WO2023210925A1 - 혈류 측정 시스템 - Google Patents

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WO2023210925A1
WO2023210925A1 PCT/KR2023/000741 KR2023000741W WO2023210925A1 WO 2023210925 A1 WO2023210925 A1 WO 2023210925A1 KR 2023000741 W KR2023000741 W KR 2023000741W WO 2023210925 A1 WO2023210925 A1 WO 2023210925A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
doppler
probe
blood flow
measurement system
flow measurement
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/000741
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
유양모
김정준
장지훈
Original Assignee
주식회사 엣지케어
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2023210925A1 publication Critical patent/WO2023210925A1/ko

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings

Definitions

  • the present invention relates to a blood flow measurement system.
  • Pulmonary artery catheterization is a very invasive method, and there is a risk of complications such as pulmonary artery rupture.
  • Esophageal Doppler is minimally invasive and allows continuous blood flow measurement, but has the disadvantage of being unreliable due to the absence of information on tomographic area and Doppler incidence angle. Recently, various studies are being conducted to solve this problem.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is a guide imaging probe disposed along a first direction and guiding an ultrasound image, and both sides of the guide imaging probe along a second and third directions corresponding to directions perpendicular to the first direction.
  • the aim is to provide a blood flow measurement system that is non-invasive and can increase the reliability of the measured blood flow by measuring blood flow using a plurality of Doppler probes placed in the.
  • the blood flow measurement system may include a guide imaging probe, a first Doppler probe, and a second Doppler probe.
  • the guide imaging probe includes a plurality of imaging ultrasound elements and may be arranged along a first direction.
  • the first Doppler probe may include a plurality of first Doppler ultrasound elements and may be disposed on one side of the guide imaging probe along a second direction corresponding to a direction perpendicular to the first direction.
  • the second Doppler probe includes a plurality of second Doppler ultrasound elements and may be disposed on the other side of the guide imaging probe along a third direction corresponding to a direction perpendicular to the first direction.
  • the blood flow measurement system may further include a control unit.
  • the control unit may provide control signals for controlling the guide imaging probe, the first Doppler probe, and the second Doppler probe.
  • the blood flow measurement system includes a plurality of operation modes, and in a first operation mode among the plurality of operation modes, the control unit operates the guide image probe based on a first control signal among the control signals. operates, and the measuring unit can measure the location information of the blood vessel based on the image ultrasound reception signal received by the guide image probe.
  • the measuring unit may measure a cross-sectional area corresponding to the cross-sectional area of the blood vessel according to the location information of the blood vessel and a cross-section guide line formed in the depth direction of the ultrasound image.
  • the control unit operates the first Doppler probe and the second Doppler at a driving interval corresponding to a predetermined constant time interval.
  • the probes can be driven alternately.
  • the first Doppler ultrasound transmission signal provided from the first Doppler probe may be focused and transmitted at a center point corresponding to the center of the cross section.
  • the second Doppler ultrasound transmission signal provided from the second Doppler probe may be focused and transmitted at the center point.
  • a first Doppler ultrasound reception signal in which the first Doppler ultrasound transmission signal provided from the first Doppler probe is reflected from the blood vessel may be received by a second Doppler probe.
  • a second Doppler ultrasound reception signal in which the second Doppler ultrasound transmission signal provided from the second Doppler probe is reflected from the blood vessel may be received by the first Doppler probe.
  • the cross-section of the blood vessel is divided into a plurality of regions, and the control unit sequentially transmits the first Doppler ultrasound to the center of each of the plurality of regions at each region time interval corresponding to a predetermined time interval.
  • signal and the second Doppler ultrasound transmission signal may be provided.
  • the plurality of imaging ultrasound elements, the first Doppler ultrasound elements, and the second Doppler ultrasound elements may be included in a two-dimensional ultrasound array.
  • the blood flow measurement system is disposed along a first direction, a guide imaging probe for guiding an ultrasound image, and both sides of the guide imaging probe along a second and third directions corresponding to a direction perpendicular to the first direction.
  • FIG. 1 is a diagram showing a blood flow measurement system according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a control unit included in the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation mode of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the first operation mode among the operation modes of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • 6 to 8 are diagrams for explaining the second operation mode among the operation modes of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining an embodiment of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • FIG. 11 and 12 are diagrams for explaining another embodiment of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating how the blood flow measurement system of FIG. 1 operates in a two-dimensional array.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating how the blood flow measurement system of FIG. 1 calculates cardiac output.
  • FIG. 1 is a diagram showing a blood flow measurement system according to embodiments of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of a control unit included in the blood flow measurement system of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram showing the blood flow measurement system of FIG. 1. This is a drawing to explain the operation mode.
  • the blood flow measurement system 10 may include a guide imaging probe 100, a first Doppler probe 200, and a second Doppler probe 300.
  • the guide imaging probe 100 includes a plurality of imaging ultrasound elements and may be arranged along the first direction D1.
  • the first direction D1 may represent the left and right directions with respect to FIG. 1, and the image ultrasound elements include a first image ultrasound element IE1, a second image ultrasound element IE2 to an N-th image ultrasound element. (IEN) may be included.
  • the blood flow measurement system 10 transmits an image ultrasound transmission signal (IUT) to the object through the guide image probe 100, and uses the image ultrasound reception signal (IUR) reflected and received from the object to create an ultrasound image.
  • IUT image ultrasound transmission signal
  • IUR image ultrasound reception signal
  • UI can be implemented.
  • the object may be a part of the human body.
  • the first Doppler probe 200 includes a plurality of first Doppler ultrasound elements and is positioned on one side of the guide imaging probe 100 along a second direction D2 corresponding to a direction perpendicular to the first direction D1. can be placed.
  • the first Doppler probe 200 may be disposed in the second direction D2 with respect to the guide imaging probe 100, and the first Doppler ultrasound elements include the 1_1 Doppler ultrasound element DE1_1 and the 1_2 It may include a Doppler ultrasound element (DE1_2) to a 1_K Doppler ultrasound element (DE1_K).
  • K may be a natural number, and K may be the same as or different from the natural number N.
  • the blood flow measurement system 10 transmits a first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) through the first Doppler probe 200 and uses the first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) reflected and received from the object.
  • DUT1 Doppler ultrasound transmission signal
  • DUR1 Doppler ultrasound reception signal
  • the second Doppler probe 300 includes a plurality of second Doppler ultrasound elements and is positioned on the other side of the guide imaging probe 100 along a third direction (D3) corresponding to a direction perpendicular to the first direction (D1). can be placed.
  • the second Doppler probe 300 may be disposed in the third direction D3 with respect to the guide imaging probe 100, and the second Doppler ultrasound elements include the 2_1 Doppler ultrasound element DE2_1 and the 2_2 It may include a Doppler ultrasound element (DE2_2) to a second_J Doppler ultrasound element (DE2_J).
  • J may be a natural number, and J may be the same as or different from the natural number N or K.
  • the blood flow measurement system 10 transmits a second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) through the second Doppler probe 300 and uses the second Doppler ultrasound reception signal (DUR2) reflected and received from the object.
  • DUT2 Doppler ultrasound transmission signal
  • DUR2 Doppler ultrasound reception signal
  • the blood flow measurement system 10 may further include a control unit 400.
  • the control unit 400 may provide control signals for controlling the guide imaging probe 100, the first Doppler probe 200, and the second Doppler probe 300.
  • the control signal provided by the control unit 400 may include a first control signal (CS1), a second control signal (CS2), and a third control signal (CS3).
  • the control unit 400 can control the guide imaging probe 100 using the first control signal CS1 and the first Doppler probe 200 using the second control signal CS2.
  • the control unit 400 may control the second Doppler probe 300 using the third control signal CS3.
  • the blood flow measurement system 10 is arranged along the first direction D1, and includes a guide image probe 100 for guiding an ultrasound image (UI) and a direction perpendicular to the first direction D1.
  • UI ultrasound image
  • D3 third direction
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the first operation mode among the operation modes of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • the blood flow measurement system 10 includes a plurality of operation modes, and in the first operation mode (MD1) of the plurality of operation modes, the control unit 400 controls The guide image probe 100 is driven based on the first control signal CS1 among the signals, and the measurement unit 500 positions the blood vessel based on the image ultrasound reception signal (IUR) received by the guide image probe 100.
  • Information (PI) can be measured.
  • the plurality of operation modes may include a first operation mode (MD1) and a second operation mode (MD2).
  • the blood flow measurement system 10 may drive the guide image probe 100 to provide an ultrasound image (UI) inside the object.
  • the measurement unit 500 included in the blood flow measurement system 10 according to the present invention can check the position information (PI) of the blood vessel based on the ultrasound image (UI).
  • the measuring unit 500 measures the area of the cross-section (DM) of the blood vessel according to the blood vessel position information (PI) and the cross-section guide line (GL) formed in the depth direction of the ultrasound image (UI).
  • Cross-sectional area (MZ) can be measured.
  • the guide line (GL) may be a reference line that guides the cross-section (DM) of a blood vessel to be placed in the center of the ultrasound image (UI).
  • the measurement unit 500 included in the blood flow measurement system 10 according to the present invention can be controlled so that the cross section (DM) of the blood vessel is placed on the guide line (GL) based on the position information (PI) of the blood vessel. .
  • the measurement unit 500 can measure the cross-sectional area (MZ) corresponding to the area of the cross-section (DM) of the blood vessel.
  • 6 to 8 are diagrams for explaining the second operation mode among the operation modes of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • the control unit 400 operates the first operation at every driving interval corresponding to a predetermined constant time interval.
  • the Doppler probe 200 and the second Doppler probe 300 may be driven alternately. For example, when a cross-section (DM) of a blood vessel is placed in the ultrasound image (UI) generated through the guide imaging probe 100, a straight line connecting the first Doppler probe 200 and the second Doppler probe 300 Can be arranged parallel to the blood flow direction (FD).
  • the plurality of times may include the first time T1 to the fifth time T5, and the plurality of driving intervals may include the first driving interval OTI1 to the fourth driving interval OTI4.
  • the first driving interval (OTI1) may be a time interval from the first time (T1) to the second time (T2)
  • the second driving interval (OTI2) may be a time interval from the second time (T2) to the third time (T3). It may be a time interval up to.
  • the third driving interval (OTI3) may be a time interval from the third time (T3) to the fourth time (T4)
  • the fourth driving interval (OTI4) may be a time interval from the fourth time (T4) to the fifth time (T4). It may be the time interval until T5).
  • the first Doppler probe 200 transmits the first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) to the cross section (DM) of the blood vessel based on the second control signal (CS2) at the first time (T1), and operates at a first driving interval ( The first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) reflected during OTI1) can be received.
  • the second Doppler probe 300 transmits a second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) to the cross section (DM) of the blood vessel based on the third control signal (CS3) at a second time (T2), and the second The second Doppler ultrasound reception signal (DUR2) reflected during the driving interval (OTI2) may be received.
  • the first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) and the second Doppler ultrasound are transmitted through the first Doppler probe 200 and the second Doppler probe 300 during the third drive interval (OTI3) and the fourth drive interval (OTI4).
  • the reception signal (DUR2) can be received alternately.
  • the blood flow measurement system 10 according to the present invention is based on the first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) and the second ultrasound reception signal received during the first drive interval (OTI1) to the fourth drive interval (OTI4) according to time. Spectrograms corresponding to the first blood flow rate and the second blood flow rate can be generated.
  • the first Doppler ultrasound transmission signal DUT1 provided from the first Doppler probe 200 may be focused and transmitted at the center point CP corresponding to the center of the cross section.
  • the second Doppler ultrasound transmission signal DUT2 provided from the second Doppler probe 300 may be focused and transmitted at the center point CP.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining an embodiment of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • the first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) provided from the first Doppler probe 200 is reflected from a blood vessel, and the first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) is the second It can be received by the Doppler probe 300.
  • the first Doppler probe 200 may transmit the first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) to the cross section (DM) of the blood vessel based on the second control signal (CS2) at the first time (T1). .
  • the first Doppler ultrasound reception signal DUR1 reflected from the blood vessel based on the first Doppler ultrasound transmission signal DUT1 during the first driving interval OTI1 may be received by the second Doppler probe 300.
  • the second Doppler ultrasound transmission signal DUT2 provided from the second Doppler probe 300 is reflected from a blood vessel, and the second Doppler ultrasound reception signal DUR2 is received by the first Doppler probe 200.
  • the second Doppler probe 300 may transmit the second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) to the cross section (DM) of the blood vessel based on the third control signal (CS3) at the second time (T2). .
  • the second Doppler ultrasound reception signal DUR2 reflected from the blood vessel based on the second Doppler ultrasound transmission signal DUT2 during the second driving interval OTI2 may be received by the first Doppler probe 200.
  • FIG. 11 and 12 are diagrams for explaining another embodiment of the blood flow measurement system of FIG. 1.
  • the cross-section (DM) of a blood vessel is divided into a plurality of regions, and the control unit 400 controls each of the plurality of regions at each region time interval corresponding to a predetermined time interval.
  • a first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) and a second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) may be sequentially provided to the center of .
  • the plurality of times may include a first time (T1) to a fifth time (T5)
  • the plurality of region time intervals may include a first region time interval (RTI1) to a fourth region time interval (RTI4). may include.
  • the first region time interval (RTI1) may be a time interval from the first time (T1) to the second time (T2)
  • the second region time interval (RTI2) may be a time interval from the second time (T2) to the third time (T2). It may be the time interval until T3).
  • the third region time interval (RTI3) may be a time interval from the third time (T3) to the fourth time (T4)
  • the fifth region time interval may be from the fourth time (T4) to the fifth time (T5).
  • the plurality of regions may include first to fourth regions RE1 to RE4.
  • the first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) and the second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) are alternately transmitted through the first Doppler probe 200 and the second Doppler probe 300 during the first area time interval.
  • a spectrogram corresponding to the blood flow speed over time can be generated based on the first Doppler ultrasound reception signal (DUR1) and the second Doppler ultrasound reception signal (DUR2) that are transmitted to area 1 (RE1) and received.
  • RTI2 region time interval
  • the first Doppler ultrasound transmission signal (DUT1) and the second Doppler ultrasound transmission signal (DUT2) are alternately transmitted through the first Doppler probe 200 and the second Doppler probe 300.
  • spectrograms can be generated using the same method during the third region time interval (RTI3) and the fourth region time interval (RTI4).
  • FIG. 13 is a diagram illustrating how the blood flow measurement system of FIG. 1 operates in a two-dimensional array
  • FIG. 14 is a diagram illustrating how the blood flow measurement system of FIG. 1 calculates cardiac output.
  • a plurality of imaging ultrasound elements, first Doppler ultrasound elements, and second Doppler ultrasound elements may be included in a two-dimensional ultrasound array.
  • the guide imaging probe 100, the first Doppler probe 200, and the second Doppler probe 300 may be implemented using a portion of the two-dimensional ultrasound array 700.
  • the blood flow measurement system 10 may calculate cardiac output based on the velocity time constant, cross-sectional area (MZ), and heart rate.
  • cardiac output can be expressed as a product of the velocity time constant, cross-sectional area (MZ), and heart rate.
  • the blood flow measurement system 10 is arranged along the first direction D1, and includes a guide image probe 100 for guiding an ultrasound image (UI) and a direction perpendicular to the first direction D1.
  • UI ultrasound image
  • D3 third direction

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 혈류 측정 시스템은 가이드 영상 프로브, 제1 도플러 프로브 및 제2 도플러 프로브를 포함할 수 있다. 가이드 영상 프로브는 복수의 영상 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1 도플러 프로브는 복수의 제1 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향을 따라 가이드 영상 프로브의 일 측에 배치될 수 있다. 제2 도플러 프로브는 복수의 제2 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제3 방향을 따라 가이드 영상 프로브의 타 측에 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템은 제1 방향을 따라 배치되고, 초음파 영상을 가이드하는 가이드 영상 프로브 및 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향 및 제3 방향을 따라 가이드 영상 프로브의 양 측에 배치되는 복수의 도플러 프로브들을 이용하여 혈류를 측정함으로써 비침습적이고, 측정된 혈류의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

혈류 측정 시스템
본 발명은 혈류 측정 시스템에 관한 것이다.
기존에는 폐동맥 카테터 및 식도 도플러 등을 이용하여 혈류를 측정할 수 있었다. 폐동맥 카테터는 매우 침습적인 방법으로 폐동맥 파열 등의 합병증 위험이 존재하고, 식도 도플러는 최소 침습적이고, 지속적인 혈류 측정이 가능하지만, 단층면 면적과 도플러 입사각의 정보가 부재하여 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다. 최근, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구들이 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제1 방향을 따라 배치되고, 초음파 영상을 가이드하는 가이드 영상 프로브 및 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향 및 제3 방향을 따라 가이드 영상 프로브의 양 측에 배치되는 복수의 도플러 프로브들을 이용하여 혈류를 측정함으로써 비침습적이고, 측정된 혈류의 신뢰성을 높일 수 있는 혈류 측정 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 혈류 측정 시스템은 가이드 영상 프로브, 제1 도플러 프로브 및 제2 도플러 프로브를 포함할 수 있다. 가이드 영상 프로브는 복수의 영상 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향을 따라 배치될 수 있다. 제1 도플러 프로브는 복수의 제1 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향을 따라 상기 가이드 영상 프로브의 일 측에 배치될 수 있다. 제2 도플러 프로브는 복수의 제2 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제3 방향을 따라 상기 가이드 영상 프로브의 타 측에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혈류 측정 시스템은 제어부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 상기 가이드 영상 프로브, 상기 제1 도플러 프로브 및 상기 제2 도플러 프로브를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혈류 측정 시스템은 복수의 동작모드들을 포함하고, 상기 복수의 동작모드들 중 제1 동작모드에서, 상기 제어부는 상기 제어신호 중 제1 제어신호에 기초하여 상기 가이드 영상 프로브를 구동하고, 측정부가 상기 가이드 영상 프로브로 수신되는 영상 초음파 수신신호에 기초하여 혈관의 위치정보를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 측정부는 상기 혈관의 위치정보 및 초음파 영상의 깊이 방향으로 형성되는 횡단면 가이드 라인에 따라 상기 혈관의 횡단면의 면적에 해당하는 횡단면적을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 동작모드 이후, 상기 복수의 동작모드들 중 제2 동작모드에서, 상기 제어부는 미리 정해진 일정한 시간간격에 해당하는 구동간격 마다 상기 제1 도플러 프로브 및 상기 제2 도플러 프로브를 교번하여 구동할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 도플러 프로브로부터 제공되는 제1 도플러 초음파 송신신호는 상기 횡단면의 중심에 해당하는 중심점에 집속하여 송신될 수 있다. 상기 제2 도플러 프로브로부터 제공되는 제2 도플러 초음파 송신신호는 상기 중심점에 집속하여 송신될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 도플러 프로브로부터 제공되는 상기 제1 도플러 초음파 송신신호가 상기 혈관으로부터 반사된 제1 도플러 초음파 수신신호는 제2 도플러 프로부로 수신될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 도플러 프로브로부터 제공되는 상기 제2 도플러 초음파 송신신호가 상기 혈관으로부터 반사된 제2 도플러 초음파 수신신호는 제1 도플러 프로부로 수신될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혈관의 횡단면은 복수의 영역들로 구분되고, 상기 제어부는 미리 정해진 시간간격에 해당하는 영역 시간간격 마다 상기 복수의 영역들 각각의 중심에 순차적으로 상기 제1 도플러 초음파 송신신호 및 상기 제2 도플러 초음파 송신신호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 영상 초음파 엘리먼트들, 상기 제1 도플러 초음파 엘리먼트들 및 상기 제2 도플러 초음파 엘리먼트들은 2차원 초음파 어레이에 포함될 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 혈류 측정 시스템은 제1 방향을 따라 배치되고, 초음파 영상을 가이드하는 가이드 영상 프로브 및 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향 및 제3 방향을 따라 가이드 영상 프로브의 양 측에 배치되는 복수의 도플러 프로브들을 이용하여 혈류를 측정함으로써 비침습적이고, 측정된 혈류의 신뢰성을 높일 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 혈류 측정 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 혈류 측정 시스템에 포함되는 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 5는 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드 중 제1 동작모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 내지 8은 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드 중 제2 동작모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 및 10은 도 1의 혈류 측정 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 및 12는 도 1의 혈류 측정 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 도 1의 혈류 측정 시스템이 2차원 어레이에서 동작되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 1의 혈류 측정 시스템이 심박출량을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 혈류 측정 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 혈류 측정 시스템에 포함되는 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 가이드 영상 프로브(100), 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 포함할 수 있다. 가이드 영상 프로브(100)는 복수의 영상 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향(D1)을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(D1)은 도 1을 기준으로 좌우방향을 나타낼 수 있고, 영상 초음파 엘리먼트들은 제1 영상 초음파 엘리먼트(IE1), 제2 영상 초음파 엘리먼트(IE2) 내지 제N 영상 초음파 엘리먼트(IEN)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 가이드 영상 프로브(100)를 통해 영상 초음파 송신신호(IUT)를 대상체에 송신하고, 대상체로부터 반사되어 수신되는 영상 초음파 수신신호(IUR)를 이용해서 초음파 영상(UI)을 구현할 수 있다. 여기서, 대상체는 사람인체의 일부분일 수 있다.
제1 도플러 프로브(200)는 복수의 제1 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향(D1)과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향(D2)을 따라 가이드 영상 프로브(100)의 일 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 도플러 프로브(200)는 가이드 영상 프로브(100)를 기준으로 제2 방향(D2)에 배치될 수 있고, 제1 도플러 초음파 엘리먼트들은 제1_1 도플러 초음파 엘리먼트(DE1_1), 제1_2 도플러 초음파 엘리먼트(DE1_2) 내지 제1_K 도플러 초음파 엘리먼트(DE1_K)를 포함할 수 있다. 여기서, K는 자연수일 수 있고, K는 자연수 N과 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 제1 도플러 프로브(200)를 통해 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)를 송신하고, 대상체로부터 반사되어 수신되는 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1)를 이용하여 대상체 내부 혈관의 제1 혈류속도를 나타내는 스펙트로 그램을 산출할 수 있다.
제2 도플러 프로브(300)는 복수의 제2 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향(D1)과 수직인 방향에 해당하는 제3 방향(D3)을 따라 가이드 영상 프로브(100)의 타 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 도플러 프로브(300)는 가이드 영상 프로브(100)를 기준으로 제3 방향(D3)에 배치될 수 있고, 제2 도플러 초음파 엘리먼트들은 제2_1 도플러 초음파 엘리먼트(DE2_1), 제2_2 도플러 초음파 엘리먼트(DE2_2) 내지 제2_J 도플러 초음파 엘리먼트(DE2_J)를 포함할 수 있다. 여기서, J는 자연수일 수 있고, J는 자연수 N 또는 K와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 제2 도플러 프로브(300)를 통해 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 송신하고, 대상체로부터 반사되어 수신되는 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)를 이용하여 대상체 내부 혈관의 제2 혈류속도를 나타내는 스펙트로 그램을 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 혈류 측정 시스템(10)은 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 제어부(400)는 가이드 영상 프로브(100), 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 제어하는 제어신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)가 제공하는 제어신호는 제1 제어신호(CS1), 제2 제어신호(CS2) 및 제3 제어신호(CS3)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 제1 제어신호(CS1)를 이용해서 가이드 영상 프로브(100)를 제어할 수 있고, 제2 제어신호(CS2)를 이용해서 제1 도플러 프로브(200)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 제3 제어신호(CS3)를 이용해서 제2 도플러 프로브(300)를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 제1 방향(D1)을 따라 배치되고, 초음파 영상(UI)을 가이드하는 가이드 영상 프로브(100) 및 제1 방향(D1)과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)을 따라 가이드 영상 프로브(100)의 양 측에 배치되는 복수의 도플러 프로브들을 이용하여 혈류를 측정함으로써 비침습적이고, 측정된 혈류의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 4 및 5는 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드 중 제1 동작모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 혈류 측정 시스템(10)은 복수의 동작모드들을 포함하고, 복수의 동작모드들 중 제1 동작모드(MD1)에서, 제어부(400)는 제어신호 중 제1 제어신호(CS1)에 기초하여 가이드 영상 프로브(100)를 구동하고, 측정부(500)가 가이드 영상 프로브(100)로 수신되는 영상 초음파 수신신호(IUR)에 기초하여 혈관의 위치정보(PI)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 동작모드들은 제1 동작모드(MD1) 및 제2 동작모드(MD2)를 포함할 수 있다. 제1 동작모드(MD1)에서, 혈류 측정 시스템(10)은 가이드 영상 프로브(100)를 구동하여 대상체 내부의 초음파 영상(UI)을 제공할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)에 포함되는 측정부(500)는 초음파 영상(UI)에 기초하여 혈관의 위치정보(PI)를 확인할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 측정부(500)는 혈관의 위치정보(PI) 및 초음파 영상(UI)의 깊이 방향으로 형성되는 횡단면 가이드 라인(GL)에 따라 혈관의 횡단면(DM)의 면적에 해당하는 횡단면적(MZ)을 측정할 수 있다. 예를 들어, 가이드 라인(GL)은 초음파 영상(UI)의 중앙에 혈관의 횡단면(DM)이 배치될 수 있도록 가이드하는 기준선일 수 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)에 포함되는 측정부(500)는 혈관의 위치정보(PI)에 기초하여 가이드 라인(GL)에 혈관의 횡단면(DM)이 배치될 수 있도록 제어할 수 있다. 이 후, 측정부(500)는 혈관의 횡단면(DM)의 면적에 해당하는 횡단면적(MZ)을 측정할 수 있다.
도 6 내지 8은 도 1의 혈류 측정 시스템의 동작모드 중 제2 동작모드를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 8을 참조하면, 제1 동작모드(MD1) 이후, 복수의 동작모드들 중 제2 동작모드(MD2)에서, 제어부(400)는 미리 정해진 일정한 시간간격에 해당하는 구동간격 마다 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 교번하여 구동할 수 있다. 예를 들어, 가이드 영상 프로브(100)를 통해서 생성되는 초음파 영상(UI)에 혈관의 횡단면(DM)이 배치되는 경우, 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 연결하는 직선은 혈류의 흐름방향(FD)과 나란하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 복수의 시간들은 제1 시간(T1) 내지 제5 시간(T5)을 포함할 수 있고, 복수의 구동간격들은 제1 구동간격(OTI1) 내지 제4 구동간격(OTI4)을 포함할 수 있다. 제1 구동간격(OTI1)은 제1 시간(T1)부터 제2 시간(T2)까지의 시간간격일 수 있고, 제2 구동간격(OTI2)은 제2 시간(T2)부터 제3 시간(T3)까지의 시간간격일 수 있다. 또한, 제3 구동간격(OTI3)은 제3 시간(T3)부터 제4 시간(T4)까지의 시간간격일 수 있고, 제4 구동간격(OTI4)은 제4 시간(T4)부터 제5 시간(T5)까지의 시간간격일 수 있다. 제1 도플러 프로브(200)는 제1 시간(T1)에 제2 제어신호(CS2)에 기초하여 혈관의 횡단면(DM)에 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)를 송신하고, 제1 구동간격(OTI1)동안 반사된 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1)를 수신할 수 있다. 이 후, 제2 도플러 프로브(300)는 제2 시간(T2)에 제3 제어신호(CS3)에 기초하여 혈관의 횡단면(DM)에 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 송신하고, 제2 구동간격(OTI2)동안 반사된 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)를 수신할 수 있다. 동일한 방식으로 제3 구동간격(OTI3) 및 제4 구동간격(OTI4) 동안 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 통해서 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1) 및 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)를 번갈아 가면서 수신할 수 있다. 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 제1 구동간격(OTI1) 내지 제4 구동간격(OTI4)동안 수신되는 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1) 및 제2 초음파 수신신호에 기초하여 시간에 따른 제1 혈류속도 및 제2 혈류속도에 해당하는 스펙트로 그램을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 도플러 프로브(200)로부터 제공되는 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)는 횡단면의 중심에 해당하는 중심점(CP)에 집속하여 송신될 수 있다. 제2 도플러 프로브(300)로부터 제공되는 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)는 중심점(CP)에 집속하여 송신될 수 있다.
도 9 및 10은 도 1의 혈류 측정 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 10을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 제1 도플러 프로브(200)로부터 제공되는 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)가 혈관으로부터 반사된 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1)는 제2 도플러 프로브(300)로 수신될 수 있다. 예를 들어, 제1 도플러 프로브(200)는 제1 시간(T1)에 제2 제어신호(CS2)에 기초하여 혈관의 횡단면(DM)에 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)를 송신할 수 있다. 이후, 제1 구동간격(OTI1)동안 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1)에 기초하여 혈관으로부터 반사된 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1)는 제2 도플러 프로브(300)로 수신할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 도플러 프로브(300)로부터 제공되는 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)가 혈관으로부터 반사된 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)는 제1 도플러 프로브(200)로 수신될 수 있다. 예를 들어, 제2 도플러 프로브(300)는 제2 시간(T2)에 제3 제어신호(CS3)에 기초하여 혈관의 횡단면(DM)에 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 송신할 수 있다. 이 후, 제2 구동간격(OTI2)동안 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)에 기초하여 혈관으로부터 반사된 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)는 제1 도플러 프로브(200)로 수신할 수 있다.
도 11 및 12는 도 1의 혈류 측정 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 12를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 혈관의 횡단면(DM)은 복수의 영역들로 구분되고, 제어부(400)는 미리 정해진 시간간격에 해당하는 영역 시간간격 마다 복수의 영역들 각각의 중심에 순차적으로 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1) 및 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 시간들은 제1 시간(T1) 내지 제5 시간(T5)을 포함할 수 있고, 복수의 영역 시간간격은 제1 영역 시간간격(RTI1) 내지 제4 영역 시간간격(RTI4)을 포함할 수 있다. 제1 영역 시간간격(RTI1)은 제1 시간(T1)부터 제2 시간(T2)까지의 시간간격일 수 있고, 제2 영역 시간간격(RTI2)은 제2 시간(T2)부터 제3 시간(T3)까지의 시간간격일 수 있다. 또한, 제3 영역 시간간격(RTI3)은 제3 시간(T3)부터 제4 시간(T4)까지의 시간간격일 수 있고, 제5 영역 시간간격은 제4 시간(T4)부터 제5 시간(T5)까지의 시간간격일 수 있다. 복수의 영역들은 제1 영역(RE1) 내지 제4 영역(RE4)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 영역 시간간격동안 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 통해서 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1) 및 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 번갈아 가면서 제1 영역(RE1)에 송신하고, 수신되는 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1) 및 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)에 기초하여 시간에 따른 혈류속도에 상응하는 스펙트로 그램을 생성할 수 있다. 이후, 제2 영역 시간간격(RTI2)동안, 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 통해서 제1 도플러 초음파 송신신호(DUT1) 및 제2 도플러 초음파 송신신호(DUT2)를 번갈아 가면서 제2 영역(RE2)에 송신하고, 수신되는 제1 도플러 초음파 수신신호(DUR1) 및 제2 도플러 초음파 수신신호(DUR2)에 기초하여 시간에 따른 혈류속도에 상응하는 스펙트로 그램을 생성할 수 있다. 또한, 제3 영역 시간간격(RTI3) 및 제4 영역 시간간격(RTI4) 동안에도 동일한 방식을 통해서 스펙트로 그램을 생성할 수 있다.
도 13은 도 1의 혈류 측정 시스템이 2차원 어레이에서 동작되는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 도 1의 혈류 측정 시스템이 심박출량을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 14를 참조하면, 복수의 영상 초음파 엘리먼트들, 제1 도플러 초음파 엘리먼트들 및 제2 도플러 초음파 엘리먼트들은 2차원 초음파 어레이에 포함될 수 있다. 예를 들어, 2차원 초음파 어레이(700)의 일부분을 이용하여 가이드 영상 프로브(100), 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 구현할 수도 있다.
도 14에 도시되는 수학식에서 알 수 있는 바와 같이 제1 도플러 프로브(200) 및 제2 도플러 프로브(300)를 이용하면 입사각에 영향없이 시간에 따른 제1 혈류속도에 해당하는 제1 스펙트로 그램 및 제2 혈류속도에 해당하는 제2 스펙트로 그램을 생성할 수 있고, 스펙트로 그램으로부터 속도시간정수(Velocity time integral, VTI)를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 속도시간정수, 횡단면적(MZ) 및 심박동수에 기초하여 심박출량을 산출할 수도 있다. 여기서, 심박출량은 속도시간정수, 횡단면적(MZ) 및 심박동수를 곱한 형태로 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 혈류 측정 시스템(10)은 제1 방향(D1)을 따라 배치되고, 초음파 영상(UI)을 가이드하는 가이드 영상 프로브(100) 및 제1 방향(D1)과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)을 따라 가이드 영상 프로브(100)의 양 측에 배치되는 복수의 도플러 프로브들을 이용하여 혈류를 측정함으로써 비침습적이고, 측정된 혈류의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 영상 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 제1 방향을 따라 배치되는 가이드 영상 프로브;
    복수의 제1 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제2 방향을 따라 상기 가이드 영상 프로브의 일 측에 배치되는 제1 도플러 프로브;
    복수의 제2 도플러 초음파 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제1 방향과 수직인 방향에 해당하는 제3 방향을 따라 상기 가이드 영상 프로브의 타 측에 배치되는 제2 도플러 프로브를 포함하는 혈류 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혈류 측정 시스템은,
    상기 가이드 영상 프로브, 상기 제1 도플러 프로브 및 상기 제2 도플러 프로브를 제어하는 제어신호를 제공하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혈류 측정 시스템은 복수의 동작모드들을 포함하고,
    상기 복수의 동작모드들 중 제1 동작모드에서, 상기 제어부는 상기 제어신호 중 제1 제어신호에 기초하여 상기 가이드 영상 프로브를 구동하고, 측정부가 상기 가이드 영상 프로브로 수신되는 영상 초음파 수신신호에 기초하여 혈관의 위치정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 혈관의 위치정보 및 초음파 영상의 깊이 방향으로 형성되는 횡단면 가이드 라인에 따라 상기 혈관의 횡단면의 면적에 해당하는 횡단면적을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 동작모드 이후, 상기 복수의 동작모드들 중 제2 동작모드에서,
    상기 제어부는 미리 정해진 일정한 시간간격에 해당하는 구동간격 마다 상기 제1 도플러 프로브 및 상기 제2 도플러 프로브를 교번하여 구동하는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 도플러 프로브로부터 제공되는 제1 도플러 초음파 송신신호는 상기 횡단면의 중심에 해당하는 중심점에 집속하여 송신되고,
    상기 제2 도플러 프로브로부터 제공되는 제2 도플러 초음파 송신신호는 상기 중심점에 집속하여 송신되는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 도플러 프로브로부터 제공되는 상기 제1 도플러 초음파 송신신호가 상기 혈관으로부터 반사된 제1 도플러 초음파 수신신호는 제2 도플러 프로브로 수신되는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 도플러 프로브로부터 제공되는 상기 제2 도플러 초음파 송신신호가 상기 혈관으로부터 반사된 제2 도플러 초음파 수신신호는 제1 도플러 프로브로 수신되는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혈관의 횡단면은 복수의 영역들로 구분되고, 상기 제어부는 미리 정해진 시간간격에 해당하는 영역 시간간격 마다 상기 복수의 영역들 각각의 중심에 순차적으로 상기 제1 도플러 초음파 송신신호 및 상기 제2 도플러 초음파 송신신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 영상 초음파 엘리먼트들, 상기 제1 도플러 초음파 엘리먼트들 및 상기 제2 도플러 초음파 엘리먼트들은 2차원 초음파 어레이에 포함되는 것을 특징으로 하는 혈류 측정 시스템.
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