WO2023234638A1 - Ultrasonic device, and method for controlling ultrasonic transducer module - Google Patents

Ultrasonic device, and method for controlling ultrasonic transducer module Download PDF

Info

Publication number
WO2023234638A1
WO2023234638A1 PCT/KR2023/007162 KR2023007162W WO2023234638A1 WO 2023234638 A1 WO2023234638 A1 WO 2023234638A1 KR 2023007162 W KR2023007162 W KR 2023007162W WO 2023234638 A1 WO2023234638 A1 WO 2023234638A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic transducer
ultrasonic
module
control module
burst signal
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/007162
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이상구
윤희철
Original Assignee
이상구
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
Application filed by 이상구 filed Critical 이상구
Publication of WO2023234638A1 publication Critical patent/WO2023234638A1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00Ultrasound therapy

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic device and a method of controlling an ultrasonic transducer module constituting the ultrasonic device.
  • An ultrasound diagnosis device irradiates a burst signal generated from an ultrasonic transducer (ultrasonic probe) to an object and receives information from the echo signal reflected from the object to obtain an image of the area inside the object. It works like this.
  • ultrasound diagnostic devices are used for medical purposes such as observing the interior of an object, detecting foreign substances, and measuring injuries. These ultrasound diagnostic devices have the advantage of being more stable than diagnostic devices using It is being applied properly.
  • conventional ultrasound diagnostic devices are limited to the purpose of acquiring ultrasound images inside an object, and treatment of the object is performed using separate treatment equipment, so diagnosis and treatment using ultrasound are integrated. A system that can do this is being requested.
  • the present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the purpose of one aspect of the present invention is to produce high-resolution ultrasound images through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-factor) of the ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic probe.
  • Q-factor quality factor
  • An ultrasonic device includes an ultrasonic transducer module including a plurality of ultrasonic transducer elements; A control module that controls the ultrasonic transducer module, wherein in a first operation mode, controls the ultrasonic transducer module to transmit a first burst signal from the ultrasonic transducer module to the object, and wherein the first burst An ultrasound image of the object is generated using a first echo signal, and in a second operation mode, at least one of the plurality of ultrasound transducer elements corresponds to a target area determined from the ultrasound image. and a control module that determines an active ultrasonic transducer element and controls the ultrasonic transducer module so that a second burst signal is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.
  • the first operation mode is an operation mode when diagnosing the object
  • the second operation mode is an operation mode when treating the object
  • the intensity of the second burst signal is the first burst signal. It is characterized by being greater than the intensity of.
  • control module scales the ultrasound image to an area where the plurality of ultrasound transducer elements are arranged on the ultrasound transducer module, and fits the target area on the scaled ultrasound image. Characterized in that the ultrasonic transducer element is determined as the active ultrasonic transducer element.
  • control module is characterized in that it continuously generates a plurality of ultrasound images for a plurality of consecutive points of the object as the ultrasonic transducer module scans the object in the first operation mode. do.
  • the control module determines the active ultrasound transducer element to correspond to each of the plurality of continuously generated ultrasound images, thereby It is characterized by variably determining the active ultrasonic transducer element.
  • the plurality of ultrasonic transducer elements are arranged in a one-dimensional array (1-Dimensional Array) or a two-dimensional array (2-Dimensional Array).
  • the ultrasonic transducer element is characterized by being composed of a single crystal dielectric material composed of any one of PMN-PT, PIN-PMN-PT, and Mn:PIN-PMN-PT.
  • the single crystal dielectric material has a dielectric constant of 3000 [F/m] or more and a quality factor (Q Factor) of 300 or more.
  • a method of controlling an ultrasonic transducer module includes the steps of controlling the ultrasonic transducer module so that a first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module to an object; generating, by the control module, an ultrasound image of the object using a first echo signal for the first burst signal; determining, by the control module, one or more active ultrasonic transducer elements among the plurality of ultrasonic transducer elements corresponding to a target area determined from the ultrasonic image; and controlling, by the control module, the ultrasonic transducer module so that a second burst signal is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.
  • high-resolution ultrasound images can be obtained through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-Factor) of each ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic transducer module, and the By adopting a method of differentially controlling the intensity of the burst signal, diagnostic and treatment efficiency can be improved by performing integrated ultrasound diagnosis and treatment through a single ultrasound transducer module, and the internal area of the object to be treated (target area) can be improved. ) By adopting a method of variably determining the active ultrasonic transducer element that will transmit the therapeutic ultrasonic signal (second burst signal) to match the shape of the target area, the ultrasonic treatment effect on the target area can be maximized.
  • Q-Factor dielectric constant and quality factor
  • FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 2 is an exemplary diagram showing the structure of an ultrasonic transducer module in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 3 is an exemplary diagram showing a first operation mode in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing a second operation mode in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figures 5 and 6 are exemplary diagrams showing the process of determining an active ultrasonic transducer element in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing a process for variably determining an active ultrasonic transducer element in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 8 is a flowchart showing a control method of an ultrasonic transducer module according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the ultrasonic device according to this embodiment
  • FIG. 2 is an exemplary diagram showing the structure of an ultrasonic transducer module in the ultrasonic device according to this embodiment
  • FIG. 3 is an ultrasonic device according to this embodiment.
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing the second operating mode in the ultrasonic device according to this embodiment
  • Figures 5 and 6 are an active ultrasonic transducer in the ultrasonic device according to this embodiment.
  • This is an exemplary diagram showing a process for determining an element
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing a process for variably determining an active ultrasonic transducer element in an ultrasonic device according to this embodiment.
  • the ultrasonic device may include an interface module 100, an ultrasonic transducer module 200, and a control module 300.
  • the interface module 100 may function as an input/output device that performs interfacing between the ultrasound device of this embodiment and the user.
  • the commands input by the user to the interface module 100 include an operation trigger command and an operation end command of the ultrasonic device, and the intensity of a burst signal transmitted from the ultrasonic transducer module 200, which will be described later. It may include a setting command and a switching command between the first operation mode and the second operation mode described later, and a typical input device (e.g., an operation button or a touch screen) for receiving the above command is an interface module (100). ) can be included. Additionally, a display for providing the user with an ultrasound image of an object, which will be described later, may be included in the interface module 100 as an output device.
  • the ultrasonic transducer module 200 is defined as a configuration that includes a plurality of ultrasonic transducer elements 210 and performs the function of an ultrasonic probe.
  • Each ultrasonic transducer element 210 may be composed of a single crystal dielectric material with piezoelectric properties, and may have any one of PMN-PT, PIN-PMN-PT, and Mn:PIN-PMN-PT as its composition. .
  • the single crystal dielectric material be composed of Mn:PIN-PMN-PT containing manganese (Mn).
  • the mechanical quality factor (Q-Factor) is considered so that high output ultrasonic energy can be secured with small electrical energy.
  • the mechanical quality coefficient can be an indicator of how efficiently the piezoelectric material vibrates at the resonant frequency. In other words, it is a parameter that can check how effectively the input of electrical energy is transmitted through mechanical vibration. Therefore, the larger the value, the higher the output with small electrical energy. This may mean that ultrasonic energy can be secured.
  • the mechanical quality factor (Qm) can be measured by Equation 1 below.
  • Equation 1 fr is the resonance frequency, Zm is the impedance at the resonance frequency, fa is the anti-resonance frequency, and Co is a constant.
  • the mechanical quality factor (Q-Factor) of the single crystal dielectric material constituting the ultrasonic transducer element 210 can be realized at 300 or more.
  • the dielectric constant of the single crystal dielectric material can be implemented at 3000 [F/m] or more.
  • Piezoelectric single crystal dielectric material existing material Piezoelectric ceramic
  • Piezoelectric constant 10 -12 m/V >1200 700
  • the existing piezoelectric ceramic material (dielectric constant: 1400, mechanical It can be confirmed that the ultrasonic transducer element 210 with high sensitivity, high efficiency, and high output is implemented (quality coefficient: 30 to 80).
  • the signal output range of the ultrasonic transducer element 210 implemented as above may correspond to 50 mW/cm 2 to 5 W/cm 2.
  • the plurality of ultrasonic transducer elements 210 are formed in a one-dimensional array (1). -Dimensional Array) or 2-Dimensional Array.
  • a plurality of ultrasonic transducer elements 210 are arranged in a two-dimensional array (M rows (300) is a subject that controls the ultrasonic transducer module 200 according to the user input to the interface module 100 described above, and is a processor, central processing unit (CPU), or SoC (System on Chip), can control a plurality of hardware or software components connected to the control module 300 by running an operating system or application, can perform various data processing and calculations, and can operate at least one device stored in memory. It may be configured to execute one command and store the execution result data in memory.
  • CPU central processing unit
  • SoC System on Chip
  • the control module 300 has a first operation mode (i.e., diagnosis mode) defined as an operation mode when diagnosing an object (e.g., inside the human body) and a second operation mode (i.e., a diagnosis mode) defined as an operation mode when treating an object ( That is, the ultrasonic transducer module 200 can be controlled in treatment mode).
  • diagnosis mode i.e., diagnosis mode
  • diagnosis mode i.e., a diagnosis mode
  • the control module 300 may operate to generate an ultrasound image of the object based on control of the ultrasound transducer module 200
  • the control module 300 may operate to generate the ultrasound image generated above.
  • the ultrasound transducer module 200 can be controlled to treat the object based on the image.
  • control module 300 will be described in detail by dividing it into a first operation mode and a second operation mode.
  • the control module 300 operates the ultrasonic transducer module 200 so that a first burst signal (IUT) is transmitted from the ultrasonic transducer module 200 to the object. control, and generate an ultrasound image of the object using the first echo signal (IUR) for the first burst signal (IUT).
  • the first burst signal (IUT) may have the intensity of a typical diagnostic ultrasound transmission signal.
  • the control module 300 can generate an ultrasound image based on digital conversion signal processing, framing, and beamforming methods for the received first echo signal (IUR), and the ultrasound image generation method is as follows. Since it is well-known in the technical field, detailed description will be omitted.
  • the control module 300 may determine a target area from the generated ultrasound image, and the target area may correspond to, for example, a affected area to be treated (e.g., a bone area inside the human body). .
  • the control module 300 may determine the target area on the ultrasound image through an image matching method between the ultrasound image and a pre-stored corresponding affected area image.
  • the control module 300 generates ultrasound images (and A plurality of target areas on an image may be continuously created.
  • the operation of the control module 300 functions as a prerequisite for variably determining the active ultrasonic transducer element, which will be described later, and a detailed description will be provided later.
  • the control module 300 selects one or more active ultrasonic transducers among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 corresponding to the target area on the ultrasonic image determined through the first operation mode.
  • a deducer element may be determined, and the ultrasonic transducer module 200 may be controlled so that a second burst signal (TUT) is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.
  • the second burst signal (TUT) is a therapeutic ultrasound transmission signal, which is applied to cause tumor necrosis by concentrating high-intensity ultrasound on one point of the affected area and causing heat or mechanical effect (cavitation). It may be an Intensity Focused Ultrasound (Intensity Focused Ultrasound) signal, and therefore the second burst signal (TUT) may have a greater intensity value than the first burst signal (IUT).
  • the active ultrasonic transducer element determined in the second operation mode is an ultrasonic transducer element that transmits a second burst signal for treatment of the object in the second operation mode among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 ( 210).
  • the control module 300 may determine only the ultrasonic transducer element 210 whose shape corresponds to the target area as the active ultrasonic transducer element.
  • the control module 300 has a plurality of ultrasonic transducer elements 210 arranged on the ultrasonic transducer module 200.
  • the ultrasound image can be scaled to the area, and as the ultrasound image is scaled, the target area (TA) can also be scaled. Additionally, the control module 300 may determine the ultrasonic transducer element 210 fitting or overlapping the target area on the scaled ultrasonic image as the active ultrasonic transducer element. Accordingly, only the ultrasound transducer element 210 required for treatment of the target area (TA) can be determined.
  • the control module 300 may control the ultrasonic transducer module 200 so that the above-described second burst signal is transmitted from the active ultrasonic transducer element. Since the second burst signal is transmitted only from the ultrasonic transducer element fitted to the target area (i.e., the active ultrasonic transducer element), side effects to the human body caused by the second burst signal being irradiated to areas other than the target area requiring treatment This is minimized and the transmission of the second burst signal is focused on the target area, allowing more effective treatment of the target area.
  • this embodiment adopts a configuration in which a single ultrasonic transducer module 200 is utilized in the first and second operation modes, so that ultrasonic diagnosis and treatment can be performed integratedly, improving diagnostic and treatment efficiency. It can be improved.
  • the control module 300 can differentially adjust the phase applied to each active ultrasonic transducer element so that the energy transfer efficiency of the ultrasonic transducer module 200 can be increased when treating an object according to the second operation mode. And the phase adjustment algorithm for this may be predefined in the control module 300 based on experimental results.
  • the control module 300 transmits ultrasonic waves to a plurality of consecutive points on the object as the ultrasonic transducer module 200 scans the object by a user or a predetermined mechanical driving device. Multiple images can be generated sequentially.
  • the control module 300 activates ultrasound to correspond to each of a plurality of continuously generated ultrasound images through the first operation mode (that is, to correspond to each target area on each ultrasound image).
  • the transducer element can be determined.
  • the control module 300 controls the shape of the target area of each point.
  • the treatment efficiency can be improved by allowing the active ultrasonic transducer element to actively change in response to changes in the shape of the target area at a plurality of points.
  • Figure 7 shows an example in which the first to third ultrasound images are generated for the first to third points of the object (the number '3' above is an example and represents the number of points of the object and the ultrasound image generated accordingly The number can be determined by considering realistic aspects such as the area of the object subject to diagnosis and treatment). To be described in detail with reference to FIG.
  • the control module 300 determines the ultrasonic transducer element 210 fitted to the first target area (TA1) on the first ultrasonic image as the first active ultrasonic transducer element,
  • the ultrasonic transducer element 210 fitted to the second target area (TA2) on the second ultrasound image is determined as the second active ultrasonic transducer element, and the ultrasonic transducer element 210 fitted to the third target area (TA3) on the third ultrasound image is determined.
  • the transducer element 210 may be determined as the third active ultrasonic transducer element.
  • the control module 300 sequentially
  • the first to third active ultrasonic transducer elements can be controlled to cause a second burst signal to be transmitted, thus at the first point to the first target area, at the second point to the second target area, and at the third point. 3
  • transmission focus and treatment effect for the target area can be secured.
  • the inconvenience of having to visually check different target areas for each point of the object is eliminated, and detection of different target areas and corresponding detection through only two scanning in the first and second operation modes is eliminated. Since active treatment is possible, user convenience in the ultrasound diagnosis and treatment process can be improved.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control method of the ultrasonic transducer module according to this embodiment. Referring to FIG. 8, the control method of the ultrasonic transducer module of this embodiment is explained, and a detailed description of the parts overlapping with the above-mentioned content is provided. will be omitted and the explanation will focus on the time series structure.
  • control module 300 controls the ultrasonic transducer module 200 so that the first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module 200 to the object (S100).
  • the control module 300 generates an ultrasound image of the object using the first echo signal for the first burst signal and determines a target area from the generated ultrasound image (S200).
  • the target area may correspond to the affected area to be treated (e.g., a bone area inside the human body).
  • the control module 300 determines one or more active ultrasonic transducer elements corresponding to the target area on the ultrasound image among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 (S300).
  • the control module 300 scales the ultrasound image to the area where the plurality of ultrasound transducer elements 210 are arranged on the ultrasound transducer module 200, and the ultrasound image is fitted to the target area on the scaled ultrasound image.
  • the transducer element 210 is determined to be an active ultrasonic transducer element.
  • control module 300 controls the ultrasonic transducer module 200 so that a second burst signal is transmitted from the active ultrasonic transducer element determined in step S300 to the object (S400).
  • the second burst signal may be HIFU (High Intensity Focused Ultrasound), and therefore the second burst signal has a greater intensity value than the first burst signal in step S100.
  • the control module 300 may continuously generate a plurality of ultrasound images for a plurality of consecutive points on the object as the ultrasonic transducer module 200 scans the object. Accordingly, the control module 300 determines the active ultrasonic transducer element to correspond to each of the plurality of continuously generated ultrasound images in step S300, thereby variably adjusting the active ultrasonic transducer element for a plurality of consecutive points of the object. It may be determined, and in step S400, the ultrasonic transducer module 200 may be controlled so that a second burst signal is transmitted to the object from each of the variably determined active ultrasonic transducer elements.
  • this embodiment can acquire high-resolution ultrasound images through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-Factor) of each ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic transducer module, and the burst signal transmitted from the ultrasonic transducer module
  • Q-Factor dielectric constant and quality factor
  • module used in this specification may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example.
  • a module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • implementations described herein may be implemented as, for example, a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs).
  • the device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc.
  • the method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device.
  • processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
  • PDAs portable/personal digital assistants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)

Abstract

An ultrasonic device according to one aspect of the present invention comprises: an ultrasonic transducer module including a plurality of ultrasonic transducer elements; and a control module for controlling the ultrasonic transducer module, wherein the control module, in a first operation mode, controls the ultrasonic transducer module so that a first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module to an object, and generates an ultrasonic image of the object by using a first echo signal for the first burst signal, and, in a second operation mode, determines one or more active ultrasonic transducer elements corresponding to a target area determined from the ultrasonic image from among the plurality of ultrasonic transducer elements, and controls the ultrasonic transducer module so that a second burst signal is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.

Description

초음파 장치, 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법Control method of ultrasonic device and ultrasonic transducer module
본 발명은 초음파 장치와, 초음파 장치를 구성하는 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic device and a method of controlling an ultrasonic transducer module constituting the ultrasonic device.
초음파 진단 장치는 초음파 트랜스듀서(초음파 프로브)로부터 생성되는 초음파 신호(burst signal)를 대상체로 조사하고, 대상체로부터 반사된 초음파 신호(echo signal)의 정보를 수신하여 대상체 내부의 부위에 대한 영상을 얻도록 동작한다. 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 있어 인체에 대한 치료, 피부 미용 및 자극 등 산업 제분야에 광범위하게 적용되고 있다.An ultrasound diagnosis device irradiates a burst signal generated from an ultrasonic transducer (ultrasonic probe) to an object and receives information from the echo signal reflected from the object to obtain an image of the area inside the object. It works like this. In particular, ultrasound diagnostic devices are used for medical purposes such as observing the interior of an object, detecting foreign substances, and measuring injuries. These ultrasound diagnostic devices have the advantage of being more stable than diagnostic devices using It is being applied properly.
초음파 진단 기술 분야에 있어서 업계의 요구는 고해상도의 초음파 영상을 얻는 것이며, 이와 관련한 다양한 연구들이 지속적으로 진행되고 있으나, 종래의 초음파 진단 장치로부터 획득되는 초음파 영상의 해상도는 업계의 요구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다.In the field of ultrasound diagnosis technology, the industry's demand is to obtain high-resolution ultrasound images, and various studies in this regard are continuously being conducted. However, the resolution of ultrasound images obtained from conventional ultrasound diagnosis devices does not meet the industry's needs. This is the situation.
또한, 종래의 초음파 진단 장치는 대상체 내부의 초음파 영상을 획득하는 용도로 국한되어 활용되고 있으며, 대상체에 대한 치료는 별도의 치료 장비에 의해 이루어지고 있어, 초음파를 활용한 진단 및 치료를 통합적으로 수행할 수 있는 시스템이 요청되고 있다.In addition, conventional ultrasound diagnostic devices are limited to the purpose of acquiring ultrasound images inside an object, and treatment of the object is performed using separate treatment equipment, so diagnosis and treatment using ultrasound are integrated. A system that can do this is being requested.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 초음파 프로브를 구성하는 초음파 트랜스듀서 소자의 유전율 및 품질 계수(Q-Factor) 설계를 통해 고해상도의 초음파 영상을 획득함과 동시에, 단일의 초음파 트랜스듀서를 통해 초음파 진단 및 치료를 통합적으로 수행함으로써 진단 및 치료 효율성을 향상시킬 수 있는 초음파 장치, 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the purpose of one aspect of the present invention is to produce high-resolution ultrasound images through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-factor) of the ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic probe. At the same time, it provides a control method for an ultrasonic device and ultrasonic transducer module that can improve diagnosis and treatment efficiency by integratedly performing ultrasonic diagnosis and treatment through a single ultrasonic transducer.
본 발명의 일 측면에 따른 초음파 장치는 복수의 초음파 트랜스듀서 소자를 포함하는 초음파 트랜스듀서 모듈; 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 제어 모듈로서, 제1 동작 모드에서, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 대상체로 제1 버스트 신호(burst signal)가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하고, 상기 제1 버스트 신호에 대한 제1 에코 신호(echo signal)를 이용하여 상기 대상체의 초음파 영상을 생성하며, 제2 동작 모드에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자 중, 상기 초음파 영상으로부터 결정된 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하고, 상기 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 상기 대상체로 제2 버스트 신호가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는, 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.An ultrasonic device according to one aspect of the present invention includes an ultrasonic transducer module including a plurality of ultrasonic transducer elements; A control module that controls the ultrasonic transducer module, wherein in a first operation mode, controls the ultrasonic transducer module to transmit a first burst signal from the ultrasonic transducer module to the object, and wherein the first burst An ultrasound image of the object is generated using a first echo signal, and in a second operation mode, at least one of the plurality of ultrasound transducer elements corresponds to a target area determined from the ultrasound image. and a control module that determines an active ultrasonic transducer element and controls the ultrasonic transducer module so that a second burst signal is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.
본 발명에 있어 상기 제1 동작 모드는 상기 대상체의 진단 시 동작 모드이고, 상기 제2 동작 모드는 상기 대상체의 치료 시 동작 모드이며, 상기 제2 버스트 신호의 강도(intensity)는 상기 제1 버스트 신호의 강도보다 큰 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first operation mode is an operation mode when diagnosing the object, the second operation mode is an operation mode when treating the object, and the intensity of the second burst signal is the first burst signal. It is characterized by being greater than the intensity of.
본 발명에 있어 상기 제어 모듈은, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈 상에 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자가 배열되는 면적으로 상기 초음파 영상을 스케일링하고, 상기 스케일링된 초음파 영상 상의 상기 타겟 영역에 피팅(fitting)되는 초음파 트랜스듀서 소자를 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control module scales the ultrasound image to an area where the plurality of ultrasound transducer elements are arranged on the ultrasound transducer module, and fits the target area on the scaled ultrasound image. Characterized in that the ultrasonic transducer element is determined as the active ultrasonic transducer element.
본 발명에 있어 상기 제어 모듈은, 상기 제1 동작 모드에서 상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 대상체를 스캐닝함에 따라 상기 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 상기 초음파 영상을 복수 개 연속적으로 생성하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control module is characterized in that it continuously generates a plurality of ultrasound images for a plurality of consecutive points of the object as the ultrasonic transducer module scans the object in the first operation mode. do.
본 발명에 있어 상기 제어 모듈은, 상기 제2 동작 모드에서, 상기 복수 개 연속적으로 생성되는 초음파 영상 각각에 대응되도록 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정함으로써, 상기 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the second operation mode, the control module determines the active ultrasound transducer element to correspond to each of the plurality of continuously generated ultrasound images, thereby It is characterized by variably determining the active ultrasonic transducer element.
본 발명에 있어 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자는 1차원 어레이(1-Dimensional Array) 또는 2차원 어레이(2-Dimensional Array)로 배열되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plurality of ultrasonic transducer elements are arranged in a one-dimensional array (1-Dimensional Array) or a two-dimensional array (2-Dimensional Array).
본 발명에 있어 상기 초음파 트랜스듀서 소자는, PMN-PT, PIN-PMN-PT 및 Mn:PIN-PMN-PT 중 어느 하나로 조성되는 단결정 유전체 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the ultrasonic transducer element is characterized by being composed of a single crystal dielectric material composed of any one of PMN-PT, PIN-PMN-PT, and Mn:PIN-PMN-PT.
본 발명에 있어 상기 단결정 유전체 소재의 유전율은 3000[F/m] 이상이고 품질 계수(Q Factor)는 300 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the single crystal dielectric material has a dielectric constant of 3000 [F/m] or more and a quality factor (Q Factor) of 300 or more.
본 발명의 일 측면에 따른 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법은 제어 모듈이, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 대상체로 제1 버스트 신호(burst signal)가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 단계; 상기 제어 모듈이, 상기 제1 버스트 신호에 대한 제1 에코 신호(echo signal)를 이용하여 상기 대상체의 초음파 영상을 생성하는 단계; 상기 제어 모듈이, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자 중, 상기 초음파 영상으로부터 결정되는 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하는 단계; 및 상기 제어 모듈이, 상기 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 상기 대상체로 제2 버스트 신호가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of controlling an ultrasonic transducer module according to an aspect of the present invention includes the steps of controlling the ultrasonic transducer module so that a first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module to an object; generating, by the control module, an ultrasound image of the object using a first echo signal for the first burst signal; determining, by the control module, one or more active ultrasonic transducer elements among the plurality of ultrasonic transducer elements corresponding to a target area determined from the ultrasonic image; and controlling, by the control module, the ultrasonic transducer module so that a second burst signal is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object.
본 발명의 일 측면에 따르면, 초음파 트랜스듀서 모듈을 구성하는 각 초음파 트랜스듀서 소자의 유전율 및 품질 계수(Q-Factor) 설계를 통해 고해상도의 초음파 영상을 획득할 수 있고, 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 송신되는 버스트 신호의 강도를 차별적으로 제어하는 방식을 채용하여 단일의 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 초음파 진단 및 치료를 통합적으로 수행함으로써 진단 및 치료 효율성을 향상시킬 수 있으며, 치료 대상이 되는 대상체 내부 부위(타겟 영역)의 형상에 정합되도록 치료용 초음파 신호(제2 버스트 신호)를 송신할 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 방식을 채용함으로써 타겟 영역에 대한 초음파 치료 효과를 극대화할 수 있다. According to one aspect of the present invention, high-resolution ultrasound images can be obtained through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-Factor) of each ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic transducer module, and the By adopting a method of differentially controlling the intensity of the burst signal, diagnostic and treatment efficiency can be improved by performing integrated ultrasound diagnosis and treatment through a single ultrasound transducer module, and the internal area of the object to be treated (target area) can be improved. ) By adopting a method of variably determining the active ultrasonic transducer element that will transmit the therapeutic ultrasonic signal (second burst signal) to match the shape of the target area, the ultrasonic treatment effect on the target area can be maximized.
도 1은 본 실시예에 따른 초음파 장치를 보인 블록구성도이다.1 is a block diagram showing an ultrasonic device according to this embodiment.
도 2는 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 초음파 트랜스듀서 모듈의 구조를 보인 예시도이다.Figure 2 is an exemplary diagram showing the structure of an ultrasonic transducer module in the ultrasonic device according to this embodiment.
도 3은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 제1 동작 모드를 보인 예시도이다.Figure 3 is an exemplary diagram showing a first operation mode in the ultrasonic device according to this embodiment.
도 4는 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 제2 동작 모드를 보인 예시도이다.Figure 4 is an exemplary diagram showing a second operation mode in the ultrasonic device according to this embodiment.
도 5 및 도 6은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하는 과정을 보인 예시도이다.Figures 5 and 6 are exemplary diagrams showing the process of determining an active ultrasonic transducer element in the ultrasonic device according to this embodiment.
도 7은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 과정을 보인 예시도이다.Figure 7 is an exemplary diagram showing a process for variably determining an active ultrasonic transducer element in the ultrasonic device according to this embodiment.
도 8은 본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법을 보인 흐름도이다.Figure 8 is a flowchart showing a control method of an ultrasonic transducer module according to this embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초음파 장치, 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a control method of an ultrasonic device and an ultrasonic transducer module according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 실시예에 따른 초음파 장치를 보인 블록구성도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 초음파 트랜스듀서 모듈의 구조를 보인 예시도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 제1 동작 모드를 보인 예시도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 제2 동작 모드를 보인 예시도이며, 도 5 및 도 6은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하는 과정을 보인 예시도이고, 도 7은 본 실시예에 따른 초음파 장치에서 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 과정을 보인 예시도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the ultrasonic device according to this embodiment, FIG. 2 is an exemplary diagram showing the structure of an ultrasonic transducer module in the ultrasonic device according to this embodiment, and FIG. 3 is an ultrasonic device according to this embodiment. is an exemplary diagram showing the first operating mode, Figure 4 is an exemplary diagram showing the second operating mode in the ultrasonic device according to this embodiment, and Figures 5 and 6 are an active ultrasonic transducer in the ultrasonic device according to this embodiment. This is an exemplary diagram showing a process for determining an element, and Figure 7 is an exemplary diagram showing a process for variably determining an active ultrasonic transducer element in an ultrasonic device according to this embodiment.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 장치는 인터페이스 모듈(100), 초음파 트랜스듀서 모듈(200) 및 제어 모듈(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the ultrasonic device according to this embodiment may include an interface module 100, an ultrasonic transducer module 200, and a control module 300.
인터페이스 모듈(100)은 본 실시예의 초음파 장치 및 사용자 간의 인터페이싱을 수행하는 입출력 장치로 기능할 수 있다. 인터페이스 모듈(100)로 사용자가 입력하는 명령은 초음파 장치의 동작 트리거(trigger) 명령 및 동작 종료 명령과, 후술하는 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 송신되는 버스트 신호(burst signal)의 강도(intensity) 설정 명령과, 후술하는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드 간의 전환 명령 등을 포함할 수 있으며, 위와 같은 명령을 입력받기 위한 통상의 입력 장치(예: 조작 버튼 또는 터치스크린)가 인터페이스 모듈(100)에 포함될 수 있다. 또한, 후술하는 대상체의 초음파 영상을 사용자에게 제공하기 위한 디스플레이가 출력 장치로서 인터페이스 모듈(100)에 포함될 수 있다.The interface module 100 may function as an input/output device that performs interfacing between the ultrasound device of this embodiment and the user. The commands input by the user to the interface module 100 include an operation trigger command and an operation end command of the ultrasonic device, and the intensity of a burst signal transmitted from the ultrasonic transducer module 200, which will be described later. It may include a setting command and a switching command between the first operation mode and the second operation mode described later, and a typical input device (e.g., an operation button or a touch screen) for receiving the above command is an interface module (100). ) can be included. Additionally, a display for providing the user with an ultrasound image of an object, which will be described later, may be included in the interface module 100 as an output device.
초음파 트랜스듀서 모듈(module)(200)은 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(element)(210)를 포함하여 초음파 프로브(probe)의 기능을 수행하는 구성으로 정의된다. 각각의 초음파 트랜스듀서 소자(210)는 압전 특성을 갖는 단결정 유전체 소재로 구성될 수 있으며, 그 조성으로서 PMN-PT, PIN-PMN-PT 및 Mn:PIN-PMN-PT 중 어느 하나를 가질 수 있다. 다만, 하기 표 1의 초음파 트랜스듀서 소자(210)의 출력 밀도에 대한 실험데이터에 따를 때, 단결정 유전체 소재는 망간(Mn)을 포함하는 Mn:PIN-PMN-PT로 조성됨이 바람직할 수 있다. The ultrasonic transducer module 200 is defined as a configuration that includes a plurality of ultrasonic transducer elements 210 and performs the function of an ultrasonic probe. Each ultrasonic transducer element 210 may be composed of a single crystal dielectric material with piezoelectric properties, and may have any one of PMN-PT, PIN-PMN-PT, and Mn:PIN-PMN-PT as its composition. . However, according to the experimental data on the power density of the ultrasonic transducer element 210 in Table 1 below, it may be preferable that the single crystal dielectric material be composed of Mn:PIN-PMN-PT containing manganese (Mn).
MaterialMaterial Power Density(W/cm3)Power Density(W/ cm3 )
기존 소재(압전 세라믹)Existing material (piezoelectric ceramic) 7.77.7
Mn:PIN-PMN-PTMn:PIN-PMN-PT 38.138.1
표 1의 실험데이터에 따를 때, 초음파 트랜스듀서 소자(210)가 Mn:PIN-PMN-PT로 조성될 경우 그 출력 밀도(Power Density)가 기존의 압전 세라믹 소재 대비 약 5배 향상됨을 확인할 수 있다.한편, 초음파 트랜스듀서 소자(210)의 에너지 효율과 관련하여, 본 실시예에서는 작은 전기에너지에 의해 고출력의 초음파 에너지가 확보될 수 있도록 기계적 품질 계수(Q-Factor)를 고려한다. 기계적 품질 계수는 공진주파수에서 압전체가 얼마나 효율적으로 진동하는지에 대한 지표일 수 있으며, 즉 전기에너지 투입이 기계적 진동으로 얼마나 효과적으로 전달되는지 확인할 수 있는 파라미터에 해당하기 때문에 그 값이 클수록 작은 전기에너지로 고출력의 초음파 에너지를 확보할 수 있음을 의미할 수 있다. 기계적 품질 계수(Qm)은 하기 수학식 1에 의해 측정될 수 있다.According to the experimental data in Table 1, when the ultrasonic transducer element 210 is composed of Mn:PIN-PMN-PT, it can be confirmed that the power density is improved by about 5 times compared to the existing piezoelectric ceramic material. Meanwhile, with regard to the energy efficiency of the ultrasonic transducer element 210, in this embodiment, the mechanical quality factor (Q-Factor) is considered so that high output ultrasonic energy can be secured with small electrical energy. The mechanical quality coefficient can be an indicator of how efficiently the piezoelectric material vibrates at the resonant frequency. In other words, it is a parameter that can check how effectively the input of electrical energy is transmitted through mechanical vibration. Therefore, the larger the value, the higher the output with small electrical energy. This may mean that ultrasonic energy can be secured. The mechanical quality factor (Qm) can be measured by Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2023007162-appb-img-000001
Figure PCTKR2023007162-appb-img-000001
수학식 1에서 fr은 공진주파수, Zm은 공진주파수에서 임피던스, fa는 반공진 주파수, Co는 상수이다.In Equation 1, fr is the resonance frequency, Zm is the impedance at the resonance frequency, fa is the anti-resonance frequency, and Co is a constant.
하기 표 2의 초음파 트랜스듀서 소자(210)의 감도에 대한 실험데이터에 따를 때, 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 구성하는 단결정 유전체 소재의 기계적 품질 계수(Q-Factor)는 300 이상으로 구현될 수 있으며, 또한 단결정 유전체 소재의 유전율은 3000[F/m] 이상으로 구현될 수 있다.According to the experimental data on the sensitivity of the ultrasonic transducer element 210 in Table 2 below, the mechanical quality factor (Q-Factor) of the single crystal dielectric material constituting the ultrasonic transducer element 210 can be realized at 300 or more. In addition, the dielectric constant of the single crystal dielectric material can be implemented at 3000 [F/m] or more.
구분division unitunit 압전 단결정
유전체 소재
Piezoelectric single crystal
dielectric material
기존 소재
(압전 세라믹)
existing material
(Piezoelectric ceramic)
장점Advantages
압전상수Piezoelectric constant 10-12m/V10 -12 m/V > 1200>1200 700700 고감도, 고출력High sensitivity, high output
유전율permittivity K3 T K3T _ > 3000>3000 14001400 고감도high sensitivity
전기기계결합계수Electromechanical coupling coefficient -- ≥ 0.89≥ 0.89 0.700.70 광대역, 효율Broadband, efficiency
기계적 품질 계수mechanical quality factor -- ≥ 300≥ 300 30 ~ 8030~80 열효율, 고출력(Power Density)Thermal efficiency, high output (Power Density)
표 2의 실험데이터에 따를 때, 단결정 유전체 소재의 유전율이 3000[F/m] 이상으로, 기계적 품질 계수(Q-Factor)가 300 이상으로 구현될 경우 기존의 압전 세라믹 소재(유전율: 1400, 기계적 품질 계수: 30 내지 80) 대비 고감도, 고효율 및 고출력의 초음파 트랜스듀서 소자(210)가 구현됨을 확인할 수 있다. 위와 같이 구현된 초음파 트랜스듀서 소자(210)의 신호 출력범위는 50mW/cm2 ~ 5W/cm2에 해당할 수 있다.본 실시예에서 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210)는 1차원 어레이(1-Dimensional Array) 또는 2차원 어레이(2-Dimensional Array)로 배열될 수 있다. 이하에서는 도 2에 도시된 것과 같이 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210)가 2차원 어레이(M rows X N columns, M 및 N은 2 이상의 자연수)로 배열된 구조로서 본 실시예를 설명한다.제어 모듈(300)은 전술한 인터페이스 모듈(100)에 대한 사용자 입력에 따라 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어하는 주체로서, 프로세서(Processor), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit) 또는 SoC(Systen on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 제어 모듈(300)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있으며, 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다.According to the experimental data in Table 2, when the dielectric constant of the single crystal dielectric material is over 3000 [F/m] and the mechanical quality factor (Q-Factor) is over 300, the existing piezoelectric ceramic material (dielectric constant: 1400, mechanical It can be confirmed that the ultrasonic transducer element 210 with high sensitivity, high efficiency, and high output is implemented (quality coefficient: 30 to 80). The signal output range of the ultrasonic transducer element 210 implemented as above may correspond to 50 mW/cm 2 to 5 W/cm 2. In this embodiment, the plurality of ultrasonic transducer elements 210 are formed in a one-dimensional array (1). -Dimensional Array) or 2-Dimensional Array. Hereinafter, the present embodiment will be described as a structure in which a plurality of ultrasonic transducer elements 210 are arranged in a two-dimensional array (M rows (300) is a subject that controls the ultrasonic transducer module 200 according to the user input to the interface module 100 described above, and is a processor, central processing unit (CPU), or SoC (System on Chip), can control a plurality of hardware or software components connected to the control module 300 by running an operating system or application, can perform various data processing and calculations, and can operate at least one device stored in memory. It may be configured to execute one command and store the execution result data in memory.
본 실시예에서 제어 모듈(300)은 대상체(예: 인체 내부)의 진단 시 동작 모드로 정의되는 제1 동작 모드(즉, 진단 모드)와 대상체의 치료 시 동작 모드로 정의되는 제2 동작 모드(즉, 치료 모드)에서 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어할 수 있다. 제1 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200)에 대한 제어를 토대로 대상체의 초음파 영상을 생성하도록 동작할 수 있으며, 제2 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 위 생성된 초음파 영상을 토대로 대상체가 치료되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어할 수 있다.In this embodiment, the control module 300 has a first operation mode (i.e., diagnosis mode) defined as an operation mode when diagnosing an object (e.g., inside the human body) and a second operation mode (i.e., a diagnosis mode) defined as an operation mode when treating an object ( That is, the ultrasonic transducer module 200 can be controlled in treatment mode). In the first operation mode, the control module 300 may operate to generate an ultrasound image of the object based on control of the ultrasound transducer module 200, and in the second operation mode, the control module 300 may operate to generate the ultrasound image generated above. The ultrasound transducer module 200 can be controlled to treat the object based on the image.
이하에서는 제어 모듈(300)의 동작을 제1 동작 모드와 제2 동작 모드로 구분하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation of the control module 300 will be described in detail by dividing it into a first operation mode and a second operation mode.
먼저, 도 3을 참조하면 제1 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 대상체로 제1 버스트 신호(burst signal)(IUT)가 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어하고, 제1 버스트 신호(IUT)에 대한 제1 에코 신호(echo signal)(IUR)를 이용하여 대상체의 초음파 영상(image)을 생성할 수 있다. 제1 버스트 신호(IUT)는 통상적인 진단용 초음파 송신신호의 강도(intensity)를 가질 수 있다. 제어 모듈(300)은 수신된 제1 에코 신호(IUR)에 대한 디지털 변환 신호 처리, 프레이밍(framing) 및 빔포밍(beamforming) 방식을 기반으로 초음파 영상을 생성할 수 있으며, 초음파 영상 생성 방식은 본 기술분야에서 주지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.First, referring to FIG. 3, in the first operation mode, the control module 300 operates the ultrasonic transducer module 200 so that a first burst signal (IUT) is transmitted from the ultrasonic transducer module 200 to the object. control, and generate an ultrasound image of the object using the first echo signal (IUR) for the first burst signal (IUT). The first burst signal (IUT) may have the intensity of a typical diagnostic ultrasound transmission signal. The control module 300 can generate an ultrasound image based on digital conversion signal processing, framing, and beamforming methods for the received first echo signal (IUR), and the ultrasound image generation method is as follows. Since it is well-known in the technical field, detailed description will be omitted.
초음파 영상이 생성되면, 제어 모듈(300)은 생성된 초음파 영상으로부터 타겟 영역을 결정할 수 있으며, 타겟 영역은, 예를 들어 치료 대상이 되는 환부(예: 인체 내부의 뼈 부위)에 해당할 수 있다. 이 경우, 제어 모듈(300)은 초음파 영상과 미리 저장되어 있는 해당 환부 영상에 대한 영상 비교(matching) 방식을 통해 초음파 영상 상의 타겟 영역을 결정할 수 있다.When an ultrasound image is generated, the control module 300 may determine a target area from the generated ultrasound image, and the target area may correspond to, for example, a affected area to be treated (e.g., a bone area inside the human body). . In this case, the control module 300 may determine the target area on the ultrasound image through an image matching method between the ultrasound image and a pre-stored corresponding affected area image.
한편, 제1 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 사용자 또는 소정의 기계 구동 장치에 의해 초음파 트랜스듀서 모듈(200)이 대상체를 스캐닝함에 따라 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 초음파 영상(그리고 해당 초음파 영상 상의 타겟 영역)을 복수 개 연속적으로 생성할 수도 있다. 위 제어 모듈(300)의 동작은 후술하는 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 전제가 되는 구성으로서 기능하며, 구체적인 설명은 후술한다.Meanwhile, in the first operation mode, the control module 300 generates ultrasound images (and A plurality of target areas on an image may be continuously created. The operation of the control module 300 functions as a prerequisite for variably determining the active ultrasonic transducer element, which will be described later, and a detailed description will be provided later.
다음으로, 도 4를 참조하면 제2 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210) 중, 제1 동작 모드를 통해 결정된 초음파 영상 상의 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하고, 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 대상체로 제2 버스트 신호(TUT)가 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어할 수 있다. 제2 버스트 신호(TUT)는 치료용 초음파 송신신호로서, 고강도의 초음파를 환부의 한 점에 집중시켜 발열 혹은 기계적 효과(cavitation)를 유발해 종양의 괴사를 일으키기 위해 적용되는 하이푸(HIFU: High Intensity Focused Ultrasound) 신호일 수 있으며, 따라서 제2 버스트 신호(TUT)는 제1 버스트 신호(IUT)보다 큰 강도값을 가질 수 있다.Next, referring to FIG. 4, in the second operation mode, the control module 300 selects one or more active ultrasonic transducers among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 corresponding to the target area on the ultrasonic image determined through the first operation mode. A deducer element may be determined, and the ultrasonic transducer module 200 may be controlled so that a second burst signal (TUT) is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object. The second burst signal (TUT) is a therapeutic ultrasound transmission signal, which is applied to cause tumor necrosis by concentrating high-intensity ultrasound on one point of the affected area and causing heat or mechanical effect (cavitation). It may be an Intensity Focused Ultrasound (Intensity Focused Ultrasound) signal, and therefore the second burst signal (TUT) may have a greater intensity value than the first burst signal (IUT).
제2 동작 모드에서 결정되는 활성 초음파 트랜스듀서 소자는, 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210) 중, 제2 동작 모드에서 대상체의 치료를 위해 제2 버스트 신호를 송신하는 대상이 되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)로 정의된다. 즉, 타겟 영역에 형상에 따라서는 초음파 트랜스듀서 모듈(200)에 포함되는 모든 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 구동함이 아닌 일부의 초음파 트랜스듀서 소자(210)만을 구동함이 에너지 효율적인 점을 고려하여, 제어 모듈(300)은 타겟 영역에 형상에 대응되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)만을 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정할 수 있다.The active ultrasonic transducer element determined in the second operation mode is an ultrasonic transducer element that transmits a second burst signal for treatment of the object in the second operation mode among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 ( 210). In other words, depending on the shape of the target area, it is considered energy efficient to drive only some of the ultrasonic transducer elements 210 rather than all ultrasonic transducer elements 210 included in the ultrasonic transducer module 200. Therefore, the control module 300 may determine only the ultrasonic transducer element 210 whose shape corresponds to the target area as the active ultrasonic transducer element.
도 5 및 도 6을 참조하여 활성 초음 트랜스듀서 소자를 결정하는 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200) 상에 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210)가 배열되는 면적으로 초음파 영상을 스케일링할 수 있으며, 초음파 영상이 스케일링됨에 따라 타겟 영역(TA)도 함께 스케일링될 수 있다. 그리고, 제어 모듈(300)은 스케일링된 초음파 영상 상의 타겟 영역에 피팅(fitting) 또는 중첩(overlap)되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정할 수 있다. 이에 따라, 타겟 영역(TA)의 치료에 요구되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)만이 결정될 수 있다.5 and 6, the process of determining the active ultrasonic transducer element will be described in detail. First, the control module 300 has a plurality of ultrasonic transducer elements 210 arranged on the ultrasonic transducer module 200. The ultrasound image can be scaled to the area, and as the ultrasound image is scaled, the target area (TA) can also be scaled. Additionally, the control module 300 may determine the ultrasonic transducer element 210 fitting or overlapping the target area on the scaled ultrasonic image as the active ultrasonic transducer element. Accordingly, only the ultrasound transducer element 210 required for treatment of the target area (TA) can be determined.
활성 초음파 트랜스듀서 소자가 결정되면, 제어 모듈(300)은 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 전술한 제2 버스트 신호가 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어할 수 있다. 타겟 영역에 피팅된 초음파 트랜스듀서 소자(즉, 활성 초음파 트랜스듀서 소자)만으로부터 제2 버스트 신호가 송신되므로, 치료가 요구되는 타겟 영역 이외의 영역으로 제2 버스트 신호가 조사됨으로 인해 야기되는 인체 부작용이 최소화됨과 동시에 타겟 영역으로 제2 버스트 신호의 송신 집속이 이루어져 보다 효과적인 타겟 영역에 대한 치료가 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예는 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 단일의 초음파 트랜스듀서 모듈(200)이 활용되는 구성을 채용하므로, 초음파 진단 및 치료를 통합적으로 수행할 수 있게 되어 진단 및 치료 효율성이 향상될 수 있다. 나아가, 제2 동작 모드에 따른 대상체의 치료 시 초음파 트랜스듀서 모듈(200)의 에너지 전달 효율이 증가될 수 있도록 제어 모듈(300)은 각각의 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 인가하는 위상을 차별적으로 조절할 수 있으며, 이를 위한 위상 조절 알고리즘은 실험적 결과에 기초하여 제어 모듈(300)에 미리 정의되어 있을 수 있다.Once the active ultrasonic transducer element is determined, the control module 300 may control the ultrasonic transducer module 200 so that the above-described second burst signal is transmitted from the active ultrasonic transducer element. Since the second burst signal is transmitted only from the ultrasonic transducer element fitted to the target area (i.e., the active ultrasonic transducer element), side effects to the human body caused by the second burst signal being irradiated to areas other than the target area requiring treatment This is minimized and the transmission of the second burst signal is focused on the target area, allowing more effective treatment of the target area. In addition, this embodiment adopts a configuration in which a single ultrasonic transducer module 200 is utilized in the first and second operation modes, so that ultrasonic diagnosis and treatment can be performed integratedly, improving diagnostic and treatment efficiency. It can be improved. Furthermore, the control module 300 can differentially adjust the phase applied to each active ultrasonic transducer element so that the energy transfer efficiency of the ultrasonic transducer module 200 can be increased when treating an object according to the second operation mode. And the phase adjustment algorithm for this may be predefined in the control module 300 based on experimental results.
한편, 앞서 언급한 것과 같이 제1 동작 모드에서 제어 모듈(300)은 사용자 또는 소정의 기계 구동 장치에 의해 초음파 트랜스듀서 모듈(200)이 대상체를 스캐닝함에 따라 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 초음파 영상을 복수 개 연속적으로 생성할 수도 있다. 이에 후속하는 제2 동작 모드에서, 제어 모듈(300)은 제1 동작 모드를 통해 복수 개 연속적으로 생성된 초음파 영상 각각에 대응되도록(즉, 각 초음파 영상 상의 각 타겟 영역 각각에 대응되도록) 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정할 수 있다.Meanwhile, as mentioned above, in the first operation mode, the control module 300 transmits ultrasonic waves to a plurality of consecutive points on the object as the ultrasonic transducer module 200 scans the object by a user or a predetermined mechanical driving device. Multiple images can be generated sequentially. In the second operation mode following this, the control module 300 activates ultrasound to correspond to each of a plurality of continuously generated ultrasound images through the first operation mode (that is, to correspond to each target area on each ultrasound image). The transducer element can be determined.
즉, 대상체의 복수 개 지점에 대한 초음파 진단 시, 치료 대상이 되는 타겟 영역의 형상은 상기 복수 개 지점 각각에 대하여 상이할 수 있는 점을 고려하여, 제어 모듈(300)은 각 지점의 타겟 영역의 형상 각각에 피팅되도록 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하여, 복수 개 지점에서의 타겟 영역의 형상 변화에 활성 초음파 트랜스듀서 소자가 능동적으로 변경되도록 함으로써 그 치료 효율성이 향상되도록 할 수 있다.That is, when performing ultrasound diagnosis of a plurality of points on an object, considering that the shape of the target area subject to treatment may be different for each of the plurality of points, the control module 300 controls the shape of the target area of each point. By variably determining the active ultrasonic transducer element to fit each shape, the treatment efficiency can be improved by allowing the active ultrasonic transducer element to actively change in response to changes in the shape of the target area at a plurality of points.
도 7은 대상체의 대상체의 제1 내지 제3 지점에 대하여 제1 내지 제3 초음파 영상이 생성된 예시를 보이고 있다(위 수치 '3'은 예시로서 대상체의 지점의 수 및 그에 따라 생성되는 초음파 영상의 수는 진단 및 치료 대상이 되는 대상체의 면적 등 현실적인 측면을 고려하여 결정될 수 있다). 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면, 제어 모듈(300)은 제1 초음파 영상 상의 제1 타겟 영역(TA1)에 피팅되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 제1 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정하고, 제2 초음파 영상 상의 제2 타겟 영역(TA2)에 피팅되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 제2 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정하며, 제3 초음파 영상 상의 제3 타겟 영역(TA3)에 피팅되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 제3 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정할 수 있다.Figure 7 shows an example in which the first to third ultrasound images are generated for the first to third points of the object (the number '3' above is an example and represents the number of points of the object and the ultrasound image generated accordingly The number can be determined by considering realistic aspects such as the area of the object subject to diagnosis and treatment). To be described in detail with reference to FIG. 7 , the control module 300 determines the ultrasonic transducer element 210 fitted to the first target area (TA1) on the first ultrasonic image as the first active ultrasonic transducer element, The ultrasonic transducer element 210 fitted to the second target area (TA2) on the second ultrasound image is determined as the second active ultrasonic transducer element, and the ultrasonic transducer element 210 fitted to the third target area (TA3) on the third ultrasound image is determined. The transducer element 210 may be determined as the third active ultrasonic transducer element.
제2 동작 모드에서 초음파 트랜스듀서 모듈(200)이 대상체의 제1 내지 제3 지점(즉, 제1 동작 모드에서 스캐닝된 대상체 부위와 동일한 부위)을 스캐닝하는 과정에서 제어 모듈(300)은 순차적으로 제1 내지 제3 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 제어하여 제2 버스트 신호가 송신되도록 할 수 있으며, 따라서 제1 지점에서는 제1 타겟 영역으로, 제2 지점에서는 제2 타겟 영역으로, 제3 지점에서는 제3 타겟 영역으로 제2 버스트 신호가 송신됨으로써 해당 타겟 영역에 대한 송신 집속 및 치료 효과가 확보될 수 있다. 또한, 사용자의 입장에서 대상체의 지점 별로 상이한 타겟 영역을 육안으로 확인해야 하는 번거로움이 제거되고, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서의 2회의 스캐닝만을 통해 상이한 타겟 영역에 대한 검출 및 그에 따른 능동적인 치료가 가능하므로 초음파 진단 및 치료 과정에서의 사용자 편의성이 개선될 수 있다.In the second operation mode, while the ultrasonic transducer module 200 is scanning the first to third points of the object (i.e., the same part of the object scanned in the first operation mode), the control module 300 sequentially The first to third active ultrasonic transducer elements can be controlled to cause a second burst signal to be transmitted, thus at the first point to the first target area, at the second point to the second target area, and at the third point. 3 By transmitting the second burst signal to the target area, transmission focus and treatment effect for the target area can be secured. In addition, from the user's point of view, the inconvenience of having to visually check different target areas for each point of the object is eliminated, and detection of different target areas and corresponding detection through only two scanning in the first and second operation modes is eliminated. Since active treatment is possible, user convenience in the ultrasound diagnosis and treatment process can be improved.
도 8은 본 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법을 보인 흐름도로서, 도 8을 참조하여 본 실시예의 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.FIG. 8 is a flowchart showing a control method of the ultrasonic transducer module according to this embodiment. Referring to FIG. 8, the control method of the ultrasonic transducer module of this embodiment is explained, and a detailed description of the parts overlapping with the above-mentioned content is provided. will be omitted and the explanation will focus on the time series structure.
먼저, 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200)로부터 대상체로 제1 버스트 신호가 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어한다(S100).First, the control module 300 controls the ultrasonic transducer module 200 so that the first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module 200 to the object (S100).
이어서, 제어 모듈(300)은 제1 버스트 신호에 대한 제1 에코 신호를 이용하여 대상체의 초음파 영상을 생성하고, 생성된 초음파 영상으로부터 타겟 영역을 결정한다(S200). 앞서 언급한 것과 같이 타겟 영역은 치료 대상이 되는 환부(예: 인체 내부의 뼈 부위)에 해당할 수 있다.Next, the control module 300 generates an ultrasound image of the object using the first echo signal for the first burst signal and determines a target area from the generated ultrasound image (S200). As mentioned earlier, the target area may correspond to the affected area to be treated (e.g., a bone area inside the human body).
이어서, 제어 모듈(300)은 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210) 중, 초음파 영상 상의 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정한다(S300). S300 단계에서, 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200) 상에 복수의 초음파 트랜스듀서 소자(210)가 배열되는 면적으로 초음파 영상을 스케일링하고, 스케일링된 초음파 영상 상의 타겟 영역에 피팅되는 초음파 트랜스듀서 소자(210)를 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정한다.Next, the control module 300 determines one or more active ultrasonic transducer elements corresponding to the target area on the ultrasound image among the plurality of ultrasonic transducer elements 210 (S300). In step S300, the control module 300 scales the ultrasound image to the area where the plurality of ultrasound transducer elements 210 are arranged on the ultrasound transducer module 200, and the ultrasound image is fitted to the target area on the scaled ultrasound image. The transducer element 210 is determined to be an active ultrasonic transducer element.
이어서, 제어 모듈(300)은 S300 단계에서 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 대상체로 제2 버스트 신호가 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어한다(S400). 제2 버스트 신호는 하이푸(HIFU: High Intensity Focused Ultrasound)일 수 있으며, 따라서 제2 버스트 신호는 S100 단계에서의 제1 버스트 신호보다 큰 강도값을 갖는다.Next, the control module 300 controls the ultrasonic transducer module 200 so that a second burst signal is transmitted from the active ultrasonic transducer element determined in step S300 to the object (S400). The second burst signal may be HIFU (High Intensity Focused Ultrasound), and therefore the second burst signal has a greater intensity value than the first burst signal in step S100.
한편, S200 단계에서 제어 모듈(300)은 초음파 트랜스듀서 모듈(200)이 대상체를 스캔함에 따라 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 초음파 영상을 복수 개 연속적으로 생성할 수도 있다. 이에 따라 제어 모듈(300)은 S300 단계에서 상기 복수 개 연속적으로 생성되는 초음파 영상 각각에 대응되도록 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정함으로써, 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정할 수 있고, S400 단계에서는 상기 가변적으로 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자 각각으로부터 제2 버스트 신호가 대상체로 송신되도록 초음파 트랜스듀서 모듈(200)을 제어할 수 있다.Meanwhile, in step S200, the control module 300 may continuously generate a plurality of ultrasound images for a plurality of consecutive points on the object as the ultrasonic transducer module 200 scans the object. Accordingly, the control module 300 determines the active ultrasonic transducer element to correspond to each of the plurality of continuously generated ultrasound images in step S300, thereby variably adjusting the active ultrasonic transducer element for a plurality of consecutive points of the object. It may be determined, and in step S400, the ultrasonic transducer module 200 may be controlled so that a second burst signal is transmitted to the object from each of the variably determined active ultrasonic transducer elements.
이와 같이 본 실시예는 초음파 트랜스듀서 모듈을 구성하는 각 초음파 트랜스듀서 소자의 유전율 및 품질 계수(Q-Factor) 설계를 통해 고해상도의 초음파 영상을 획득할 수 있고, 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 송신되는 버스트 신호의 강도를 차별적으로 제어하는 방식을 채용하여 단일의 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 초음파 진단 및 치료를 통합적으로 수행함으로써 진단 및 치료 효율성을 향상시킬 수 있으며, 치료 대상이 되는 대상체 내부 부위(타겟 영역)의 형상에 정합되도록 치료용 초음파 신호(제2 버스트 신호)를 송신할 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 방식을 채용함으로써 타겟 영역에 대한 초음파 치료 효과를 극대화할 수 있다. In this way, this embodiment can acquire high-resolution ultrasound images through the design of the dielectric constant and quality factor (Q-Factor) of each ultrasonic transducer element constituting the ultrasonic transducer module, and the burst signal transmitted from the ultrasonic transducer module By adopting a method of differentially controlling the intensity of ultrasound, it is possible to improve diagnosis and treatment efficiency by performing integrated ultrasound diagnosis and treatment through a single ultrasound transducer module. By adopting a method of variably determining the active ultrasound transducer element that will transmit the therapeutic ultrasound signal (second burst signal) to match the shape, the ultrasound treatment effect on the target area can be maximized.
본 명세서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The term “module” used in this specification may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC). Additionally, implementations described herein may be implemented as, for example, a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

Claims (9)

  1. 복수의 초음파 트랜스듀서 소자를 포함하는 초음파 트랜스듀서 모듈;An ultrasonic transducer module including a plurality of ultrasonic transducer elements;
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 제어 모듈로서,A control module that controls the ultrasonic transducer module,
    제1 동작 모드에서, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 대상체로 제1 버스트 신호(burst signal)가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하고, 상기 제1 버스트 신호에 대한 제1 에코 신호(echo signal)를 이용하여 상기 대상체의 초음파 영상을 생성하며,In a first operation mode, the ultrasonic transducer module is controlled so that a first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module to the object, and a first echo signal for the first burst signal is generated. Generating an ultrasound image of the object using
    제2 동작 모드에서, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자 중, 상기 초음파 영상으로부터 결정된 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하고, 상기 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 상기 대상체로 제2 버스트 신호가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는, 제어 모듈;In the second operation mode, among the plurality of ultrasonic transducer elements, one or more active ultrasonic transducer elements corresponding to the target area determined from the ultrasound image are determined, and a second burst is transmitted from the determined active ultrasonic transducer element to the object. a control module that controls the ultrasonic transducer module to transmit a signal;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.An ultrasonic device comprising:
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제1 동작 모드는 상기 대상체의 진단 시 동작 모드이고, 상기 제2 동작 모드는 상기 대상체의 치료 시 동작 모드이며,The first operating mode is an operating mode when diagnosing the object, and the second operating mode is an operating mode when treating the object,
    상기 제2 버스트 신호의 강도(intensity)는 상기 제1 버스트 신호의 강도보다 큰 것을 특징으로 하는 초음파 장치.Ultrasound device, characterized in that the intensity of the second burst signal is greater than the intensity of the first burst signal.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제어 모듈은, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈 상에 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자가 배열되는 면적으로 상기 초음파 영상을 스케일링하고, 상기 스케일링된 초음파 영상 상의 상기 타겟 영역에 피팅(fitting)되는 초음파 트랜스듀서 소자를 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자로 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.The control module scales the ultrasonic image to an area where the plurality of ultrasonic transducer elements are arranged on the ultrasonic transducer module, and an ultrasonic transducer element fitting to the target area on the scaled ultrasonic image. An ultrasonic device, characterized in that determining as the active ultrasonic transducer element.
  4. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제어 모듈은, 상기 제1 동작 모드에서 상기 초음파 트랜스듀서 모듈이 상기 대상체를 스캐닝함에 따라 상기 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 상기 초음파 영상을 복수 개 연속적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.The control module is configured to continuously generate a plurality of ultrasound images for a plurality of consecutive points on the object as the ultrasonic transducer module scans the object in the first operation mode.
  5. 제4항에 있어서,According to paragraph 4,
    상기 제어 모듈은, 상기 제2 동작 모드에서, 상기 복수 개 연속적으로 생성되는 초음파 영상 각각에 대응되도록 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정함으로써, 상기 대상체의 복수 개 연속적인 지점에 대하여 상기 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 가변적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.In the second operation mode, the control module determines the active ultrasonic transducer element to correspond to each of the plurality of continuously generated ultrasonic images, so that the active ultrasonic transducer element is activated for a plurality of consecutive points of the object. An ultrasonic device characterized in that the element is variably determined.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자는 1차원 어레이(1-Dimensional Array) 또는 2차원 어레이(2-Dimensional Array)로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.An ultrasonic device, characterized in that the plurality of ultrasonic transducer elements are arranged in a one-dimensional array (1-Dimensional Array) or a two-dimensional array (2-Dimensional Array).
  7. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 초음파 트랜스듀서 소자는, PMN-PT, PIN-PMN-PT 및 Mn:PIN-PMN-PT 중 어느 하나로 조성되는 단결정 유전체 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 장치.The ultrasonic transducer element is an ultrasonic device, characterized in that it is composed of a single crystal dielectric material composed of any one of PMN-PT, PIN-PMN-PT and Mn:PIN-PMN-PT.
  8. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 단결정 유전체 소재의 유전율은 3000[F/m] 이상이고 품질 계수(Q Factor)는 300 이상인 것을 특징으로 하는 초음파 장치.An ultrasonic device, characterized in that the dielectric constant of the single crystal dielectric material is 3000 [F/m] or more and the quality factor (Q Factor) is 300 or more.
  9. 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 방법으로서, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈은 복수의 초음파트랜스듀서를 포함하고, 상기 방법은,A method of controlling an ultrasonic transducer module, wherein the ultrasonic transducer module includes a plurality of ultrasonic transducers, the method comprising:
    제어 모듈이, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈로부터 대상체로 제1 버스트 신호(burst signal)가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 단계;Controlling, by a control module, the ultrasonic transducer module so that a first burst signal is transmitted from the ultrasonic transducer module to the object;
    상기 제어 모듈이, 상기 제1 버스트 신호에 대한 제1 에코 신호(echo signal)를 이용하여 상기 대상체의 초음파 영상을 생성하는 단계;generating, by the control module, an ultrasound image of the object using a first echo signal for the first burst signal;
    상기 제어 모듈이, 상기 복수의 초음파 트랜스듀서 소자 중, 상기 초음파 영상으로부터 결정되는 타겟 영역에 대응되는 하나 이상의 활성 초음파 트랜스듀서 소자를 결정하는 단계; 및determining, by the control module, one or more active ultrasonic transducer elements among the plurality of ultrasonic transducer elements corresponding to a target area determined from the ultrasonic image; and
    상기 제어 모듈이, 상기 결정된 활성 초음파 트랜스듀서 소자로부터 상기 대상체로 제2 버스트 신호가 송신되도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 제어하는 단계;Controlling, by the control module, the ultrasonic transducer module to transmit a second burst signal from the determined active ultrasonic transducer element to the object;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 트랜스듀서 모듈의 제어 방법.A control method of an ultrasonic transducer module comprising:
PCT/KR2023/007162 2022-06-02 2023-05-25 Ultrasonic device, and method for controlling ultrasonic transducer module WO2023234638A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0067499 2022-06-02
KR1020220067499A KR102536179B1 (en) 2022-06-02 2022-06-02 Ultrasound device, method for controlling ultrasound transducer module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023234638A1 true WO2023234638A1 (en) 2023-12-07

Family

ID=86536530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/007162 WO2023234638A1 (en) 2022-06-02 2023-05-25 Ultrasonic device, and method for controlling ultrasonic transducer module

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102536179B1 (en)
WO (1) WO2023234638A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070060676A (en) * 2005-12-09 2007-06-13 주식회사 메디슨 High intensity focus ultrasound system
JP2012514417A (en) * 2008-12-29 2012-06-21 ボストン サイエンティフィック サイムド,インコーポレイテッド High frequency converter and method of manufacturing the converter
KR101533402B1 (en) * 2014-01-28 2015-07-03 알피니언메디칼시스템 주식회사 High Intensity Focused Ultrasound treatment apparatus and method of controlling the same
KR20180080357A (en) * 2010-06-09 2018-07-11 리전츠 오브 더 유니버스티 오브 미네소타 Dual mode ultrasound transducer (dmut) system and method for controlling delivery of ultrasound therapy
JP2022029165A (en) * 2020-08-04 2022-02-17 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Ultrasonic evaluation device and supersonic evaluation method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136164A (en) * 1993-11-12 1995-05-30 Olympus Optical Co Ltd Ultrasonic probe
US6425867B1 (en) * 1998-09-18 2002-07-30 University Of Washington Noise-free real time ultrasonic imaging of a treatment site undergoing high intensity focused ultrasound therapy
WO2007023878A1 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 Hitachi Medical Corporation Curing system
KR101207309B1 (en) * 2010-07-23 2012-12-03 서강대학교산학협력단 Apparatus and method for HIFU therapy capable of confirming focal spot and evaluating therapy progress of therapy signal
KR101317359B1 (en) 2011-09-29 2013-10-11 서강대학교산학협력단 Ultrasound imaging system of generating a HIFU focus image and method of generating it

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070060676A (en) * 2005-12-09 2007-06-13 주식회사 메디슨 High intensity focus ultrasound system
JP2012514417A (en) * 2008-12-29 2012-06-21 ボストン サイエンティフィック サイムド,インコーポレイテッド High frequency converter and method of manufacturing the converter
KR20180080357A (en) * 2010-06-09 2018-07-11 리전츠 오브 더 유니버스티 오브 미네소타 Dual mode ultrasound transducer (dmut) system and method for controlling delivery of ultrasound therapy
KR101533402B1 (en) * 2014-01-28 2015-07-03 알피니언메디칼시스템 주식회사 High Intensity Focused Ultrasound treatment apparatus and method of controlling the same
JP2022029165A (en) * 2020-08-04 2022-02-17 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Ultrasonic evaluation device and supersonic evaluation method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102536179B1 (en) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11998396B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
US9114247B2 (en) Method and system for ultrasound treatment with a multi-directional transducer
US7400079B2 (en) Ultrasonic probe
Liu et al. CMUT/CMOS-based butterfly iQ-A portable personal sonoscope
KR20210111328A (en) Imaging devices having piezoelectric transceivers
CN1636150A (en) Ultrasound transducer
US8500643B2 (en) Multilayer ultrasound transducer devices for high power transmission and wide-band reception and associated systems and methods
US20230346349A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
KR20130078972A (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and ultrasound image diagnosis apparatus
WO2014181961A1 (en) Detachably joined ultrasonic probe device
WO2015115683A1 (en) High-intensity focused ultrasonic wave treatment device and method for controlling same
KR101987776B1 (en) Portable ultrasonic diagnostic apparatus and system, and operating method using the portable ultrasonic diagnostic apparatus
US20230148999A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus
US6511433B1 (en) Active acoustic array for ultrasonic biomedical applications
WO2023234638A1 (en) Ultrasonic device, and method for controlling ultrasonic transducer module
WO2016006739A1 (en) Ultrasound probe and ultrasound imaging device
JP2011010794A (en) Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus equipped with the same
KR20130123347A (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and ultrasound image diagnosis apparatus
WO2016006790A1 (en) Portable ultrasonic diagnostic device and power efficiency improvement method therein
JP2003339700A (en) Ultrasonic probe, and ultrasonic diagnostic equipment
US10117624B2 (en) Electrical impedance detection and ultrasound scanning of body tissue
EP1626817A2 (en) Two-dimensional (2d) array capable of harmonic generation for ultrasound imaging
WO2019151673A1 (en) Ultrasound probe
JP2005168806A (en) Ultrasonic diagnostic device and its driving method
US9492142B2 (en) Ultrasonic diagnostic device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23816299

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1