 초음파를 대상체로 송출하고 대상체로부터 반사되는 초음파의 에코 신호를 수신하는 트랜스듀서(transducer)(210)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 트랜스듀서(210)는 전기적 신호와 음향 신호를 상호 변환시키는 복수의 소자(element)(212)(이하, 변환소자 라고도 한다)가 소정 형태로 배열된 트랜스듀서 어레이(transducer array)가 된다.
트랜스듀서(210)로는 예를 들어, 압전 물질의 압전 효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer), 정전 용량의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 정전 용량형 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기장의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 자기형 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학적 특성의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등 다양한 종류의 초음파 트랜스듀서가 사용될 수 있다.
복수의 소자(121)는 복수의 압전 소자를 포함할 수 있다. 복수의 압전 소자는 압전 물질을 복수 개로 분할하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 길게 형성된 압전 물질을 다이싱 가공하여 제조될 수 있다. 그러나, 복수 개의 압전 소자를 분할 제조하는 것은 이러한 방법에 한정되는 것은 아니며 금속 금형으로 압전 물질을 눌러서 복수 개의 압전 소자를 형성시키는 방법 등 이외에도 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 상기한 압전 물질은 피에조 현상을 일으키는 압전 세라믹, 단결정, 상기 재료와 고분자를 복합한 복합 압전 물질 등일 수 있다.
트랜스듀서 어레이(210)는 초음파와 전기적 신호를 상호 변환 시키는 소자로서 압전 소자를 포함한다고 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 앞서 설명한 다양한 형태의 초음파 트랜스듀서가 사용 가능한 바, 복수의 소자는 초음파 트랜스듀서의 종류에 대응하여 다양한 형태로 구현 가능할 것이다.
복수의 소자(212)는 직선으로 배열되거나(linear array), 곡선으로 배열될 수도 있다(convex array). 또한, 복수의 소자(212)는 복층형 즉, 이중층 또는 다중층으로 배열될 수도 있다(phased array). 배열 형태는 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이렇게 배열된 소자들의 상부에는 복수의 소자(121)를 덮는 덮개가 마련될 수 있다.
트랜스듀서(210)가 초음파 진행 방향과 수직한 평면상에 1차원으로 배열되는 복수의 소자를 포함하는 경우를 1차원 트랜스듀서 어레이라고 한다. 1차원 트랜스듀서 어레이는 직선형 배열(linear array)일 수도 있지만 곡선형 배열(convex array)일 수도 있다. 1차원 트랜스듀서 어레이는 제조가 용이하여 제조 가격이 낮다는 장점이 있다.
또한, 트랜스듀서(210)의 복수의 소자(212)는 초음파 진행 방향과 수직한 평면상에 2차원적으로 배열될 수도 있으며, 이를 2차원 트랜스듀서 어레이라고 한다. 2차원 트랜스듀서 어레이는 직선형 배열일 수도 있지만 곡선형 배열일 수도 있다.
여기서, 2차원 트랜스듀서 어레이는 각각의 소자에 입력되는 신호들의 입력 시간을 적절하게 지연시킴으로써 초음파를 송신하는 외부의 스캔라인을 따라 대상체로 송신한다. 그리고, 다수의 에코 신호들을 이용하여 입체 영상을 얻게 된다. 따라서, 2차원 트랜스듀서 어레이는 3차원 입체영상을 구현하는데 보다 용이할 수 있다.
프로브 장치(100)는 광원(도시되지 아니함)을 더 포함할 수 있다. 광원은 대상체 내로 광을 조사하기 위한 것이다. 일 예로, 광원으로는 특정 파장의 광을 발생시키는 적어도 하나의 광원이 사용될 수도 있다. 다른 예로, 광원으로는 서로 다른 파장의 광을 발생시키는 복수의 광원이 사용될 수도 있다. 광원에서 발생되는 광의 파장은 대상체 내의 표적을 고려하여 선택될 수 있다. 이러한 광원은 반도체 레이저(LD), 발광다이오드(LED), 고체 레이저, 가스 레이저, 광섬유, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
프로브 장치(100)로부터 수 내지 수백 MHz 범위의 초음파가 환자 신체 내부의 특정 부위에 전달되면, 이 초음파는 여러 다른 조직들(tissues) 사이의 계층들로부터 부분적으로 반사된다. 초음파는 신체 내부에서의 밀도 변화가 있는 해부학적 개체들, 예를 들어, 혈장(blood plasma) 내의 혈구들(blood cells), 장기들(organs) 내의 작은 조직들(structures) 등에서 반사된다.
프로브 장치(100)에 마련된 트랜스듀서 어레이(210)는 제어신호에 따라 초음파 신호를 생성하여, 생성된 초음파 신호를 대상체 내로 조사한다. 그리고 대상체 내의 특정 조직(예를 들어, 병변)에서 반사된 초음파 에코 신호를 수신 즉, 검출한다.
이와 같이 반사된 초음파들은 프로브 장치(100)의 트랜스듀서(210)를 진동시키고, 트랜스듀서(210)는 이 진동들에 따른 전기적 펄스들(electrical pulses)을 출력한다. 이와 같은 전기적 펄스들이 영상으로 변환되어 디스플레이 장치(300)를 통해 표시된다. 해부학적 개체들이 서로 상이한 초음파 반사 특성을 갖는 경우, 예를 들어 B 모드(brightness mode)의 초음파 영상에서는 각 해부학적 개체들이 서로 상이한 밝기 값으로 나타난다.
도 2와 같이, 상기한 프로브 헤드(110)는 본체(120)에 착탈 가능하도록 구성된다. 본체(120) 내부에는 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 의해 초음파 신호가 송수신되도록 제어하는 적어도 하나의 프로세서(processor)(310)와, 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)와 신호의 송수신이 가능한 송수신부(transceiver)(320)가 마련될 수 있다.
트랜스듀서(210)와 프로세서(310)간의 전기적 연결 또는 해제는 헤드(110)와 본체(120)간의 결합 또는 분리에 의해 수행될 수 있다. 헤드(110)와 본체(120)간의 결합은 예를 들어, 헤드(110)의 일부가 본체(120)의 내부로 삽입됨으로써 수행될 수 있다. 여기서 본체(120)로 삽입되는 헤드(110)의 일부는 트랜스듀서(210)가 배치된 영역이 아닌 영역인 것이 바람직하다. 예를 들어, 헤드(110)의 일부는 프로브 헤드(110) 중 트랜스듀서 어레이(210)의 배치된 영역과 반대 방향에 배치된 영역일 수 있다.
프로브 헤드(110)와 프로브 본체(120)간의 전기적 접속을 위해 헤드(110) 및 본체(120) 각각은 제1 접속부(230) 및 제2 접속부(330)를 포함할 수 있다.
헤드(110)에 마련된 제1 접속부(230)는 트랜스듀서(210)의 전기적 신호가 본체(120)의 송수신부(320)으로 전달되도록 한다. 제1 접속부(230)는 프로브 헤드(110) 중 트랜스듀서(210)가 배치된 영역과 반대 방향에 있는 영역에 배치되면서 일부가 노출될 수 있다. 그리하여, 헤드(110)가 본체(120)에 결합될 때 제1 접속부(230)는 본체(120)의 제2 접속부(330)와 접하게 된다. 이하에서는 트랜스듀서(210)가 배치된 영역을 프로브 헤드(110)의 전단이라고 하고, 프로브 헤드(110)의 제1 접속부(230)가 노출된 영역을 프로브 헤드(110)의 후단이라고 한다.
또한, 본체(120)에 마련된 제2 접속부(330)는 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)로부터 송수신부(320)로 신호가 전달되도록 한다. 상기한 제2 접속부(330)는 본체(120)의 전단에 배치되며 일부가 노출될 수 있다. 그리하여, 본체(120)가 헤드(110)에 결합될 때 제2 접속부(330)는 헤드(120)의 제1 접속부(230)와 접속하게 된다. 제1 접속부(230) 및 제2 접속부(330)는 신호 전달이 가능한 도전성 물질을 포함할 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명 실시예에서 헤드(110)와 본체(120)가 접속되는 경우의 일례를 개략적으로 도시된 도면이다.
일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드(110)는 제1 접속부로서 마련되는 복수의 돌출부(221)를 포함할 수 있다. 복수의 돌출부(221)는 헤드(110)의 후단에서 돌출되어 있다. 그리고, 본체(120)는 제2 접속부로서 복수의 돌출부(221)에 각각 대응되는 복수의 홈부(321)를 포함할 수 있다. 홈부(321)는 본체(120)의 전단에서 돌출부(221)와 대응되는 영역에 배치될 수 있다.
여기서, 복수의 돌출부(221)는 그 단부(222)에 전도성 물질이 포함될 수 있고, 홈부(321)의 내부에도 전도성 물질이 마련될 수 있다. 그리하여, 복수의 돌출부(221) 각각이 대응하는 홈부(321)에 삽입됨으로써 제1 접속부와 제2 접속부가 접속하게 되고, 헤드(110)와 본체(120)가 전기적으로 연결된다.
다른 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 헤드(110)의 제1 접속부(233)는 플러그 형상이고, 본체(120)의 제2 접속부(333)는 잭 형상일 수 있다. 그리하여 제1 접속부(233)가 제2 접속부(333)에 접속하게 되면, 헤드(110)와 본체(120)가 전기적으로 연결된다.
도 3과 도 4는 헤드(110)와 본체(120)의 결합을 예로 들어 도시한 것으로, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 즉, 헤드(110)와 본체(120)가 상호 결합 및 전기적 연결이 가능하도록 되는 다양한 구조가 본 발명에 적용될 수 있을 것이다.
일 실시예에서 프로브 장치(100)의 헤드(110)는 사용 목적에 따라 다양한 형태를 가지는 복수 개(도 5의 111, 112, 113)로 마련될 수 있다. 사용자는 사용 목적에 부합하는 배열 형태의 트랜스듀서 어레이를 가지는 특정 타입(이하, 프로브 타입 이라고도 한다)의 헤드, 예를 들어 도 5의 선형 헤드(111)를 본체(120)에 결합하도록 선택 가능하게 된다.
도 5는 본 발명에서 일 실시예에서 헤드가 본체(120)에 선택적으로 접속되는 경우의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 프로브 장치(100)는 복수의 헤드들(111, 112, 113)이 선택적으로 본체(120)에 착탈 가능하도록 제공된다.
구체적으로, 도 5는 복수의 헤드(111, 112, 113)가 트랜스듀서 어레이를 구성하는 소자의 배열 형태에 따라 각각 선형(linear array)(111), 곡선형(convex array)(112), 복층형(phased array)(113)으로 마련된 경우를 예로 들어 도시한 것이다. 복층형 트랜스듀서 어레이에서는 복수의 소자가 이중층 또는 다중층으로 배열될 수 있다.
복수의 헤드(111, 112, 113)에는 예를 들어, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같은 결합 구조가 마련되어, 본체(120)에 결합될 수 있다.
사용자는 프로브 장치(100)의 사용 목적 예를 들어, 초음파 진단 대상이 되는 신체 부위에 따라 복수의 헤드(111, 112, 113) 중 어느 하나(예를 들어, 111)를 선택하여 본체(120)에 결합시킬 수 있다. 그리고, 본체(120)와 헤드(111)가 결합된 프로브 장치(100)를 이용하여 초음파 진단이 이루어지도록 할 수 있다.
사용자는 사용 목적이 변경되면, 현재 결합된 헤드(111)를 본체(120)로부터 분리하고, 다른 헤드(112)를 본체(120)에 결합하게 된다.
본 실시예에서는 이렇게 진단 목적에 대응하도록 복수의 헤드(111, 112, 113)를 본체(120)에 선택적으로 결합시켜 사용 가능하게 제공되므로, 프로브 장치(100)의 활용도가 높다.
도 6 내지 도 8은 헤드의 종류에 따른 트랜스듀서 어레이의 활용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본체(120)에는 선형 어레이(linear array) 타입의 헤드(111)가 결합될 수 있다. 선형 어레이 타입의 헤드(111)의 트랜스듀서는 3 내지 8 MHz의 주파수를 사용하며, 낮은 깊이의 신체 부위에 대한 진단 결과를 고해상도로 제공할 수 있다. 결합된 헤드의 프로브 타입이 선형 어레이인 경우, 유방, 갑강선, 근골격계 등의 진단에 활용 가능하다.
일 실시예의 선형 어레이 타입의 헤드(111)에서 트랜스듀서의 규격에 따라 진단 깊이와 사용 주파수는 변경될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본체(120)에는 곡선형 어레이(convex array) 타입의 헤드(112)가 결합될 수 있다. 곡선형 어레이 타입의 헤드(112)의 트랜스듀서는 2 내지 5 MHz의 주파수를 사용하며, 깊은 깊이의 신체 부위를 넓게 관찰하도록 제공된다. 결합된 헤드의 프로브 타입이 곡선형 어레이인 경우, 산부인과 등에서 복부의 진단에 활용 가능하다.
선형 어레이와 곡선형 어레이는 전술한 1차원 트랜스듀서 어레이에 포함될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본체(120)에는 복층형 어레이(phased array) 타입의 헤드(113)가 결합될 수 있다. 복층형 어레이 타입의 헤드(113)의 트랜스듀서는 갈비뼈 사이와 같이 좁은 간격을 가지는 신체 부위에 대한 관찰이 가능하며, 예를 들어 심장 검사용으로 제공될 수 있다. 유방, 갑강선, 근골격계 등의 진단에 활용 가능하다.
복층형 어레이는 소자의 배열 형태가 이중층 또는 다중층으로 이루어진 것으로, 전술한 2차원 트랜스듀서 어레이에 포함된다. 트랜스듀서 소자의 배열 형태는 직선형이거나, 경우에 따라 곡선형일 수도 있다. 따라서, 그 배열 형태에 대응하는 범위의 주파수를 사용하게 된다. 또한, 복층형의 2차원 트랜스듀서 어레이는 각각의 소자에 입력되는 신호들의 입력 시간을 적절하게 지연시킴으로써 초음파를 대상체로 송신함으로써, 다수의 에코 신호들을 이용하여 3차원 입체 영상을 획득할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명 일 실시예에 따른 프로브 장치(100)의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
일 실시예에서 프로브 장치(100)는 본체(120)와, 본체(120)에 착탈 가능한 헤드(110)를 포함한다. 도 9는 본체(120)에 소정 형태로 복수의 소자가 배열된 트랜스듀서 어레이(210)를 포함하는 헤드(110)가 결합된 상태에서의 구성을 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 프로브 장치(100)는 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이(210)를 포함한다. 트랜스듀서 어레이(210)는 프로브 장치(100)의 헤드(110)에 마련될 수 있다.
프로브 장치(100)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 채널을 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)와 신호의 송수신이 가능한 송수신부(320)와, 송수신부(320)를 제어하는 적어도 하나의 프로세서(310)를 포함할 수 있다. 프로세서(310)와 송수신부(320)는 프로브 장치(100)의 본체(120)에 마련될 수 있다.
트랜스듀서 어레이(210)는 송수신부(320)로부터 전기적 신호를 수신하고, 그에 대응하는 초음파를 대상체로 출력하게 된다. 그리고, 트랜스듀서 어레이(210)는 대상체로부터 수신되는 초음파 에코 신호가 변환된 전기적 신호를 송수신부(320)로 송신한다.
프로세서(310)는 트랜스듀서 어레이(210)에서 초음파 신호로 변환되기 전의 전기적 신호를 출력하도록 송수신부(320)를 제어한다. 일 실시예에서 프로세서(310)는 출력되는 전기적 신호에 포함되는 데이터를 조정하고, 데이터가 조정된 전기적 신호가 트랜스듀서 어레이(210)에서 프로브 타입에 대응되는 특성을 갖는 초음파 신호로 변환되어 출력되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(310)는 전기적 신호에 포함되는 데이터를 조정하는데 있어서, 예를 들어, 송수신부(320)를 턴 온/턴 오프시키기 위한 데이터, 진단 모드 선택을 위한 데이터, 빔포밍에 관한 데이터 및 아포다이제이션(Apodization) 데이터 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 여기서, 빔포밍에 관한 데이터는 트랜스듀서 어레이(210)를 통해 출력되는 초음파 신호가 대상체의 타겟 포인트로 포커싱되도록 하는 데이터를 의미한다. 또한, 아포다이제이션 데이터는 고차의 회절상을 감소시키기 위한 처리에 관한 데이터를 의미한다.
그에 따라, 프로세서(310)는 송수신부(320)에 관한 각종 데이터를 조정하고, 송수신부(320)에서 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입에 대응되는 전기적 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 즉, 프로세서(310)는 본체(120)에 장착된 헤드(110)의 드랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입에 대응하여 동작이 이루어지도록 한다.
이를 위해, 프로세서(310)는 트랜스듀서 어레이(210)로 소정 테스트 신호(test signal, 이하 테스트 톤(test tone)이라고도 한다)를 송신하도록 송수신부(320)를 제어하고, 송신된 테스트 신호에 응답하여 송수신부(320)를 통해 수신되는 피드백 신호(feedback signal)에 기초하여, 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 한다.
여기서, 프로세서(310)는 제1 접속부(230) 및 제2 접속부(330)를 통해 헤드(110)가 본체(120)에 장착되는 것을 감지할 수 있다. 즉, 일실시예에서 프로세서(310)는 소정 프로브 타입의 트랜스듀서 어레이(210)를 포함하는 헤드(110)가 본체(120)에 장착되는 것이 감지되면, 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정하기 위해, 소정 테스트 신호 (혹은 알람 신호)를 송신하게 된다.
송수신부(320)는 프로세스(310)의 제어에 따라 전기적 신호를 트랜스듀서 어레이(210)에 송신하고, 트랜스듀서 어레이(210)로부터 에코 신호에 대한 전기적 신호를 수신한다.
일실시예에서 송수신부(320)는 복수의 채널(전송 채널)을 통해 신호의 송수신이 이루어지도록 하는 멀티 채널 트랜시버(multi-channel transceiver)를 포함한다. 송수신부(320)는 예를 들어, 64 채널 트랜시버(64 CH transceiver), 128 채널 트랜시버(64 CH transceiver) 등의 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)으로 구현 가능하다. 여기서, 송수신부(320)의 구현 형태는 한정되지 않으므로, 다양한 종류의 다른 소자로 구현될 수도 있을 것이다.
송수신부(320)는 적어도 하나의 ASIC을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(320)는 복수(예를 들어, 2개)의 64 채널 트랜시버로 구현될 수 있다.
ASIC은 사용자가 특정 용도로 사용하기 위한 주문용 집적 회로를 의미하며, 본 실시예에서 ASIC은 AFE(Analog Front-end)로서 동작하게 된다.
일실시예에서, 송수신부(320)는 송신부와 수신부가 따로 분리된 형태로 구현 가능하다.
이하에서, transceiver, AFE 및 ASIC은 각각 송수신부(320)와 동일한 의미를 가지는 것으로 정의하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 프로브 장치(100)를 구성하는 프로세서(310)와, 송수신부(320)에 대해 좀더 상세히 설명하기 위해 도 10을 참조하기로 한다.
도 10은 도 9에 도시된 프로브 장치(100)의 구성들을 구체적으로 도시한 블록도이다.
프로브 장치(100)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 데이터가 저장되는 저장부(storage)(340)와, 디스플레이 장치(400)를 포함하는 외부장치와 통신을 수행하는 제1 통신부(communicator)(350)를 더 포함할 수 있다. 다만, 도시된 구성요소들이 모두 필수 구성요소들은 아니며, 도시된 구성요소들 이외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수도 있다.
송수신부(320)는 트랜스듀서 어레이(210)에 구동 신호(driving signal)를 공급하고, 트랜스듀서 어레이(210)로부터 초음파 에코 신호를 수신한다. 송수신부(320)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 펄스 제어부(321), 펄서(pulser)(322), 스위칭부(SW)(323), 시간 이득 보상부(TGC, time gain compensation)(이하, TGC 또는 TGC 증폭기(TGC amplifier) 라고도 한다)(324) 및 지연부(delay)(325)를 포함할 수 있다.
펄스 제어부(321)는 프로세서(310)로부터 수신된 전기적 신호에 기초한 구동 신호가 트랜스듀서 어레이(210)로 인가되도록 한다. 펄스 제어부(321)는 후술하는 프로세서(310)의 메인 제어부(311)로부터 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 펄서(322)로 송신하며, 펄서(322)의 동작을 제어 할 수 있다.
펄스 제어부(321)는 초음파 신호로 변환 가능하도록 생성된 펄스를 포함하는 디지털 신호를 프로세서(310)로부터 수신한다. 이를 위해, 프로세서(310)의 메인 제어부(311)에서는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, pulse repetition frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 레이트 펄스(rate pulse)가 생성된다. 이렇게 생성된 레이트 펄스에는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time) 또는 지연 패턴(delay pattern)이 적용될 수 있다. 지연 시간이 적용된 각각의 레이트 펄스는, 트랜스듀서 어레이(210)에 포함된 복수의 소자에 각각 대응된다.
펄서(322)는, 펄스 제어부(311)의 제어에 의해, 지연 시간이 적용된 각각의 레이트 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 트랜스듀서(210)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다. 일실시예에서 펄서(322)는 고전압 펄서(HV pulser)로 구현될 수 있다.
스위칭부(323)는 복수의 채널을 이용한 송신(tx) 및 수신(rx)의 스위칭을 제공한다. 스위칭부(323)에 의해 송수신부(320)의 각 채널은 신호의 송신과 수신 중 어느 하나를 수행하게 된다.
일실시예에서 송수신부(320)는 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신하고, 복수의 채널 중 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 피드백 신호를 수신할 수 있다.
시간 이득 보상부(324)는 트랜스듀서(210)로부터 수신된 초음파 에코 신호를 증폭 및 시간 이득을 보상한다. 시간 이득 보상(TGC)은 초음파 에코가 진단 깊이에 따라 감쇠하는 것을 보상하기 위한 파라미터로서, 초음파 진단 시스템에서 영상의 화질에 영향을 줄 수 있다. 본 실시예에서 시간 이득 보상부(324)를 통과한 초음파 에코 신호는 깊은 영역에서도 화질이 향상된 초음파 영상을 제공할 수 있게 된다.
지연부(325)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 초음파 에코 신호에 적용한다. 지연부(325)는 지연 시간이 적용된 신호의 합산에 의해 초음파 데이터가 생성되도록 할 수 있다. 일실시예에서, 상기한 합산 처리에 의하여 수신 지향성에 대응하여 결정되는 방향으로부터의 반사 성분이 강조될 수 있다.
송수신부(320)는 입출력 패드(IO PAD)(326, 327)를 통해 트랜스듀서(210) 및 프로세서(310)와 신호를 송수신할 수 있다.
송수신부(320)의 복수의 채널은 각각 트랜스듀서 어레이(210)의 배열된 소자에 대응될 수 있다. 여기서, 채널의 개수는 트랜스듀서 어레이(210)의 소자의 개수 이상으로 마련되는 것이 바람직하다.
트랜스듀서 어레이(210)의 개수는 프로브 타입에 따라 상이할 수 있다. 따라서, 송수신부(320)의 채널의 개수는 본체(120)에 장착 가능한 헤드들(111, 112, 113) 중에서 프로브 타입에 따른 트랜스듀서 어레이(210)의 배열된 소자의 가장 많은 개수와 동일 또는 더 많은 개수로 마련될 수 있을 것이다.
테스트 신호에 응답하여 송수신부(320)를 통해 수신되는 피드백 신호는 테스트 신호에 대한 응답 신호의 일종으로서, 간섭 신호(cross-talk signal)를 포함한다. 즉, 피드백 신호는 일종의 궤환 신호(또는, 궤환 간섭신호)로서, 테스트 신호의 적어도 일부가 입력 측인 송수신부(320)로 되돌아와 영향을 미치는 것이 된다.
일실시예에서 송수신부(320)는 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신하고(Tx), 테스트 신호를 송신한 채널을 제외한 다른 채널들을 통해 피드백 신호 즉, 간섭 신호를 수신한다(Rx).
프로세서(310)는 프로브 장치(100)의 다양한 구성에 대한 제어동작을 수행한다. 예를 들면, 프로세서(310)는 영상처리부(314)가 처리하는 영상처리의 진행, 사용자 입력에 대한 대응 제어동작을 수행함으로써, 프로브 장치(100)의 전체 동작을 제어한다.
프로세서(310)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 메인 제어부(main control)(311), ADC(312)(아날로그 디지털 컨버터, analog digital converter), 빔포밍 처리부(313) 및 영상처리부(314)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았으나, 프로세서(310)는 제1 내지 n 인터페이스를 포함할 수 있으며, 프로세서(310)는 제1 내지 n 인터페이스를 통해 프로브 장치(100) 내 각종 구성요소들과 연결된다. 일실시예에서 인터페이스들 중 하나는 네트워크를 통해 외부 장치와 연결되는 네트워크 인터페이스가 될 수도 있다. 이 경우, 네트워크 인터페이스는 후술하는 제1 통신부(350)에 대응한다.
메인 제어부(311)는 프로브 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어한다. 메인 제어부(311)는 프로그램이 저장된 비휘발성 메모리(ROM)로부터 휘발성 메모리(RAM)으로 대응되는 프로그램을 로드하여 실행한다. 구체적으로, 프로브 장치(100)의 내부, 예를 들어 저장부(340) 또는 프로세서(310) 내부의 ROM 등에 저장된 운영체제(O/S)를 이용하여 부팅을 수행한다. 또한, 메인 제어부(311)는 저장부(340)에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(310)는 ROM(도시되지 아니함), RAM(도시되지 아니함) 등을 포함할 수 있으며, ROM(도시되지 아니함)에는 시스템 부팅을 위한 명령어 세트 등이 저장된다. 턴온 명령이 입력되어 전원이 공급되면, 메인 제어부(311)는 ROM(도시되지 아니함)에 저장된 명령어에 따라 저장부(340)에 저장된 O/S를 RAM(도시되지 아니함)에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, 메인 제어부(311)는 저장부(340)에 저장된 각종 어플리케이션 프로그램을 RAM(도시되지 아니함)에 복사하고, RAM(도시되지 아니함)에 복사된 어플리케이션 프로그램을 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 프로세서(310)는 CPU(Central Processing Unit), AP(Application Processor), 마이컴(Micro Computer, MICOM)과 같은 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하여, 예를 들어, ROM에 저장된 소정 알고리즘에 따라 대응하는 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써 프로브 장치(100)의 다양한 동작들을 수행하도록 구현 가능하다.
프로세서(310)가 CPU를 포함하는 경우, 메인 제어부(311)는 CPU에 대응한다.
프로세서(310)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 프로세서는 복수의 프로세서, 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 서브 프로세서는 대기전원만 공급되고 프로브 장치(100)로서 동작하지 않는 대기모드(standby mode, 이하, 슬립모드(sleep mode) 라고도 한다)에서 동작하도록 마련된다.
상기와 같은 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 프로브 장치(100)에서 지원되는 특정 기능을 수행하기 위한 프로그램과 해당 프로그램을 실행하는 전용 프로세서로서 마련되는 IC(integrated circuit) 예를 들어, 혼합신호 IC(mixed signal IC)로 구현될 수 있다.
ADC(312)는 송수신부(320)으로부터 수신된 신호를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 신호를 형성한다. ADC(312)는 트랜스듀서 어레이(210)로부터 순차적으로 제공되는 복수의 집속점에 대응하는 복수의 수신 신호를 아날로그 디지털 변환하여 복수의 디지털 신호를 형성할 수 있다.
빔포밍 처리부(beam-former)(313)는 집속점의 깊이, 크기 및 위치 중 적어도 하나에 기초하여 트랜스듀서 어레이(210)를 통해 출력되는 초음파 신호가 집속점으로 포커싱되도록 빔포밍을 수행할 수 있다. 일실시예에서 빔포밍 처리부(131)는 영상처리부(314)에서 수행되는 초음파 이미지 생성을 위해 초음파 신호에 대한 프리 프로세싱(pre-processing), 예를 들어 이득(gain) 조절 등을 더 수행할 수 있다.
영상처리부(314)는 트랜스듀서 어레이(210)를 통해 수신된 초음파 에코 신호에 기초하여 초음파 영상을 생성한다. 일실시예에서 영상처리부(314)는 복수의 모드를 지원하며, 각 모드에 대응하는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
초음파 영상의 종류는 대상체로부터 반사되는 초음파 에코 신호의 크기를 밝기로 나타내는 B 모드(brightness mode) 영상, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 영상을 스펙트럼 형태로 나타내는 도플러 모드(doppler modem, 또는 D 모드(D(PW-Doppler) mode 라고도 한다) 영상, 어느 일정 위치에서 시간에 따른 대상체의 움직임을 나타내는 M 모드(motion mode) 영상, 대상체에 압력을 가할 때와 가하지 않을 때의 반응 차이를 영상으로 나타내는 탄성 모드 영상, 및 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체의 속도를 컬러로 표현하는 C 모드(color mode) 영상 등으로 구분될 수 있다. 또한, 초음파 영상의 종류는 표시되는 차원에 따라 1D, 2D, 3D, 4D 등 모드 차원의 영상으로 구분할 수 있다.
영상 처리부(314)는 예를 들어, B 모드인 경우, 프로브 헤드(110)로부터 수신된 신호에 대해 필터링(filtering) 과정을 수행하여 노이즈 성분을 제거하고, 스캔 컨버젼(scan conversion) 과정을 통해 복수의 스캔 라인(scan line)을 포함하는 B 모드의 초음파 영상을 생성할 수 있다.
또는, 도플러 영상인 경우, 영상 처리부(314)는 기결정된 색상 이득(color gain)에 기초하여 프로브 헤드(110)로부터 수신된 신호의 이득을 조절하며, 조절된 신호로부터 대상체의 움직임에 관련된 정보를 획득하기 위하여 주파수 해석을 수행하여 도플러 데이터를 생성할 수 있다. 나아가, 영상 처리부(314)는 도플러 데이터에 기초하여 대상체의 움직임을 나타내는 도플러 영상을 생성할 수 있다. 도플러 영상은 대상체가 움직이는 평균 속도, 분산, 파워(power) 성분 등에 대한 정보를 표현하며, 색상(컬러 도플러 영상)이나 주파수 스펙트럼(스펙트럼 도플러 영상)을 통해 표시될 수 있다.
이러한 도플러 영상은 정지 화상에 대한 도플러 영상뿐 아니라 동영상과 같은 연속 화상에 대한 도플러 영상을 포함할 수 있으며, 평면 공간에 대한 도플러 영상(2D 도플러) 및 입체 공간에 대한 도플러 영상(3D 도플러)을 모두 포함할 수 있다. 또한, 도플러 영상은 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상(또는, 컬러 도플러 영상으로도 불림) 및 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상을 포함할 수 있다.
또한, 3차원 영상인 경우, 영상 처리부(314)는 프로브 헤드(110)로부터 수신된 신호로부터 볼륨 데이터를 형성하고, 볼륨 데이터에 대해 볼륨 렌더링을 수행함으로써 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있다.
볼륨 렌더링은, 볼륨 데이터와 같은 3차원 이산 샘플링 데이터 세트 (3D discretely sampled data set)에 대한 2차원 투사 영상 (2D projection)을 생성하기 위한 기술이다. 예를 들어, 영상 처리부(314)는 가상공간 내에 위치하는 대상체에 가상의 레이(ray)를 캐스팅 (casting)하여 반사광을 산출하는 레이 캐스팅 (ray casting) 방법을 활용하여 볼륨 렌더링 과정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서 프로브 장치(100)는 대상체의 관심 볼륨에 대하여 실시간으로 초음파 의상을 제공 가능하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 대상체의 신체 활동에 따른 장기의 변형과 변위가 발생되면, 실시간으로 디스플레이 장치(400)에 표시된 의료영상에 변화가 나타난다. 이 경우, 프로세서(310)에는 실시간 디스플레이를 위한 실시간 제어(real time control)(도시되지 아니함)가 더 포함될 수 있다.
저장부(340)는 프로세서(310)의 제어에 따라서 한정되지 않은 데이터가 저장된다. 저장부(340)는 프로브 장치(100)의 본체(120)에 내장 메모리로서 마련되거나, 경우에 따라 외부 저장장치로 구비될 수도 있다. 또한, 본 발명 프로브 장치(100)에서 저장부(340)는 프로세서(310) 내부에 마련되는 메모리로서 구현될 수도 있다. 여기서, 후술하는 디스플레이 장치(400)의 저장부(440)는 외부 저장장치의 일례가 될 수 있다. 이 경우, 프로세서(310)는 제1 통신부(350)를 통해 외부 저장장치(440)에 액세스 할 수 있다.
저장부(340)는 프로브 장치(100)의 내부 또는 외부에 마련되는 플래시메모리(flash-memory)와 같은 비휘발성 저장매체인 경우를 일례로 하며, 프로세서(310)에 의해 액세스되어 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행된다.
저장부(340)에 저장되는 데이터는, 예를 들면 프로브 장치(100)의 구동을 위한 운영체제를 비롯하여, 이 운영체제 상에서 실행 가능한 다양한 어플리케이션, 데이터 등을 포함한다.
본 실시예의 저장부(340)에는 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정하기 위한 정보가 저장될 수 있다. 구체적으로, 저장부(340)에는 본체(120)에 연결 가능한 복수의 헤드(110)의 각 프로브 타입에 대응하는 파라미터 정보가 저장된다.
도 11은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)의 저장부(340)에 저장된 정보의 일례를 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 저장부(340)에는 복수의 프로브 타입 예를 들어, 타입 1, 타입 2, 타입 3 각각에 대한 정보를 저장하는 테이블(341)이 저장된다. 도 11의 프로브 타입 정보는 예를 들어 도시한 것으로, 경우에 따라 테이블(341)에 새로운 프로브 타입이 추가 또는 삭제 가능하며, 특정 타입에 대응하는 정보들도 추가, 삭제, 변경 가능할 것이다.
프로세서(310)는 저장부(340)에 저장된 정보를 이용하여 프로브 장치(100)의 본체(120)에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(310)는 결정된 프로브 타입에 대응하는 파라미터 정보를 저장부(340)로부터 로드하고, 로드된 정보에 를 이용하여 프로브 장치(100)가 동작하기 위한 파라미터를 설정할 수 있다.
일실시예에서, 저장부(340)는 초음파 영상에 관련된 각종 데이터를 더 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(340)에는 트랜스듀서 어레이(210)를 통해 수신된 초음파 신호에 기초하여 생성된 적어도 하나의 영상 데이터가 저장될 수 있으며, 저장부(340)에 저장된 영상 데이터는 디스플레이 장치(400)에 의해 표시될 수 있다.
일실시예에서 영상처리부(314)에 의해 생성된 초음파 이미지는 제1 통신부(350)를 통해 디스플레이 장치(400)로 송신되며, 디스플레이 장치(400)를 통해 초음파 의료 영상으로서 사용자에게 표시된다.
제1 통신부(350)는 소정 주파수의 근거리 통신, 와이파이(Wifi), 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB(Ultra Wideband), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless LAN) 및 NFC(Near Field Communication) 등의 다양한 무선 통신 모듈의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 제1 통신부(350)가 복수의 무선 통신 모듈, 예를 들어 60GHz 근거리 통신과 와이파이를 모두 지원하는 경우도 본 발명의 실시예에 포함된다.
일실시예에서 제1 통신부(350)는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 제1 통신부(350)는 유선 또는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나에 의해 디스플레이장치(400)를 포함한 외부 장치들과 통신을 수행하도록 구현될 수 있다.
제1 통신부(350)는 프로브 장치(100) 본체(120)에 내장되거나, 동글(dongle) 또는 모듈(module) 형태로 구현되어 프로브 장치(100)의 커넥터(도시되지 아니함)에 착탈될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제1 통신부(350)는 HID(Human Interface Device) 들을 연결하기 위한 I/O 포트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로브 장치(100)는 디스플레이 장치(400)와 제1 통신부(350)를 통해 직접 연결될 수 있다. 다른 실시예에서 제1 통신부(350)는 의료영상이 저장 가능한 외부 저장매체와의 연결을 위한 접속부를 포함할 수 있다.
일실시예에서 제1 통신부(350)는 의료영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있으며, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다. 즉, 제1 통신부(350)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있도록 제공된다.
또한, 제1 통신부(350)는 디스플레이 장치(400)나 병원 내의 서버뿐만 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치(단말장치) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다. 또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 피드백(feedback)을 수신할 수도 있다.
디스플레이 장치(400)는 프로브 장치(100)로부터 수신된 초음파 이미지에 기초하여 초음파 화면을 생성 및 표시할 수 있다.
도 12는 본 발명 일실시예에 의한 디스플레이 장치(400)의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(400)는 적어도 하나의 프로세서(410), 디스플레이부(430), 저장부(440) 및 제2 통신부(450)를 포함할 수 있다.
프로세서(410)는 디스플레이 장치(400)의 동작을 전반적으로 제어한다.
디스플레이부(430)는 초음파 진단과 관련된 어플리케이션을 디스플레이한다. 예를 들면, 디스플레이부(430)는 프로브 장치(100)를 이용한 초음파 진단에 필요한 메뉴나 안내 사항 등을 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이부(430)는 초음파 진단 과정에서 프로브 장치(100)로부터 획득된 영상들과, 사용자의 조작을 돕기 위한 사용자 인터페이스(UI, 이하 GUI 라고도 한다)를 디스플레이할 수 있다.
도 12에서는 디스플레이 장치(400)에 하나의 디스플레이부(430)가 마련된 경우를 예로 들어 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 복수의 디스플레이부 예컨대, 메인 디스플레이와 서브 디스플레이를 포함하도록 구현될 수 있다.
프로세서(410)는 디스플레이부(430)에 초음파 영상이 표시되도록 처리한다. 구체적으로, 프로세서(410)는 제2 통신부(450)를 통해 프로브 장치(100)로부터 수신된 획득된 신호를 처리하여 디스플레이부(430)에 표시 가능한 화상 데이터로 이미징할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(410)는 연산부(도시되지 아니함) 및 렌더링부(도시되지 아니함)를 포함하며, 이를 이용하여 아이콘, 이미지, 텍스트 등과 같은 다양한 객체를 포함하는 초음파 화면을 생성할 수 있다. 연산부는 수신된 제어 명령에 기초하여 화면의 레이아웃에 따라 각 객체들이 표시될 좌표값, 형태, 크기, 컬러 등과 같은 속성값을 연산한다. 렌더링부는 연산부에서 연산한 속성값에 기초하여 객체를 포함하는 다양한 레이아웃의 화면을 생성한다. 렌더링부에서 생성된 화면은 디스플레이 장치(400)를 통해 디스플레이될 수 있다. 여기서, 렌더링부는 후술하는 GPU에 대응될 수 있다.
일실시예에서 프로세서(410)는 프로브 장치(100)의 영상처리부(314)에서 수행되는 영상 처리의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
즉, 도 10 및 도 11에 도시된 본 발명 실시에에서는, 프로브 장치(100)의 영상처리부(314)에서 생성된 초음파 이미지를 디스플레이 장치(400)로 송신하도록 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)가 프로브 장치(100)로부터 디지털 변환된 초음파 에코 신호를 수신하여, B 모드, CD (Color Doppler) 모드, D (PW Doppler) 모드 등에 대응하는 초음파 이미지를 생성하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치(400)의 프로세서(410)는 각 진단 모드를 지원하는 영상처리부를 포함할 수 있다.
프로세서(410)는 디스플레이 장치(400)의 다양한 구성에 대한 제어동작을 수행한다. 예를 들면, 제어부(400)는 제2 통신부(450)를 통한 신호의 송수신, GUI를 이용하여 사용자로부터 입력되는 커맨드에 대한 대응 제어동작을 수행함으로써, 디스플레이 장치(400)의 전체 동작을 제어한다.
디스플레이 장치(400)는 적어도 하나의 프로세서(410)를 포함한다. 적어도 하나의 프로세서(410)는 프로그램이 저장된 비휘발성 메모리(ROM)로부터 휘발성 메모리(RAM)으로 대응되는 프로그램을 로드하여 실행한다.
본 실시예에 따른 프로세서(410)는 CPU(Central Processing Unit), AP(Application Processor), 마이컴(Micro Computer, MICOM)과 같은 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하여, 예를 들어, ROM에 저장된 소정 알고리즘에 따라 대응하는 프로그램을 RAM에 로드하여 실행함으로써 의료영상 표시장치(1000)의 다양한 동작들을 수행하도록 구현 가능하다.
디스플레이 장치(400)가 단일 프로세서 예를 들어 CPU를 포함하는 경우, CPU는 디스플레이 장치(400)에서 수행 가능한 다양한 기능들 예를 들어, 디스플레이부(1020)에 표시되는 초음파 의료영상의 이미징을 위한 다양한 영상처리의 진행으로서 예를 들어 적용되는 프로토콜의 선택 및 그에 따른 이미징에 대한 제어, 사용자입력부(1040)를 통해 수신된 커맨드에 대한 대응, 외부 장치와의 유무선 네트워크 통신의 제어 등을 실행 가능하도록 마련될 수 있다.
프로세서(410)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 프로세서는 복수의 프로세서, 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 서브 프로세서는 대기전원만 공급되고 디스플레이 장치(400)로서 동작하지 않는 대기모드(standby mode, 이하, 슬립모드(sleep mode) 라고도 한다)에서 동작하도록 마련된다.
상기와 같은 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결될 수 있다.
본 발명 일실시예에서 디스플레이 장치(400)가 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터로 구현되는 경우, 프로세서(410)는 복수로 마련될 수 있다. 복수의 프로세서는 본체에 구비되며, 메인 제어부로서 동작하는 CPU와 그래픽 처리를 위한 GPU(Graphic Processing Unit, 도시되지 아니함)를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 디스플레이 장치(400)가 스마트 폰, 스마트 패드 등의 휴대용 단말로 구현되는 경우, 단일 프로세서에서 GPU의 기능까지 수행할 수 있으며, 예를 들어 프로세서는 코어(core)와 GPU가 결합된 SoC(System On Chip) 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(430)는 프로세서(410)에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시한다. 디스플레이부(430)의 구현 방식은 한정되지 않으며, 예컨대 액정(liquid crystal), 플라즈마(plasma), 발광 다이오드(light-emitting diode), 유기발광 다이오드(organic light-emitting diode), 면전도 전자총(surface-conduction electron-emitter), 탄소 나노 튜브(carbon nano-tube), 나노 크리스탈(nano-crystal) 등의 다양한 디스플레이 방식으로 구현될 수 있다.
디스플레이부(430)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(430)가 액정 방식인 경우, 디스플레이부(430)는 액정 디스플레이 패널(도시되지 아니함)과, 이에 광을 공급하는 백라이트유닛(도시되지 아니함)과, 패널(도시되지 아니함)을 구동시키는 패널구동기판(도시되지 아니함)을 포함한다.
디스플레이부(430)에는 디스플레이 장치(400)의 메뉴 항목을 포함하는 다양한 사용자 인터페이스(UI)가 표시된다. 또한, 디스플레이부(430)에는 사용자의 입력 위치를 나타내는 포인팅 커서 즉, 포인터가 표시된다.
일실시예에서 디스플레이부(430)는 터치스크린(touch-screen)으로 구현될 수 있으며, 이 경우 디스플레이장치(400)는 터치스크린에 대한 터치 입력으로서, 다양한 제스처 입력을 수신할 수 있다.
터치스크린은 싱글터치 또는 멀티터치를 입력받을 수 있다. 터치 스크린은 예를 들어, 저항막(resistive) 방식, 정전 용량(capacitive) 방식, 적외선(infrared) 방식 또는 초음파(acoustic wave) 방식으로 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 디스플레이부(430)는 사용자의 신체(예를 들어, 손가락) 또는 터치 입력이 가능한 장치 예를 들어, 포인팅 디바이스, 스타일러스, 햅틱 펜(haptic pen) 등을 이용하여 터치스크린 상에 제스처 입력이 가능하게 구현될 수 있다.
저장부(440)는 프로세서(410)의 제어에 따라서 한정되지 않은 데이터가 저장된다. 저장부(440)는 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(hard-disc drive)와 같은 비휘발성 저장매체로 구현된다. 저장부(440)는 프로세서(410)에 의해 액세스되며, 프로세서(410)에 의한 데이터의 독취/기록/수정/삭제/갱신 등이 수행된다.
저장부(440)에 저장되는 데이터는, 예를 들면 디스플레이 장치(400)의 구동을 위한 운영체제(OS)를 비롯하여, 이 운영체제 상에서 실행 가능한 다양한 어플리케이션, 영상데이터, 부가데이터 등을 포함한다.
일실시예에서, 저장부(440)는 의료영상에 관련된 각종 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(440)에는 프로브 장치(100)로부터 수신된 데이터에 의해 생성된 적어도 하나의 영상 데이터 및/또는 외부로부터 수신된 적어도 하나의 의료영상 데이터가 저장된다. 저장부(440)에 저장된 영상 데이터는 디스플레이부(430)에 의해 표시된다.
본 실시예에서 디스플레이 장치(400)의 저장부(440)는 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정하기 위한 정보 및 각 프로브 타입에 대응하는 파라미터 정보의 적어도 일부를 저장하도록 구현될 수 있다. 즉, 도 11의 정보는 디스플레이 장치(400)의 저장부(440)에 저장되어, 제2 통신부(450)를 통해 프로브 장치(100)로 송신되도록 구현될 수도 있을 것이다.
제2 통신부(450)는 소정 주파수, (예를 들어, 60GHz)의 근거리 통신, 와이파이(Wifi), 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB(Ultra Wideband), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless LAN) 및 NFC(Near Field Communication) 등의 다양한 무선 통신 모듈의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 제2 통신부(450)가 복수의 무선 통신 모듈, 예를 들어 30GHz 근거리 통신과 와이파이를 모두 지원하는 경우도 본 발명의 실시예에 포함된다.
일실시예에서 제2 통신부(450)는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 제2 통신부(450)는 유선 또는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나에 의해 디스플레이장치(400)를 포함한 외부 장치들과 통신을 수행하도록 구현될 수 있다.
본 실시예에서 제2 통신부(450)는 제1 통신부(350)와 대응되게 마련되어, 프로브 장치(100)와 데이터 송수신이 가능하도록 제공된다.
제2 통신부(450)는 디스플레이 장치(400)에 내장되거나, 동글(dongle) 또는 모듈(module) 형태로 구현되어 디스플레이 장치(400)의 커넥터(도시되지 아니함)에 착탈될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 통신부(450)는 HID(Human Interface Device) 들을 연결하기 위한 I/O 포트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 장치(400)는 프로브 장치(100) 또는 타 의료장치와 제2 통신부(450)를 통해 직접 연결될 수 있다. 다른 실시예에서 제2 통신부(450)는 의료영상이 저장 가능한 외부 저장매체와의 연결을 위한 접속부를 포함할 수 있다.
일실시예에서 제2 통신부(450)는 의료영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치(예를 들어, MRI 장치, CT 장치 등)와 데이터를 주고 받을 수 있으며, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다. 즉, 제2 통신부(450)는 유선 또는 무선으로 네트워크와 연결되어 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있도록 제공된다.
또한, 제2 통신부(450)는 디스플레이 장치(400)나 병원 내의 서버, 다른 의료 장치뿐 아니라, 사용자나 환자의 휴대용 장치(단말장치) 등과 데이터 통신을 수행할 수도 있다. 또한 장비의 이상유무 및 품질 관리현황 정보를 네트워크를 통해 시스템 관리자나 서비스 담당자에게 송신하고 그에 대한 피드백(feedback)을 수신할 수도 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 일실시예에서 디스플레이 장치(400)는 사용자로부터 명령을 수신 가능한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 사용자 입력부는 사용자가 직접 디스플레이 장치(400)를 조작하기 위한 버튼, 키 패드, 스위치, 다이얼 또는 디스플레이부(430) 상에 표시되는 GUI를 포함할 수 있다. 본 발명 일실시예에서 사용자 입력부는 디스플레이부(430) 상에 마련된 터치스크린을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 장치(400)의 프로세서(410)는 사용자 입력부를 통해 초음파 의료 영상의 분석이 가능한 플랫폼(platform)으로서, 소정 어플리케이션을 실행하도록 하는 사용자 명령을 수신할 수 있다. 일실시예에서, 어플리케이션의 실행에 의해, 사용자 선택이 가능한 UI로서 각종 버튼이 위치되는 입력 영역 및 의료영상이 표시되는 표시 영역이 디스플레이부(430)에 표시할 수 있다. 입력 영역은 디스플레이부(430)의 소정 위치, 예를 들어 하부에 표시될 수 있다.
사용자는 어플리케이션의 입력 영역의 UI를 이용하여 프로브 장치(100)로부터 획득한 초음파 영상의 불러오기 즉, 로드(load)가 가능하며, 로드된 초음파 영상은 어플리케이션의 표시 영역을 통해 사용자에게 제공된다.
본 발명 일 실시예에서 프로브 장치(100) 및/또는 디스플레이 장치(400)에는 하드웨어 구성인 적어도 하나의 프로세서(110, 310)에 의해 구동되는 소프트웨어 구성인 초음파 진단을 위한 어플리케이션이 설치될 수 있다. 즉, 이하에서 설명하는 동작들은 프로세서(110, 310)에 의해 구동되는 소프트웨어의 실행에 따라 이루어지는 것으로도 볼 수 있다.
이하, 도면들을 참고하여, 의료용 프로브 장치(100)에서 프로브 타입을 결정하고, 이를 이용하는 다양한 실시예들에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 13 내지 도 19은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 프로브 장치(100)의 송수신부(320)는, 프로세서(310)의 제어에 의해, 트랜스듀서 어레이(210)로 소정 테스트 신호(Tx)를 송신하고, 송신된 테스트 신호에 응답하여 피드백 신호(Rx)를 수신한다.
여기서, 송수신부(320)는, 도 13과 같이, 복수의 채널(C1, C2, C3, Cn-1, Cn) 중 어느 하나의 채널(C1)을 통해 테스트 신호(Tx)를 송신하고, 복수의 채널(C1, C2, C3, , Cn-1, Cn) 중 테스트 신호가 송신된 채널(C1)을 제외한 채널(C2, C3, , Cn-1, Cn)을 통해 피드백 신호(Rx)를 수신할 수 있다.
일실시예에서, 수신되는 피드백 신호(Rx)는 테스트 신호(Tx)에 응답하여 발생되는 채널들 간의 간섭신호(channel-channel cross-talk)가 된다.
구체적으로, 도 14(a)를 참조하면, 송수신부(320)는 테스트 신호(Tx)를 소정 채널(예를 들어, C1)을 통해 트랜스듀서 어레이(210)로 송신한다(Transmitting). 여기서, 도 14(a)와 같이, 해당 채널(C1)을 통해 테스트 신호의 송신이 이루어질 수 있도록, 스위칭부(323)는 오프(OFF)된다.
그리고, 도 14(b)에 도시된 바와 같이, 테스트 신호(Tx)에 대한 응답신호 즉, 피드백 신호(Rx)가 나머지 채널들(예를 들어, (C2, C3, … , Cn-1, Cn)를 통해 순차적으로 수신된다(Receiving). 여기서, 도 14(b)와 같이 해당 채널들(C2, C3, … , Cn-1, Cn)을 통해 피드백 신호의 수신이 이루어질 수 있도록, 스위칭부(323)가 온(ON)된다.
즉, 도 14의 (a)와 (b)는 각각 특정 채널을 통해 신호의 송신과 수신 중 어느 하나가 이루어지는 것을 개념적으로 도시한 것이다.
프로세서(310)는 상기와 같이 소정 채널(C1)을 통해 송신된 테스트 신호에 응답하여 다른 채널들(C2, C3, … , Cn-1, Cn)을 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여, 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 한다.
일실시예에서 프로세서(310)는 테스트 신호가 송신된 채널(C1)의 인접 채널(C2)로부터 순차적으로 복수의 채널(C2, C3, … Cn-1, Cn) 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴 즉, 레벨 변화의 패턴에 기초하여 프로브 타입을 결정할 수 있다. 여기서, 결정되는 프로브 타입은 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 배열 형태에 대응된다.
도 15 내지 도 17은 프로브 타입에 대응하여 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 레벨 변화의 패턴을 예를 들어 도시한 것이다.
도 13 및 도 15 내지 도 17에서는 첫번째 채널(C1)을 통해 프로브 타입을 결정하기 위한 테스트 신호를 송신하고, 다른 채널들(C2, C3, … , Cn-1, Cn)을 통해 피드백 신호를 수신하는 경우를 예를 들어 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에서는 첫번째 채널(C1)뿐 아니라 송수신부(320) 내 다른 어떤 채널을 통해서도 테스트 신호의 송신이 가능하며, 그에 대응하여 적어도 하나의 다른 채널을 통해 피드백 신호를 수신하도록 구현될 수 있다.
도 15를 참조하면, 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 배열 형태가 직선형인 선형 프로브(linear probe)의 경우, 첫번째 채널(C1)을 통해 송신된 테스트 신호에 응답하여 인접 채널(C2)로부터 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 레벨이 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 도 15와 같이 피드백 신호의 레벨이 점차적으로 감소하는 것을 패턴 1로서 정의하기로 한다.
일실시예에서 프로세서(310)는 저장부(340)에 저장된 정보를 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정할 수 있다. 예를 들어, 저장부(340)에는 패턴 1의 피드백 신호에 대해 프로브 타입이 선형에 대응하는 도 11의 타입 1으로 매치되어 저장될 수 있다.
프로세서(310)는 송수신부(320)의 채널을 통해 수신되는 피드백 신호가 패턴 1에 대응하는 것으로 감지되면, 본체(120)에 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입이 선형 즉, 타입 1으로 결정하고, 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 한다.
이를 위해, 프로세서(310)는 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 저장부(340)에 저장된 정보를 이용하여 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정할 수 있다. 구체적으로, 저장부(340)에는, 도 11에서 설명한 바와 같이, 복수의 프로브 타입에 대응하는 파라미터 정보가 저장될 수 있으며, 프로세서(310)는 결정된 프로브 타입에 대응하는 정보를 저장부(340)로부터 로드하고, 로드된 정보에 대응되도록 각 파라미터 값을 설정할 수 있게 된다.
예를 들어, 도 15와 같이 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입이 선형 프로브 즉, 타입 1인 것으로 결정되면, 프로세서(310)는 타입 1에 대응하는 파라미터 정보로서 주파수, 임피던스 값을 로드하여, 해당 값으로 프로브 장치(100)가 동작되도록 설정하게 된다.
그에 따라, 사용자가 장치(100) 사용 이전에 일일이 설정값을 입력할 필요가 없이, 자동으로 최적화된 설정으로 프로브 장치(100)가 동작 가능하게 된다.
도 16을 참조하면, 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 배열 형태에 따른 프로브 타입이 곡선형 프로브(convex probe)인 경우, 첫번째 채널(C1)을 통해 송신된 테스트 신호에 응답하여 인접 채널(C2)로부터 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 레벨이 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 곡선형 프로브는 도 15의 선형 프로브와 비교하여 레벨이 감소되는 정도가 급격하게 되는 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 도 16와 같이 피드백 신호의 레벨이 급격하게 감소하는 것을 패턴 2로서 정의하기로 한다.
프로세서(310)는 저장부(340)에 저장된 정보를 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정할 수 있다. 예를 들어, 저장부(340)에는 패턴 2의 피드백 신호에 대해 프로브 타입이 곡선형에 대응하는 도 11의 타입 2로 매치되어 저장될 수 있다.
프로세서(310)는 송수신부(320)의 채널을 통해 수신되는 피드백 신호가 패턴 2에 대응하는 것으로 감지되면, 본체(120)에 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 곡선형 즉, 타입 2로 결정하고, 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 한다.
이를 위해, 도 15의 실시예와 마찬가지로, 프로세서(310)는 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정하게 되며, 저장부(340)에 저장된 정보를 이용 가능하다.
예를 들어, 도 16과 같이 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입이 곡선형 프로브 즉, 타입 2인 것으로 결정되면, 프로세서(310)는 타입 1에 대응하는 파라미터 정보로서 주파수, 임피던스 값을 로드하여, 해당 값으로 프로브 장치(100)가 동작되도록 설정하게 된다.
도 17을 참조하면, 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 배열 형태에 따른 프로브 타입이 복층형 프로브(phased probe)인 경우, 첫번째 채널(C1)을 통해 송신된 테스트 신호에 응답하여 인접 채널(C2)로부터 순차적으로 수신되는 피드백 신호의 레벨이 주기적으로 감소하는 패턴을 가지는 것을 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 도 17과 같이 피드백 신호의 레벨이 주기적으로 감소하는 것을 패턴 3으로서 정의하기로 한다.
프로세서(310)는 저장부(340)에 저장된 정보를 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 결정할 수 있다. 예를 들어, 저장부(340)에는 패턴 3의 피드백 신호에 대해 프로브 타입이 복층형에 대응하는 도 11의 타입 3으로 매치되어 저장될 수 있다.
프로세서(310)는 송수신부(320)의 채널을 통해 수신되는 피드백 신호가 패턴 3에 대응하는 것으로 감지되면, 본체(120)에 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입을 복층형 즉, 타입 3으로 결정하고, 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 한다.
이를 위해, 도 15 및 도 16의 실시예와 마찬가지로, 프로세서(310)는 프로브 장치(100)가 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정하게 되며, 저장부(340)에 저장된 정보를 이용 가능하다.
예를 들어, 도 17과 같이 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입이 복층형 프로브 즉, 타입 3인 것으로 결정되면, 프로세서(310)는 타입 3에 대응하는 파라미터 정보로서 주파수, 임피던스 값을 로드하여, 해당 값으로 프로브 장치(100)가 동작되도록 설정하게 된다.
한편, 상기와 같은 본 발명 실시예에서는 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입이 3가지인 경우, 피드백 신호의 레벨 변화 패턴을 이용하여 각각의 프로브 타입을 결정하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 프로브 타입은 이에 한정되는 것이 아니다.
예를 들어, 복층형의 경우 층의 개수, 배열 형태가 도 17과 상이하면서도 다양하게 구성될 수 있으며, 프로세서(310)는 그 형태에 대응하여 수신되는 피드백 신호의 레벨 변화 패턴에 따라 프로브 타입을 결정할 수 있다.
또한, 반드시 송신 채널을 제외한 나머지 채널(C2, C3, … , Cn-1, Cn) 모두에서 수신되는 피드백 신호를 감지할 필요는 없으며, 기설정된 개수의 채널 수에 대응하는 개수(예를 들어, 5개, 8개, 10개 등)의 채널을 통해 피드백 신호를 수신하여, 그 패턴을 파악할 수도 있다. 여기서, 프로세서(310)에서 피드백 신호를 감지하는 채널의 개수는 다양하게 설정 가능하다.
일실시예에서, 상기와 같은 결정 결과가 디스플레이부(430)를 통해 사용자에게 통보될 수 있다.
도 18과 도 19는 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 프로브 타입 정보를 통지하는 실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에서, 프로브 장치(100)의 프로세서(310)는, 테스트 신호에 응답한 피드백 신호의 패턴에 기초하여, 본체(120)에 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 그 결정 결과에 대응되는 프로브 장치(100)에 대한 정보를 통신 가능한 디스플레이 장치(400)를 통해 통보되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(400)의 디스플레이부(430)에는 결정된 프로브 타입을 사용자에게 통지 하는 메시지(501)가 표시될 수 있다. 이를 위해, 프로세서(310)는 제1통신부(350)를 통해 결정된 프로브 타입에 대한 정보를 디스플레이 장치(400)로 송신할 수 있다.
디스플레이부(430)에 표시되는 메시지(501)는 본체(120)에 연결된 헤드(110)에 포함된 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입에 대한 정보를 포함한다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 결정된 프로브 타입에 대응하여 파라미터 설정을 수행하고, 도 18과 같이 파라미터 설정 결과까지 포함하는 메시지(501)가 표시되도록 할 수 있다. 사용자가 표시된 메시지(501)에서 상세 정보 버튼(502)을 선택하면, 디스플레이부(430)에는 도 19와 같이 해당 프로브 타입에 대한 상세 정보를 포함하는 메시지(504)가 더 표시될 수 있다.
도 18과 도 19에서 확인 버튼(503, 505)가 선택되면 표시된 메시지(501, 503)가 사라지고, 사용자는 프로브 장치(100)를 이용하여 초음파 진단을 수행할 수 있으며, 그 진단 결과에 대응하는 초음파 영상이 디스플레이 장치(400)의 디스플레이부(430)를 통해 표시된다. 여기서, 디스플레이 장치(400)의 프로세서(410)는 메시지(501, 504)가 표시된 후 사용자가 확인 버튼(503, 505)를 클릭하지 않고 소정 시간(예를 들어, 5분)이 경과되면, 표시된 메시지(501, 503)가 자동으로 사라지도록 제어할 수도 있을 것이다.
일실시예에서 프로세서(310)는, 송수신부(320)의 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이(210)로 테스트 신호를 송신하고, 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호의 편차(variation)를 이용하여 송수신부(320)를 구성하는 복수의 채널 간 에러를 보정하는 과정을 수행하며, 이를 통해 송수신부(320)를 초기화할 수 있다.
도 20 내지 도 22는 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 채널 간 에러를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 송수신부(320)의 복수의 채널 각각에 대해, 테스트 신호를 송신하고 그에 응답하여 수신되는 피드백 신호를 감지하는 과정을 순차적으로 수행(즉, sweep)할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(310)는 먼저 도 20(a)와 같이 첫번째 채널(C1)을 통해 테스트 신호(Tx)를 송신하고, 다른 채널들(C2, C3, C4, , Cn-1, Cn)을 통해 수신되는 피드백 신호(Rx)를 감지할 수 있다.
다음, 프로세서(310)는 도 20(b)와 같이 두번째 채널(C2)를 통해 테스트 신호 (Tx)를 송신하고, 다른 채널들(C1, C3, C4, , Cn-1, Cn)을 통해 수신되는 피드백 신호(Rx)를 감지할 수 있다.
프로세서(310)는, 도 20(c) 및 도 20(d)에 도시된 바와 같이, 첫번째 및 두번째 채널과 같은 방식으로 다른 채널들에 대하여도 테스트 신호의 송신 및 피드백 신호의 감지 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
그리고, 프로세서(310)는 테스트 신호를 송신한 채널들에 대해, 그에 응답하여 수신되는 피드백 신호의 편차를 이용하여 복수의 채널들 간에서 발생되는 에러를 보정하도록 송수신부(320)를 제어할 수 있다.
일실시예에서 프로세서(310)는 소정 채널의 테스트 신호에 응답한 피드백 신호가 다른 채널들의 피드백 신호에 비해 그 편차가 기설정된 기준값 이상인 경우, 해당 채널에서 에러가 발생한다고 판단할 수 있다. 여기서, 프로세서(310)는 소정 개수의 인접된 채널(예를 들어, 1개, 2개, 3개 등)을 통해 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 각 채널 별 피드백 신호의 편차를 결정할 수 있다.
그리고, 에러가 발생된 것으로 판단된 채널에 대해 보정, 즉, 미세 조정(fine tuning)(이하, 튜닝 이라고도 한다)을 수행하게 된다.
일반적으로, 송수신부(320)과 같은 칩(chip)에서는 공정 과정에서 채널 별 성능 차이가 발생할 수 있으며, 본 발명의 미세 조정은 이러한 성능 차이를 보상함으로써 각 채널 별로 일정한 성능이 유지될 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 미세 조정은 트랜스듀서(210) 자체에 의해 발생되는 편차의 조정을 포함할 수 있다. 또한, 에러 발생 여부를 판단하기 위한 기준값과, 채널 별 미세 조정을 위한 데이터는 저장부(340)에 미리 저장될 수 있다.
일실시예에서, 미세 조정은 송수신부(320)의 각 채널 별로 송신과 수신 각각에 대해 수행될 수 있다. 도 21의 (a)와 (b)는 각각 서로 다른 채널에서 송신 및 수신에 대해 각각 미세 조정이 수행됨을 개념적으로 도시한 것이다.
여기서, 채널 별 미세 조정은 송신 신호의 출력 진폭(amplitude), 수신 신호(출력 신호)의 크기(level), SNR(signal to noise ratio, 신호대잡음비) 등을 기준으로 하여 수행될 수 있다.
일실시예에서, 상기의 미세 조정은 송수신부(320)의 초기화 과정에 포함된다. 즉, 프로세서(310)는 전 채널에 대해 테스트 신호의 송신 및 그에 응답한 피드백 신호의 수신을 반복 수행하여, 각 채널들에 대한 에러 보정을 수행하는 튜닝을 완료하여 초기화를 수행하도록 한다. 그리고, 초기화가 수행된 프로브 장치(100)를 이용하여 초음파 진단이 이루어질 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 송수신부(320) 내부의 모니터링을 통해 각 채널 별 에러를 보정하는 미세 조정을 더 수행할 수 있다. 도 22(a)와 도 22(b)는 각각 서로 다른 채널에서 내부 모니터링을 통해 송신 및 수신에 대해 각각 미세 조정이 수행됨을 개념적으로 도시한 것이다.
이를 위해, 송수신부(320)에는 내부 경로(path)를 연결할 수 있는 스위칭부(327)가 더 마련될 수 있다.
프로세서는(310), 도 22에 도시된 바와 같이, 스위칭부(327)가 온 상태에서 복수의 채널 각각에 대해 제2 테스트 신호(Tx)가 송수신부(320)의 내부를 통과하도록 제어하고, 송수신부(320)를 통과하여 수신되는 제2 테스트 신호(Rx)의 편차를 이용하여 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부(320)를 초기화할 수 있게 된다. 여기서, 내부 모니터링 경로를 이용한 미세 조정은 캘리브레이션(calibration)이라고도 한다.
일실시예에서, 내부 경로를 이용한 미세 조정은 송수신부(320)의 각 채널 별로 송신과 수신 각각에 대해 수행될 수 있다. 도 22의 (a)와 (b)는 각각 서로 다른 채널에서 송신 및 수신에 대해 각각 미세 조정이 수행됨을 개념적으로 도시한 것이다.
또한, 내부 경로를 이용한 미세 조정은 송수신부(320)의 복수의 채널 전부를 이용하여 제2 테스트 신호를 동시에 송신하고, 그에 응답하여 수신되는 신호를 해당 동시에 감지하는 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 도 20을 통해 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 트랜스듀서 어레이의 채널 개수를 확인할 수 있다.
도 20을 참조하면, 프로세서(310)는, 각 채널 별 테스트 신호에 응답하여 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 중 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 더 결정할 수 있다.
일실시예에서, 도 20에 도시된 바와 같이, 송수신부(320)의 복수의 채널은 각각 트랜스듀서 어레이(210)의 배열된 복수의 소자에 대응하며, 트랜스듀서 어레이(210)의 소자의 개수는 채널의 개수 이하가 된다.
다른 실시예에서, 트랜스듀서 어레이(210)의 소자의 개수는 송수신부(320)의 채널의 개수 이상일 수 있다. 이 경우, 송수신부(320)가 복수로 마련되어, 복수의 송수신부(320)의 전체 채널 개수의 합이 트랜스듀서 어레이(210)의 소자의 개수 이하가 된다. 예를 들어, 송수신부(320)가 64채널 ASIC 이고, 트랜스듀서 어레이(214)의 소자의 개수가 256 채널에 대응되는 경우, 4개의 64채널 ASIC(칩)이 송수신부(320)로서 제공될 수 있다. 또한, 이렇게 구비된 복수의 송수신부(320)의 각 채널들을 통해 트랜스 듀서 어레이(210)와 접속 여부를 결정할 수 있다.
그에 따라, 송수신부(320)의 복수의 채널들(C1, C2, C3, , Ci-1, Ci, , Cn-1, Cn) 중 적어도 일부가 트랜스듀서 어레이(210)에 접속될 수 있다. 도 20은 채널 C1, C2, C3, , Ci-1, Ci 는 트랜스듀서 어레이(210)에 접속되고, 채널 Ci+1, , Cn-1, Cn 는 트랜스듀서 어레이(210)와 접속되지 않은 경우를 예로 들어 도시한 것이다. 여기서, 채널 Ci+1, … , Cn-1, Cn의 경우, 트랜스듀서 어레이(210)와 접속되지 않은 상태이므로, 채널 Ci+1, … , Cn-1, Cn 를 통해 송신된 테스트 신호에 대하여 피드백 신호가 수신되지 않게 된다.
프로세서(310)는 상기와 같은 방식으로 피드백 신호를 이용하여 복수의 채널들과 트랜스듀서 어레이(210)의 채널 개수를 확인 즉, 찾을 수 있다. 또한, 프로세서(310)는 상기와 같이 수신되는 피드백 신호를 이용하여 복수의 채널들과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 결정하고, 그 결정 결과에 기초하여 복수의 채널 중 트랜스듀서 어레이(210)와 접속되지 않은 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 도 20의 경우를 예로 들면 위와 같은 접속 여부의 결정 과정을 거쳐 송수신부(320)의 채널들 중 채널 Ci+1, … , Cn-1, Cn 에는 전원 공급이 차단된다. 한편, 다른 실시예로서 트랜스듀서 어레이(210)와 접속되지 않은 채널에는 다른 채널보다 낮은 레벨의 전원이 공급되도록 구현될 수도 있다.
일실시예에서, 프로세서(310)는 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 송신된 테스트 신호에 응답한 피드백 신호를 이용하여, 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로, 도 20을 참조하면, 프로세서(310)는 복수의 채널 중 Ci+1 을 통해 송신된 테스트 신호에 응답하여 피드백 신호가 수신되는지 여부를 감지하고, Ci+1의 피드백 신호가 수신되지 않는 경우 그 이하의 채널들 즉, Ci+1, Ci+2, , Cn-1, Cn 이 트랜스듀서 어레이(210)와 접속되지 않은 것으로 결정할 수 있다.
트랜스듀서 어레이(210)와의 접속 여부를 결정하기 위해 이용되는 테스트 신호에 대응하는 채널의 번호는 송수신부(320)와 트랜스듀서 어레이(210)의 구성에 따라 미리 설정되어 저장부(340)에 저장될 수 있다.
일실시예에서 프로세서(310)는 미리 설정된 소정 개수의 채널 예를 들어, Ci, Ci+1, Ci+2 3개의 채널을 통해 송신된 테스트 신호의 피드백 신호를 이용하여 각 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 결정할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명은 각 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 확인하기 위해 테스트 신호를 송신한 모든 채널에 대해 수신되는 피드백 신호를 이용하지 않고, 일부 채널에 대한 피드백 신호를 이용하는 경우도 권리범위로 포함하게 됨을 밝혀 둔다.
또한, 일실시예에서 프로세서(310)는 전술한 내부 모니터링 경로를 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 개수를 인식할 수 있다. 즉, 프로세서는(310), 도 22에서 설명한 바와 같이, 스위칭부(327)가 온 상태에서 복수의 채널 각각에 대해 제2 테스트 신호(Tx)가 송수신부(320)의 내부를 통과하도록 제어하고, 송수신부(320)를 통과하여 수신되는 제2 테스트 신호(Rx)를 이용하여, 복수의 채널 각각에 대해 트랜스듀서 어레이(210) 소자 간의 접속 여부를 결정할 수 있다. 이러한, 내부 경로를 이용한 접속 여부의 결정은 송수신부(320)의 복수의 채널 전부를 이용하여 제2 테스트 신호를 동시에 송신하고, 그에 응답하여 수신되는 신호를 해당 동시에 감지하는 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 프로세서(310)는 상기 복수의 채널 각각에 의해 트랜스듀서 어레이(210)로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부(320)를 제어하고, 복수의 채널 각각에 대해 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 각각에 접속된 트랜스듀서 어레이(210)의 소자에 대한 손상(또는 파손, 수명 초과 등) 여부를 검출할 수 있다.
도 23과 도 24는 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 손상 여부를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 23의 (a)와 (b)는 채널 별로 대응되는 소자의 손상 여부의 검출이 수행됨을 개념적으로 도시한 것이다.
도 23(a)에 도시된 바와 같이, 프로세서(310)는 송수신부(320)의 복수의 채널 각각에 의해 테스트 신호를 송신한다. 그리고, 도 23(b)에 도시된 바와 같이, 복수의 채널 별로 송신된 테스트 신호에 응답한 피드백 신호를 수신하도록 송수신부(320)를 제어한다.
여기서, 송수신부(320)의 복수의 채널 중 특정 채널의 테스트 신호에 대해 비정상적인 피드백 신호가 수신될 수 있다. 비정상적인 피드백 신호란, 예를 들어 도 23(b)와 같이, 다른 채널에 대한 피드백 신호와 비교하여 현저하게 레벨이 낮은 신호가 수신되는 경우 또는 특정 채널에서 피드백 신호가 수신되지 않는 경우를 포함할 수 있다. 또 다른 비정상적인 피드백 신호가 발생하는 경우로서, 송신에 대응하는 소자가 손상되어 주변에 피드백 신호가 발생하지 않을 수도 있다. 또한, 전체적으로 피드백 신호가 발생하지 않는 경우도 비정상적인 피드백 신호의 발생에 포함된다.
프로세서(320)는 테스트 신호에 대해 비정상적인 피드백 신호가 수신되는 채널이 존재하는 경우, 해당 채널에 대응하는 트랜스듀서 어레이(210)의 소자가 손상된 것으로 판단할 수 있다.
상기와 같은 과정에 의해 특정 채널에 대응하는 트랜스듀서 어레이(210)의 소자의 손상이 검출된 경우, 프로세서(310)는 사용자에게 손상 여부를 통지할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(310)는, 도 24에 도시된 바와 같이, 상기한 결정 결과에 대응되는 프로브 장치(100)에 대한 정보가 디스플레이부(430)를 통해 통보되도록 하는 메시지(601)가 디스플레이 장치(400)로 송신되도록 제1통신부(350)를 제어할 수 있다.
사용자는 디스플레이 장치(400)의 디스플레이부(430)에 표시된 메시지(601)에서 상세내역 버튼(602)를 클릭하여, 구체적인 손상 정보를 확인할 수 있다. 디스플레이 장치(400)의 프로세서(410)는 사용자의 상세내역 버튼(602)의 선택에 따라 소자의 손상에 따라 교환 또는 수리가 필요함을 알려주는 메시지를 표시하도록 디스플레이부(430)를 제어할 수 있다. 여기서, 표시되는 메시지에는 손상이 발생한 소자의 위치(또는, 번호), 손상 원인(예를 들어, 수명 초과 등)와 관련된 정보가 더 표시될 수 있다.
또한, 도 24와 같이, 메시지(601)는 서비스센터 연결 버튼(603)을 더 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(400)의 프로세서(410)는 사용자의 서비스센터 연결 버튼(603)의 선택에 응답하여, 자동으로 서비스 센터에 연락하여, 프로브 장치(100)에 대한 애프터 서비스(after-sales service 또는 follow-up service)가 요청되도록 제2 통신부(450)를 제어할 수 있다. 여기서, 애프터 서비스는 프로브 장치(100)에 대한 원격 진단을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 사용자의 서비스센터 연결 버튼(603)의 선택에 응답하여 손상이 발생한 소자의 위치(또는, 번호), 손상 원인(예를 들어, 수명 초과 등)와 관련된 정보가 서비스 센터로 송부될 수 있으며, 그에 따라 보다 효율적인 서비스가 이루어질 수 있다.
한편, 프로세서(310)는, 테스트 신호에 응답하여 수신되는 피드백 신호의 레벨을 검출하고, 검출된 신호 레벨을 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 임피던스(impedance, Z)를 결정하고, 결정된 임피던스(Z)에 대응하도록 트랜스듀서 어레이(210)에 공급되는 전력 레벨을 조정할 수 있다.
도 25와 도 26은 본 발명 일실시예에 따른 프로브 장치(100)에서 트랜스듀서 어레이(210)의 임피던스에 따른 전력 레벨의 조정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
프로세서(310)는 각 채널 별 테스트 신호에 응답하여 수신되는 피드백 신호의 레벨 예를 들어, 피드백 신호 레벨의 평균값을 검출하여, 트랜스듀서 어레이(210)의 임피던스를 판단 할 수 있다.
일반적으로, 트랜스듀서 어레이(210)는 프로브 타입에 따라 다양한 임피던스를 가진다. 또한, 동일한 프로브 타입 예를 들어, 선형 프로브의 경우에도 소자의 구성 물질, 배열 형태, 크기, 간격 등에 따라 임피던스가 상이할 수 있으므로 실제 측정되는 임피던스에 대응하여 공급되는 전력의 레벨이 제어될 필요가 있다. 측정되는 임피던스는 신호의 주파수 대역에 따라 그 값이 변경된다.
기존의 프로브 장치에서는 실제의 임피던스와 관계없이 기본적으로 높은 전력 셋팅(PW setting: extremely high)이 이루어지는 것이 일반적이며, 이는 불필요한 전력의 소모를 유발할 수 있을 뿐 아니라 장치의 동작에도 무리가 될 수 있으며, 시스템 측면에서도 발열을 해결하기 위한 추가적인 방열에 대한 부담을 높이는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명 일실시예에서는, 트랜스듀서 어레이(210)에 공급되는 전원의 레벨이 특정값으로 고정되는 것이 아니라, 장착된 트랜스듀서 어레이(210)의 임피던스에 대응하여 최적의 레벨의 전력(acoustic power)가 공급되도록 제어된다. 예를 들어, 임피던스가 높은 경우 전력 레벨이 낮게 설정(PW setting: low)되고, 임피던스가 낮은 경우 전력 레벨이 높게 설정(PW setting: high)될 수 있다.
도 25는 테스트 신호(Tx)에 응답하여 수신되는 피드백 신호(Rx)의 레벨이 낮은 경우를 도시한 것이고, 도 26은 테스트 신호(Tx)에 응답하여 수신되는 피드백 신호(Rx)의 레벨이 높은 경우를 예로 들어 도시한 것이다.
도 25(b)에 도시된 바와 같이, 피드백 신호의 레벨이 낮은 경우, 트랜스듀서 어레이(210)로 공급되는 전력의 레벨을 소정 비율 증가시키는 방식으로 전력 레벨을 조정할 수 있다. 또한, 도 26(b)와 같이, 피드백 신호의 레벨이 높은 경우, 트랜스듀서 어레이(210)로 공급되는 전력의 레벨을 소정 비율 감소시키는 방식으로 전력 레벨을 조정할 수 있다.
이를 위해, 저장부(340)에는 검출된 임피던스에 대응하는 전력 레벨에 관한 정보가 저장될 수 있다. 또한, 프로세서(310)는 검출된 임피던스를 기준값과 비교하여 전력 레벨의 조정 여부를 결정할 수 있으며, 그 기준값도 저장부(340)에 저장될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명 실시예에 따른 프로브 장치(100)는 임피던스에 따른 전력 레벨의 제어가 가능하도록 제공된다. 그에 따라, 기본적으로 장치의 저전력화가 가능하며, 동작을 위한 파라미터 설정이 완료된 이후 전력 레벨이 다소 크거나 작은 경우에도 전체적으로 전력의 레벨을 더 조정함으로써, 동작에 최적화된 전력 공급이 가능하다는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 프로브 장치(100)의 제어방법에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
도 27은 본 발명 일실시예에 의한 프로브 장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 대상체에 초음파 신호를 출력하는 프로브 장치(100)에서는 헤드(110)가 본체(120)에 장착될 수 있다(S701). 여기서, 프로브 장치(100)는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 헤드(110)가 본체(120)에 착탈 가능하게 마련된다. 헤드(110)는, 도 5 내지 도 8에서 설명한 바와 같이, 트랜스듀서 어레이(210)의 프로브 타입에 대응하여 복수 개(111, 112, 113)로 구비되며, 진단 대상, 사용자의 사용 목적 등에 따라 복수의 헤드(111, 112, 113) 중 어느 하나가 본체(120)에 장착될 수 있다.
프로브 장치(100)의 프로세서(310)는 트랜스듀서 어레이(210)로 소정 테스트 신호를 송신한다(S703). 여기서, 프로세서(310)는 본체(120)에 헤드(110)가 결합되는 것이 감지되면, 헤드(110) 내의 트랜스듀서 어레이(210)로 테스트 신호를 송신하도록 송수신부(320)를 제어할 수 있다.
일실시예에서, 송수신부(320)는 신호의 송수신이 가능한 복수의 채널을 포함하며, 송수신부(320)는 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 테스트 신호를 송신 할 수 있다.
송수신부(320)는 단계 S703에서 송신된 테스트 신호에 응답하여 트랜스듀서 어레이(210)로부터 피드백 신호를 수신한다(S705). 여기서, 송수신부(320)는 복수의 채널 중 단계 S703에서 테스트 신호를 송신한 채널을 제외한 채널을 통해 수신되는 간섭 신호를 피드백 신호로서 수신할 수 있다.
프로세서(310)는 단계 S705에서 수신된 피드백 신호에 기초하여 단계 S701에서 장착된 헤드(110)의 트랜스듀서 어레이(210)에 대응하는 프로브 타입을 결정한다(S707). 여기서, 프로세서(310)는 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 복수의 채널 각가을 통해 수신되는 피드백 신호의 레벨 번화에 기초하여 프로브 타입을 결정할 수 있다.
프로브 타입은 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 배열에 대응하며, 프로브 타입은 선형(linear), 곡선형(convex), 복층형(phased) 등을 포함하여, 진단 대상(신체 부위), 진단 목적 등에 따라 다양한 형태로 마련될 수 있다.
프로세서(310)는 단계 S707에서 결정된 타입에 대응하여 프로브 장치(100)가 동작하도록 한다(S709). 여기서, 프로세서(310)는 단계 S707에서 결정된 프로브 타입에 대응하도록 프로브 장치(100)의 동작을 위한 파라미터를 설정할 수 있으며, 그 설정 결과를 도 18과 같이 디스플레이 장치(400)를 이용하여 사용자에게 통지할 수 있다. 또한, 프로브 장치(100)의 저장부(340)에는 본체(120)에 장착 가능한 복수의 헤드(110)의 프로브 타입에 대응하는 정보가 저장될 수 있으며, 프로세서(310)는 결정된 프로브 타입에 대응하는 정보를 저장부(340)로부터 로드하여, 파라미터를 설정할 수 있다.
한편, 일실시예의 단계 S707에서 프로세서(310)는, 단계 S505에서 수신된 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 간 에러를 보정하여 송수신부(320)를 초기화할 수 있다. 여기서, 프로세서(310)는 테스트 신호를 송신한 복수의 채널 별로 수신되는 피드백 신호의 편차를 이용하여 에러를 보정하는 미세 조정(fine tuning)을 수행할 수 있으며, 송수신부(320)의 내부를 통과하는 제2 테스트 신호에 의해 보다 정확한 미세 조정을 수행할 수도 있다.
또한, 일실시예의 단계 S707에서 프로세서(310)는, 단계 S705에서 수신된 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 접속 여부를 결정하고, 결정 결과에 기초하여 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 여기서, 프로세서(310)는 복수의 채널 중 적어도 일부에 의해 송신된 테스트 신호에 응답하여 단계 S705에서 수신되는 피드백 신호를 이용하여, 단계 S703에서 테스트 신호를 송신한 채널과 트랜스듀서 어레이(210)의 소자 간의 접속 여부를 판단할 수 있다. 또한, 송수신부(320)의 내부를 통과하는 제2 테스트 신호에 의해 트랜스듀서 어레이(210)의 소자와 각 채널의 접속 여부를 결정할 수도 있다.
또한, 일실시예의 단계 S707에서 프로세서(310)는, 단계 S705에서 수신된 피드백 신호를 이용하여, 복수의 채널 각각에 접속된 트랜스듀서 어레이(210)의 소자에 대한 손상 여부를 검출할 수 있다.
또한, 일실시예의 단계 S707에서 프로세서(310)는, 단계 S705에서 수신된 피드백 신호의 레벨을 검출하고, 검출된 신호 레벨을 이용하여 트랜스듀서 어레이(210)의 임피던스를 결정하고, 결정된 임피던스에 대응하도록 트랜스듀서 어레이(210)에 공급되는 전력 레벨을 조정할 수 있다.
단계 S707에서 수행되는 과정들의 결과는 사용자에게 통지될 수 있으며, 예를 들어 프로브 장치(100)와 통신 가능한 디스플레이 장치(400)의 디스플레이부(430)를 통해 소정 메시지가 표시될 수 있다. 여기서, 사용자에게 통지되는 방식은 디스플레이 장치(400)를 이용한 메시지에 한정되지 않으며, 예를 들어 프로브 장치(100) 또는 디스플레이 장치(400)를 포함한 주변기기를 이용하여 소정 시그널을 출력할 수 있으며, 메시지나 시그널의 종류는 통지 목적에 따라 다양하게 구현 가능하다.
상기와 같은 본 발명 실시예에 따르면, 다양한 프로브 타입의 트랜스듀서 어레이(210)를 포함하는 헤드(110)가 본체(120)에 장착 가능하며, 프로브 장치(100)가 장착된 프로브 타입에 대응하여 동작이 가능하도록 자동으로 파라미터가 설정된다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 자동으로 프로브 타입을 인식하여 그에 맞게 동작 가능한 초음파 프로브 장치가 제공된다. 그에 따라, 진단 목적에 따라 다양한 프로브 타입의 헤드를 본체에 연결하여 사용할 수 있게 된다.
또한, 파라미터의 설정이 결정된 프로브 타입에 따라 자동으로 수행되므로, 사용자가 설정값을 수동으로 입력할 필요가 없으므로, 사용자의 편의가 보다 향상되는 효과가 있다.
또한, 송수신부의 복수의 채널을 활용하여 테스트 신호를 송신하고, 그에 응답하여 수신되는 피드백 신호를 이용하여 프로브 타입을 인식하도록 함으로써, 추가되는 부품 또는 비용 없이 자동으로 장착된 프로브 타입에 최적화된 동작이 가능한 장점이 있다.
또한, 테스트 신호는 트랜스듀서 어레이의 임피던스 측정, 어레이 소자의 개수 인식, 트랜스듀서의 파손 여부의 활용, 송수신부의 각 채널 별 특성 보정 등 다양하게 활용 가능하다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 다양한 실시예들은 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체로 실시될 수 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체는 전송매체 및 컴퓨터 시스템에 의해 판독 가능한 데이터를 저장하는 저장매체를 포함한다. 전송매체는 컴퓨터 시스템이 상호 결합된 유무선 네트워크를 통해 구현 가능하다.
본 발명의 다양한 실시예들은 하드웨어와 하드웨어 및 소프트웨어의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어로서, 프로세서(310, 410)는 소프트웨어인 컴퓨터프로그램이 저장되는 비휘발성메모리와, 비휘발성메모리에 저장된 컴퓨터프로그램이 로딩되는 RAM과, RAM에 로딩된 컴퓨터프로그램을 실행하는 CPU를 포함할 수 있다. 비휘발성메모리는 하드디스크드라이브, 플래쉬메모리, ROM, CD-ROMs, 자기테이프(magnetic tapes), 플로피 디스크, 광기억 장치(optical storage), 인터넷을 이용한 데이터 전송장치 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 비휘발성메모리는 본 발명의 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체(computer-readable recording medium)의 일례이다.
컴퓨터프로그램은 CPU가 읽고 실행할 수 있는 코드로서, 도 27에 도시된 단계 S701 내지 S709와 같은 프로세서(310)의 동작을 수행하도록 하는 코드를 포함한다.
컴퓨터프로그램은 프로브 장치(100) 또는 디스플레이 장치(400)에 구비된 운영체제(operating system) 또는 어플리케이션을 포함하는 소프트웨어 및/또는 외부장치와 인터페이스하는 소프트웨어에 포함되어 구현될 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims (15)

  1. 본체와;
    상기 본체에 착탈 가능하며, 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드를 포함하며,
    상기 본체는,
    복수의 채널을 이용하여 상기 트랜스듀서 어레이와 신호의 송수신이 가능한 송수신부와;
    상기 본체에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 테스트 신호에 응답하여 상기 송수신부를 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여 상기 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 상기 프로브 장치가 상기 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 프로브 장치가 상기 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하기 위한 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송수신부는, 상기 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 상기 테스트 신호를 송신하고, 상기 복수의 채널 중 상기 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 상기 피드백 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 복수의 채널 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 상기 프로브 타입을 결정하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복수의 채널 각각에 의해 상기 트랜스듀서 어레이로 상기 테스트 신호를 송신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 테스트 신호를 송신한 상기 복수의 채널 별로 수신되는 상기 피드백 신호의 편차를 이용하여 상기 복수의 채널 간 에러를 보정하여 상기 송수신부를 초기화하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 피드백 신호를 이용하여, 상기 복수의 채널 중 상기 테스트 신호를 송신한 채널과 상기 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정하고, 상기 결정 결과에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널은 상기 트랜스듀서 어레이의 배열된 소자에 대응하며, 상기 트랜스듀서 어레이의 소자의 개수는 상기 채널의 개수 이하인 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 피드백 신호의 레벨을 검출하고, 상기 검출된 신호 레벨을 이용하여 상기 트랜스듀서 어레이의 임피던스를 결정하고, 상기 결정된 임피던스에 대응하도록 상기 트랜스듀서 어레이에 공급되는 전력 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치.
  9. 프로브 장치와 디스플레이 장치를 포함하는 의료기기에 있어서,
    상기 프로브 장치는,
    본체와, 상기 본체에 착탈 가능하며 대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드를 포함하며,
    상기 본체는,
    복수의 채널을 이용하여 상기 트랜스듀서 어레이와 신호의 송수신이 가능한 송수신부와;
    상기 본체에 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 상기 테스트 신호에 응답하여 상기 송수신부를 통해 수신되는 피드백 신호에 기초하여 상기 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하고, 상기 프로브 장치가 상기 결정된 프로브 타입에 대응하여 동작하도록 하는 적어도 하나의 프로세서와;
    상기 디스플레이 장치와 통신이 가능하며, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 신호에 대한 정보를 상기 디스플레이장치로 송신하는 통신부를 포함하며,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 통신부를 통해 수신된 정보에 기초하여 생성된 초음파 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 의료기기.
  10. 본체 및 상기 본체에 착탈 가능한 헤드를 포함하는 프로브 장치의 제어방법에 있어서,
    대상체의 진단을 위한 초음파를 출력하는 트랜스듀서 어레이를 포함하는 헤드가 상기 본체에 장착되는 것을 감지하는 단계와;
    상기 트랜스듀서 어레이로 소정 테스트 신호를 송신하는 단계와;
    상기 테스트 신호에 응답하여 수신되는 피드백 신호에 기초하여 상기 장착된 헤드의 트랜스듀서 어레이에 대응하는 프로브 타입을 결정하는 단계와;
    상기 프로브 장치가 상기 결정된 프로브 타입에 대응되게 동작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로브 장치가 상기 결정된 프로브 타입에 대응되게 동작하기 위한 파라미터를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 테스트 신호를 송신하는 단계는,
    상기 프로브 장치에 마련된 송수신부의 복수의 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 상기 테스트 신호를 송신하는 단계와;
    상기 복수의 채널 중 상기 테스트 신호가 송신된 채널을 제외한 채널을 통해 상기 피드백 신호를 수신하는 단계를 포함하는 는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로브 타입을 결정하는 단계는,
    상기 테스트 신호가 송신된 채널의 인접 채널로부터 순차적으로 상기 복수의 채널 각각을 통해 수신되는 피드백 신호의 패턴에 기초하여 상기 프로브 타입을 결정하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 신호를 송신하는 단계는, 상기 프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널 각각에 의해 상기 트랜스듀서 어레이로 상기 테스트 신호를 송신하며,
    상기 프로브 타입을 결정하는 단계는, 상기 테스트 신호를 송신한 상기 복수의 채널 별로 수신되는 상기 피드백 신호의 편차를 이용하여 상기 복수의 채널 간 에러를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로브 타입을 결정하는 단계는,
    상기 피드백 신호를 이용하여, 상기 프로브 장치에 마련되는 송수신부의 복수의 채널 중 상기 테스트 신호를 송신한 채널과 상기 트랜스듀서 어레이의 접속 여부를 결정하는 단계와;
    상기 결정 결과에 기초하여 상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 공급되는 전원을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 장치의 제어방법.
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