KR101126184B1 - 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법 - Google Patents

요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101126184B1
KR101126184B1 KR1020100065325A KR20100065325A KR101126184B1 KR 101126184 B1 KR101126184 B1 KR 101126184B1 KR 1020100065325 A KR1020100065325 A KR 1020100065325A KR 20100065325 A KR20100065325 A KR 20100065325A KR 101126184 B1 KR101126184 B1 KR 101126184B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
concave
shaped array
ultrasound
generated
ultrasound image
Prior art date
Application number
KR1020100065325A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120004687A (ko
Inventor
장진호
송태경
Original Assignee
서강대학교산학협력단
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 서강대학교산학협력단 filed Critical 서강대학교산학협력단
Priority to KR1020100065325A priority Critical patent/KR101126184B1/ko
Priority to US13/808,427 priority patent/US20130144170A1/en
Priority to CN201180042789.1A priority patent/CN103079475B/zh
Priority to PCT/KR2011/004951 priority patent/WO2012005515A2/ko
Publication of KR20120004687A publication Critical patent/KR20120004687A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101126184B1 publication Critical patent/KR101126184B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/10Eye inspection
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8959Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using coded signals for correlation purposes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0093Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy
    • A61B5/0095Detecting, measuring or recording by applying one single type of energy and measuring its conversion into another type of energy by applying light and detecting acoustic waves, i.e. photoacoustic measurements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48Diagnostic techniques
    • A61B8/488Diagnostic techniques involving Doppler signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/892Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being curvilinear
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8997Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using synthetic aperture techniques

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

본 발명은 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법에 관한 것으로서 적어도 하나 이상의 초음파 트랜스듀서로 이루어진 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시키고, 요면 형태의 어레이를 통해 송수신된 초음파를 이용하여 초음파 영상을 생성한 다음, 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 데 있어서, 요면 형태의 어레이의 집속점이 유리체 상에 있는 것을 특징으로 하며, 요면 형태 어레이의 요면 형태가 각막의 형태와 일치하도록 함으로써, 초음파 굴절을 최소화하고, 초음파 에너지의 손실을 최소화하며, 그 결과 후안부를 효율적으로 초음파 영상화할 수 있다.

Description

요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법{Method of producing ultrasound image using concave array}
본 발명은 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 요면 형태 어레이의 요면 형태가 각막의 형태와 일치하도록 함으로써, 초음파 굴절을 최소화하고, 초음파 에너지의 손실을 최소화하며, 그 결과 후안부를 초음파 영상화할 수 있는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법에 관한 것이다.
기존 초음파의 동작 주파수 영역, 즉 2-10MHz의 10배 이상의 동작 주파수를 갖는 초음파(20-100MHz 이상)가 고주파 초음파(high frequency ultrasound)이다.
안과용 영상은 고주파수(HF) 초음파 이미징 기술을 적용하는 분야 중 하나이다. 35MHz에서 100MHz에 이르는 범위의 HF 초음파는 모양체(ciliary body), 종양(tumor)과 낭종(cyst)이 자주 나타나는 모양체소대(zonular fiber), 및 녹내장(glaucoma) 연구에 중요한 홍채와 각막의 결합 각도에 의해 형성되는 전방(anterior chamber)을 포함하는 전안부(anterior segment)의 진단에 사용된다.
7MHz에서 20MHz에 이르는 범위의 초음파는 황반 변성(macular degeneration), 망막 박리(detached retina), 및 망막 정맥 폐쇄(retina vein occlusion)와 같은 후극부(posterior pole)의 병리를 진단하는데 임상적으로 중요한 후안부(posterior segment)를 영상화하는데 사용된다.
기존 초음파의 공간 해상도(spatial resolution)는 수 밀리미터이지만, 고주파 초음파를 사용할 경우 수십 마이크로미터 이하로 향상시킬 수 있다.
현재 고주파 단일 소자 변환자를 기계적으로 움직여 영상을 획득함으로써 눈의 녹내장(glaucoma), 황반변성(macular degeneration), 및 망막층간분리(retinal detachment)의 진단 등에 사용되고 있다. 그러나 단일 소자 변환자의 사용은 2-D color flow 영상과 같은 초음파의 기능성 영상을 얻을 수 없기 때문에 실명의 두 번째로 큰 원인인 망막 정맥 폐쇄(Retinal Vein Occlusion)와 같은 병의 진단이 불가능하다.
따라서, 높은 공간 해상도를 얻기 위해서는 높은 동작 주파수가 필요하지만, 주파수 증가에 비례하여 초음파가 감쇠하는 성질은 고주파수를 이용하여 후안부를 초음파 영상화하는 것을 어렵게 하는 문제점이 있다.
안과용 초음파 영상에 있어서, 중요한 이슈 중에 다른 하나는 눈의 전안부(anterior segment)에서의 굴절로 인해 발행하는 초음파 에너지의 손실에 대한 것이다. 이는 안구로 송신되는 초음파가 원형 형태의 안구 구조로 인해 전안부에서 큰 굴절이 되기 때문이다. 따라서 선형 형태나 볼록 형태의 종래 초음파 트랜스듀서 어레이들은 안구의 후안부(posterior segment)로 초음파를 전달하거나, 후안부로부터 나오는 초음파를 수신하는데 비효율적이다.
즉, 선형 배열 변환자나 볼록(convex) 배열 변환자를 이용하여 눈의 망막 영상을 생성할 경우, 눈의 원형 형태로 인해 각막과 렌즈에서 높은 송신 초음파 굴절이 일어나게 되고, 이로 인해 원하는 영역에서의 고해상도 영상 획득이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 요면 형태 어레이로부터의 초음파가 눈의 각막에 수직으로 입사하도록 하기 위해 어레이의 요면 형태가 각막의 형태와 일치하도록 함으로써, 초음파 굴절을 최소화하고, 초음파 에너지의 손실을 최소화하며, 그 결과 후안부를 초음파 영상화할 수 있는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 적어도 하나 이상의 초음파 트랜스듀서로 이루어진 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시키는 단계; 상기 요면 형태의 어레이를 통해 송수신된 초음파를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하고, 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 유리체 상에 있는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 요면 형태의 어레이가 눈꺼풀 위에 위치하는 경우에도, 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 상기 안구의 유리체 상에 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초음파 영상은 안구의 후안부 또는 망막의 영상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 초음파 영상을 생성하는 단계는 합성 구경 기법으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 초음파 영상을 생성하는 단계는 주파수 복합 영상 기법 또는 하모닉 이미징 기법으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 초음파 영상을 생성하는 단계는 코드화 펄스를 송수신한 후 압축을 통하여 신호 대 잡음비(SNR)을 높이는 코드 여기 기법(coded excitation)으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 요면 형태의 어레이의 집속점은 상기 요면 형태의 어레이의 곡률을 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 상기 요면 형태의 어레이의 곡률이 클수록 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 상기 요면 형태의 어레이에 가까워지게 된다.
또한, 상기 요면 형태의 어레이의 곡률은 상기 각막의 곡률과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 상기 요면 형태의 어레이를 통해 송신된 초음파는 상기 각막을 수직으로 통과할 수 있다.
본 발명에 따르면, 요면 형태 어레이로부터의 초음파가 눈의 각막에 수직으로 입사하도록 하기 위해 요면 형태 어레이의 요면 형태가 각막의 형태와 일치하도록 함으로써, 초음파 굴절을 최소화하고, 초음파 에너지의 손실을 최소화하며, 그 결과 후안부를 초음파 영상화할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 초음파 변환자를 요면 형태로 설계함으로써, 원하는 영상 폭을 확보함과 동시에 고해상도 해부학적 영상뿐만 아니라 기능적 영상인 2D 컬러 플로우 영상도 얻을 수 있다.
도 1은 요면 형태 어레이가 안구에 위치한 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 초음파 송수신시 빔을 집속하는 경우에 시간 지연을 계산하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법은 적어도 하나 이상의 초음파 트랜스듀서로 이루어진 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시키는 단계; 상기 요면 형태의 어레이를 통해 송수신된 초음파를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하고, 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 유리체 상에 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 아울러 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
안과용 초음파 영상 중 특히 후안부 영상(눈의 망막 영상)에 대하여 높은 공간 해상도를 얻기 위해서는 높은 동작 주파수가 필요하지만, 주파수 증가에 비례하여 초음파가 감쇠하는 성질은 후안부를 초음파 영상화하는데 어렵게 하고, 어레이로부터의 초음파가 눈의 각막에 입사하면서, 굴절을 일으키기 때문에 후안부의 초음파 영상을 얻는데 어렵게 하는 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법을 이하 상세히 살펴보기로 한다.
도 1은 요면 형태 어레이가 안구에 위치한 상태를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 요면 형태 어레이의 곡률 중심 O가 안구 내에 위치함을 알 수 있으며, 안구는 유리체로 채워져 있다. 또한, 요면 형태의 어레이는 적어도 하나 이상의 초음파 트랜스듀서로 구성된다.
요면 형태 어레이는 눈꺼풀 위에 위치하는 경우가 일반적이므로, 눈꺼풀의 두께를 고려하여 곡률 중심 O를 유리체 상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
주로 물로 구성된 유리체(vitreous humor)로 채워져 있는 안구 내에 요면 형태 어레이 곡률의 중심이 있게 되면, 잔향(reverberation)으로 인한 문제가 해결된다.
요면 형태의 어레이 트랜스듀서의 빔 프로파일을 해석할 때, 고정 집속점을 갖는 선형 어레이로 간주하여 해석할 수 있다. 이것은 요면 형태의 어레이 트랜스듀서의 물리적인 형태는 송신되는 초음파가 곡률의 중심에 집속되도록 하기 때문이다.
그러므로 요면 형태의 어레이의 측방향과 축방향 빔폭은 깊이에 있어서 같은 크기의 서브 어퍼쳐를 갖는 선형 어레이의 빔폭과 유사하다. 단지 요면 형태 어레이와 선형 어레이의 차이는 각 스캔 라인의 배열이다.
즉, 선형 어레이에 의해 형성되는 평면이 사각 평면인 반면, 요면 형태 어레이에 의해 형성되는 영상 평면은 팬(fan) 형태이다.
따라서, 수신된 스캔 라인들을 모니터에 디스플레이하는 스캔 변환 과정이 필요하다. 이러한 스캔 변환 과정은 디스플레이 영역이 곡률의 중심을 넘어서 위치할 때 섹터 스캐닝 시스템에서 사용되는 스캔 변환과 유사한 방법으로 구현될 수 있다.
도 2는 초음파 송수신시 빔을 집속하는 경우에 시간 지연을 계산하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 서브- 어퍼쳐는 4개의 소자로 이루어져 있고, 점선은 집속점이 위치한 스캔 라인을 가리킨다. 스캔 라인은 (x0[SL], z0[SL])로부터 시작해서 z축에 대하여
Figure 112010043876687-pat00001
만큼 기울어져 있다. i번째 어레이 소자는 검은색으로 구별되어 있으며, (x0[i], z0[i])에 위치하며, θi만큼 z축에 대하여 기울어져 있다.
송신 또는 수신 초음파 빔집속에 있어서, 요면 형태는 서브-어퍼쳐를 구성하는 각 소자의 지연 시간 계산에 사용된다.
고정 송신 집속시 각 소자에서의 지연 시간은 다음의 수학식 1로부터 계산될 수 있다.
Figure 112010043876687-pat00002
여기서, c는 초음파 속도이고, (xF, zF)는 초점 깊이의 위치이고, (x0[i], z0[i])는 어레이의 i번째 소자의 위치이다.
또한, (x0[SL], z0[SL]은 곡률의 중심은 (0, R)에 두고, 축방향 축 z에 대하여 각
Figure 112010043876687-pat00003
만큼 기울어져 있는 스캔 라인의 시작 위치를 나타낸다.
각각의 스캔 라인은 각
Figure 112010043876687-pat00004
만큼 기울어져 있고, 각 소자의 위치는 곡률 반경 R과 각도 θi를 갖고 표현될 수 있기 때문에, 수학식 1은 스캔 라인을 곡률 중심에 대하여
Figure 112010043876687-pat00005
만큼 회전시킨 후에 다음의 수학식 2와 같이 단순화될 수 있다.
Figure 112010043876687-pat00006
여기서,
Figure 112010043876687-pat00007
,
Figure 112010043876687-pat00008
이다.
동적 수신 빔포밍에서의 지연 시간은 zF를 화소점에 대응하는 변수로 다룸으로써, 계산될 수 있을 것이다.
이하에서는, 관심 영역(region of interest)에서 가장 좋은 공간 해상도를 얻기 위해서는 소자의 간격(pitch)과 높이의 크기를 결정하는 것이 중요하므로, 간격을 결정하는 방법을 살펴보기로 한다.
소자 간의 간격은 두 개의 인접한 스캔 라인 사이의 공간이 시스템의 해상도 셀을 표현하는데 충분히 좁도록 선택된다.
요면 형태 어레이에 의해 생성되는 이미지는 팬(fan) 형태이기 때문에, 볼록 형태 어레이 설계시에 사용되는 선택 기준에 약간의 수정을 거쳐 요면 형태 어레이를 설계하는데 사용될 수 있다.
볼록 형태 어레이의 간격 P는 다음의 수학식 3을 만족한다.
Figure 112010043876687-pat00009
여기서, f#는 F-number이고, λ는 파장이고, z는 영상 깊이이다. 만일 하나의 서브-어퍼쳐가 N개의 소자들로 구성되어 있다면, f#는 z/N?P로 표현될 수 있다.
요면 형태 어레이는 팬 형태의 영상 평면을 곡률 중심 뒤쪽에 제공하므로, 수학식 3에서의 영상 깊이는 z대신에 z-R로 수정되어야 한다. 따라서, 요면 형태 어레이의 경우 수학식 3은 다음의 수학식 4로 수정될 수 있다.
Figure 112010043876687-pat00010
수학식 3에서 수학식 4로 수정하는 과정에서, f#가 z 변수를 포함한다고 하여도, f#에는 영향이 없을 것이다.
수학식 3과 수학식 4를 참조하면, 요면 형태 어레이가 볼록 형태 어레이보다 더 큰 간격를 갖는 것을 알 수 있다.
낮은 민감도를 갖는 작은 크기의 어레이 소자가 이용되는 고주파수 응용기기에서는 특히, 더 큰 소자 간 간격을 갖는다는 점이 볼록 형태 어레이보다 요면 형태 어레이가 갖는 이점이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
310 단계에서 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시킨다. 일반적으로 요면 형태의 어레이는 눈꺼풀 위에 위치하고, 요면 형태 어레이의 곡률은 각막의 곡률과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 요면 형태 어레이의 곡률의 원점이 유리체 상에 있도록 하기 때문에 모든 송신 초음파가 물리적으로 한 점에 집속하게 된다. 이러한 특징은 잔향을 최소화하고, 넓은 영상 폭을 확보할 수 있도록 한다.
320 단계에서 요면 형태의 어레이를 통해 초음파를 송수신하여 초음파 영상을 생성한다.
고리 모양 타입으로 동심형태의 듀얼 소자 트랜스듀서가 20MHz/40MHz 하모닉 이미징 방법과 주파수 복합 영상 기법으로 초음파 영상, 특히 후안부 초음파 영상을 생성할 수 있다. 또한, 40MHz 유각 침 트랜스듀서(angled needle transducer)를 사용하는 회전주사 방법(rotational scanning method)이나, 합성구경기법이 사용될 수도 있다.
주파수 복합 영상 기법(frequency compound imaging)은 각각 다른 각도로 보이는 영상들을 한 영상으로 합성한 실시간 영상 기법이다. 하모닉 이미징 방법은 초음파가 조직(tissue)을 통과할 때 발생하는 고조파 주파수를 이용한 방법이다.
도플러 스펙트럼과 컬러 흐름 이미징(color flow imaging)은 B-모드 이미징 만큼이나 후안부 영상을 생성할 때 중요하다.
이러한 도플러 스펙트럼이나 컬러 흐름 이미징을 위해서는 초음파를 이용한 안과용 영상 장치에 사용되는 일반적인 장치로서, 기계적으로 이동(translation)하는 단일 소자나 고리형 어레이보다는 전자적으로 이동하는 HF 어레이가 필요하다.
또한, 코드화 펄스를 대상 물체로 송수신한 후 압축을 통하여 신호 대 잡음비(SNR)을 높이는 코드 여기 기법(coded excitation)으로 주사선을 생성하고, 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성할 수 있다. 이때 코드화 펄스는 쳐프 시퀀스(Chirp Sequence) 또는 바커 시퀀스(Barker Sequence)가 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
330 단계에서 생성된 초음파 영상을 디스플레이한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 요면 형태 어레이의 곡률 중심 O가 유리체와 같이 주로 물로 구성된 인체 부위에 위치하는 경우에 한정하지 아니하고, 요면 형태 어레이의 곡률 중심 O가 어느 부위에 위치하는지와 무관하게 대상 물체의 표면이 요면 형태인 경우에 적용할 수 있다.
이때 요면 형태 어레이의 곡률 중심 O와 대상 물체의 표면의 곡률 중심 O는 동일한 것이 바람직하나, 일정 범위 내의 오차 내에서도 적용할 수 있을 것이다.
요면 형태 어레이의 곡률 중심 O가 유리체와 같이 주로 물로 구성된 인체 부위에 위치하는 경우에는 이상에서 살펴본 바와 같이 잔향(reverberation)으로 인한 문제가 해결된다. 그러나, 심장의 초음파 영상을 획득하려는 경우 요면 형태 어레이의 곡률 중심 O가 늑골에 위치하게 되어 잔향이 심각하게 발생하게 되어 원하는 영상을 얻기 힘들다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초음파를 송신하지 않고, 인체 내에서 초음파를 발생시킴으로써, 잔향 문제를 해결할 수 있다. 이를 위해서 광음향 영상 기법(Photoacoustic imaging, PAI)를 이용한다.
광음향 영상 기법이란, 레이저 펄스를 인체 내로 송신함으로써 인체 내에서 초음파를 발생시키고, 이 발생된 초음파를 초음파 변환자를 통하여 수신하여 영상을 획득하는 기법이다. 이 광음향 영상 기법은 초음파를 송신할 필요가 없기 때문에, 광음향 영상 기법에 본 발명의 실시예에 따른 요면 형태 어레이 변환자를 초음파 수신용으로 사용한다면 수신 에너지의 굴절로 인한 손실을 최소화하면서 인체 내에서 발생한 초음파를 효율적으로 수신할 수 있다.
광음향 영상 기법을 이용한 본 발명의 실시예에 따른 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법은 유방암 진단이나, 림프절 암 진단 등에 활용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 복수의 초음파 트랜스듀서로 이루어진 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시키는 단계;
    상기 요면 형태의 어레이를 통해 송수신된 초음파를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하고,
    상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 유리체 상에 있고,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서는 서로 맞붙어 있고, 주사선 획득을 위해 사용하는 초음파 트랜스듀서를 전기적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요면 형태의 어레이가 눈꺼풀 위에 위치하는 경우, 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 안구의 유리체 상에 있는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상은 안구의 후안부의 영상인 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상을 생성하는 단계는
    합성 구경 기법으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상을 생성하는 단계는
    주파수 복합 영상 기법으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상을 생성하는 단계는
    하모닉 이미징 기법으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 영상을 생성하는 단계는
    코드화 펄스를 송수신한 후 압축을 통하여 신호 대 잡음비(SNR)을 높이는 코드 여기 기법(coded excitation)으로 주사선을 생성하고, 상기 생성된 주사선을 이용하여 초음파 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 요면 형태의 어레이의 집속점은 상기 요면 형태의 어레이의 곡률을 변경시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 요면 형태의 어레이의 곡률은 상기 각막의 곡률과 동일한 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 요면 형태의 어레이를 통해 송신된 초음파가 상기 각막을 수직으로 통과하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 요면 형태의 어레이의 곡률이 클수록 상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 상기 요면 형태의 어레이에 가까워지는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
  12. 복수의 초음파 트랜스듀서로 이루어진 요면 형태의 어레이를 각막 위에 위치시키는 단계;
    광음향 영상 기법(Photoacoustic imaging, PAI)에 의해 초음파가 발생하면, 상기 요면 형태의 어레이를 통해 수신된 초음파를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 초음파 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하고,
    상기 요면 형태의 어레이의 집속점이 유리체 상에 있고,
    상기 복수의 초음파 트랜스듀서는 서로 맞붙어 있고, 주사선 획득을 위해 사용하는 초음파 트랜스듀서를 전기적으로 선택하는 것을 특징으로 하는 요면 형태의 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법.
KR1020100065325A 2010-07-07 2010-07-07 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법 KR101126184B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100065325A KR101126184B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법
US13/808,427 US20130144170A1 (en) 2010-07-07 2011-07-07 Method for generating ultrasonic image using concave array
CN201180042789.1A CN103079475B (zh) 2010-07-07 2011-07-07 利用凹面形态阵列的超声波图像生成方法
PCT/KR2011/004951 WO2012005515A2 (ko) 2010-07-07 2011-07-07 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100065325A KR101126184B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120004687A KR20120004687A (ko) 2012-01-13
KR101126184B1 true KR101126184B1 (ko) 2012-03-22

Family

ID=45441655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100065325A KR101126184B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130144170A1 (ko)
KR (1) KR101126184B1 (ko)
CN (1) CN103079475B (ko)
WO (1) WO2012005515A2 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105997142A (zh) * 2016-06-12 2016-10-12 飞依诺科技(苏州)有限公司 一种超声***发射信号的复合、成像方法及装置
US10716545B2 (en) * 2016-12-22 2020-07-21 Fujifilm Sonosite, Inc. Ultrasound system for imaging and protecting ophthalmic or other sensitive tissues
JP7020052B2 (ja) * 2017-10-18 2022-02-16 コニカミノルタ株式会社 超音波信号処理装置、超音波診断装置、超音波信号処理方法、および、超音波画像表示方法
CN108186054B (zh) * 2018-01-18 2020-09-22 南昌爱尔眼科医院有限公司 一种眼科b超检查装置
US20190346692A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Electronic ophthalmic lens for measuring distance using ultrasound time-of-flight
JP7227049B2 (ja) * 2019-03-26 2023-02-21 株式会社アドバンテスト 光音響波測定装置
JP7428597B2 (ja) * 2020-06-18 2024-02-06 株式会社アドバンテスト 光超音波測定装置、方法、プログラム、記録媒体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948248A (en) * 1974-09-05 1976-04-06 Zuckerman Joel L Method of measuring ocular pulse
KR20010034049A (ko) * 1998-01-12 2001-04-25 다니엘 티네 고주파수 초음파 프로브를 사용하여 사람 또는 동물에서유래된 조직을 조사하고 표시하는 방법
US20090187099A1 (en) * 2006-06-23 2009-07-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Timing controller for combined photoacoustic and ultrasound imager

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4823801A (en) * 1985-11-01 1989-04-25 Canon Kabushiki Kaisha Cornea thickness measuring ultrasonic probe
JPH06339464A (ja) * 1993-05-31 1994-12-13 Toomee:Kk 角膜厚さ測定用超音波探触子
FR2772590B1 (fr) * 1997-12-18 2000-04-14 Michel Puech Utilisation d'un transducteur ultrasonore pour l'exploration echographique du segment posterieur du globe oculaire
CA2394892A1 (en) * 1999-12-23 2001-06-28 Therus Corporation Ultrasound transducers for imaging and therapy
US6551246B1 (en) * 2000-03-06 2003-04-22 Acuson Corporation Method and apparatus for forming medical ultrasound images
CN100450443C (zh) * 2004-12-15 2009-01-14 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 基于双波束及合成孔径的接收方法
CN201333056Y (zh) * 2008-12-05 2009-10-28 中国医学科学院生物医学工程研究所 高频超声编码激励与接收***
CN201496728U (zh) * 2009-09-27 2010-06-02 李佩铎 一种电脑主机托架

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948248A (en) * 1974-09-05 1976-04-06 Zuckerman Joel L Method of measuring ocular pulse
KR20010034049A (ko) * 1998-01-12 2001-04-25 다니엘 티네 고주파수 초음파 프로브를 사용하여 사람 또는 동물에서유래된 조직을 조사하고 표시하는 방법
US20090187099A1 (en) * 2006-06-23 2009-07-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Timing controller for combined photoacoustic and ultrasound imager

Also Published As

Publication number Publication date
US20130144170A1 (en) 2013-06-06
WO2012005515A3 (ko) 2012-05-03
CN103079475B (zh) 2016-09-07
WO2012005515A2 (ko) 2012-01-12
KR20120004687A (ko) 2012-01-13
CN103079475A (zh) 2013-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101126184B1 (ko) 요면 형태 어레이를 이용한 초음파 영상 생성 방법
US11426611B2 (en) Ultrasound therapeutic and scanning apparatus
US10888301B2 (en) Ultrasonic scanning apparatus
US6949071B1 (en) Method for exploring and displaying tissue of human or animal origin from a high frequency ultrasound probe
US20140316275A1 (en) High frequency ultrasonic convex array transducers and tissue imaging
Silverman Focused ultrasound in ophthalmology
US9039623B2 (en) Compound scanning head for an ultrasonic scanning apparatus
US9149254B2 (en) Alignment and imaging of an eye with an ultrasonic scanner
US20100004537A1 (en) Procedures for an ultrasonic arc scanning apparatus
Urs et al. Ultrafast ultrasound imaging of ocular anatomy and blood flow
US20070197917A1 (en) Continuous-focus ultrasound lens
CA2784538A1 (en) Alignment and imaging of an eye with an ultrasonic scanner
CN105595964A (zh) 双聚焦超声探头和稀疏阵列光声断层成像***
CN101229068B (zh) 晶状体三维成像超声扫描方法
CN113100829B (zh) 一种眼前节三维超声扫描成像装置以及方法
US8517944B2 (en) Method and system for three-dimensional (3D) imaging of biological structures
Matéo et al. Axial ultrasound B-scans of the entire eye with a 20-MHz linear array: correction of crystalline lens phase aberration by applying Fermat's principle
CN102697525A (zh) 全聚焦眼底彩超成像方法
CN114209275A (zh) 一种兼容oct的光声传感器
Kim et al. Characterization and evaluation of high frequency convex array transducers
US20230142825A1 (en) Therapeutic method for the eye using ultrasound
Lizzi et al. Very-high frequency ultrasonic imaging and spectral assays of the eye
Matéo et al. Ex vivo evaluation of an eye-adapted beamforming for axial B-scans using a 20 MHz linear array
Charge et al. Ultrasound Basics
Urnavičius et al. Investigation of different operating modes of ultrasonic annular array used in ophthalmology

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150305

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160308

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170303

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee