KR100527315B1 - 지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템 - Google Patents

지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기저장된 환자 정보를 기반으로 영상 파라미터 조정을 자동으로 수행하여 최적의 영상을 획득함으로써 시스템 오퍼레이터의 기기 조작 과정을 최소화시키는 지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템에 관한 것이다. 초음파 영상 진단 시스템은 환자 정보를 제공하기 위한 수단과, 환자의 상태 및 진단 부위에 따라 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장한 표준 영상 데이터베이스와, 환자 정보 제공 수단의 환자 정보로부터 특징 파라미터를 추출하고 추출된 특징 파라미터와 다수의 표준 영상 파라미터를 비교하여 가장 높은 유사도를 갖는 표준 영상 파라미터를 추출하는 유사도 계산 수단과, 추출된 표준 영상 파라미터에 따라 프로브의 종류를 결정하고 영상의 미세 조정을 수행하는 영상 조정 수단을 포함하고, 다수의 자유도를 갖는 사용자 입력 장치를 더 구비함으로써, 시스템 오퍼레이터의 기기 조작 과정과 진단 소요 시간을 단축시키고 사용의 편의성을 제공한다.

Description

지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템{ULTRASOUND IMAGING SYSTEM USING KNOWLEDGE-BASED IMAGE ADJUSTING DEVICE}
본 발명은 초음파 영상 진단 시스템에 관한 것으로, 특히 기저장된 환자 정보를 기반으로 영상 파라미터 조정을 자동으로 수행하여 최적의 영상을 획득함으로써 시스템 오퍼레이터의 기기 조작 과정을 최소화시키는 지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파 영상 진단 시스템에서 정확한 초음파 영상 진단이 수행되도록 하기 위해서는 환자의 진단 부위를 선명하게 보여주는 최적의 초음파 영상 획득이 필수적인데, 이를 위해서는 시스템 오퍼레이터가 환자의 상태와 진단 부위에 적합한 프로브를 정확히 선택해야 하고, 표시되는 초음파 영상에 대해서도 밝기(brightness), 해상도(resolution), 대조도(contrast) 등의 여러 영상 파라미터의 미세 조정을 반드시 해 주어야 한다. 이 때, 프로브의 종류 선택과 영상 파라미터의 미세조정은 자동과정이 아닌 시스템 오퍼레이터의 수동조작에 의해 이루어진다.
다시 말해, 종래의 초음파 영상 진단 시스템에서 환자의 상태에 적합한 최적의 영상 획득 유무는 시스템 오퍼레이터의 개인적인 능력, 즉 기기조작에 대한 경험과 숙련도에 크게 좌우되는데, 하루에도 많은 환자를 접하고 매번 다른 환자를 대상으로 초음파 진단을 해야 하는 시스템 오퍼레이터에게 있어, 상술한 바와 같은 절차는 매우 복잡하여 높은 작업 피로도를 유발할 뿐만 아니라, 복잡한 조정 절차로 인한 진단 소요 시간의 증대를 가져오는 단점이 있다. 그 결과, 일부 시스템 오퍼레이터들은 이러한 복잡한 조정 절차를 무시하고 자신의 편의에 따라 거의 모든 환자를 비슷한 조건에 두고 진단을 수행함으로써 개개의 환자에 대한 최적의 초음파 영상이 획득되지 않기 때문에 환자의 상태를 정확히 진단하지 못하는 오진 발생의 가능성도 배제할 수 없는 현실이다. 따라서, 환자 상태에 적합한 초음파 영상을 획득하기 위해서는 기존의 복잡한 초기 세팅을 대신하여 시스템을 사용하는 오퍼레이터의 직접적인 작업량을 최소한으로 줄이면서도 영상의 화질을 떨어뜨리지 않는 방안이 필요하다.
한편, 초음파 영상 진단 시스템과 접속되어 사용자(즉, 시스템 오퍼레이터)로부터 임의의 키입력에 따라 초음파 영상을 조정하거나 시스템을 관리하기 위한 사용자 입력 장치에 있어서, 종래에는 단순한 자유도를 가진 사용자 입력 장치, 즉 한번에 다수의 영상 파라미터 입력이 불가능하여 한번에 하나씩의 영상 파라미터를 순차적으로 입력해야만 하는 사용자 입력 장치를 사용하였기 때문에 오퍼레이터가 시스템을 사용하기가 매우 불편하였다. 최근, 3차원 초음파 영상이 보편화됨에 따라, 조작해야 하는 파라미터의 갯수가 급격히 증가되고 있는 현실에서 이와 같은 사용상 불편함은 시스템의 성능을 충분히 활용할 수 없게 하는 가장 큰 이유가 되고 있다. 따라서, 3차원 초음파 영상을 획득하고자 하는 경우, X축, Y축, Z축 회전 및 이동에 필요한 여러 영상 파라미터들을 한번에 입력할 수 있도록 하여 사용상 편리성을 제공하고 검사 소요 시간을 줄일 수 있도록 하는 방안이 마련될 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 신체 상태, 질병 기록, 진료 기록 등을 포함한 환자 정보를 기반으로, 영상 파라미터 조정을 자동으로 수행하여 최적의 영상을 획득함으로써 시스템 오퍼레이터의 기기 조작 과정을 최소화시키는 지식 기반 조정 수단을 이용한 초음파 영상 진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 한번에 여러 영상 파라미터 조정이 가능한 다수의 자유도를 가진 사용자 입력 장치를 초음파 영상 진단 시스템에 접속시킴으로써, 시스템 오퍼레이터에게 사용의 편의성을 제공할 수 있는 초음파 영상 진단 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초음파 영상 진단 시스템은, 지식 기반 조정 수단을 이용하는 초음파 영상 진단 시스템에 있어서, 환자 정보를 제공하기 위한 수단과, 환자의 상태 및 진단 부위에 따라 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장한 표준 영상 데이터베이스와, 환자 정보 제공 수단의 환자 정보로부터 특징 파라미터를 추출하고 추출된 특징 파라미터와 다수의 표준 영상 파라미터를 비교하여 상호 유사도를 계산하고, 가장 높은 유사도를 갖는 표준 영상 파라미터를 추출하는 유사도 계산 수단와, 추출된 표준 영상 파라미터에 따라 프로브의 종류를 결정하고 영상의 미세 조정을 수행하는 영상 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 초음파 영상 진단 시스템은, 지식 기반 조정 수단을 이용하는 초음파 영상 진단 시스템에 있어서, 환자 정보를 제공하기 위한 수단과, 환자의 상태 및 진단 부위에 따라 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장한 표준 영상 데이터베이스와, 환자 정보 제공 수단의 환자 정보로부터 특징 파라미터를 추출하고 추출된 상기 특징 파라미터와 상기 다수의 표준 영상 파라미터를 비교하여 상호 유사도를 계산하고, 가장 높은 유사도를 갖는 표준 영상 파라미터를 추출하는 유사도 계산 수단과, 추출된 표준 영상 파라미터에 따라 프로브의 종류를 결정하고 영상의 미세 조정을 수행하는 영상 조정 수단과, 동시에 다수의 자유도를 입력하고 조정할 수 있는 사용자 입력 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초음파 영상 진단 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 초음파 영상 진단 시스템(100)은 다양한 환자 정보를 저장한 환자 정보 기록 매체(10), 환자의 상태 및 진단 부위에 따라 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장한 표준 영상 데이터베이스(20), 환자 정보 기록 매체(10) 및 표준 영상 데이터베이스(20)에 연결되어, 수신된 환자 정보에 기초하여 가장 적합한 표준 영상 파라미터를 추출하는 유사도 계산부(30), 추출된 표준 영상 파라미터에 따라 프로브의 종류를 결정하고 영상의 미세 조정을 수행하는 영상 조정 수단(40)을 포함한다.
좀 더 상세히 설명하면, 환자 정보 기록 매체(10)는 환자의 신체 상태, 질병 기록, 진료 기록 등의 다양한 환자 정보를 저장하고 있는데, 이를 구현하기 위한 수단으로서, 건강 카드나 워크리스트(worklist) 등이 사용될 수 있다. 건강 카드는 카드내에 일정량의 정보저장이 가능한 카드로서, 환자의 신체 상태, 질병 기록, 진료 기록 등의 정보를 저장시켜서 이러한 정보가 별도의 카드 리더(card reader)를 통해 초음파 영상 진단 시스템으로 제공될 수 있도록 한다. 건강 카드는 환자측에서 소지하고 있는 것이므로 병원내 네트웍 설치여부에 관계없이 초음파 영상 진단 시스템에 쉽게 응용가능하다. 반면, 워크리스트는 병원측에서 환자의 신체 상태, 질병 기록, 진료 기록 등을 기록해 둔 기록 리스트를 의미하며, 이를 초음파 영상 진단 시스템에 응용하자면 병원내 네트웍 시설이 필수적이다. 다시 말해, 환자의 모든 정보는 병원의 중앙 저장 장치에 저장되는데. 이러한 정보는 워크리스트에 의해 인출되어 초음파 영상 진단 시스템의 유사도 계산부(30)로 제공될 수 있다. 본 발명의 초음파 영상 진단 시스템에 이용되는 환자 정보는 후술할 도 2 및 도 3에 도시된 파라미터 형태로 분류 저장되어 있다.
표준 영상 데이터베이스(20)는 환자의 상태 및 진단 부위에 적합하도록 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장한 것으로, 환자의 신체 상태, 질병 상태 등에 따라 분류된 진단 항목별 특징 파라미터를 다수개 저장하는 특징 파라미터 DB(20a) 및 특징 파라미터 각각에 해당하는 영상 파라미터를 저장하는 영상 파라미터 DB(20b)를 구비한다. 영상 파라미터 DB(20b)에 저장되는 영상 파라미터로는 밝기 값(Brightness), 대조도(Contrast), 게인(Gain), 에지(Edge)의 세기, 송수신 주파수, 초음파의 평균 속도 등이 있다.
유사도 계산부(30)는 환자 정보 기록 매체(10)로부터 수신되는 환자 정보 중 특정 진단 항목(예를 들면, 환자의 검사 부위), 신체 상태(예를 들면, 건강 여부) 등과 같은 특징 파라미터 형태의 정보만을 추출하여 이를 제 1 특징 파라미터로서 설정하고, 설정된 제 1 특징 파라미터를 도 2에 도시한 바와 같은 표준 영상 DB(20)의 특징 파라미터 DB(20a)에 저장된 복수개의 제 2 특징 파라미터와 비교하여, 이들 간의 유사도를 계산하고, 계산된 유사도 중의 가장 높은 유사도를 갖는 한 개의 제 2 특징 파라미터를 표준 특징 파라미터로 추출함으로써, 추출된 특징 파라미터가 속해 있는 진단 항목을 선택하고, 선택된 진단 항목에 따른 영상 조정을 도 3에 도시된 영상 파라미터 정보에 따라 결정하게 된다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 특징 파라미터 DB(20a)에 저장된 각 특징 파라미터는 진단하고자 하는 부위별, 단계별, 특정 부위의 진단 기준별 등으로 분류되어 있기 때문에, 유사도 계산부(30)에 의해 제 1 특징 파라미터와 가장 유사한 특징을 갖는 제 2 특징 파라미터가 포함되는 항목이 오퍼레이터가 진단을 수행할 진단 항목으로서 선택되고, 선택된 진단 항목에 따른 영상 조정이 영상 파라미터 DB(20b)에 저장된 영상 파라미터 정보에 근거하여 결정되는 것이다.
유사도 계산부(30)로부터 출력된 진단 항목 정보와 영상 조정 정보는 프로브 선택부(40a) 및 영상 조정부(40b)로 구성된 영상 조정 수단(40)으로 입력된다. 영상 조정 수단(40)의 프로브 선택부(40a)는 유사도 계산부(30)로부터 출력된 데이터를 이용하여 가장 적합한 프로브를 자동적으로 선택한다. 선택된 프로브는 소정의 신호 장치(도시하지 않음)를 통해 오퍼레이터에게 공지된다. 영상 조정 수단(40)의 영상 조정부(40b)는 표준 영상 DB(20)의 영상 파라미터 DB(20b)로부터의 출력신호에 따른 실제 영상 조정을 수행하게 된다. 예를 들면, 이득(gain), 대조도, 에지 등의 진단 항목별 세부 영상 파라미터 정보에 기초하여 얻게될 영상에 대비하여 영상 조정부(40b)가 초음파 영상 진단 시스템의 세팅 및 조정을 자동적으로 수행한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 자유도를 가진 사용자 입력 장치를 더 포함한 초음파 영상 진단 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 초음파 영상 진단 시스템(200)은 환자 정보 기록 매체(10), 표준 영상 DB(20), 유사도 계산부(30), 영상 조정 수단(40), 및 사용자 입력 장치(50)로 구성된다.
도 4의 구성요소중 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초음파 영상 진단 시스템(100)과 동일한 도면 부호를 갖는 구성 요소에 대한 설명은 편의상 생략하기로 한다.
사용자 입력 장치(50)는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 자동적으로 수행되는 영상 파라미터 조정에 따라 얻어진 초음파 영상을 보다 최적화시키거나 오퍼레이터가 임의대로 조정하고자 사용자 입력을 필요로 하는 경우에 사용된다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 사용자 입력 장치는 다수의 자유도를 가진 입력 장치, 화면상에서 손이나 펜 등으로 입력이 가능한 터치 스크린 등이 사용될 수 있다. 다수의 자유도를 가진 입력 장치는 예를 들어, 3차원 영상의 X, Y, Z 회전 및 이동에 대응하는 다수의 자유도 입력이 필요한 경우, 필요한 다수의 자유도 입력을 한꺼번에 받아 동시에 여러 축을 조작하거나 처리할 수 있는 프로그램을 사용하는 장치이다. 터치 스크린은 화면 위에서 손 및 펜(pen) 등의 입력을 받아 처리할 수 있는 것으로, 화면을 통해 입력 받은 진단 오퍼레이터의 필체를 받아들일 수 있기 때문에, 초음파 영상 진단 결과에 따른 오퍼레이터의 견해를 컴퓨터에 입력한 후 오퍼레이터의 친필로 사인을 첨부하면, 친필 사인이 첨부된 진료 확인증으로도 사용할 수 있어 진단 결과에 따른 의견의 신뢰성을 높일 수 있는 등의 인증 시스템으로서도 활용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 다수의 자유도를 가진 입력 장치 및 터치 스크린의 사용은 오퍼레이터에게는 시스템의 조작의 편리함과 신속성을 제공할 뿐만 아니라, 환자 입장에서도 검사 소요 시간이 단축되어 편안하고 진료에 대한 신뢰도를 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 초음파 영상 진단 시스템은 초음파 영상을 얻기 전에 진단에 필요한 프로브의 선택 및 진단 부위 및 조건에 따라 다른 초음파 영상을 얻기 위한 영상 파라미터 조정을 자동적으로 수행함으로써 오퍼레이터의 기기 조작 과정을 단축시킬 수 있어, 오퍼레이터는 편리하고 간단하게 초음파 영상 진단을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 진단에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있고, 개개인의 환자 상태에 따라 적합한 영상 파라미터의 자동 조정으로 최적화된 영상을 제공받을 수 있어 보다 정확한 진단을 내릴 수 있다. 또한, 다수의 자유도를 가진 입력 장치, 터치스크린 등과 같은 사용자 위주의 입력 장치를 제공함으로써, 초음파 영상 진단 시스템의 사용 편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초음파 영상 진단 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 특징 파라미터 데이터베이스(20a)에 저장된 다수의 특징 파라미터의 일예를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 영상 파라미터 데이터베이스(20b)에 저장된 다수의 영상 파라미터의 일예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다수의 자유도를 가진 사용자 입력 장치를 더 포함한 초음파 영상 진단 시스템의 개략적인 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 환자 정보 기록 매체
20 : 표준 영상 DB
20a: 특징 파라미터 DB
20b: 영상 파라미터 DB
30 : 유사도 계산부
40 : 영상 조정 수단
40a: 프로브 선택부
40b: 영상 조정부
50 : 사용자 입력 장치

Claims (7)

  1. 지식 기반 조정 수단을 이용하는 초음파 영상 진단 시스템에 있어서,
    환자 정보를 제공하기 위한 수단,
    환자의 상태 및 진단 부위에 따라 미리 분류된 다수의 표준 영상 파라미터를 저장하는 표준 영상 데이터베이스,
    상기 환자 정보 제공 수단의 상기 환자 정보로부터 특징 파라미터를 추출하고, 추출된 상기 특징 파라미터와 상기 다수의 표준 영상 파라미터를 비교하여 상호 유사도를 계산하고, 상기 계산된 유사도 중 가장 높은 유사도를 갖는 표준 영상 파라미터를 추출하는 유사도 계산 수단, 및
    상기 추출된 표준 영상 파라미터에 따라 프로브의 종류를 결정하고 영상의 미세 조정을 수행하는 영상 조정 수단
    을 포함하되,
    상기 표준 영상 데이터베이스는,
    환자의 신체 상태, 질병 상태 등에 따라 분류된 진단 항목별 특징 파라미터를 다수개 저장하는 특징 파라미터 데이터 베이스와,
    상기 특징 파라미터 각각에 해당하는 영상 파라미터를 저장하는 영상 파라미터 데이터베이스
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환자 정보 제공 수단은
    환자의 신체 특징, 질병 및 진료 기록 등의 다양한 환자 정보를 포함하며, 일정량의 정보 저장이 가능한 건강 카드 혹은 병원내의 워크리스트를 이용하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 파라미터 데이터베이스는
    밝기 값(brightness), 대조도(contrast), 이득(gain), 에지의 세기, 송수신 주파수, 초음파 평균 속도 등의 정보를 저장한 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    동시에 다수의 자유도를 입력하고 조정할 수 있는 사용자 입력 장치를 더 포함한 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 입력 장치에 입력되는 다수의 자유도는 3차원 영상의 X축. Y축, Z축 회전 및 이동에 대응하는 파라미터 정보인 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 사용자 입력 장치는
    상기 다수의 자유도의 입력 및 처리를 수행할 수 있는 수단, 및
    터치 스크린
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 진단 시스템.
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