KR101525433B1 - 병소 상태 모니터링 방법 및 의료 영상 시스템 - Google Patents

Abstract

대상체로부터 반사된 초음파 에코신호를 이용하여 병소의 상태 변화를 모니터링하는 방법 및 시스템이 개시된다. 병소 상태 모니터링 방법은, 대상체로부터 반사된 초음파 이미지에서 병변에 대한 ROI 데이터를 설정하는 제1 단계, 상기 대상체에 조영제가 주입된 상태에서 상기 대상체에 대한 초음파 에코 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성하는 제2 단계, 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 ROI 데이터를 기초로 상기 병변의 위치를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성하는 제3 단계 및 상기 수정된 ROI 데이터를 기초로 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변을 정량화하는 제4 단계를 포함한다.

Description

병소 상태 모니터링 방법 및 의료 영상 시스템 {Lesion Monitoring Method and Medical Imaging System}

본 발명은 병소 상태 모니터링 방법 및 의료 영상 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초음파 조영제 영상에서의 병변 추적 및 이의 정량화를 통해 치료효과를 모니터링하기 위한 것이다.

초음파 영상 시스템은 다수의 변환소자를 포함하는 프로브(probe)를 대상체의 표면에 접촉시킨 상태에서 초음파 신호를 대상체에 송신하고 대상체로부터 반사되는 초음파 에코를 프로브를 통해 수신하고, 이를 기초로 대상체의 초음파 영상을 형성하고, 형성된 초음파 영상을 디스플레이를 통해 표시하여 대상체의 내부 상태를 검사하는데 사용된다.

최근에는 초음파 조영제(Ultrasound Contrast Agents, UCAs)를 이용한 조영증강 초음파(Contrast-enhanced Ultrasonography, CEUS) 영상 시스템이 뇌혈관계를 비롯한 혈관계 질환이나 유방암 등의 암 진단 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

조영증강 초음파 영상 시스템은 혈관에 투입된 초음파 조영제가 혈류를 따라 병변 주위에 집속되고 초음파에 노출된 조영제의 미세기포의 반향을 이용하여 병변의 위치 및 그 상태를 진단하는 시스템이다.

이러한 조영증강 초음파 영상 시스템은 CT(computerized Tomography) 또는 MRI(Magnetic Resonance Imager) 등에 의한 중재적 시술법에 비해 병소를 실시간으로 관찰하면서 시술하고 그 결과를 실시간으로 확인할 수 있다는 장점이 있으며, CT나 MRI에 사용되는 조영제와 달리 초음파 조영제는 인체에의 부작용이나 알레르기성 반응의 발생이 현저히 낮은 장점이 있다.

이와 관련하여, 한국공개특허 제2011-0089137호에는 ‘실시간 관류 이미지화 및 정량화’라는 명칭의 발명이 개시되어 있으며, 신체부위 내의 병변이 정상적인 실질 조직과 비교되는 관류 키네틱스의 차이를 이용하여 병변을 탐지하고 혈관 속성의 차이에 따라 양성 병변과 악성 병변을 구별화하는 구성이 개시되어 있다.

하지만, 종래의 조영증강 초음파 영상 시스템은 피검자의 호흡이나 움직임에 따른 병변의 위치 변화를 검사자가 육안으로 관찰하고 정성적 평가를 해야 하므로 객관적인 진단 및 치료효과 평가가 이뤄지지 않으며, 사용자의 숙련도에 따라 병변에 대한 해석과 진단에 편차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제2011-0089137호, "실시간 관류 이미지화 및 정량화"

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 정성적인 평가 없이도 초음파 이미지에서 자동으로 병변을 추적하고 이를 정량화함으로써 객관적인 병소 상태 진단과 치료 효과의 평가를 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 병소 상태 모니터링 방법은, 대상체로부터 반사된 초음파 이미지에서 병변에 대한 ROI 데이터를 설정하는 제1 단계, 상기 대상체에 조영제가 주입된 상태에서 상기 대상체에 대한 초음파 에코 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성하는 제2 단계, 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 ROI 데이터를 기초로 상기 병변의 위치 변화를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성하는 제3 단계 및 상기 수정된 ROI 데이터를 기초로 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변을 정량화하는 제4 단계를 포함한다.

상기 제2 단계는 상기 초음파 에코 신호를 주파수 도메인에서 필터링하여 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는 상기 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 이용하여 상기 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 각각 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제3 단계는 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 추정 위치를 상기 ROI 데이터와 비교하여 상기 병변의 위치 변화에 관한 모션 데이터를 생성하는 단계 및 상기 모션 데이터를 이용하여 상기 수정된 ROI 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제4 단계는 상기 수정된 ROI 데이터를 이용하여 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변의 위치를 결정하는 단계, 상기 결정된 병변 위치에 분포된 상기 조영제의 농도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 농도를 통계적으로 분석하여 상기 병변을 정량화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제4 단계는 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변 위치에 영상화된 조영제의 양을 정량화하여 병소의 상태 변화를 모니터링하는 단계일 수 있다.

상기 제4 단계 이후에, 상기 병변의 정량화된 데이터를 수치, 그래프 및 이미지 형태 중 하나 이상의 형태로 화면에 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 병소 상태 모니터링 방법은, 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램에 의해 수행될 수 있고, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템은 조영제가 주입된 대상체에 대한 초음파 에코 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성하는 신호 분리부와, 상기 조영제 주입 전에 설정된 병변에 대한 ROI 데이터를 기초로 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 위치 변화를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성하는 모션 추정부, 그리고 상기 수정된 ROI 데이터를 기초로 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변을 정량화하는 병변 측정부를 포함한다.

상기 신호 분리부는 상기 초음파 에코 신호를 주파수 도메인에서 필터링하여 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 분리할 수 있다.

또한, 상기 신호 분리부는 상기 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 이용하여 대응되는 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 각각 생성할 수 있다.

상기 모션 추정부는 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 추정 위치를 상기 ROI 데이터와 비교하여 상기 병변의 위치 변화에 관한 모션 데이터를 생성하고, 생성된 모션 데이터를 이용하여 상기 수정된 ROI 데이터를 생성할 수 있다.

상기 병변 측정부는 상기 수정된 ROI 데이터를 이용하여 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변의 위치를 결정하고, 결정된 병변 위치에 분포된 조영제의 농도를 측정하여 상기 병변을 정량화할 수 있다.

상기 병변 측정부는 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변 위치에 영상화된 조영제의 양을 정량화하여 병소의 상태 변화를 모니터링할 수 있다.

상기 의료영상 시스템은 상기 병변의 정량화된 데이터를 수치, 그래프 및 이미지 형태 중 하나 이상의 형태로 화면에 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용자의 정성적인 평가 없이도 초음파 이미지에서 자동으로 병변을 추적하고 이를 정량화함으로써 객관적인 병소 상태 진단과 치료 효과의 평가를 가능하게 하고, 병변에 대한 주관적인 해석과 사용자의 숙련도 차이에 따른 진단결과의 편차를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템을 이용한 병소 상태 모니터링 방법의 흐름도이다.
도 3은 주파수 도메인에서 펀더멘탈 신호와 하모닉 신호를 분리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 조영제 투입 전에 취득한 초음파 이미지에서 병변에 대한 ROI를 설정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 조영제 투입 후에 취득한 초음파 이미지에서 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 분리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 분리된 펀더멘탈 이미지에서 병변의 위치 변경을 반영하여 ROI를 추적하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 위치 보정된 ROI를 기초로 병변을 정량화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 영상 시스템의 구성도이다. 상기 의료 영상 시스템은 조영제(Ultrasound Contrast Agents, UCAs, 이하 에이전트라고도 호칭함)를 대상체인 인체에 주입한 상태에서 인체 내의 조직으로부터 반사되어 획득한 초음파 이미지 상에서 병변(lesion region)의 위치를 추정하고, 추정된 병변의 움직임을 고려하여 병변을 정량화하여 제공한다.

구체적으로, 의료 영상 시스템은 조영제를 주입한 후에 대상체로부터 취득한 초음파 에코 신호를 이용하여 주파수 도메인(frequency domain)에서 펀더멘탈 주파수 신호(fundamental frequency signal)와 하모닉 주파수 신호(harmonic frequency signal)를 분리하고, 각 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성한다. 조직의 구조 특성이 보다 명확하게 표시되는 펀더멘탈 이미지 상에서 병변의 위치 변화를 추정하여 대상 병변의 움직임 정도(motion data)를 산출하고 이를 기초로 하모닉 이미지 상에서 대상 병변을 추적하여 병변 영역을 계측하여 정량화한다.

상기 의료 영상 시스템은 프로브(110), 송수신부(120), 빔 형성부(130), 중간신호 처리부(140), 후단신호 처리부(150), 제어부(160) 및 출력부(170)를 포함한다.

상기 프로브(110)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하여 대상체에 전송하며, 대상체로부터 반사된 초음파 신호를 전기적 신호로 변환한다. 일반적으로 프로브(110)는 복수 개의 트랜스듀서 엘리먼트(transducer element)가 결합되어 형성된다. 트랜스듀서에 의해 초음파 신호가 대상체로 발사되면, 전파 매질 중에 음향 임피던스가 서로 다른 경계면이 존재할 경우 그 경계면에서 반사현상이 일어나며, 일부는 투과하고, 여러 경계면이 존재할 경우에는 초음파 에코는 순차적으로 반사되어 되돌아오게 된다. 이 때, 반사되어 되돌아온 초음파 에코는 트랜스듀서의 압전자기에 압력을 가하게 되고, 이 에코 강도에 비례한 전계를 발생시켜 전기적 신호로 변환한다. 이렇게 대상체로 발사된 하나의 초음파 펄스는 대상체 내의 여러 깊이(경계면)에서의 각 점으로부터 펄스 에코를 발생시키며, 이때 펄스 왕복 전파거리를 고려하여, 거리 x에 있는 조직으로부터의 초음파 에코는 시간축 상 t=2x/c(c=1530m/s: 평균음속)인 위치에 나타난다. 따라서 이 송신펄스에 대한 지연시간으로부터 역으로 반사위치를 결정할 수 있다.

상기 송수신부(120)는 빔 형성부(130)로부터 전달된 전기적 신호를 상기 프로브(110)로 전달하거나, 대상체로부터 반사되어 수신된 초음파 에코에 대한 변환된 전기적 신호를 상기 빔 형성부(130)로 전달한다. 이 때, 상기 송수신부(120)는 전단 증폭기(pre-amplifier)를 통해 상기 수신된 전기적 신호를 증폭할 수 있다.

상기 빔 형성부(130)는 상기 프로브(110)에 의해 변환된 전기적 신호에 기초하여 수신 신호를 형성한다. 즉, 상기 빔 형성부(130)는 상기 프로브(110)의 각 트랜스듀서 엘리먼트에서 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 대상체로부터 각 트랜스듀서 엘리먼트에 도달하는 시간을 고려하여 각 디지털 신호에 적절한 지연을 가한 후 합산하여 수신 신호를 형성한다.

상기 중간신호 처리부(140)는 형성된 수신 신호를 처리하여 기저 주파수 대역으로 이동시킨다. 이를 위해 상기 중간신호 처리부(140)는 DC 제거부(142). 복조부(144), 포락선 검출부(146)를 포함한다.

상기 DC 제거부(142)는 형성된 수신 신호로부터 직류 성분을 제거한다. 상기 복조부(144)는 상기 형성된 수신 신호, 즉 고주파(RF: Radio Frequency) 신호를 기저대역 신호로 복조하여 동일-위상(I: In-phase) 신호 성분 및 직교-위상 (Q: Quadrature-phase) 신호 성분으로 분해한다. 상기 포락선 검출부(146)는 상기 수신 신호, 즉 대상체로부터 반사된 초음파 에코를 기초로 상기 에코들의 크기를 검출하는 포락선 검파 처리를 수행하여 포락선 신호(envelope signal)를 형성한다. 여기서, 상기 포락선 신호는 각 주사선 상에 존재하는 다수의 점의 X-Y 좌표계 상의 좌표, 수직 주사선에 대한 각 주사선의 각도 정보 및 각 점에서 얻어지는 데이터 등을 포함할 수 있다.

상기 후단신호 처리부(150)는 상기 중간신호 처리부(140)를 거친 초음파 영상 신호를 사용자가 원하는 형태의 초음파 영상으로 출력부(170)의 디스플레이 영역에 출력될 수 있도록 조정한다. 상기 후단신호 처리부(150)는 대수 변환부(162) 및 스캔 변환부(164)를 포함하며, 복조부(144) 및 포락선 검출부(146)를 거친 초음파 영상 신호의 동적 범위는 출력부(170)의 디스플레이 영역의 동적 범위에 비해 상대적으로 매우 넓으므로 대수 변환부(162)를 이용하여 대수 변환(log compression)하여 동적 범위를 조절하고, 스캔 변환부(164)에서 출력부(170)의 디스플레이 영역에 출력될 수 있도록 초음파 영상 데이터를 스캔 변환(scan conversion) 할 수 있다.

이와 같은 상기 중간신호 처리부(140) 및 후단신호 처리부(150)의 모든 동작은 제어부(160)의 실시간 제어를 받아 처리된다. 특히, 제어부(160)는 초음파 영상 신호로부터 병변 영역의 위치 변화를 추정하여 병변 영역을 계측하여 정량화한다. 대상체에 낮은 에너지의 초음파 신호가 전달되면 이에 의해 조영제가 진동하게 되고 하모닉 주파수 신호가 발생하게 된다. 제어부(160)는 반사된 초음파 에코 신호로부터 하모닉 주파수 신호를 분리하여 하모닉 이미지를 생성하고, 생성된 하모닉 이미지의 농도(intensity)를 기준으로 마이크로 버블(micro-bubble)의 양을 측정할 수 있다. 이를 위해 제어부(160)는 신호 분리부(162), 모션 추정부(164) 및 병변 측정부(166)를 포함할 수 있다.

신호 분리부(162)는 조영제가 주입된 대상체의 초음파 에코 신호를 주파수 도메인(frequency domain)에서 필터링하여 펀더멘탈 초음파 신호(fundamental frequency signal)와 하모닉 초음파 신호(harmonic frequency signal)를 분리하고, 상기 분리된 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 이용하여 각각 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성한다.

이와 관련하여, 도 3에는 초음파 에코 신호의 RF 데이터의 주파수 도메인상의 분포의 일례가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 신호 분리부(162)는 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 필터링하기 위한 경계값(T10)을 설정하고, 이를 기준으로 펀더멘탈 주파수 신호의 필터링(T20) 및 하모닉 주파수 신호의 필터링(T30)을 수행한다. 이때, 두 신호를 분리하기 위하여 대역통과필터(BPF)를 이용하거나 또는 고역통과필터(HPF), 저역통과필터(LPF)를 이용할 수 있다.

모션 추정부(164)는 조영제 주입 전에 설정된 병변에 대한 ROI(Rocation Of Interest) 데이터를 기초로 상기 펀더멘탈 이미지에서 병변의 위치 변화를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성한다. 펀더멘탈 이미지는 병변과 병변의 주변조직에서 발생한 신호를 영상화한 것이므로, 펀더멘탈 이미지로부터 병변의 형태 및 위치 정보를 추출할 수 있다. 구체적으로, 모션 추정부(164)는 조영제가 주입되기 전의 대상체에 관한 초음파 이미지에서 병변의 위치 정보에 해당하는 ROI 데이터를 생성하고, 이후 조영제가 주입된 후에 신호 분리부(162)에서 분리되어 생성된 펀더멘탈 이미지에서 병변의 위치 변화를 추정하여 대상 병변의 움직임 정도를 나타내는 모션 데이터(motion data)를 산출하고 이를 기초로 병변의 위치가 보정된 ROI 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 상기 병변의 위치 변화는 대상체에 밀착시킨 프로브(110)가 움직이거나 대상체가 호흡 등을 하는 경우 등에 발생될 수 있다. 경우에 따라 모션 추정부(164)는 보정된 ROI 데이터를 생성하는 대신 모션 데이터만을 생성하여 관리할 수도 있다.

병변 측정부(166)는 위치 변화가 보정된 ROI 데이터 또는 모션 데이터를 이용하여 여러 장의 하모닉 이미지에서 위치 변화가 보정된 병변의 위치를 특정하고, 상기 특정된 위치에서 하모닉 이미지의 농도를 측정한다. 낮은 에너지의 초음파 펄스는 조영제의 진동에 의해 하모닉 주파수 신호를 발생시키므로, 하모닉 이미지의 농도가 높을수록 많은 조영제가 분포하고 병변이 존재할 가능성이 높다. 따라서, 병변 측정부(166)는 하모닉 이미지의 농도를 기준으로 마이크로 버블의 양을 측정하고 이를 분석하여 병변의 상태를 정량화할 수 있다. 이때, 병변의 상태를 정량화하는 방법으로서, 병변 영역에서의 농도(intensity)의 평균값을 계산하거나, 해당 병변 영역을 다수의 영역으로 분할하여 각각의 영역에서의 농도를 각각 측정하고 그 결과값을 취합하여 평균값 또는 다른 방법으로 정량화하는 등의 다양한 정량화 방법이 고려될 수 있다. 또한, 병변 측정부(166)는 이러한 병변의 상태 변화를 순차적으로 추적하여 정확한 병변의 정량적 측정 결과룰 제공할 수 있다.

상기 출력부(170)는 상기 제어부(160) 또는 후단신호 처리부(150)에서 처리된 초음파 영상 데이터를 출력부(170)의 디스플레이 영역에 출력한다. 이때, 상기 출력부(170)는 상기 병변의 정량화된 데이터를 수치, 그래프, 이미지 중 어느 하나의 형태로 화면에 표시할 수 있다.

다음으로, 상기 설명한 구성의 의료 영상 시스템을 이용하여 병소 상태를 모니터링하는 과정을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병소 상태 모니터링 방법을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 빔 형성부(130)를 통해 대상체로 수신된 초음파의 반사된 에코 신호를 프로브(110)에서 수신하면, 수신된 초음파 에코 신호는 직류 성분 제거 단계 및 직교 복조 단계를 거쳐 기저 주파수 대역으로 이동되고, 포락선 검파 과정을 거치게 된다(S100).

이후, 제어부(160)는 입력된 RF 데이터가 첫번째 초음파 이미지이거나 또는 사용자가 지정한 초음파 이미지인 경우에, 해당 이미지에서 기본이 되는 ROI 데이터를 생성한다(S110, S120). 상기 ROI 데이터를 생성하는 초음파 이미지는 최초의 초음파 이미지일 수도 있으며, 조영제가 주입되기 전의 임의의 시점에서 사용자에 의해 선택된 초음파 이미지일 수도 있다. 도 4에는 조영제가 투입되기 전의 초음파 이미지에서 병변의 위치를 지정하여 ROI 데이터를 설정한 일례가 도시되어 있다.

이후, 대상체에 조영제가 투입되면 조영제는 혈류를 통해 이동하게 되며 암세포 주변의 미세 혈관 등에 많이 모이게 된다. 도 5(a)에서, 병변의 주위에 특히 많은 조영제가 분포하고 있음을 알 수 있으며, 신호 분리부(162)는 입력되는 RF 데이터로부터 펀더멘탈 초음파 신호와 하모닉 초음파 신호를 분리하여 각각 펀더멘탈 이미지 및 하모닉 이미지를 생성한다(S130). 도 5(b) 및 도 5(c)에는 분리되어 생성된 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지가 도시되어 있다. 도 5(c)에서도 알 수 있듯이 하모닉 이미지 상에서는 병변 조직이 명확하게 구분되지 않으므로, 펀더멘탈 이미지 상에서 병변 위치를 설정하게 된다.

이 때, 모션 추정부(164)는 이전에 설정된 ROI 데이터를 기초로 펀더멘탈 이미지 상에서 매칭되는 병변의 위치를 파악한 후, 상기 병변의 위치 변화에 관한 모션 데이터를 생성하고, 생성된 모션 데이터를 기초로 ROI 데이터를 수정할 수 있다(S140). 도 6(a)는 기본이 되는 ROI 데이터이며, 도 6(b)는 위치 보정된 후의 ROI 데이터를 나타내고 있다.

이후, 병변 측정부(166)는 보정된 ROI 데이터의 위치에서 하모닉 이미지의 농도, 즉 조영제의 농도를 측정하고 이의 시간적 변화 또는 형태 변화 등을 기초로 하모닉 이미지 상에서 병변을 정량화한다(S150). 이러한 과정은 조영제의 투입 후에 일정 시간 간격으로 반복 수행될 수 있으며, 이를 통해 조영제가 주입된 이후의 병변의 농도 등의 상태 변화를 축적하여 수치, 이미지 또는 그래프 등의 형태로 제공할 수 있다.

이와 같은 구성의 의료 영상 시스템에서는, 사용자가 초음파 이미지 상에서 조영제의 확산을 육안으로 관찰하고 병변에 대한 정성적 평가를 내리는 대신, 영상에서 병변을 자동으로 추적하고 이를 정량화함으로써, 사용자의 주관적인 해석이나 숙련도 차이 등의 개인적 특성을 배제하고 객관적인 진단 결과를 도출할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 병변의 정량화를 바탕으로 한 병변 평가의 객관성 개선을 통해 치료 효과에 대한 추적 및 평가가 가능하게 되며, 여러 가지 치료법의 치료 효과에 대한 정량적 비교를 통해 최적의 치료 방법을 찾는 근거 자료로도 활용될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 내라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

1. 병소 상태 모니터링 방법에 있어서,
   대상체로부터 반사된 초음파 이미지에서 병변에 대한 ROI 데이터를 설정하는 제1 단계;
   상기 대상체에 조영제가 주입된 상태에서 상기 대상체에 대한 초음파 에코 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성하는 제2 단계;
   상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 ROI 데이터를 기초로 상기 병변의 위치 변화를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성하는 제3 단계; 및
   상기 수정된 ROI 데이터를 기초로 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변을 정량화하는 제4 단계;를 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 단계는,
   상기 초음파 에코 신호를 주파수 도메인에서 필터링하여 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 분리하는 단계를 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 단계는, 상기 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 이용하여 상기 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 각각 생성하는 단계를 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제3 단계는,
   상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 추정 위치를 상기 ROI 데이터와 비교하여 상기 병변의 위치 변화에 관한 모션 데이터를 생성하는 단계; 및
   상기 모션 데이터를 이용하여 상기 수정된 ROI 데이터를 생성하는 단계를 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4 단계는,
   상기 수정된 ROI 데이터를 이용하여 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변의 위치를 결정하는 단계;
   상기 결정된 병변 위치에 분포된 상기 조영제의 농도를 측정하는 단계; 및
   상기 측정된 농도를 통계적으로 분석하여 상기 병변을 정량화하는 단계;를 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4 단계는 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변 위치에 영상화된 조영제의 양을 정량화하여 병소의 상태 변화를 모니터링하는 단계인,
   병소 상태 모니터링 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4 단계 이후에, 상기 병변의 정량화된 데이터를 수치, 그래프 및 이미지 형태 중 하나 이상의 형태로 화면에 출력하는 단계를 더 포함하는,
   병소 상태 모니터링 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
9. 병소 상태를 모니터링하는 의료 영상 시스템에 있어서,
   조영제가 주입된 대상체에 대한 초음파 에코 신호로부터 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 생성하는 신호 분리부;
   상기 조영제 주입 전에 설정된 병변에 대한 ROI 데이터를 기초로 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 위치 변화를 추적하여 수정된 ROI 데이터를 생성하는 모션 추정부; 및
   상기 수정된 ROI 데이터를 기초로 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변을 정량화하는 병변 측정부;를 포함하는,
   의료 영상 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 분리부는 상기 초음파 에코 신호를 주파수 도메인에서 필터링하여 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 분리하는,
    의료 영상 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 신호 분리부는 상기 펀더멘탈 주파수 신호와 하모닉 주파수 신호를 이용하여 대응되는 펀더멘탈 이미지와 하모닉 이미지를 각각 생성하는,
    의료 영상 시스템.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 모션 추정부는, 상기 펀더멘탈 이미지에서 상기 병변의 추정 위치를 상기 ROI 데이터와 비교하여 상기 병변의 위치 변화에 관한 모션 데이터를 생성하고, 생성된 모션 데이터를 이용하여 상기 수정된 ROI 데이터를 생성하는,
    의료 영상 시스템.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 병변 측정부는, 상기 수정된 ROI 데이터를 이용하여 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변의 위치를 결정하고, 결정된 병변 위치에 분포된 조영제의 농도를 측정하여 상기 병변을 정량화하는,
    의료 영상 시스템.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 병변 측정부는, 상기 하모닉 이미지에서 상기 병변 위치에 영상화된 조영제의 양을 정량화하여 병소의 상태 변화를 모니터링하는,
    의료 영상 시스템.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 병변의 정량화된 데이터를 수치, 그래프, 이미지 형태 중 하나 이상의 형태로 화면에 출력하는 출력부를 더 포함하는,
    의료 영상 시스템.

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