WO2017179782A1 - 초음파 진단 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

초음파 진단 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2017179782A1
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displacement
induced
ultrasound
frequency
focused beam
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공동건
최성현
이형기
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삼성메디슨 주식회사
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Definitions

  • the disclosed embodiments relate to an ultrasound diagnostic apparatus, an ultrasound diagnostic apparatus control method, and a computer-readable recording medium storing program codes for performing the ultrasound diagnostic apparatus control method.
  • the medical imaging apparatus may include an ultrasound diagnosis apparatus, a CT apparatus, and an MRI apparatus.
  • the ultrasound diagnosis apparatus irradiates an ultrasound signal generated from a transducer of a probe to an object, and receives information of an echo signal reflected from the object to obtain an image of a part inside the object.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is used for medical purposes such as observation inside the subject, foreign matter detection, and injury measurement.
  • the ultrasound diagnostic apparatus is widely used together with other image diagnosis apparatuses because it has a higher stability, a display of an image in real time, and no radiation exposure and is safer than a diagnostic apparatus using X-rays.
  • the ultrasound diagnosis apparatus includes a B mode (brightness mode) in which a reflection coefficient of an ultrasound signal reflected from an object is represented as a two-dimensional image, and a Doppler mode in which an image of a moving object (especially blood flow) is displayed by using a Doppler effect. (doppler mode), an elastic mode for displaying an image of a difference in response between when the pressure is applied to the object and when it is not applied.
  • B mode blueness mode
  • Doppler mode an elastic mode for displaying an image of a difference in response between when the pressure is applied to the object and when it is not applied.
  • Disclosed embodiments are to provide an apparatus and method for applying an appropriate pressure to an object to obtain an image of an elastic mode.
  • the disclosed embodiments are intended to receive feedback on the pressure applied to the subject and apply appropriate pressure to the subject at no additional cost.
  • An ultrasound diagnosis apparatus including a processor configured to acquire an image is provided.
  • the processor may adjust the voltage and the number of cycles and at least one of the second focused beam when the displacement induced by the first focused beam is not suitable.
  • the probe may irradiate an object with a third focused beam having a third frequency different from the first frequency after the first focused beam to induce displacement in the tissue
  • the processor may further include the first ultrasound image and the The probe may be controlled to determine the second frequency based on a third ultrasound image and to irradiate the object with the second focused beam having the determined second frequency.
  • the processor may control the probe to change the focusing horizontal position of the second focusing beam when an obstacle that prevents the progress of the transverse wave induced by the displacement is detected in the second ultrasound image.
  • the display apparatus may further include a display configured to display information about a focus position of the focusing beam and information about a change in the focus position.
  • the processor may determine whether the induced displacement is suitable based on at least one or a combination of the magnitude of the induced displacement, a quality index of the elastic image, and a strain of the object. have.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may further include an actuator for inducing displacement by applying mechanical force to the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus may further include a display configured to display information on at least one or a combination of the intensity inducing the displacement, the magnitude of the induced displacement, and the rate of change.
  • induced displacement is not suitable, irradiating the object with a second focused beam of a second frequency different from the first frequency to induce displacement in the tissue of the object;
  • There is provided a method of controlling an ultrasound diagnostic apparatus including acquiring a second ultrasound image of an object in which displacement is induced by the second focusing beam.
  • An ultrasound diagnostic apparatus including a processor configured to acquire an ultrasound image is provided.
  • induced displacement is not suitable, irradiating the object with a second focusing beam having a focusing position different from the first frequency to induce displacement in the tissue of the object;
  • There is provided a method of controlling an ultrasound diagnostic apparatus including acquiring a second ultrasound image of an object in which displacement is induced by the second focusing beam.
  • a computer-readable recording medium storing computer program codes for performing the method of controlling the ultrasound diagnostic apparatus according to the embodiments.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasound diagnosis apparatus 100a according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a structure of an ultrasound diagnosis apparatus 100b according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of inducing displacement in an object 310.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of inducing displacement in an object, according to an exemplary embodiment.
  • FIG 5 is a diagram illustrating a view displayed on the display unit 130 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a view displayed on the display unit 130 according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a process of adjusting a frequency of a focused beam, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of inducing displacement of an object according to an exemplary embodiment.
  • FIG 9 is a view for explaining a process of adjusting the displacement induced by the actuator 810 according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a criterion for determining whether the induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a criterion for determining whether a induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a criterion for determining whether the induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method of controlling an ultrasound diagnostic apparatus, according to an exemplary embodiment.
  • An ultrasound diagnosis apparatus including a processor configured to acquire an image is provided.
  • image may refer to multi-dimensional data composed of discrete image elements.
  • the image may include a medical image (ultrasound image, CT image, MR image) of the object acquired by the ultrasound apparatus, the CT apparatus, or the MRI apparatus, but is not limited thereto.
  • the subject may comprise a human or animal, or part of a human or animal.
  • the subject may include organs such as the liver, heart, uterus, brain, breast, abdomen, or blood vessels.
  • the object may include a phantom, and the phantom may refer to a material having a volume very close to the density of the organism and the effective atomic number.
  • the phantom may be a spherical phantom having characteristics similar to a human body.
  • the ultrasound image may refer to an image obtained by irradiating an ultrasound signal generated from a transducer of a probe to an object and receiving information of an echo signal reflected from the object.
  • the ultrasound image may be variously implemented.
  • the ultrasound image may be at least one of an A mode (amplitude mode) image, a B mode (brightness mode) image, a C mode (color mode) image, and a D mode (Doppler mode) image.
  • the ultrasound image may be a 2D image or a 3D image.
  • the ultrasound image includes RF data and IQ data.
  • the RF data may include channel RF data output from an analog-digital converter and beam-formed RF data obtained by beamforming a channel RF data.
  • the IQ data is obtained by performing a mixing process of converting the center frequency into 0 Hz for the beamformed RF data.
  • 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 block diagram illustrating a configuration of an ultrasound diagnosis apparatus 100a according to an exemplary embodiment.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may include a probe 20, an ultrasound transceiver 215, an image processor 250, a communicator 270, a display 260, and a memory 280. ), An input device 290, and a controller 295, and the various components described above may be connected to each other via a bus 285.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may be implemented as a portable type as well as a cart type.
  • Examples of the portable ultrasound apparatus may include a PACS viewer, a smart phone, a laptop computer, a PDA, a tablet PC, and the like, but are not limited thereto.
  • the probe 20 transmits an ultrasound signal to the object 10 according to a driving signal applied from the ultrasound transceiver 215, and receives an echo signal reflected from the object 10.
  • the probe 20 includes a plurality of transducers, and the plurality of transducers vibrate according to an electrical signal transmitted and generate ultrasonic waves which are acoustic energy.
  • the probe 20 may be connected to the main body of the ultrasound diagnosis apparatus 100a by wire or wirelessly, and the ultrasound diagnosis apparatus 100a may include a plurality of probes 20 according to an implementation form.
  • the transmitter 210 supplies a driving signal to the probe 20, and includes a pulse generator 212, a transmission delay unit 214, and a pulser 216.
  • the pulse generator 212 generates a pulse for forming a transmission ultrasonic wave according to a predetermined pulse repetition frequency (PRF), and the transmission delay unit 214 determines a transmission directionality. Apply a delay time to the pulse. Each pulse to which the delay time is applied corresponds to a plurality of piezoelectric vibrators included in the probe 20, respectively.
  • the pulser 216 applies a driving signal (or a driving pulse) to the probe 20 at a timing corresponding to each pulse to which a delay time is applied.
  • the receiver 220 generates ultrasound data by processing an echo signal received from the probe 20, an amplifier 222, an ADC (Analog Digital converter) 224, a reception delay unit 226, and The adder 228 may be included.
  • the amplifier 222 amplifies the echo signal for each channel, and the ADC 224 analog-to-digital converts the amplified echo signal.
  • the reception delay unit 226 applies a delay time for determining reception directionality to the digitally converted echo signal, and the adder 228 sums the echo signals processed by the reception delay unit 226 by Generate ultrasound data. Meanwhile, the receiver 220 may not include the amplifier 222 according to the implementation form.
  • the amplifier 222 may be omitted.
  • the receiver 220 converts the ultrasonic signal received from the probe 20 into a beamformed RF or IQ signal using a beamformer or the like.
  • the image processor 250 generates and displays an ultrasound image through a scan conversion process on the ultrasound data generated by the ultrasound transceiver 215.
  • the ultrasound image may include a gray scale ultrasound image obtained by scanning an object in an A mode, a B mode, and a M mode, as well as a Doppler effect. It may also be a Doppler image representing a moving object using.
  • the Doppler image may include a blood flow Doppler image (or also referred to as a color flow image) representing a blood flow, a tissue Doppler image representing a tissue movement, and a spectral Doppler image displaying a moving speed of an object as a waveform. have.
  • the B mode processing unit 241 extracts and processes the B mode component from the ultrasonic data.
  • the image generator 255 may generate an ultrasound image in which the intensity of the signal is expressed as brightness based on the B mode component extracted by the B mode processor 241.
  • the Doppler processor 242 extracts the Doppler component from the ultrasound data, and the image generator 255 expresses a Doppler image (eg, color) representing the movement of the object in color or waveform based on the extracted Doppler component. Flow images) can be generated.
  • a Doppler image eg, color
  • Flow images can be generated.
  • the image generator 255 may generate a 3D ultrasound image through a volume rendering process for the volume data, and may also generate an elastic image that images the deformation degree of the object 10 according to the pressure.
  • the image generator 255 may express various additional information in text or graphics on the ultrasound image.
  • the generated ultrasound image may be stored in the memory 280.
  • the display unit 260 may be a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode, a flexible display, or a three-dimensional display. 3D display, an electrophoretic display.
  • the display unit 260 and the user input unit form a layer structure and constitute a touch screen
  • the display unit 260 may be used as an input device capable of inputting information by a user's touch in addition to the output device.
  • the touch screen may be configured to detect not only the touch input position and the touched area but also the touch pressure.
  • the touch screen may be configured such that proximity touch as well as real-touch may be detected.
  • the communication unit 270 is connected to the network 30 by wire or wirelessly to communicate with an external device or server.
  • the communicator 270 may exchange data with a hospital server or another medical device in the hospital connected through a PACS (Picture Archiving and Communication System).
  • the communicator 170 may perform data communication according to a digital imaging and communications in medicine (DICOM) standard.
  • DICOM digital imaging and communications in medicine
  • the communication unit 270 may transmit and receive data related to the diagnosis of the object, such as an ultrasound image, ultrasound data, and Doppler data of the object through the network 30, and may take a medical image taken by another medical device such as CT, MRI, or X-ray. It can also send and receive.
  • the communication unit 270 may receive information on a diagnosis history or treatment schedule of a patient from a server and use the same to diagnose an object.
  • the communication unit 270 may perform data communication with a portable terminal of a doctor or a patient, as well as a server or a medical device in a hospital.
  • the communication unit 270 may be connected to the network 30 by wire or wirelessly to exchange data with the server 32, the medical device 34, or the portable terminal 36.
  • the communication unit 270 may include one or more components that enable communication with an external device, and may include, for example, a short range communication module 271, a wired communication module 272, and a mobile communication module 273. Can be.
  • the short range communication module 271 refers to a module for short range communication within a predetermined distance.
  • Local area communication technology includes a wireless LAN, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, WFD (Wi-Fi Direct), UWB (ultra wideband), infrared communication ( IrDA (Infrared Data Association), Bluetooth Low Energy (BLE), Near Field Communication (NFC), and the like, but are not limited thereto.
  • the wired communication module 272 refers to a module for communication using an electrical signal or an optical signal, and the wired communication technology according to an embodiment includes a pair cable, a coaxial cable, an optical fiber cable, an Ethernet cable, and the like. This may be included.
  • the mobile communication module 273 transmits and receives a radio signal with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network.
  • the wireless signal may include various types of data according to transmission and reception of a voice call signal, a video call call signal, or a text / multimedia message.
  • the memory 280 stores various types of information processed by the ultrasound diagnosis apparatus 100b.
  • the memory 280 may store medical data related to diagnosis of an object, such as input / output ultrasound data and ultrasound image, or may store an algorithm or a program performed in the ultrasound diagnosis apparatus 100a.
  • the memory 280 may be implemented with various types of storage media such as a flash memory, a hard disk, and an EEPROM. Also, the ultrasound diagnosis apparatus 100a may operate a web storage or a cloud server that performs a storage function of the memory 280 on the web.
  • the input device 290 means a means for a user to receive data for controlling the ultrasound diagnosis apparatus 100a.
  • the input device 290 may include a hardware configuration such as a keypad, a mouse, a touch pad, a trackball, a jog switch, but is not limited thereto.
  • the input device 290 may include a fingerprint sensor to recognize a user's fingerprint.
  • the input device 290 may further include various components such as an electrocardiogram measurement module, a respiration measurement module, a voice recognition sensor, a gesture recognition sensor, an iris recognition sensor, a depth sensor, and a distance sensor.
  • the touch pad may also include a touch screen having a mutual layer structure with the display unit 260 described above.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may display an ultrasound image and a control panel of the ultrasound image in a predetermined mode on a touch screen.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may detect a user's touch gesture on the ultrasound image through the touch screen.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may physically include some buttons frequently used by a user among buttons included in a control panel of a general ultrasound apparatus, and the remaining buttons may be provided in a graphical user interface (GUI) form. It can be provided through a touch screen.
  • GUI graphical user interface
  • the controller 295 generally controls the operation of the ultrasound diagnosis apparatus 100a.
  • the controller 295 may control operations between the probe 20, the ultrasonic transceiver 215, the image processor 250, the communicator 270, the memory 280, and the input device 290.
  • the probe 20, the ultrasonic transceiver 215, the image processor 250, the display 240, the communicator 270, the memory 280, the input device 290, and the controller 295 may be one or more software modules. It can be implemented in various combinations of one or more hardware elements.
  • the image processor 250 may include a plurality of software modules operated by program codes stored in the memory 280, and a processor that processes the program codes.
  • at least some of the ultrasound transceiver 215, the image processor 250, and the communicator 270 may be included in the controller 295, but are not limited thereto.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a structure of an ultrasound diagnosis apparatus 100b according to an exemplary embodiment.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100b may include a probe 20, a processor 120, and a display 130.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may include a probe 20 and a processing unit 120, and the display unit 130 may not be provided.
  • the processor 120 of FIG. 2 may correspond to at least one or a combination of the image processor 250 and the controller 295 of FIG. 1.
  • the display unit 130 may correspond to the display unit 260 of FIG. 1.
  • some of the components of the ultrasound diagnosis apparatus 100a illustrated in FIG. 1 may be included in the ultrasound diagnosis apparatus 100b illustrated in FIG. 2.
  • the probe 20 irradiates an ultrasonic wave to the object and detects an echo signal.
  • the probe 20 also induces displacement in the object.
  • the probe 20 may induce a displacement on the object by irradiating a focused beam to the object.
  • the probe 20 may generate and output an ultrasonic focusing beam by controlling the ultrasonic signal output sequence in the piezoelectric elements arranged in an array form.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100a may acquire an ultrasound image of the elastic mode by capturing an ultrasound image.
  • the processor 120 controls the overall operation of the ultrasound diagnosis apparatus 100b and processes data and signals.
  • the processor 120 may be composed of one or more hardware units. According to an embodiment, the processor 120 may include a separate hardware unit serving as the image processor and the controller.
  • the processor 120 may be operated by one or more software modules generated by executing program code stored in the memory 280.
  • the processor 120 calculates a movement displacement of the tissue from the acquired ultrasound image.
  • the displacement is calculated, for example, by comparing a plurality of ultrasound images obtained before and after applying pressure.
  • the displacement may be calculated by auto-correlation or cross-correlation of the ultrasound image before and after the movement of the object.
  • the displacement may be calculated by using a difference image of the ultrasound image before and after the movement, or by differentiating the acquired ultrasound image with respect to time.
  • the processing unit 120 calculates the strain by differentiating the calculated displacement in the depth direction.
  • the processor 120 may include a module such as a displacement calculator and a strain calculator.
  • the processor 120 acquires a first ultrasound image of the object from which the displacement is induced, and determines whether the induced displacement is appropriate based on the acquired ultrasound image.
  • the processor 120 may induce the displacement using a second set value different from the first set value. 20).
  • the probe 20 repeats the process of inducing the displacement by using the second set value determined by the processor 120.
  • the processor 120 may set a third set value different from the first set value and the second set value.
  • the probe 20 may induce displacement in the object 310 using the third set value.
  • the process of inducing displacement by changing a set value may be repeated several times according to an embodiment, and the maximum number of times of inducing displacement may be limited according to an embodiment.
  • the operation of repeating the induction of the displacement may be performed in advance in the ultrasound diagnosis apparatus 100b, or until the interrupt command is input from the user, or the maximum number may be set by the user.
  • the first setpoint and the second setpoint may be values for one or more parameters that control the operation of inducing displacement in the probe 20. Combinations of different values for one or more parameters may be defined as a first set value and a second set value.
  • the processor 120 may determine the first parameter, the second parameter defined in the first set value.
  • the second set value may be defined by changing at least one of values of, and a third parameter.
  • Whether the induced displacement is appropriate may be determined based on at least one or a combination of the magnitude, strain, and quality index of the induced displacement in accordance with an embodiment. According to an embodiment, the processor 120 determines that the displacement is not appropriate when the magnitude of the displacement is smaller than the reference value, and determines that the displacement is appropriate when the magnitude of the displacement is greater than or equal to the reference value. According to another embodiment, the processor 120 may determine whether the displacement is appropriate by comparing the strain or the quality index with the reference value.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100b may operate in an elastic mode, and the ultrasound image may be an ultrasound image in an elastic mode.
  • the display unit 130 displays an operating state of the ultrasound diagnosis apparatus 100b, an ultrasound image, a user interface screen, and the like.
  • the display unit 130 may include one or more display panels according to the embodiment. According to an embodiment, the display unit 130 may be implemented in the form of a touch screen.
  • an ultrasound diagnostic apparatus encompassing embodiments disclosed herein is referred to by reference numeral 100.
  • reference numerals for the ultrasound diagnostic apparatus according to the embodiment related to the specific drawings such as 100a and 100b are used, other embodiments are not excluded, and a person of ordinary skill in the art will appreciate the features according to the embodiment. It will be appreciated that inter-dedicated embodiments are also possible if applicable to this other embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a process of inducing displacement in an object 310.
  • a pressure is applied to the object 310 to induce displacement of the object 310.
  • the object 310 may be pressed by the probe 20 to apply pressure and induce a displacement ⁇ 1 (S304).
  • the displacement ⁇ 1 is induced in the object 310
  • the length of the object 310 may be reduced in the pressure direction.
  • the height of the object 310 may be reduced to ⁇ 1 by ⁇ 1, and may be reduced to (L1- ⁇ 1).
  • the medical professional may observe the state of the tissue by using the elastic image photographed while the displacement is induced in the object 310.
  • Elastic properties can be expressed as strain.
  • Strain may be defined as the ratio of displacement to the total length of the tissue of a subject before displacement occurs. For example, when the state is changed from S302 to S304 in FIG. 3, the strain may be defined as ( ⁇ 1 / L1). Strain may vary from subject to subject. For example, in the case of S306, the ratio of the displacement ⁇ 2 to the total length L2 of the tissue is observed larger than in the case of S304, and has a large strain.
  • a user of the ultrasound diagnosis apparatus 100 may apply pressure to the object 310 using the probe 20.
  • the deviation between the users is severe, and thus, the acquisition of the elastic image may fail.
  • the pressure for pressing the object 310 is insufficient, it is difficult to observe the elasticity of the object because the magnitude of the induced displacement is small, and when the pressure for pressing the object 310 is excessive, the relationship of elasticity to the pressure enters the nonlinear section, There is a problem that it is difficult to properly grasp the elastic properties of the object.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 based on the ultrasound image obtained after the ultrasound diagnosis apparatus 100 induces the displacement, by adjusting a setting value used to induce the displacement, the deviation between the users is eliminated, and the skilled person is not skilled. Even non-users can obtain high quality elastic images.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of inducing displacement in an object, according to an exemplary embodiment.
  • the probe 20 may induce the displacement of the object 310 by irradiating the ultrasound focusing beam 405 to the object 310.
  • the displacement 410 of the object 310 is induced at the focused focusing position 408 of the focusing beam 405.
  • a shear wave 420a and 420b is generated that travels in the vertical direction of the displacement 410 from the point where the displacement 410 occurs.
  • the mode of photographing the shear wave of the object 310 is called a shear wave elastic mode
  • the ultrasound image photographed in the shear wave elastic mode is called a shear wave elastic image.
  • an appropriate magnitude of displacement 410 and shear waves 420a and 420b should be derived from the object 310.
  • the characteristics of the induced displacement 410 and the shear waves 420a and 420b include the focusing position 408 of the focusing beam 405, the amplitude or intensity of the focusing beam 405, the frequency of the focusing beam 405, the number of cycles, the trans
  • the processor 120 determines whether the displacement induced in the object 310 is appropriate by using the obtained shear wave elastic image.
  • the processor 120 changes the at least one of the focusing position, the frequency, the number of cycles, and the transducer voltage to define the second set value, and the probe 20 Induces displacement within the tissue of the subject using the second setpoint.
  • the first setpoint and the second setpoint are defined by frequency. That is, the first set value may be a first frequency, and the second set value may be a second frequency different from the first frequency.
  • the probe 20 irradiates the ultrasound focused beam of the first frequency to the object, and acquires the first ultrasound image of the object to which the displacement is induced.
  • the processor 120 determines whether the induced displacement is appropriate based on the first ultrasound image. If the induced displacement is not suitable, the processor 120 controls the probe 20 to irradiate the ultrasound focused beam of the second frequency and acquire a second ultrasound image of the object to which the displacement is induced.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100b induces displacement using focused beams having different setting values, and determines a final setting value based on a plurality of obtained ultrasound images, and determines the focused beam of the final setting values.
  • an ultrasound image may be obtained.
  • the probe 20 generates a first focused beam having a first set value, irradiates the object, induces displacement of the object, and acquires a first ultrasound image of the object from which the displacement is induced.
  • the probe 20 generates a third focused beam having a third set value, irradiates the object, induces displacement of the object, and acquires a third ultrasound image of the object from which the displacement is induced.
  • the processor 120 determines a second set value based on the first ultrasound image and the third ultrasound image, generates a second focused beam of the second set value, irradiates the object, induces displacement of the object, A second ultrasound image of the induced object is acquired.
  • the first setpoint and the second setpoint are defined by a combination of frequency and voltage.
  • the probe 20 irradiates the ultrasound focused beam of the first frequency and the first voltage to the object, and acquires the first ultrasound image of the object from which the displacement is induced.
  • the processor 120 determines whether the induced displacement is appropriate based on the first ultrasound image. If the induced displacement is not suitable, the processor 120 controls the probe 20 to irradiate the ultrasound focused beam of the second frequency and acquire a second ultrasound image of the object to which the displacement is induced.
  • the processor 120 sets a second set value to change the focusing position 408 of the focusing beam 405, and the probe 20 uses the second set value to induce displacement in the tissue of the object.
  • the processor 120 may determine whether the induced displacement is appropriate using the quality index of the shear wave elasticity.
  • the quality index may also be referred to as a reliability index (RI), a reliability measurement index (RMI), or a cost function.
  • the processor 120 acquires an ultrasound image after inducing a shear wave to an object, and calculates a shear wave speed using the ultrasound image. In addition, the processor 120 calculates a residual value by comparing the observed shear wave and the wave equation. The processor 120 determines that the first reliability score is low when the shear wave speed is small, and determines that the second reliability score is low when the residual value is large. The processor 120 calculates a quality index using the first reliability score and the second reliability score.
  • the first reliability score (score u ) determined by the shear wave speed may be defined as in Equation 1.
  • the shear wave satisfies the wave equation of Equation 2, but the larger the error included in the observed transverse wave, the larger the residual value res of Equation 3 is.
  • Equation 4 the residual value is normalized and a standardized residual value res n is calculated to obtain a value corresponding to a signal to noise ratio (SNR).
  • SNR signal to noise ratio
  • the second reliability score (score res ) may be calculated using Equation 5 using the standardized residual value.
  • res max and res min are predefined parameters.
  • the final reliability score (RI) can be defined as in Equation 6. According to an embodiment, it is also possible to calculate the final reliability score (RI) by adding the weights to the first reliability score (score u ) and the second reliability score (score res ).
  • the processor 120 may determine whether the derived displacement is appropriate by comparing the final reliability score RI with a reference value. For example, the processor 120 may determine that the induced displacement is not suitable if the final reliability score RI is smaller than the reference value.
  • FIG 5 is a diagram illustrating a view displayed on the display unit 130 according to an exemplary embodiment.
  • the display unit 130 may display the acquired ultrasound image 510 and information on the displacement induction operation. According to an exemplary embodiment, the display unit 130 displays the focusing position 520 of the focused beam on the ultrasound image 510. If the displacement induced by the first access beam of the first focusing position 520 is not suitable, the processor 120 changes the focusing position of the focusing beam to the second focusing position 522 by changing the focusing position, The probe 20 induces displacement of the object by placing the focus of the second focused beam at the second focusing position 522. In this case, the display unit 130 displays information on the second focusing position 522 on the ultrasound image 510. According to an exemplary embodiment, information about both the first focusing position 520 and the second focusing position 522 may be displayed to provide a user with information about a change in the focusing position.
  • the processor 120 may adjust the vertical focusing position of the focusing beam 405 and then adjust the horizontal focusing position when the desired vertical focusing position is reached. Even if the same focused beam 405 is irradiated, the focusing position is different depending on the object. This is because the state, characteristics, etc. of the tissues vary depending on the subject.
  • the processor 120 adjusts the vertical focusing position to correspond to the vertical target position to induce the displacement by adjusting the frequency.
  • the vertical focusing position means a depth from the probe 20 toward the object.
  • the processor 120 adjusts the horizontal focusing position based on the obtained shear wave elastic image. As shown in FIG. 5, the horizontal focusing position means adjusting the focusing position while maintaining the height of the focusing position of the focusing beam.
  • the display unit 130 may display at least one or a combination of the magnitude of the displacement, the quality index of the shear wave elasticity, and the intensity of the focused beam.
  • the graphical user interface view may include a marker 532 indicating the value of the quality index of shear wave elasticity calculated from an ultrasound image in 530 boxes representing the full range of quality index of shear wave elasticity. Can be.
  • the processor 120 may adjust the focusing position by adjusting the ultrasonic signal output sequence of the transducer array of the probe 20.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a view displayed on the display unit 130 according to an exemplary embodiment.
  • the processor 120 may provide a graphic user interface capable of selecting a focusing position of the focusing beam to be used when inducing the displacement. If the induced displacement is not suitable for the object, the display unit 130 may display a mark 634 indicating that the induced displacement is not suitable.
  • a mark indicating a focusing position 520 according to the first setting value is displayed on the ultrasound image 510, and the second mark is selected as a candidate for the focusing position of the second setting value.
  • a mark indicating the first candidate position 620a and the second candidate position 620b is displayed on the display unit 130. The user may select one of the first candidate position 620a and the second candidate position 620b as the cursor 610 to set a second set value.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a process of adjusting a frequency of a focused beam, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows the relationship between the distance DEPTH from the focused beam source and the intensity of the focused beam for the high frequency focused beam and the low frequency focused beam.
  • the horizontal axis of the graph of FIG. 7 is defined as the distance DEPTH from the focused beam source, and the vertical axis is defined as the intensity of the focused beam INTENSITY.
  • the intensity of the focused beam may be adjusted by the frequency.
  • the acoustic radiation force involved in causing the displacement is proportional to the intensity. Equation 7 shows an acoustic radiation force (F).
  • F is the acoustic radiation force
  • I is the intensity of the focused beam
  • c is the velocity of ultrasonic waves
  • ⁇ is the attenuation coefficient
  • the intensity I (x) of the focused beam at position x is defined as in Equation 8.
  • I 0 is the intensity of the focused beam output from the probe 20
  • e is a natural constant
  • ⁇ is attenuation coefficient
  • f is frequency
  • x is depth.
  • the processor 120 may decrease the frequency to increase the intensity of the focused beam at a predetermined position and increase the displacement.
  • the processor 120 may adjust the intensity of the focused beam by adjusting the voltage applied to the transducer of the probe 20. In addition, the processor 120 may adjust the intensity of the focused beam by adjusting the number of cycles of the focused beam.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a method of inducing displacement of an object according to an exemplary embodiment.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100b includes an actuator 810 for inducing a displacement by applying a mechanical force to the object.
  • the actuator 810 may be implemented in the form of a motor, a water balloon, an air bag, or the like that converts electrical energy into mechanical force.
  • the actuator 810 may be disposed adjacent to the probe 20 to transmit mechanical force to the probe 20.
  • the probe 20 is moved by the actuator 810 to apply pressure to the object 310, and a displacement ⁇ 3 is induced in the object 310 by the pressure from the probe 20.
  • FIG. 9 is a view for explaining a process of adjusting the displacement induced by the actuator 810 according to an embodiment.
  • the four graphs of FIG. 9 are graphs showing the displacement of the actuator 810 over time.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents displacement.
  • the first setpoint and the second setpoint are determined by the frequency and amplitude of the actuator 810.
  • the processor 120 may induce the displacement by adjusting at least one or a combination of the frequency and the amplitude of the actuator. For example, when the actuator operates at the same frequency and time as the graph of S902 and induces displacement on the object, and the displacement is determined to be small and not suitable, the processor 120 increases the amplitude of the actuator 810. (S904)
  • the pressure applied to the object 310 may be increased by increasing the pressure applied to the object 310 or by increasing the frequency of the actuator 810 (S906).
  • the processor 120 may increase the pressure applied to the object 310 by increasing both the frequency and the amplitude of the actuator 810 (S908). Which of the amplitude and frequency of the actuator 810 is to be increased preferentially may vary depending on the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a criterion for determining whether the induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • the horizontal axis represents strain rate and the vertical axis represents quality index.
  • the strain may be used to determine whether the induced displacement is appropriate.
  • the processor 120 may determine that the induced displacement is suitable when the strain is greater than or equal to the reference value S ref , and determine that the induced displacement is insufficient because the induced displacement is smaller than the reference value S ref .
  • the quality index value is determined by the strain, and when the quality index has a value equal to or greater than the reference value RI ref , the processor 120 determines that the displacement is appropriately derived, and the quality index is less than the reference value RI ref . When having a value, it can be determined that the induced displacement is not suitable.
  • the strain may use an average value in space.
  • the strain may be an average value for a predetermined area in the elastic image.
  • the strain may be one period average of the strain averages obtained in one frame or the maximum value in the period.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a criterion for determining whether a induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • the horizontal axis represents strain rate and the vertical axis represents quality index.
  • the processor 120 determines that the induced displacement is appropriate and the strain is equal to the first reference value S ref1. ) Or less than the second reference value S ref2 , it may be determined that the induced displacement is not suitable.
  • the quality index value is determined by the strain, and when the quality index has a value equal to or greater than the reference value RI ref , the processor 120 determines that the displacement is appropriately derived, and the quality index is less than the reference value RI ref . When having a value, it can be determined that the induced displacement is not suitable.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a criterion for determining whether the induced displacement is suitable according to an embodiment.
  • the horizontal axis represents strain rate and the vertical axis represents quality index.
  • the quality index graph for the strain may have the form of a Gaussian curve 1210 having a peak at the target reference value S target .
  • the processor 120 calculates a strain from the ultrasound image, and calculates a quality index by applying the calculated strain to the Gaussian curve 1210.
  • the processor 120 may determine that the displacement is appropriately derived.
  • the processor 120 may determine that the derived displacement is not suitable. .
  • the strain average is too small, the SNR of the strain image tends to be insufficient, and if too large, the strain tends to be distorted. According to this embodiment, there is an effect that the strain can be maintained in an appropriate range.
  • FIG. 13 is a flowchart of a method of controlling an ultrasound diagnostic apparatus, according to an exemplary embodiment.
  • Each step of the ultrasound diagnostic apparatus control method may be performed by an ultrasound diagnostic apparatus including a processor capable of processing an image and a storage medium.
  • the ultrasound diagnostic apparatus 100a or 100b according to the disclosed embodiments will be described based on an embodiment in which the ultrasound diagnostic apparatus control method is performed. Therefore, the embodiments described with respect to the ultrasound diagnosis apparatuses 100a and 100b may be applied to the method for controlling the ultrasound diagnosis apparatus, and the embodiments described with reference to the method for controlling the ultrasound diagnosis apparatus may be implemented with respect to the ultrasound diagnosis apparatuses 100a and 100b. Applicable to the examples.
  • the method of controlling the ultrasound diagnostic apparatus according to the disclosed embodiments is performed by the ultrasound diagnostic apparatuses 100a and 100b disclosed herein, which is not limited thereto, and may be performed by various types of ultrasound diagnostic apparatuses. Descriptions of the ultrasound diagnosis apparatuses 100a and 100b are not repeated.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 induces a displacement to the object by using the first set value (S1302).
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 may induce displacement on the object by using the ultrasound focusing beam, or induce displacement on the object by using an actuator.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 obtains an ultrasound image in a state where a displacement is induced in an object (S1304).
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 may obtain an ultrasound image from an echo signal obtained by the probe 20.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 determines whether the induced displacement is suitable from the acquired ultrasound image (S1306).
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 determines whether the induced displacement is appropriate using values of the magnitude of the displacement, the strain, the quality index, and the like.
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 may induce displacement in the object by using a second set value different from the first set value (S1308).
  • the ultrasound diagnosis apparatus 100 may acquire an ultrasound image in operation S1304.
  • the process of acquiring the ultrasound image may be repeated while changing the set value for inducing the displacement until it is determined that the induced displacement is appropriate.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus and control method thereof of the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM. CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission over the Internet.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 프로브; 및 상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하고, 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하도록 상기 프로브를 제어하고, 상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 처리부를 포함하는 초음파 진단 장치가 제공된다.

Description

초음파 진단 장치 및 그 제어 방법
개시된 실시예들은, 초음파 진단 장치, 초음파 진단 장치 제어 방법, 및 상기 초음파 진단 장치 제어 방법을 수행하는 프로그램 코드들을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
근래 의료분야에서는 각종 질병의 조기 진단 또는 수술을 목적으로 인체의 생체 조직에 대한 정보를 영상화하여 획득하기 위한 각종 의료 영상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 의료 영상 장치의 대표적인 예로는 초음파 진단 장치, CT 장치, MRI 장치를 포함할 수 있다.
초음파 진단 장치는 프로브(probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻는다. 특히, 초음파 진단 장치는 대상체 내부의 관찰, 이물질 검출, 및 상해 측정 등 의학적 목적으로 사용된다. 이러한 초음파 진단 장치는 X선을 이용하는 진단 장치에 비하여 안정성이 높고, 실시간으로 영상의 디스플레이가 가능하며, 방사능 피폭이 없어 안전하다는 장점이 있어서 다른 화상 진단 장치와 함께 널리 이용된다.
한편, 초음파 진단 장치는 대상체로부터 반사되는 초음파 신호의 반사 계수를 2차원 영상으로 보이는 B모드(brightness mode), 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체(특히, 혈류)의 영상을 보이는 도플러 모드(doppler mode), 대상체에 압력(compression)을 가할 때와 가하지 않을 대의 반응 차이를 영상으로 보이는 탄성 모드(elastic mode) 등을 제공할 수 있다.
개시된 실시예들은, 탄성 모드의 영상을 획득하기 위해, 대상체에 적절할 압력을 가하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 개시된 실시예들은, 추가적인 비용 없이 대상체에 가한 압력에 대한 피드백을 받고, 대상체에 적절한 압력을 가하기 위한 것이다.
개시된 일 실시예의 일 측면에 따르면,
제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 프로브; 및
상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하고, 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하도록 상기 프로브를 제어하고, 상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 처리부를 포함하는 초음파 진단 장치가 제공된다.
상기 처리부는, 상기 제1 집속빔에 의해 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제2 집속빔의 전압 및 사이클 개수 및 적어도 하나를 조절할 수 있다.
상기 프로브는, 상기 제1 집속빔의 조사 후에, 상기 제1 주파수와 다른 제3 주파수의 제3 집속빔을 대상체에 조사하여 조직 내의 변위를 유도하고, 상기 처리부는, 상기 제1 초음파 영상과 상기 제3 초음파 영상에 기초하여, 상기 제2 주파수를 결정하고, 상기 결정된 제2 주파수의 상기 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하도록 상기 프로브를 제어할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 제2 초음파 영상에서 상기 변위에 의해 유도되는 횡파의 진행을 방해하는 장애물이 검출된 경우, 상기 제2 집속빔의 포커싱 수평 위치를 변경하도록 상기 프로브를 제어할 수 있다.
상기 집속빔의 포커스 위치에 대한 정보, 및 상기 포커스 위치의 변화에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 처리부는, 유도된 변위의 크기, 탄성 영상의 품질 인덱스(quality index), 및 상기 대상체의 변형률(strain) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단할 수 있다.
상기 초음파 진단 장치는, 상기 대상체에 기계적인 힘을 가하여 변위를 유도하는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.
상기 초음파 진단 장치는, 변위를 유도하는 세기, 유도된 변위의 크기, 및 변화율 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
개시된 일 실시예의 다른 측면에 따르면,
제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 단계;
상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 단계;
상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하는 단계; 및
상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 단계를 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법이 제공된다.
개시된 실시예의 다른 측면에 따르면,
제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 프로브; 및
상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하고, 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 집속빔과 다른 포커싱 위치를 갖는 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하도록 상기 프로브를 제어하고, 상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 처리부를 포함하는 초음파 진단 장치가 제공된다.
개시된 실시예의 다른 측면에 따르면,
제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 단계;
상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하는 단계;
상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 단계;
상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 포커싱 위치를 갖는 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하는 단계; 및
상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 단계를 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법이 제공된다.
개시된 실시예의 다른 측면에 따르면, 상기 실시예들에 따른 초음파 진단 장치 제어 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램 코드들을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.
개시된 실시예들에 따르면, 탄성 모드의 영상을 획득할 때, 대상체에 적절할 압력을 가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 개시된 실시예들에 따르면, 추가적인 비용 없이 대상체에 가한 압력에 대한 피드백을 받고, 대상체에 적절한 압력을 가할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100b)의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 대상체(310)에 변위를 유도하는 과정을 설명한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따라 대상체에 변위를 유도하는 과정을 설명한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 표시부(130)에 표시되는 뷰(view)를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 표시부(130)에 표시되는 뷰를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따라 집속빔의 주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 대상체의 변위를 유도하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따라 액추에이터(810)에 의해 유도되는 변위를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
개시된 일 실시예의 일 측면에 따르면,
제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 프로브; 및
상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하고, 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하도록 상기 프로브를 제어하고, 상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 처리부를 포함하는 초음파 진단 장치가 제공된다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "영상"이란 이산적인 영상 요소들로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 초음파 장치, CT 장치, MRI 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상(초음파 영상, CT 영상, MR 영상) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
대상체는 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, 대상체는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 팬텀은, 인체와 유사한 특성을 갖는 구형 팬텀일 수 있다.
초음파 영상은 프로브(probe)의 트랜스듀서(transducer)로부터 생성되는 초음파 신호를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 에코 신호의 정보를 수신하여 획득한 영상을 의미할 수 있다. 또한, 초음파 영상은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode) 영상, B 모드(brightness mode) 영상, C 모드(color mode) 영상, D 모드(Doppler mode) 영상 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초음파 영상은 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수도 있다. 또한, 초음파 영상은 RF 데이터 및 IQ 데이터를 포함한다. RF 데이터는 아날로그 디지털 컨버터로부터 출력된 채널 RF 데이터, 채널 RF 데이터에 빔포밍 처리를 하여 획득된 빔폼드(beam-formed) RF 데이터를 포함할 수 있다. IQ 데이터는 빔폼드 RF 데이터에 대해 센터 주파수를 0Hz로 변환하는 믹싱(mixing) 처리를 하여 획득된다.
또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)는 프로브(20), 초음파 송수신부(215), 영상 처리부(250), 통신부(270), 디스플레이부(260), 메모리(280), 입력 디바이스(290), 및 제어부(295)를 포함할 수 있으며, 상술한 여러 구성들은 버스(285)를 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)는 카트형뿐만 아니라 휴대형으로도 구현될 수 있다. 휴대형 초음파 장치의 예로는 팩스 뷰어(PACS viewer), 스마트 폰(smart phone), 랩탑 컴퓨터, PDA, 태블릿 PC 등이 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로브(20)는, 초음파 송수신부(215)로부터 인가된 구동 신호(driving signal)에 따라 대상체(10)로 초음파 신호를 송출하고, 대상체(10)로부터 반사된 에코 신호를 수신한다. 프로브(20)는 복수의 트랜스듀서를 포함하며, 복수의 트랜스듀서는 전달되는 전기적 신호에 따라 진동하며 음향 에너지인 초음파를 발생시킨다. 또한, 프로브(20)는 초음파 진단 장치(100a)의 본체와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있으며, 초음파 진단 장치(100a)는 구현 형태에 따라 복수 개의 프로브(20)를 구비할 수 있다.
송신부(210)는 프로브(20)에 구동 신호를 공급하며, 펄스 생성부(212), 송신 지연부(214), 및 펄서(216)를 포함한다. 펄스 생성부(212)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 펄스(pulse)를 생성하며, 송신 지연부(214)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 펄스는, 프로브(20)에 포함된 복수의 압전 진동자(piezoelectric vibrators)에 각각 대응된다. 펄서(216)는, 지연 시간이 적용된 각각의 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 프로브(20)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다.
수신부(220)는 프로브(20)로부터 수신되는 에코 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 증폭기(222), ADC(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter)(224), 수신 지연부(226), 및 합산부(228)를 포함할 수 있다. 증폭기(222)는 에코 신호를 각 채널(channel) 마다 증폭하며, ADC(224)는 증폭된 에코 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(226)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 에코 신호에 적용하고, 합산부(228)는 수신 지연부(226)에 의해 처리된 에코 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 한편, 수신부(220)는 그 구현 형태에 따라 증폭기(222)를 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 프로브(20)의 감도가 향상되거나 ADC(224)의 처리 비트(bit) 수가 향상되는 경우, 증폭기(222)는 생략될 수도 있다. 또한 수신부(220)는 빔포머(beam-former) 등을 이용하여, 프로브(20)로부터 수신된 초음파 신호를 beamformed RF 또는 IQ 신호로 변환한다.
영상 처리부(250)는 초음파 송수신부(215)에서 생성된 초음파 데이터에 대한 스캔 변환(scan conversion) 과정을 통해 초음파 영상을 생성하고 표시한다.
한편, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode), B 모드(brightness mode) 및 M 모드(motion mode)에서 대상체를 스캔하여 획득된 그레이 스케일(gray scale)의 초음파 영상뿐만 아니라, 도플러 효과(doppler effect)를 이용하여 움직이는 대상체를 표현하는 도플러 영상일 수도 있다. 도플러 영상은, 혈액의 흐름을 나타내는 혈류 도플러 영상 (또는, 컬러 플로우 영상으로도 불림), 조직의 움직임을 나타내는 티슈 도플러 영상, 및 대상체의 이동 속도를 파형으로 표시하는 스펙트럴 도플러 영상을 포함할 수 있다.
B 모드 처리부(241)는, 초음파 데이터로부터 B 모드 성분을 추출하여 처리한다. 영상 생성부(255)는, B 모드 처리부(241)에 의해 추출된 B 모드 성분에 기초하여 신호의 강도가 휘도(brightness)로 표현되는 초음파 영상을 생성할 수 있다.
마찬가지로, 도플러 처리부(242)는, 초음파 데이터로부터 도플러 성분을 추출하고, 영상 생성부(255)는 추출된 도플러 성분에 기초하여 대상체의 움직임을 컬러 또는 파형으로 표현하는 도플러 영상(예를 들어, 컬러 플로우 영상 등)을 생성할 수 있다.
영상 생성부(255)는, 볼륨 데이터에 대한 볼륨 렌더링 과정을 거쳐 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 압력에 따른 대상체(10)의 변형 정도를 영상화한 탄성 영상 또한 생성할 수도 있다.
나아가, 영상 생성부(255)는 초음파 영상 상에 여러 가지 부가 정보를 텍스트, 그래픽으로 표현할 수도 있다. 한편, 생성된 초음파 영상은 메모리(280)에 저장될 수 있다.
디스플레이부(260)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(260)와 사용자 입력부가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(260)는 출력 장치 이외에 사용자의 터치에 의한 정보의 입력이 가능한 입력 장치로도 사용될 수 있다.
터치 스크린은 터치 입력 위치, 터치된 면적뿐만 아니라 터치 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.
통신부(270)는, 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 외부 디바이스나 서버와 통신한다. 통신부(270)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신부(170)는 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.
통신부(270)는 네트워크(30)를 통해 대상체의 초음파 영상, 초음파 데이터, 도플러 데이터 등 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치에서 촬영한 의료 영상 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(270)는 서버로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등에 관한 정보를 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 나아가, 통신부(270)는 병원 내의 서버나 의료 장치뿐만 아니라, 의사나 환자의 휴대용 단말과 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
통신부(270)는 유선 또는 무선으로 네트워크(30)와 연결되어 서버(32), 의료 장치(34), 또는 휴대용 단말(36)과 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부(270)는 외부 디바이스와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(271), 유선 통신 모듈(272), 및 이동 통신 모듈(273)을 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈(271)은 소정 거리 이내의 근거리 통신을 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유선 통신 모듈(272)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 위한 모듈을 의미하며, 일 실시예에 의한 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이더넷(ethernet) 케이블 등이 포함될 수 있다.
이동 통신 모듈(273)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
메모리(280)는 초음파 진단 장치(100b)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 메모리(280)는 입/출력되는 초음파 데이터, 초음파 영상 등 대상체의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 초음파 진단 장치(100a) 내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
메모리(280)는 플래시 메모리, 하드디스크, EEPROM 등 여러 가지 종류의 저장매체로 구현될 수 있다. 또한, 초음파 진단 장치(100a)는 웹 상에서 메모리(280)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
입력 디바이스(290)는, 사용자가 초음파 진단 장치(100a)를 제어하기 위한 데이터를 입력 받는 수단을 의미한다. 입력 디바이스(290)는 키 패드, 마우스, 터치 패드, 트랙볼, 조그 스위치 등 하드웨어 구성을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 입력 디바이스(290)는 지문 인식 센서를 포함하여, 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이외에도 입력 디바이스(290)는 심전도 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 음성 인식 센서, 제스쳐 인식 센서, 홍채 인식 센서, 깊이 센서, 거리 센서 등의 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 전술한 디스플레이부(260)와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린도 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)는, 소정 모드의 초음파 영상 및 초음파 영상에 대한 컨트롤 패널을 터치 스크린상에 표시할 수 있다. 그리고 초음파 진단 장치(100a)는, 터치 스크린을 통해 초음파 영상에 대한 사용자의 터치 제스처를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100a)는, 일반적인 초음파 장치의 컨트롤 패널에 포함되어 있던 버튼들 중 사용자가 자주 사용하는 일부 버튼을 물리적으로 구비하고, 나머지 버튼들은 GUI(Graphical User Interface) 형태로 터치 스크린을 통해 제공할 수 있다.
제어부(295)는 초음파 진단 장치(100a)의 동작을 전반적으로 제어한다. 제어부(295)는 프로브(20), 초음파 송수신부(215), 영상 처리부(250), 통신부(270), 메모리(280), 및 입력 디바이스(290) 간의 동작을 제어할 수 있다.
프로브(20), 초음파 송수신부(215), 영상 처리부(250), 디스플레이부(240), 통신부(270), 메모리(280), 입력 디바이스(290) 및 제어부(295)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈 및 하나 이상의 하드웨어 요소의 다양한 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 영상 처리부(250)는 메모리(280)에 저장된 프로그램 코드에 의해 동작하는 복수의 소프트웨어 모듈, 및 프로그램 코드를 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 송수신부(215), 영상 처리부(250), 및 통신부(270) 중 적어도 일부는 제어부(295)에 포함될 수 있으나, 이러한 구현 형태에 제한되지는 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100b)의 구조를 나타낸 블록도이다.
일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100b)는 프로브(20), 처리부(120), 및 표시부(130)를 포함한다. 실시예에 따라서는 초음파 진단 장치(100a)가 프로브(20) 및 처리부(120)를 포함하고, 표시부(130)는 구비하지 않을 수도 있다.
도 2의 처리부(120)는 도 1의 영상 처리부(250) 및 제어부(295) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 대응될 수 있다. 표시부(130)는 도 1의 디스플레이부(260)에 대응될 수 있다. 실시예에 따라, 도 1에 도시된 초음파 진단 장치(100a)의 구성요소들 중 일부가 도 2에 도시된 초음파 진단 장치(100b)에 포함될 수 있다.
프로브(20)는 대상체에 초음파를 조사하고, 에코 신호를 검출한다. 또한 프로브(20)는 대상체에 변위(displacement)를 유도한다. 일 실시예에 따르면, 프로브(20)는 대상체에 집속빔(focused beam)을 조사하여, 대상체에 변위를 유도할 수 있다. 프로브(20)는 어레이 형태로 배열된 압전 소자에서의 초음파 신호 출력 시퀀스를 제어하여, 초음파 집속빔을 생성하고 출력할 수 있다. 대상체에 집속빔을 조사하면, 집속빔에 의해 대상체에 변형이 발생하여, 조직의 변위가 유도된다. 초음파 진단 장치(100a)는 대상체에 변위가 유도되었을 때, 초음파 영상을 촬영하여, 탄성 모드의 초음파 영상을 획득할 수 있다.
처리부(120)는 초음파 진단 장치(100b) 전반의 동작을 제어하고, 데이터 및 신호를 처리한다. 처리부(120)는 하나 또는 그 이상의 하드웨어 유닛으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면 처리부(120)는 영상 처리부와 제어부의 역할을 하는 별개의 하드웨어 유닛을 구비할 수 있다. 처리부(120)는 메모리(280)에 저장된 프로그램 코드를 실행하여 생성되는 하나 이상의 소프트웨어 모듈에 의해 동작할 수 있다.
처리부(120)는 획득된 초음파 영상으로부터 조직의 움직임 변위를 계산한다. 변위는 예를 들면, 압력을 가하기 전과 후에 획득된 복수의 초음파 영상을 비교하여 산출된다. 변위는 대상체의 이동 전후의 초음파 영상을 auto-correlation, 또는 cross-correlation하여 산출될 수 있다. 다른 예로서 변위는 이동 전후의 초음파 영상의 차영상을 이용하거나, 획득된 초음파 영상을 시간에 대해 미분하여 산출할 수 있다. 또한 처리부(120)는 산출된 변위를 깊이 방향으로 미분하여 변형률을 산출한다. 일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 변위 산출부, 변형률 산출부와 같은 모듈을 포함할 수 있다.
처리부(120)는 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 획득된 초음파 영상에 기초하여, 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단한다. 프로브(20)가 제1 설정값을 이용하여 변위를 유도하고, 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 처리부(120)는 제1 설정값과 다른 제2 설정값을 이용하여 변위를 유도하도록 프로브(20)를 제어한다. 프로브(20)는 처리부(120)에서 결정된 제2 설정값을 이용하여, 변위를 유도하는 과정을 반복한다. 프로브(20)에서 제2 설정값을 이용하여 변위를 유도한 후, 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 처리부(120)는 제1 설정값 및 제2 설정값과 다른 제3 설정값을 설정할 수 있으며, 프로브(20)는 제3 설정값을 이용하여 대상체(310)에 변위를 유도할 수 있다.
설정값을 변경하며 변위를 유도하는 과정은 실시예에 따라 수회 반복하여 실시될 수 있으며, 변위의 유도를 반복하는 최대 횟수는 실시예에 따라 제한될 수 있다. 예를 들면, 변위의 유도를 반복하는 동작은 초음파 진단 장치(100b)에 미리 최대 횟수가 설정되어 있거나, 사용자로부터 중단 명령이 입력될 때까지 수행되거나, 사용자에 의해 최대 횟수가 설정될 수 있다.
제1 설정값 및 제2 설정값은 프로브(20)에서 변위를 유도하는 동작을 제어하는 하나 이상의 파라미터들에 대한 값일 수 있다. 하나 이상의 파라미터들에 대한 서로 다른 값의 조합을 제1 설정값 및 제2 설정값으로 정의할 수 있다. 프로브(20)의 변위를 유도하는 동작이 제1 파라미터, 제2 파라미터, 및 제3 파라미터의 조합에 의해 제어되는 경우, 처리부(120)는 제1 설정값에서 정의된 제1 파라미터, 제2 파라미터, 및 제3 파라미터의 값 중 적어도 하나의 값을 변경하여, 제2 설정값을 정의할 수 있다.
유도된 변위가 적절한지 여부는, 실시예에 따라 유도된 변위의 크기, 변형률, 및 품질 인덱스 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 기초하여 판단될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 변위의 크기가 기준값보다 작은 경우, 변위가 적절하지 않은 것으로 판단하고, 변위의 크기가 기준값 이상인 경우, 변위가 적절한 것으로 판단한다. 다른 실시예에 따르면, 처리부(120)는 변형률 또는 품질 인덱스를 기준값과 비교하여 변위가 적절한지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초음파 진단 장치(100b)는 탄성 모드로 동작하고, 상기 초음파 영상은 탄성 모드의 초음파 영상일 수 있다.
표시부(130)는 초음파 진단 장치(100b)의 동작 상태, 초음파 영상, 사용자 인터페이스 화면 등을 표시한다. 표시부(130)는 실시예에 따라 하나 또는 그 이상의 표시 패널을 구비할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시부(130)는 터치스크린의 형태로 구현될 수 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시예들을 포괄하는 초음파 진단 장치를 참조번호 100으로 지칭한다. 단, 100a, 100b와 같이 특정 도면에 관련된 실시예에 의한 초음파 진단 장치에 대한 참조번호를 사용하였다 하더라도, 다른 실시예를 배제하는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 일 실시예에 따른 특징이 다른 실시예에 적용 가능하면 실시예간 전용도 가능함을 이해할 것이다.
도 3은 대상체(310)에 변위를 유도하는 과정을 설명한 도면이다.
탄성 영상을 획득하기 위해서는 대상체(310)에 압력을 가하여 대상체(310)의 변위를 유도한다. 예를 들면, 도 3의 S302에 도시된 바와 같이, 대상체(310)를 프로브(20)로 눌러서 압력을 가하고 변위(δ1)를 유도할 수 있다(S304). 대상체(310)에 변위(δ1)가 유도되면, 대상체(310)의 길이가 압력 방향으로 줄어들 수 있다. 예를 들면, 도 3의 S304에 도시된 바와 같이, 대상체(310)의 높이가 L1이었던 것이 δ1만큼 감소하여, (L1- δ1)로 감소할 수 있다. 이와 같이 대상체(310)에 압력이 가해져 변위가 발생한 상태에서는 대상체(310) 내의 조직의 상태에 따라 변위가 다르게 나타남에 의해, 조직의 상태를 진단할 수 있다. 따라서 의료 전문가는 대상체(310)에 변위가 유도된 상태에서 촬영된 탄성 영상을 이용하여 조직의 상태를 관찰할 수 있다.
의료 전문가는 탄성 영상을 이용하여 조직의 탄성 특성을 측정할 수 있다. 탄성 특성은 변형률(strain)로 표현될 수 있다. 변형률은 변위가 발생하기 전의 대상체의 해당 조직의 전체 길이에 대한 변위의 비율로 정의될 수 있다. 예를 들면, 도 3의 S302로부터 S304의 상태로 변화된 경우, 변형률은 (δ1 / L1)으로 정의될 수 있다. 변형률은 대상체에 따라 다르게 나타날 수 있다. 예를 들면, S306의 경우, 해당 조직의 전체 길이(L2)에 대한 변위(δ2)의 비율이 S304의 경우에 비해 크게 관찰되어, 큰 변형률을 갖는다.
이와 같이 대상체의 변위를 유도하여 탄성 영상을 얻기 위해서는, 적절한 압력을 가하여 대상체의 변위를 유도해야 한다. 간단하게는 초음파 진단 장치(100)의 사용자가 프로브(20)를 이용하여 대상체(310)에 압력을 가할 수 있다. 그런데 초음파 진단 장치(100)의 사용자가 프로브(20)를 이용하여 대상체(310)를 누름에 의해 압력을 가하는 경우, 사용자 간의 편차가 심하여, 탄성 영상의 획득에 실패하는 경우가 발생한다. 대상체(310)를 누르는 압력이 부족한 경우, 유도되는 변위의 크기가 작아 대상체의 탄성을 관찰하기 어렵고, 대상체(310)를 누르는 압력이 과도한 경우, 압력에 대한 탄성의 관계가 비선형 구간에 진입하여, 대상체의 탄성 특성을 제대로 파악하기 어려운 문제가 있다.
개시된 실시예들에 따르면, 초음파 진단 장치(100)가 변위를 유도한 후 획득된 초음파 영상에 기초하여, 변위를 유도할 때 이용되는 설정값을 조절함에 의해, 사용자 간의 편차를 제거하고, 숙련되지 않은 사용자도 고품질의 탄성 영상을 얻을 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 대상체에 변위를 유도하는 과정을 설명한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 프로브(20)는 초음파 집속빔(405)을 대상체(310)에 조사하여, 대상체(310)의 변위를 유도할 수 있다. 대상체(310)에 초음파 집속빔(405)을 조사하면, 집속빔(405)의 초점이 맞는 포커싱 위치(408)에서 대상체(310)의 변위(410)가 유도된다. 이러한 대상체의 변위(410)에 의해, 변위(410)가 발생한 지점으로부터 변위(410)의 수직 방향으로 진행하는 횡파(shear wave; 420a, 420b)가 발생한다. 대상체(310)의 횡파를 촬영하는 모드를 횡파 탄성 모드라 하며, 횡파 탄성 모드에서 촬영된 초음파 영상을 횡파 탄성 영상이라 지칭한다. 고품질의 횡파 탄성 영상을 획득하기 위해서는, 대상체(310)에서 적절한 크기의 변위(410) 및 횡파(420a, 420b)가 유도되어야 한다. 유도되는 변위(410) 및 횡파(420a, 420b)의 특성은 집속빔(405)의 포커싱 위치(408), 집속빔(405)의 진폭 또는 세기, 집속빔(405)의 주파수, 사이클 개수, 트랜스듀서 전압 등에 따라 달라진다.일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 획득된 횡파 탄성 영상을 이용하여 대상체(310)에 유도된 변위가 적절한지 여부를 판단한다. 처리부(120)는 제1 설정값에 의해 유도된 변위가 적절하지 않은 경우, 포커싱 위치, 주파수, 사이클 개수, 및 트랜스듀서 전압 중 적어도 하나를 변경하여 제2 설정값을 정의하고, 프로브(20)는 제2 설정값을 이용하여 대상체의 조직 내에 변위를 유도한다.
일 실시예에 따르면, 제1 설정값 및 제2 설정값은 주파수에 의해 정의된다. 즉, 제1 설정값은 제1 주파수이고, 제2 설정값은 제1 주파수와 다른 제2 주파수일 수 있다. 프로브(20)는 제1 주파수의 초음파 집속빔을 대상체에 조사하고, 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득한다. 처리부(120)는 상기 제1 초음파 영상에 기초하여, 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단한다. 처리부(120)는 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제2 주파수의 초음파 집속빔을 조사하고, 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하도록 프로브(20)를 제어한다.
일 실시예에 따른 초음파 진단 장치(100b)는 서로 다른 설정값의 집속빔을 이용하여 변위를 유도하고 획득된 복수의 초음파 영상에 기초하여, 최종 설정값을 결정하고, 최종 설정값의 집속빔을 대상체에 조사하여 변위를 유도한 후, 초음파 영상을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로브(20)가 제1 설정값의 제1 집속빔을 생성하여 대상체에 조사하고 대상체의 변위를 유도하고, 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득한다. 다음으로 프로브(20)까 제3 설정값의 제3 집속빔을 생성하여 대상체에 조사하고 대상체의 변위를 유도하고, 변위가 유도된 대상체의 제3 초음파 영상을 획득한다. 처리부(120)는 제1 초음파 영상 및 제3 초음파 영상에 기초하여 제2 설정값을 결정하고, 제2 설정값의 제2 집속빔을 생성하여 대상체에 조사하고 대상체의 변위를 유도하고, 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득한다.
일 실시예에 따르면, 제1 설정값 및 제2 설정값은 주파수 및 전압의 조합에 의해 정의된다. 프로브(20)는 제1 주파수 및 제1 전압의 초음파 집속빔을 대상체에 조사하고, 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득한다. 처리부(120)는 상기 제1 초음파 영상에 기초하여, 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단한다. 처리부(120)는 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제2 주파수의 초음파 집속빔을 조사하고, 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하도록 프로브(20)를 제어한다.
집속빔(405)의 포커싱 위치(408)에 낭포(cyst), 혈관 등의 장애물이 존재하는 경우, 횡파가 유도되지 않음으로 인해 횡파 탄성 영상의 품질이 저하된다. 횡파는 액체에서는 잘 유도되지 않기 때문이다. 이러한 경우, 처리부(120)는 집속빔(405)의 포커싱 위치(408)를 변경하도록 제2 설정값을 설정하고, 프로브(20)는 제2 설정값을 이용하여 대상체의 조직 내의 변위를 유도할 수 있다.일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 횡파 탄성의 품질 인덱스를 이용하여 유도된 변위가 적절한지 여부를 판단할 수 있다. 품질 인덱스는 RI(Reliability Index), RMI(Reliability Measurement Index), 또는 비용 함수(cost function)로 지칭되는 것도 가능하다. 처리부(120)는 대상체에 횡파를 유도한 후 초음파 영상을 획득하고, 초음파 영상을 이용하여 횡파 속도를 계산한다. 또한 처리부(120)는 관찰된 횡파와 파동 방정식을 비교하여 잔차 값(residual value)을 계산한다. 처리부(120)는 횡파 속도가 작으면 제1 신뢰성 스코어를 낮게 판단하고, 잔차 값이 크면 제2 신뢰성 스코어를 낮게 판단한다. 처리부(120)는 제1 신뢰성 스코어와 제2 신뢰성 스코어를 이용하여 품질 인덱스를 산출한다.
횡파 속도에 의해 결정되는 제1 신뢰성 스코어(scoreu)는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000001
여기서 umax 및 umin은 미리 설정된 값, u는 관찰된 변위이다.
횡파는 수학식 2의 파동 방정식(wave equation)을 만족하지만, 관측된 횡파에 포함된 오차가 클수록 수학식 3의 잔차 값(res)이 커진다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000002
Figure PCTKR2016012636-appb-M000003
여기서 t는 시간, c는 초음파 속도, ∇2는 라플라시안(Laplacian)이다.
수학식 4에 의해 잔차 값을 표준화하고 표준화된 잔차 값(resn)을 산출하여, SNR(signal to noise ratio)에 대응하는 값을 구할 수 있다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000004
표준화된 잔차 값을 이용하여 수학식 5와 같이 제2 신뢰성 스코어(scoreres)를 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000005
여기서 resmax 및 resmin은 미리 정의된 파라미터이다.
최종 신뢰성 스코어(RI)는 수학식 6과 같이 정의될 수 있다. 실시예에 따라서는 제1 신뢰성 스코어(scoreu)와 제2 신뢰성 스코어(scoreres)에 가중치를 적용하여 합산함에 의해 최종 신뢰성 스코어(RI)를 산출하는 것도 가능하다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000006
처리부(120)는 최종 신뢰성 스코어(RI)를 기준값과 비교하여 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 처리부(120)는 최종 신뢰성 스코어(RI)가 기준값보다 작으면 유도된 변위가 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 표시부(130)에 표시되는 뷰(view)를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 표시부(130)는 획득된 초음파 영상(510)과 변위 유도 동작에 대한 정보를 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시부(130)는 집속빔의 포커싱 위치(520)를 초음파 영상(510) 상에 표시한다. 첫 번째 포커싱 위치(520)의 제1 접속빔에 의해 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 처리부(120)는 포커싱 위치를 변경하여 두 번째 포커싱 위치(522)로 집속빔의 포커싱 위치를 변경하고, 프로브(20)는 두 번째 포커싱 위치(522)에 제2 집속빔의 포커스를 위치시켜 대상체의 변위를 유도한다. 이러한 경우, 표시부(130)는 두 번째 포커싱 위치(522)에 대한 정보를 초음파 영상(510) 상에 표시한다. 일 실시예에 따르면 첫 번째 포커싱 위치(520)와 두 번째 포커싱 위치(522)에 대한 정보를 모두 표시하여, 포커싱 위치의 변화에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 집속빔(405)의 수직 포커싱 위치를 조절한 후, 원하는 수직 포커싱 위치에 도달하면, 수평 포커싱 위치를 조절할 수 있다. 동일한 집속빔(405)을 조사하더라도, 대상체에 따라 포커싱 위치가 다르게 나타난다. 이는 대상체에 따라 조직의 상태, 특성 등이 다르기 때문이다. 처리부(120)는 주파수를 조절하여 변위를 유도할 수직 목표 위치에 대응하도록 수직 포커싱 위치를 조절한다. 여기서 수직 포커싱 위치라함은, 프로브(20)로부터 대상체 방향으로의 깊이를 의미한다. 수직 포커싱 위치가 수직 목표 위치에 대응하도록 조절되면, 처리부(120)는 획득된 횡파 탄성 영상에 기초하여, 수평 포커싱 위치를 조절한다. 수평 포커싱 위치는 도 5에 도시된 바와 같이, 집속빔의 포커싱 위치의 높이를 유지하면서 포커싱 위치를 조절하는 것을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 표시부(130)는 변위의 크기, 횡파 탄성의 품질 인덱스, 및 집속빔의 세기 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 표시할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 그래픽 사용자 인터페이스 뷰는, 횡파 탄성의 품질 인덱스의 전체 범위를 나타내는 530 박스 안에 초음파 영상으로부터 산출된 횡파 탄성의 품질 인덱스의 값을 나타내는 표지 532를 포함할 수 있다.
처리부(120)는 프로브(20)의 트랜스듀서 어레이의 초음파 신호 출력 시퀀스를 조절하여 포커싱 위치를 조절할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따라 표시부(130)에 표시되는 뷰를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 대상체에 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 처리부(120)는 다시 변위를 유도할 때 이용될 집속빔의 포커싱 위치를 선택할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 대상체에 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 표시부(130)는 유도된 변위가 적합하지 않음을 나타내는 표지(634)를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 영상(510) 상에 제1 설정값에 따른 포커싱 위치(520)를 나타내는 표지가 표시되고, 제2 설정값의 포커싱 위치의 후보로서 제1 후보 위치(620a)와 제2 후보 위치(620b)를 나타내는 표지가 표시부(130)에 표시된다. 사용자는 제1 후보 위치(620a)와 제2 후보 위치(620b) 중 하나를 커서(610)로 선택하여 제2 설정값을 설정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따라 집속빔의 주파수를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 고주파 집속빔과 저주파 집속빔에 대해, 집속빔 소스로부터 거리(DEPTH)와 집속빔의 세기(INTENSITY)의 관계를 나타낸다. 도 7의 그래프의 가로축은 집속빔 소스로부터의 거리(DEPTH)로 정의되고, 세로축은 집속빔의 세기(INTENSITY)로 정의된다.
일 실시예에 따르면, 프로브(20)가 집속빔을 이용하여 대상체에 변위를 유도하는 경우, 주파수에 의해 집속빔의 세기가 조절될 수 있다. 변위를 야기하는데 관여하는 acoustic radiation force는 세기(intensity)에 비례한다. 수학식 7은 acoustic radiation force(F)를 나타낸다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000007
여기서 F는 acoustic radiation force, I는 집속빔의 세기, c는 초음파의 속도이고 α는 감쇄계수이다.
위치 x에서 집속빔의 세기 I(x)는 수학식 8과 같이 정의된다.
Figure PCTKR2016012636-appb-M000008
여기서 I0는 프로브(20)에서 출력된 집속빔의 세기, e는 자연 상수, α는 감쇄계수, f는 주파수, x는 깊이를 나타낸다.
깊이(depth)가 짧을 때는 프로브의 중심 주파수일 때 세기가 가장 높다. 깊이가 깊고, 감쇄(attenuation)가 크면 낮은 주파수일 때 세기가 크다. 감쇄가 높은 환자의 경우, 변위를 크게 유도하기 위해서 주파수를 일반적인 경우보다 낮추는 것이 유리하다. 따라서 처리부(120)는 변위가 기준값보다 작은 경우, 주파수를 감소시켜 소정의 위치에서 집속빔의 세기를 증가시키고, 변위를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 프로브(20)의 트랜스듀서에 인가되는 전압을 조절하여, 집속빔의 세기를 조절할 수 있다. 또한, 처리부(120)는 집속빔의 사이클 개수를 조절하여, 집속빔의 세기를 조절할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 대상체의 변위를 유도하는 모습을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 초음파 진단 장치(100b)는 대상체에 기계적인 힘을 가하여 변위를 유도하는 액추에이터(810)를 포함한다. 액추에이터(810)는 전기적인 에너지를 기계적인 힘으로 변환하는 모터, 물 주머니(water balloon), 공기 주머니(air bag) 등의 형태로 구현될 수 있다. 액추에이터(810)는 프로브(20)에 인접하게 배치되어, 프로브(20)에 기계적인 힘을 전달할 수 있다. 프로브(20)는 액추에이터(810)에 의해 이동하여, 대상체(310)에 압력을 가하고, 프로브(20)로부터의 압력에 의해 대상체(310)에 변위(δ3)가 유도된다.
도 9는 일 실시예에 따라 액추에이터(810)에 의해 유도되는 변위를 조절하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 4개의 그래프들은 액추에이터(810)의 시간에 따른 변위를 나타낸 그래프이다. 도 9의 그래프의 가로축은 시간, 세로축은 변위이다.
본 실시예에 따르면, 제1 설정값 및 제2 설정값은 액추에이터(810)의 주파수 및 진폭에 의해 결정된다.
처리부(120)는 변위가 적절하지 않은 경우, 액추에이터의 주파수 및 진폭 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 조절하여 변위를 다시 유도할 수 있다. 예를 들면, 액추에이터가 S902의 그래프와 같은 주파수와 시간으로 동작하여 대상체에 변위를 유도하고, 변위가 작게 유도되어 적합하지 않다고 판단된 경우, 처리부(120)는 액추에이터(810)의 진폭을 증가시켜(S904) 대상체(310)에 가하는 압력을 증가시키거나, 액추에이터(810)의 주파수를 증가시켜(S906) 대상체(310)에 가하는 압력을 증가시킬 수 있다. 다른 예로서 처리부(120)는 액추에이터(810)의 주파수와 진폭을 모두 증가시켜(S908) 대상체(310)에 가하는 압력을 증가시킬 수 있다. 액추에이터(810)의 진폭과 주파수 중 어느 것을 우선적으로 증가시킬지는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다. 도 10의 그래프의 가로축은 변형률, 세로축은 품질 인덱스이다.
일 실시예에 따르면, 변형률을 이용하여 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단할 수 있다. 처리부(120)는 변형률이 기준값(Sref) 이상인 경우, 유도된 변위가 적합하다고 판단하고, 기준값(Sref)보다 작은 경우, 유도된 변위가 부족하여 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 변형률에 의해 품질 인덱스 값이 결정되고, 처리부(120)는 품질 인덱스가 기준값 RIref 이상의 값을 가질 때, 변위가 적합하게 유도되었다고 판단하고, 품질 인덱스가 기준값 RIref 미만의 값을 가질 때, 유도된 변위가 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 변형률은 공간 상에서의 평균값을 이용할 수 있다. 예를 들면 변형률은 탄성 영상 내의 소정의 영역에 대한 평균값일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 변형률은 한 프레임 내에서 구한 변형률 평균의 한 주기 평균이거나, 주기 내에서 최대값일 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다. 도 11의 그래프의 가로축은 변형률, 세로축은 품질 인덱스이다.
일 실시예에 따르면, 처리부(120)는 변형률이 제1 기준값(Sref1) 이상이고, 제2 기준값(Sref2) 이하인 경우, 유도된 변위가 적합하다고 판단하고, 변형률이 제1 기준값(Sref1)을 미만이거나, 제2 기준값(Sref2)을 초과한 경우, 유도된 변위가 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 변형률에 의해 품질 인덱스 값이 결정되고, 처리부(120)는 품질 인덱스가 기준값 RIref 이상의 값을 가질 때, 변위가 적합하게 유도되었다고 판단하고, 품질 인덱스가 기준값 RIref 미만의 값을 가질 때, 유도된 변위가 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따라 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 판단 기준을 나타낸 도면이다. 도 12의 그래프의 가로축은 변형률, 세로축은 품질 인덱스이다.
일 실시예에 따르면, 변형률에 대한 품질 인덱스 그래프는, 목표 기준값(Starget)에서 피크를 갖는 가우시안 곡선(1210) 형태를 가질 수 있다. 처리부(120)는 초음파 영상으로부터 변형률을 산출하고, 산출된 변형률을 가우시안 곡선(1210)에 적용하여 품질 인덱스를 산출한다. 처리부(120)는 품질 인덱스가 기준값 RIref 이상의 값을 가질 때, 변위가 적합하게 유도되었다고 판단하고, 품질 인덱스가 기준값 RIref 미만의 값을 가질 때, 유도된 변위가 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
변형률 평균이 너무 작으면 변형률 영상의 SNR이 부족해지는 경향이 있고, 너무 크면 변형률이 왜곡되는 경향이 있다. 본 실시예에 따르면, 변형률을 적정 범위로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 초음파 진단 장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
초음파 진단 장치 제어 방법의 각 단계들은 영상 처리가 가능한 프로세서 및 저장매체를 구비하는 초음파 진단 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에서는 개시된 실시예들에 따른 초음파 진단 장치(100a, 100b)가 초음파 진단 장치 제어 방법을 수행하는 실시예를 중심으로 설명한다. 따라서 초음파 진단 장치(100a, 100b)에 대해 설명된 실시예들은 초음파 진단 장치 제어 방법에 적용 가능하고, 반대로 초음파 진단 장치 제어 방법에 대해 설명된 실시예들은 초음파 진단 장치(100a, 100b)에 대한 실시예들에 적용 가능하다. 개시된 실시예들에 따른 초음파 진단 장치 제어 방법은 본 명세서에 개시된 초음파 진단 장치(100a, 100b)에 의해 수행되는 것으로 그 실시예가 한정되지 않고, 다양한 형태의 초음파 진단 장치에 의해 수행될 수 있다. 초음파 진단 장치(100a, 100b)에 대해 설명된 것으로서 중복되는 내용은 생략한다.
초음파 진단 장치(100)는 제1 설정값을 이용하여 대상체에 변위를 유도한다(S1302). 실시예에 따라, 초음파 진단 장치(100)는 초음파 집속빔을 이용하여 대상체에 변위를 유도하거나, 액추에이터를 이용하여 대상체에 변위를 유도할 수 있다.
다음으로 초음파 진단 장치(100)는 대상체에 변위가 유도된 상태에서 초음파 영상을 획득한다(S1304). 초음파 진단 장치(100)는 프로브(20)에 의해 획득된 에코 신호로부터 초음파 영상을 획득할 수 있다.
초음파 진단 장치(100)는 획득된 초음파 영상으로부터, 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단한다(S1306). 초음파 진단 장치(100)는 변위의 크기, 변형률, 품질 인덱스 등의 값을 이용하여 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단한다.
초음파 진단 장치(100)는 유도된 변위가 적합하지 않으면, 제1 설정값과 다른 제2 설정값을 이용하여 대상체에 변위를 유도한다(S1308). 초음파 진단 장치(100)는 제2 설정값을 이용하여 대상체에 변위가 유도되면, 초음파 영상을 획득하는 동작(S1304)이 반복된다. 실시예에 따라, 유도된 변위가 적합하다고 판단될까지 변위를 유도하기 위한 설정값을 변경하면서 초음파 영상을 획득하는 과정이 반복될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 변형률을 적정 범위로 유지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 초음파 진단 장치 및 그 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM. CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 프로브; 및
    상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하고, 상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하고, 상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하도록 상기 프로브를 제어하고, 상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 처리부를 포함하는 초음파 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 제1 집속빔에 의해 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제2 집속빔의 전압 및 사이클 개수 및 적어도 하나를 조절하는, 초음파 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로브는, 상기 제1 집속빔의 조사 후에, 상기 제1 주파수와 다른 제3 주파수의 제3 집속빔을 대상체에 조사하여 조직 내의 변위를 유도하고,
    상기 처리부는, 상기 제1 초음파 영상과 상기 제3 초음파 영상에 기초하여, 상기 제2 주파수를 결정하고, 상기 결정된 제2 주파수의 상기 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하도록 상기 프로브를 제어하는, 초음파 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 제2 초음파 영상에서 상기 변위에 의해 유도되는 횡파의 진행을 방해하는 장애물이 검출된 경우, 상기 제2 집속빔의 포커싱 수평 위치를 변경하도록 상기 프로브를 제어하는, 초음파 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집속빔의 포커스 위치에 대한 정보, 및 상기 포커스 위치의 변화에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 초음파 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 유도된 변위의 크기, 탄성 영상의 품질 인덱스(quality index), 및 상기 대상체의 변형률(strain) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는, 초음파 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대상체에 기계적인 힘을 가하여 변위를 유도하는 액추에이터를 더 포함하는, 초음파 진단 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    변위를 유도하는 세기, 유도된 변위의 크기, 및 변화율 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 초음파 진단 장치.
  9. 제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 단계;
    상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하는 단계; 및
    상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 단계를 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 집속빔에 의해 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제2 집속빔의 전압 및 사이클 개수 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 초음파 진단 장치 제어 방법은,
    상기 제1 집속빔의 조사 후에, 상기 제1 주파수와 다른 제3 주파수의 제3 집속빔을 대상체에 조사하여 조직 내의 변위를 유도하는 단계;
    상기 제1 초음파 영상과 상기 제3 초음파 영상에 기초하여, 상기 제2 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 집속빔은 상기 결정된 제2 주파수를 갖는, 초음파 진단 장치 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 초음파 영상에서 상기 변위에 의해 유도되는 횡파의 진행을 방해하는 장애물이 검출된 경우, 상기 제2 집속빔의 포커싱 수평 위치를 변경하는 단계를 더 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 집속빔의 포커스 위치에 대한 정보, 및 상기 포커스 위치의 변화에 대한 정보를 표시하는 단계를 더 포함하는 초음파 진단 장치 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 단계는, 유도된 변위의 크기, 탄성 영상의 품질 인덱스(quality index), 및 상기 대상체의 변형률(strain) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는, 초음파 진단 장치 제어 방법.
  15. 초음파 진단 장치 제어 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램 코드들을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서, 상기 초음파 진단 장치 제어 방법은,
    제1 주파수의 제1 집속빔을 대상체에 조사하여 상기 대상체의 조직 내의 변위(displacement)를 유도하는 단계;
    상기 변위가 유도된 대상체의 제1 초음파 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 제1 초음파 영상에 기초하여, 상기 유도된 변위가 적합한지 여부를 판단하는 단계;
    상기 유도된 변위가 적합하지 않은 경우, 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 제2 집속빔을 상기 대상체에 조사하여, 상기 대상체의 조직 내의 변위를 유도하는 단계; 및
    상기 제2 집속빔에 의해 변위가 유도된 대상체의 제2 초음파 영상을 획득하는 단계를 포함하는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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