KR102512104B1 - 3차원 초음파 이미지 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 초음파 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치는, 관심영역에 초음파 빔을 출력하는 초음파 프로브; 상기 초음파 프로브에 설치되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 반사되는 신호를 수신하여 초음파 프로브와 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서; 관심영역으로부터 반사된 초음파 빔으로부터 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 2차원 이미지 생성부; 상기 거리측정센서에서 측정한 거리정보에 기초하여 초음파 프로브의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부; 및 복수의 2차원 초음파 이미지와 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 조합하여 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 3차원 이미지 생성부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 저가의 거리측정센서와 관성측정센서를 활용하여 대상의 입체 이미지를 획득할 수 있다.

Description

3차원 초음파 이미지 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING 3D ULTRASOUND IMAGE}
본 발명은 3차원 초음파 이미지 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파 프로브를 이용하여 획득한 복수의 2차원 초음파 이미지와 거리측정센서를 이용하여 획득한 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
[국가지원 연구개발에 대한 설명]
본 연구는 한국과학기술연구원의 주관 하에 과학기술정보통신부의 바이오의료기술개발사업(반도체 기술을 이용한 초음파 탐촉자 및 부착형 기기 개발, 과제고유번호: 1711105874)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.
초음파 프로브는 관심영역에 초음파 빔을 출력하는 트랜스듀서 및 상기 관심영역 내의 물체로부터 반사되어 되돌아오는 초음파 빔을 수신하는 리시버를 구비하여 초음파 빔의 왕복 시간을 측정할 수 있는 장치이다. 초음파 프로브와 연결된 처리장치(예컨대, 컴퓨터 장치)는 측정된 초음파 빔의 왕복 시간에 기초하여 관심영역 및 관심영역 내 물체에 대한 2차원 이미지(즉, 평면 이미지)를 생성한다. 이렇게 생성된 초음파 이미지는 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
이러한 2차원 초음파 이미지를 통해 관심영역 내에 존재하는 병변(종양이나 장기의 형태 이상 등)을 검출할 수 있으나, 단면을 촬영한 평면 이미지만으로는 크기가 작거나 장기 사이에 숨어 있는 병변을 정밀하게 찾아내기가 어렵다. 또한, 고강도 집속초음파(HIFU) 또는 저강도 집속초음파(LIFU)를 이용하여 신체부위를 직접 제거하거나 자극하는 초음파 치료에 있어서는 병변의 위치를 정확히 특정하는 것이 중요하므로 3차원 이미지가 필요하다.
3차원 초음파 이미징 장치는 상기의 2차원 이미지(즉, 관심영역의 단면을 촬영한 평면 이미지)를 서로 다른 위치에 대해 여러 장 획득하고, 복수의 2차원 이미지를 조합함으로써 얻을 수 있다. 일반적인 방법으로는 초음파 프로브를 일정한 속도와 방향으로 이동시키면서 2차원 이미지를 획득하고, 각각의 2차원 이미지를 초음파 프로브의 위치정보와 태깅한 후 이들을 조합함으로써 3차원 공간 이미지를 획득할 수 있다. 그러나 이러한 방법에서는 정확한 위치 측정을 위해 초음파 프로브를 미리 설정된 경로와 속도로만 움직여야 하고, 이를 위해서는 미리 설치된 고가의 특수 장비를 이용해야만 한다. 또한 진단 중에 환자가 몸을 움직이는 등 외부 요인에 따라 정확도가 낮아질 수 있다는 단점이 있다.
또 다른 방법으로는, 공간 상에 배치된 복수개의 초음파 프로브로 구성된 초음파 프로브 어레이를 이용하여 동시에 관심영역을 촬영하고, 각각의 초음파 프로브가 획득한 2차원 이미지를 조합하여 3차원 이미지를 생성할 수 있다. 그러나 이 또한 복수의 초음파 프로브가 설치된 고가의 특수 장비를 이용해야 하며 진단 중에 환자가 몸을 움직이는 경우 정확도가 낮아질 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 형태의 3차원 초음파 이미징 기술이 제안되었다. 미국 특허출원공보 제2018/0153504호를 참조하면, 고정틀을 이용하여 초음파 프로브의 움직임을 제한한 후 초음파 프로브에 방향 센서를 장착하여, 초음파 프로브의 움직임에 따른 방향 정보를 2차원 이미지에 결합함으로써 3차원 이미지를 생성한다.
이에 따르면 비교적 저렴한 비용으로 3차원 초음파 이미지를 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 초음파 프로브의 움직임을 하나의 축으로만 제한하여 위치 이동에 따른 정보를 반영할 수 없기 때문에 여러 축에 대한 3차원 이미지를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 즉, 선행기술을 통해서는 제한적인 위치에 대한 불완전한 3차원 이미지만을 얻을 수 있다.
미국 특허출원공보 US 2018/0153504 A1
본 발명의 목적은 거리측정센서가 설치된 초음파 프로브를 이용하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트폰이나 태블릿PC와 같은 스마트 단말기와 연동된 초음파 프로브를 이용하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치는, 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 초음파 프로브; 상기 초음파 프로브에 설치되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서; 상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 빔으로부터 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 2차원 이미지 생성부; 상기 거리측정센서에서 측정한 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부; 및 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 3차원 이미지 생성부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 초음파 프로브에 설치되며 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하기 위한 관성측정센서를 더 포함하고, 상기 위치정보 획득부는 상기 관성측정센서에서 감지한 상기 초음파 프로브의 위치 변화에 더 기초하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관성측정센서는 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 기울기 변화를 감지하는 기울기센서, 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 가속도 변화를 감지하는 가속도센서, 자기장의 방향 및 세기를 측정하여 이에 대한 초음파 프로브의 상대적인 움직임을 감지하기 위한 자력계 등을 구비함으로써, 상기 초음파 프로브의 위치 변화를 감지하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상기 거리측정센서의 움직임을 최소화하기 위해, 상기 초음파 프로브 및 상기 거리측정센서와 결합되는 짐벌(gimbal)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 반사면은 적어도 3개의 평면으로 구성되며, 상기 적어도 3개의 평면은 서로에 대해 수직일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 반사면은 상기 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 둘러싸는 실내공간을 구성하는 벽면일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 거리측정센서가 반사면을 향해 출력하는 신호는 초음파 신호 또는 광 신호일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 3차원 이미지 생성부는, 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 태깅하고, 상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합함으로써 상기 3차원 초음파 이미지를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템은, 프로세서를 구비하는 단말기; 상기 단말기와 결합되며, 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 초음파 프로브; 및 상기 단말기와 결합되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 단말기와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 빔으로부터 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하고, 상기 거리측정센서에서 측정한 상기 단말기와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 단말기의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하고, 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 단말기의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 단말기는 디스플레이를 더 구비하고, 상기 프로세서는 상기 3차원 초음파 이미지를 상기 디스플레이 상에 출력하도록 더 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 단말기는 상기 단말기의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 관성측정센서를 더 구비하고, 상기 프로세서는 상기 관성측정센서에서 감지한 상기 단말기의 위치 변화에 더 기초하여 상기 단말기의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 단말기에 구비된 관성측정센서는 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 기울기 변화를 감지하는 기울기센서, 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 가속도 변화를 감지하는 가속도센서, 자기장의 방향 및 세기를 측정하여 이에 대한 초음파 프로브의 상대적인 움직임을 감지하기 위한 자력계 등을 구비함으로써, 상기 초음파 프로브의 위치 변화를 감지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 방법은, 초음파 프로브를 이용하여 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 단계; 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 단계; 상기 초음파 프로브에 설치된 거리측정센서를 이용하여 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 단계; 상기 거리측정센서에서 측정한 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하는 단계; 및 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 초음파 프로브에 설치된 관성측정센서를 이용하여 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보는 상기 관성측정센서에서 감지한 상기 초음파 프로브의 위치 변화에 더 기초하여 획득될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 단계는, 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 태깅하는 단계; 및 상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초음파 프로브에 부착된 거리측정센서를 이용하여 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하고, 초음파 프로브를 이용하여 생성된 복수의 2차원 이미지에 상기 위치정보를 결합함으로써 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성할 수 있다.
종래의 초음파 프로브 기반 3차원 이미징 기술들에 따르면, 방향정보를 획득하기 위해 초음파 프로브의 이동 축을 제한하거나, 초음파 프로브의 위치를 측정하기 위해 고가의 부수적인 장비 또는 환자의 신체에 부착되는 마크 패드를 이용해야 했다. 이는 초음파 이미지의 촬영 각도를 제한하거나 장치의 이동성을 제한하였으며 높은 비용으로 인해 활용이 어렵게 만들었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 비교적 저가의 거리측정센서를 활용하여 초음파 프로브의 상대적인 위치를 측정함으로써 낮은 비용으로도 3차원 초음파 이미지를 획득할 수 있고, 환자의 신체에 부가적인 장치를 부착하지 않으므로 신체의 움직임에 따른 오차를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 3면으로 구성된 외부 반사면만 있으면 어디서든지 활용이 가능하며, 나아가 관성측정센서 및 거리측정센서를 구비한 단말기(스마트폰, 태블릿PC 등)와 연동하여 손쉽게 3차원 초음파 이미지를 생성할 수도 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치의 동작 예시를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 이미지 생성 장치를 이용해 2차원 초음파 이미지 세트를 생성하는 예시적인 방법을 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따라 생성된 2차원 초음파 이미지 세트를 조합하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 예시적인 방법을 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 이용하여 대상체에 대한 복수의 단면 이미지를 조합하여 대상체의 3차원 이미지를 획득하는 과정을 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템의 동작 예시를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되지 아니한다.
도 1은 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치(1)는, 외부환경과 상호작용하여 데이터를 획득하기 위한 장치부(10)와 상기 장치부에서 획득한 데이터를 처리하여 3차원 초음파 이미지를 생성하기 위한 처리부(20)로 구성될 수 있다. 실시예에 따르면, 장치부(10)는 초음파 프로브(110), 거리측정센서(120), 관성측정센서(130)를 포함할 수 있고, 처리부(20)는 2차원 이미지 생성부(210), 위치정보 획득부(220), 3차원 이미지 생성부(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 장치부(10)와 처리부(20)는 단지 하나의 실시예를 설명하기 위해 각 구성요소들이 수행하는 기능과 역할의 성질에 따라 분류한 것에 불과하며, 다른 실시예들에서는 장치부(10)와 처리부(20)가 분리되지 않거나 서로 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 각 구성요소들은 설명의 편의를 위해 하나의 블록으로 표시한 것에 불과하며, 실제로는 하나의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 장치에 둘 이상의 구성요소들이 포함되거나 하나의 구성요소가 둘 이상의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 장치에 의해 구현될 수도 있다.
이하에서는 도면들을 참조하여 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 구성하는 구성요소들 각각의 기능과 역할, 결합관계에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 장치에 전원을 공급 및 제어하기 위한 회로나 전자소자 등의 부가적인 구성요소들은 본 기술분야의 일반적인 초음파 진단 장치에서 이용되는 것들과 구조, 원리가 유사하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
초음파 프로브(110)는 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하도록 구성된다. 초음파 프로브(110)는 예를 들어 압전재료를 이용한 기존 초음파 소자 및 CMUT, PMUT, 광음향 효과를 이용하는 초음파 트랜스듀서, 또는 전자기력을 이용하는 초음파 트랜스듀서 등을 이용하여 관심영역을 향해 초음파 빔을 방사하도록 구성된다.
초음파 트랜스듀서는 압전효과 등 물리적 진동을 응용하여 20 KHz 이상의 교류 에너지를 같은 주파수의 기계적 진동으로 변환한다. 트랜스듀서는 치료하고자 하는 부위와 목적에 따라 출력을 조정함으로써 적절한 강도의 초음파를 출력하고, 출력된 초음파는 중첩을 일으켜 초음파 빔을 형성한다.
형성된 초음파 빔은 관심영역을 향해 방사되며, 관심영역 내에 존재하는 대상체(예컨대 골격, 장기, 종양, 병변 등)에 의해 반사되어 초음파 프로브(110)를 향해 되돌아온다. 초음파 프로브(110)는 초음파 수신기를 구비하여 반사된 초음파를 감지하고, 초음파 신호의 왕복시간(즉, 초음파가 출력된 시점과 반사되어 되돌아온 시점의 차이)을 계산함으로써 프로브와 대상체 간의 거리를 측정한다.
2차원 이미지 생성부(210)는 이와 같이 각 초음파 빔에 대하여 측정된 거리를 취합하고 이미지를 나타내는 신호로 변환함으로써 관심영역과 대상체에 대한 초음파 이미지를 생성할 수 있다. 일반적인 초음파 프로브는 출력부와 수신부가 구비된 헤드부분이 가리키는 방향에 대해서만 거리 정보를 획득하고, 프로세서는 상기 거리 정보에 기초하여 이미징 작업을 수행하므로, 특정 위치에서의 단일 초음파 프로브를 통해 생성된 이미지는 하나의 단면을 나타내는 2차원 이미지이다. 2차원 이미지 생성부(210)는 초음파 프로브에서 실시간으로 전송되는 신호로부터 이미지를 생성하며, 초음파 프로브의 위치 또는 기울기가 변화함에 따라 상이한 각도에서 관심영역과 대상체를 촬영한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성한다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 이미지 생성 장치를 이용해 2차원 초음파 이미지 세트를 생성하는 예시적인 방법을 나타낸다. 도 3의 (A)는 초음파 프로브(110)의 공간상의 위치가 변화하는 것을 나타내고, (B)는 초음파 프로브(110)의 기울기가 변화하는 것을 나타낸다. 전술한 것처럼, 초음파 프로브의 특정 위치(3차원 공간상의 위치)와 특정 각도(헤드가 향하는 각도)에서 하나의 2차원 초음파 이미지가 생성되며, 프로브가 움직여서 위치나 각도가 변화함에 따라 상이한 2차원 초음파 이미지가 생성된다. 이러한 움직임에 따라 생성된 복수의 이미지들이 하나의 2차원 초음파 이미지 세트를 구성하고, 각각의 이미지는 후술하는 것처럼 위치정보가 태깅되어 3차원 이미지를 생성하는데 이용된다.
거리측정센서(120)는 초음파 프로브(110)에 설치되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 초음파 프로브(110)로부터 반사면까지의 거리를 측정하도록 구성된다. 거리측정센서(120)를 이용하여 측정한 데이터(즉, 프로브 또는 센서로부터 반사면까지의 거리)는 후술하는 위치정보 획득부(220)에서 초음파 프로브(110)의 3차원 공간에서의 위치를 특정하기 위해 활용된다.
거리측정센서(120)는 도 2에 도시된 것처럼 초음파 프로브(110)의 일부에 설치되므로, 거리측정센서(120)의 위치는 초음파 프로브(110)의 위치와 동일하게 간주될 수 있다. 거리측정센서가 설치되는 위치에 따라 다소의 오차가 발생할 수 있으나, 이는 미리 입력된 보정 정보에 의해 보정될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 장치는, 초음파 프로브의 움직임에 따른 거리측정센서의 움직임을 최소화하기 위해, 초음파 프로브(110) 및 상기 거리측정센서(120)와 결합되는 짐벌(140)을 포함할 수 있다. 짐벌(gimbal)은 설치된 장비가 다른 구조물의 움직임에 관계없이 수평 및 연직으로 놓일 수 있도록 전후 좌우 방향축에 대하여 회전을 허용하는 회전 허용 지지틀을 의미한다. 본 명세서에서 짐벌(140)은 일 측에서는 초음파 프로브(110)와 결합되고 다른 측에서는 거리측정센서(120)와 결합되어 초음파 프로브(110)의 움직임에 따른 축 변화나 흔들림에도 거리측정센서(120)가 흔들리지 않도록 고정한다.
이하에서는 3차원 공간상에서 거리측정센서의 위치(즉, 초음파 프로브의 위치)를 결정하는 구체적인 방법에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치의 동작 예시를 나타낸다. 도 2에 도시된 실시예에서, 반사면은 서로에 대해 수직을 이루는 적어도 3개의 평면(Ra, Rb, Rc)으로 구성된다. 이러한 반사면은 일반적인 실내 공간이라면 실내공간을 구성하는 벽면(바닥 및 천장 포함)에 해당한다. 따라서 실시예의 초음파 이미지 생성 장치가 실내에서 작동할 경우 별도의 설치 오브젝트 없이 3축의 벽면에 반사되는 신호를 이용하여 위치를 결정할 수 있다. 만약 벽면으로 둘러싸인 공간이 아닌 실외 공간에서 동작하거나 벽면이 평면이 아닌 경우에는 서로 수직하는 3개의 반사판(예컨대, 아크릴 판 등)을 설치하여 위치를 결정할 수 있다.
거리측정센서(120)는 각 반사면(Ra, Rb, Rc)을 향해 신호(예컨대, 초음파 신호 또는 적외선 광 신호 등)를 출력하기 위한 출력부와, 각 반사면에 의해 반사되어 되돌아오는 신호를 감지하기 위한 수신부를 구비한다. 거리측정센서(120)는 출력부가 신호를 출력한 시점과 수신부에서 반사 신호를 수신한 시점의 시차(時差)에 기초하여, 거리측정센서(120)로부터 각 반사면(Ra, Rb, Rc)까지의 거리(즉, 초음파 프로브와 반사면 사이의 거리)를 계산한다. 예를 들어, 광 신호를 출력한 시점을 t1이라 하고, 반사면(Ra)에 의해 반사된 광 신호가 수신부에 의해 감지된 시점을 t2라고 하면, 거리측정센서(120)로부터 반사면(Ra)까지의 거리 da는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112020046272816-pat00001
… 수학식 (1)
여기서 c는 광속을 나타낸다. 같은 방식으로 나머지 반사면(Rb, Rc)까지의 거리 db, dc를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 거리측정센서(120)는 일정 시간 간격으로, 또는 프로브가 이동할 때마다 거리를 측정하여 위치정보 획득부에 전달함으로써 초음파 프로브의 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 한다.
도 2의 예시에서는 3개의 반사면을 향해 3방향의 신호를 출력하는 구성을 도시하였으나, 보다 적은 수의 반사면이나 4개 이상의 반사면을 이용할 수도 있다. 다만, 2개 이하의 반사면을 이용하는 경우 3차원 공간에서의 위치를 특정하기 위한 추가적인 구성이 필요할 수 있고, 4개 이상의 반사면을 이용하는 경우 위치정확도를 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 위치정보 획득부(220)는 거리측정센서(120)를 이용하여 측정한 각 반사면까지의 거리 데이터에 기초하여 초음파 프로브(110)의 상대적인 위치를 결정한다. 3개 이상의 반사면으로부터 초음파 프로브까지의 거리를 알고 있는 경우 삼각측량법을 이용해 초음파 프로브의 3차원 위치를 특정할 수 있다. 이렇게 획득한 초음파 프로브의 상대적인 위치정보는 각 위치에서의 2차원 초음파 이미지 세트와 함께 3차원 초음파 이미지를 생성하는데 이용된다.
일 실시예에 따르면, 초음파 프로브(110)에 설치되며 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 관성측정센서(130)가 더 구비될 수 있다. 관성측정센서(130)는 물체의 이동속도, 이동방향, 가속도 등의 변화를 측정하여 3차원 공간에서의 물체(여기서는, 초음파 프로브)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소이다. 예컨대, 관성측정센서(130)는 초음파 프로브(110)의 움직임에 따른 기울기 변화를 감지하는 기울기센서, 가속도 변화를 감지하는 가속도센서, 자기장의 방향 및 세기를 측정하여 이에 대한 초음파 프로브(110)의 상대적인 움직임을 감지하기 위한 지자계센서 또는 자력계 등을 구비함으로써 초음파 프로브의 움직임을 감지할 수 있다. 다만 이러한 구성요소들은 예시적인 것일 뿐이며, 물체의 움직임에 따른 위치 또는 자세 변화를 감지할 수 있는 임의의 센서가 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 위치정보 획득부(220)는 관성측정센서(130)에 구비된 기울기센서를 이용하여 초음파 프로브(110)의 기울기 변화 정보를 획득할 수 있다. 2차원 이미지 생성부(210)를 통해 생성되는 초음파 이미지는 초음파 프로브(110)의 헤드 각도, 즉 초음파 빔이 입사되는 각도에 따라 달라진다. 거리측정센서(120)를 이용하면 초음파 프로브(110)의 3차원 공간상의 위치(좌표)를 특정할 수 있지만, 기울기 변화와 같은 움직임의 변화를 감지하는데 한계가 있다. 따라서 기울기 변화나 회전 방향을 감지할 수 있는 관성측정센서(130)를 추가적으로 구비함으로써 초음파 프로브(110)의 좌표상 위치 이동뿐만 아니라 각도의 변화에도 대응되는 초음파 이미지를 생성할 수 있다. 관성측정센서(130)는 반드시 다른 구성요소와 별도의 장치로 구성되어야 하는 것은 아니며, 초음파 프로브(110)에 내장되거나 거리측정센서(120)와 하나의 장치로 구성될 수도 있다.
3차원 이미지 생성부(230)는 복수의 2차원 초음파 이미지 및 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하도록 구성된다. 복수의 2차원 초음파 이미지는 도 3을 참조하여 설명한 것처럼 초음파 프로브의 위치변화 또는 각도변화에 따라 상이하게 촬영된 초음파 이미지들의 집합이다. 초음파 프로브의 상대적인 위치정보는 거리측정센서를 이용하여 감지한 프로브의 3차원 공간상의 위치변화 정보를 포함하며, 추가적으로 관성측정센서를 이용하여 감지한 프로브의 움직임에 따른 기울기, 이동속도, 이동방향, 회전속도, 가속도 등의 변화 정보를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 3차원 이미지 생성부(230)는 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 초음파 프로브(110)의 상대적인 위치정보를 태깅(tagging)하고, 상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합함으로써 3차원 초음파 이미지를 생성한다.
도 4는 일 실시예에 따라 생성된 2차원 초음파 이미지 세트를 조합하여 3차원 초음파 이미지를 생성하는 예시적인 방법을 나타낸다. 도 4의 (A)를 참조하면, 복수의 2차원 초음파 이미지는 각각 촬영될 때의 초음파 프로브의 3차원 공간에서의 위치정보 및 기울기에 따른 방향정보와 매칭되며, 이는 각 위치와 기울기 정보에 따른 데이터세트를 구성한다. 3차원 이미지 생성부는 상기 데이터세트를 조합하는 복원(reconstruction) 과정을 거쳐 볼륨(volume)을 형성함으로써 (B)와 같은 3차원으로 입체 공간에서 표현된 초음파 이미지를 생성한다. 이미지의 복원 과정은 소프트웨어 처리가 포함된다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 이용하여 대상체에 대한 복수의 단면 이미지를 조합하여 대상체의 3차원 이미지를 획득하는 과정을 나타낸다. 도 5의 (A)를 참조하면, 초음파 프로브 및 2차원 이미지 생성부를 이용하여 대상체의 단면 이미지를 생성하고, (B)에 도시된 것처럼 복수의 단면 이미지를 초음파 프로브의 위치에 따라 조합함으로써, (C)와 같이 입체 공간에서 표현된 대상체의 이미지를 생성할 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 이용하면 복수의 2차원 이미지에 초음파 프로브의 위치정보(3차원 공간상에서의 좌표 위치와 기울기 정보)를 결합하여 관심영역(또는 대상체)에 대한 3차원 입체 이미지를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단말기를 이용한 3차원 초음파 이미지 생성 시스템의 구성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 시스템은, 관성측정센서 및 프로세서를 구비하는 단말기(30), 상기 단말기(30)와 결합되며 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 초음파 프로브(110), 및 상기 단말기(30)와 결합되며 반사면을 향해 신호를 출력하고 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 단말기와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서(120)로 구성된다.
단말기(30)는 외부로부터 입력된 데이터를 처리할 수 있는 프로세서(310)를 구비한 전자기기를 의미한다. 바람직한 실시예에서, 단말기(30)는 스마트폰, 태블릿PC 등 휴대가 가능하며 설치된 애플리케이션을 통해 외부 기기로부터 데이터를 입력 받아 내장된 프로세서로 처리할 수 있는 스마트 전자 기기를 포함한다. 일 실시예에서, 단말기(30)는 관성측정센서(320), 디스플레이(330) 등의 추가적인 구성요소를 구비할 수 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
프로세서(310)는, 초음파 프로브(110)에서 수신한 초음파 빔으로부터 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하고, 거리측정센서(120)에서 측정한 단말기(30)로부터 반사면 간의 거리에 기초하여 단말기의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하고, 복수의 2차원 초음파 이미지 및 단말기(30)의 상대적인 위치정보에 기초하여 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하도록 구성된다.
도 7은 일 실시예에 따른 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템의 동작 예시를 나타낸다. 도시된 것처럼, 초음파 프로브(110)는 단말기(30)의 하단부에 결합될 수 있으며, 관심영역 및 대상체를 향해 초음파 빔을 출력하고 반사된 초음파를 감지한다.
프로세서(310)는 각 초음파 빔에 대하여 측정된 거리를 취합하고 이미지를 나타내는 신호로 변환함으로써 관심영역과 대상체에 대한 초음파 이미지를 생성한다. 초음파 이미지는 초음파 프로브(110)의 위치변화에 따라 상이하게 나타날 수 있다. 따라서 초음파 프로브의 움직임에 따라 대상체의 일 단면을 촬영한 2차원 초음파 이미지가 복수개 생성된다.
거리측정센서(120)는 단말기(30)의 상단부에 결합될 수 있으며, 서로 수직하는 반사면(Ra, Rb, Rc)을 향해 신호(예컨대, 초음파 신호 또는 적외선 광 신호)를 출력하고 반사된 신호를 감지한다. 거리측정센서(120)의 구체적인 기능과 거리측정 방법에 대해서는 도 1을 참조하여 설명되었으므로 중복되는 설명은 생략한다. 일 실시예에서, 거리측정센서(120)는 단말기(30)의 움직임에 따른 흔들림을 최소화하기 위한 짐벌을 통해 단말기(30)에 결합될 수 있다.
프로세서(310)는 거리측정센서(120)를 이용하여 측정한 각 반사면까지의 거리 데이터에 기초하여 초음파 프로브(110)의 상대적인 위치를 결정한다. 3개 이상의 반사면으로부터 초음파 프로브까지의 거리를 알고 있는 경우 삼각측량법을 이용해 초음파 프로브의 3차원 공간 상의 위치를 특정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단말기(30)는 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 관성측정센서(320)를 더 구비할 수 있다. 일반적인 스마트폰 또는 태블릿PC 등의 스마트기기에는 기기의 기울기, 회전, 이동속도, 방향 등을 감지할 수 있는 IMU 센서가 구비되어 있으므로, 이를 통해 단말기의 움직임을 감지해낼 수 있다. 프로세서(310)는 상기 관성측정센서(320)로부터 초음파 프로브(110)의 기울기, 이동속도, 방향, 가속도 등의 변화에 대한 정보를 수신함으로써 초음파 프로브(110)의 좌표상 위치 이동뿐만 아니라 각도의 변화에도 대응되는 이미지를 생성할 수 있다.
프로세서(310)는 복수의 2차원 초음파 이미지 및 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성한다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(310)는 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 초음파 프로브(110)의 상대적인 위치정보를 태깅(tagging)하고, 상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합함으로써 3차원 초음파 이미지를 생성한다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 관심영역 및 대상체에 대한 단면 이미지를 생성하고, 복수의 단면 이미지를 초음파 프로브의 위치에 따라 조합함으로써 입체 공간에서 표현된 대상체의 이미지를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단말기(30)는 디스플레이(330)를 더 구비할 수 있고, 상기 프로세서(310)는 생성된 3차원 초음파 이미지를 디스플레이(330) 상에 출력할 수 있다. 사용자는 스마트폰, 태블릿PC 등의 디스플레이 화면을 통해 진단 중인 대상의 3차원 입체 이미지를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 시스템을 이용하면, 스마트폰 등의 단말기에 초음파 프로브와 거리측정센서를 연결하여 간단히 3차원 초음파 이미지를 생성할 수 있다. 실시예에 따른 시스템은 종래의 3D 이미징 장치에 비해 비용이 저렴하고 휴대가 용이하여 활용도가 높다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 방법을 나타내는 순서도이다. 실시예에 따른 방법은 전술한 초음파 이미지 생성 장치의 구성요소들에 의해 수행될 수 있으며, 각 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 먼저 초음파 프로브를 이용하여 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 단계가 수행된다(S10).
이어서, 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 단계가 수행된다(S20).
이어서, 초음파 프로브에 설치된 거리측정센서를 이용하여 반사체에 신호를 출력하고 반사체로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 초음파 프로브와 반사체 간의 거리를 측정하는 단계가 수행된다(S30).
이어서, 초음파 프로브에 설치된 관성측정센서를 이용하여 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 단계가 수행된다(S40). 전술한 바와 같이, 관성측정센서에는 기울기센서, 가속도센서, 지자계센서 등이 포함될 수 있으며, 이를 이용하여 초음파 프로브의 움직임에 따른 기울기, 이동속도, 방향, 가속도 등의 변화를 감지할 수 있다.
이어서, 거리측정센서에서 측정한 초음파 프로브와 반사체 간의 거리 및 관성측정센서에서 감지한 초음파 프로브의 위치 변화(예컨대, 기울기 변화)에 기초하여 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하는 단계가 수행된다(S50).
마지막으로, 복수의 2차원 초음파 이미지와 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 단계가 수행된다(S60). 상기 단계(S60)는, 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 태깅하는 단계 및 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 차원 초음파 이미지 생성 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 의하면, 초음파 프로브에 부착된 거리측정센서를 이용하여 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하고, 초음파 프로브를 이용하여 생성된 복수의 2차원 이미지에 상기 위치정보를 결합함으로써 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성할 수 있다.
종래의 3차원 초음파 이미징 기술들에 따르면, 방향정보를 획득하기 위해 초음파 프로브의 이동 축을 제한하거나, 초음파 프로브의 위치를 측정하기 위해 고가의 부수적인 장비 또는 환자의 신체에 부착되는 마크 패드를 이용해야 했다.
본 발명의 실시예에 따르면, 비교적 저가의 거리측정센서를 활용하여 초음파 프로브의 상대적인 위치를 측정함으로써 낮은 비용으로도 3차원 초음파 이미지를 획득할 수 있고, 환자의 신체에 부가적인 장치를 부착하지 않으므로 신체의 움직임에 따른 오차가 적다.
또한, 본 발명의 실시예는 3면으로 구성된 외부 반사면만 있으면 어디서든지 활용이 가능하며, 나아가 관성측정센서 및 거리측정센서를 구비한 단말기(스마트폰, 태블릿PC 등)와 연동하여 손쉽게 3차원 초음파 이미지를 생성할 수도 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 3차원 초음파 이미지 생성 장치
10: 장치부
110: 초음파 프로브
120: 거리측정센서
130: 관성측정센서
20: 처리부
210: 2차원 이미지 생성부
220: 위치정보 획득부
230: 3차원 이미지 생성부
30: 단말기
310: 프로세서
320: 관성측정센서
330: 디스플레이

Claims (16)

  1. 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 초음파 프로브;
    상기 초음파 프로브에 설치되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서;
    상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 빔으로부터 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 2차원 이미지 생성부;
    상기 거리측정센서에서 측정한 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하는 위치정보 획득부;
    상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 3차원 이미지 생성부;
    상기 초음파 프로브에 설치되며 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하기 위한 관성측정센서; 및
    상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상기 거리측정센서의 움직임을 최소화하기 위해, 상기 초음파 프로브 및 상기 거리측정센서와 결합되는 짐벌(gimbal);을 포함하고,
    상기 위치정보 획득부는 상기 관성측정센서에서 감지한 상기 초음파 프로브의 위치 변화에 더 기초하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관성측정센서는 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 기울기 변화를 감지하기 위한 기울기센서, 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 가속도 변화를 감지하기 위한 가속도센서, 자기장의 방향 및 세기를 측정하여 이에 대한 초음파 프로브의 상대적인 움직임을 감지하기 위한 자력계 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 적어도 3개의 평면으로 구성되며, 상기 적어도 3개의 평면은 서로에 대해 수직인 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 3차원 초음파 이미지 생성 장치를 둘러싸는 실내공간을 구성하는 벽면인 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 거리측정센서가 반사면을 향해 출력하는 신호는 초음파 신호 또는 광 신호인 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 이미지 생성부는, 상기 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 태깅하고, 상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합함으로써 상기 3차원 초음파 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 장치.
  9. 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템으로서,
    프로세서를 구비하는 단말기;
    상기 단말기와 결합되며, 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 초음파 프로브;
    상기 단말기와 결합되며, 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 단말기와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 거리측정센서;
    상기 단말기의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하기 위한 관성측정센서; 및
    상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상기 거리측정센서의 움직임을 최소화하기 위해, 상기 초음파 프로브 및 상기 거리측정센서와 결합되는 짐벌;을 포함하되,
    상기 프로세서는,
    상기 초음파 프로브에서 수신한 상기 초음파 빔으로부터 상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하고,
    상기 거리측정센서에서 측정한 상기 단말기와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 단말기의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하고,
    상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 단말기의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하고,
    상기 관성측정센서에서 감지한 상기 단말기의 위치 변화에 더 기초하여 상기 단말기의 움직임에 따른 상대적인 위치정보를 획득하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단말기는 디스플레이를 더 구비하고,
    상기 프로세서는 상기 3차원 초음파 이미지를 상기 디스플레이 상에 출력하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 관성측정센서는 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 기울기 변화를 감지하기 위한 기울기센서, 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 가속도 변화를 감지하기 위한 가속도센서, 자기장의 방향 및 세기를 측정하여 이에 대한 초음파 프로브의 상대적인 움직임을 감지하기 위한 자력계 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는, 단말기를 이용하는 3차원 초음파 이미지 생성 시스템.
  13. 초음파 프로브를 이용하여 관심영역에 초음파 빔을 출력하고 상기 관심영역으로부터 반사되는 초음파 빔을 수신하는 단계;
    상기 관심영역에 대한 복수의 2차원 초음파 이미지를 생성하는 단계;
    상기 초음파 프로브에 설치된 거리측정센서를 이용하여 반사면을 향해 신호를 출력하고 상기 반사면으로부터 반사되는 신호를 수신함으로써 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리를 측정하는 단계;
    상기 거리측정센서에서 측정한 상기 초음파 프로브와 상기 반사면 간의 거리에 기초하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 획득하는 단계;
    상기 복수의 2차원 초음파 이미지 및 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보에 기초하여 상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 초음파 프로브에 설치된 관성측정센서를 이용하여 상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 위치 변화를 감지하는 단계; 를 포함하고,
    상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보는 상기 관성측정센서에서 감지한 상기 초음파 프로브의 위치 변화에 더 기초하여 획득되고,
    상기 초음파 프로브의 움직임에 따른 상기 거리측정센서의 움직임을 최소화하기 위해, 상기 초음파 프로브 및 상기 거리측정센서에 짐벌이 결합되는 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 관심영역에 대한 3차원 초음파 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 복수의 2차원 초음파 이미지 각각에 대하여 상기 초음파 프로브의 상대적인 위치정보를 태깅하는 단계; 및
    상기 위치정보가 태깅된 복수의 2차원 초음파 이미지를 조합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 초음파 이미지 생성 방법.
  16. 제13항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 3차원 초음파 이미지 생성 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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