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KR100380227B1 - 초음파스펙트럴콘트래스트이미징 - Google Patents

초음파스펙트럴콘트래스트이미징 Download PDF

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KR100380227B1
KR100380227B1 KR1019960702679A KR19960702679A KR100380227B1 KR 100380227 B1 KR100380227 B1 KR 100380227B1 KR 1019960702679 A KR1019960702679 A KR 1019960702679A KR 19960702679 A KR19960702679 A KR 19960702679A KR 100380227 B1 KR100380227 B1 KR 100380227B1
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tissue
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signal
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ultrasound
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브라코 리서치 소시에떼아노님
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Abstract

본 발명을 의료 진단용으로 사용되는 것과 같은 에코그래픽 이미징 장치에 있는 전자 회로에 응용되는 것이 가능하다. 그 구현에는 신체, 보다 일반적으로는 이미지가 구해진 영역 내에 특징 콘트래스트제를 주입시키는 것이 요구된다. 제안된 신규 이미징의 배경 원리는 마이크로버블을 함유하는 초음파 콘트래스트제의 주파수 종속 태양을 사용하는 것에 기초된다. 본질적으로, 이러한 이미징 원리들은 배경 조직에 대하여 증가된 콘트래스트를 허용하는 콘트래스트제 응답의 특정 물리적 "특징"을 사용한다. 이러한 콘트래스터 개선을 직접 에코 진폭 모니터링으로부터 결정되는 개선보다 휠씬 크다.

Description

초음파 스팩트럼 콘트래스트 이미징
급격한 전자 공학의 발전과 결합된 저렴하고 비침투 진단 기술(non-invasive diagnostic technique) 및 관련 기술로서 초음파를 광범위하게 사용하는 것은 초음파 장비 및 초음파 신호 처리 회로에 많은 발전을 가져왔다. 의료 및 다른 사용을위해 설계된 초음파 스캐너들은 더 저렴하고, 사용하기 쉬워졌으며, 보다 컴팩트(compact)하고, 보다 지능적이며 또 보다 강력한 장비로 발전되어 왔다. 그러나, 생체 조직(living tissue) 내에서 생기는 음향 임피던스(acoustic impedance)의 변화들은 작으며, 또 다른 유형의 조직[혈관(blood vessel), 조직 등]에 의한 초음파 에너지 흡수들로 인하여 기술 발전에 따라 진단 응용들이 소정의 성과를 얻지 못한다. 이러한 상황은 양호한 초음파 콘트래스트제의 개발 및 도입에 따라 상당히 변화되었다. 조사되는 기관 및 주변 조직 내에 개스 마이크로버블(gas microbubble) 또는 마이크로벌룬(microballoon)의 부유체(suspension)로 구성된 콘트래스트제를 주입(introduction)시키는 것이 표준 장비로 달성될 수 있다. 따라서 간장(liver), 비장(spleen), 콩팥(kidney) 심장 또는 다른 부드러운 조직과 같은 기관들을 보다 명확하게 볼 수 있는데, 이에 따라 B-모드 및 도플러 초음파(doppler ultrasound) 양자 모두에 대한 새로운 진단 영역이 개척되었고, 또 진단 툴(diagnostic tool)로서 초음파를 사용할 수 있게 되었다.
불행하게도, 현재까지는 초음파 콘트래스트제 및 초음파 기법 장비, 즉, 스캐너, 전자 회로, 변성기 및 다른 하드웨어들이 거의 연구도 또 개발도 되어 오지 않았다. 이와 다른 대개의 독립적 개발들은 개별적인 제품 및 시스템이 향상 개선되도록 하는 분야 부분에 관련되었다. 그러나, 이는 장치의 전자/초음파 특성과 콘트래스트제의 물리적 특성들이 결합되는 연구에 의해 제공되는 상승 효과(synergy)를 제공하지는 않았다. 상기와 같은 연구들 가운데 몇몇 독립된 예들은 특정 첨가제(agent)/장비 조합에 대한 개선을 보고하나, 보고된 해결책들은 너무 제한된다.진단 기법으로서의 초음파의 더 좋은 조직 해상도, 더 양호한 이미지 및 더 양호한 융통성(versatility)을 가져오는 보다 일반적인 방법들이 요구되며, 그들의 구현이 비교적 간단하다면 더 광범위하게 사용될 것이다.
따라서, 매우 많은 자료(document)들, 예를 들어 US-A-4 803 993, US-A-4 803 994, US-A-4 881 549, US-4-5 095 909, US-A-5 097 836 등은 의료 초음파 장치 및 이미징 분야의 다양한 개선책들을 기술한다. 그러나, 비록 이러한 자료들이 실시간 시스템 및 방법들을 개시한다고 하더라도, 그들은 콘트래스트제의 물리적 특성을 고려하지는 않는다. 사실, 상기 자료들은 전혀 콘트래스트제를 다루지 않는다.
개선된 초음파 이미지를 구하는 시도가 WO-A-93/12720(Monaghan)에 개시되는 데, 상기 문헌에는 콘트래스트제 투약 후 얻어진 영역의 이미지로부터 콘트래스트제 주입 전에 얻어진 초음파 이미지를 제거한 것에 기초하여 신체의 동일 영역의 이미지를 구하는 방법이 개시된다. 이러한 반응 제거 원리(response subtraction principle)에 기초하여, 만일 콘트래스트제로 채워진 영역의 이미지로부터 배경 이미지 잡음 또는 패러사이트(parasite)들이 제거된다면, 상기 방법은 콘트래스트제의 투약 전후의 동일 영역으로부터 얻어진 이미지를 중첩시킨다. 이론적으로, 기술된 방법은 개선된 콘트래스트를 갖는 양호한 품질의 이미지를 제공할 수 있다. 그러나, 실제로는 장기간의 시간, 즉 콘트래스트제의 주입 및 꽉 찰 때까지 충분히 긴 시간 동안 이미지가 구해지는 영역의 동일 기준 위치의 유지 및 막대한 양의 데이타 유지가 요구된다. 따라서, 상기 방법의 실제 구현은 가능하다고 하더라도 매우 어렵다. 그러한 어려움은 호흡, 소화 및 심장 박동에 관련된 피할 수 없는 내부 신체 운동에 부분적으로 기인되며, 또 초음파 조작자에 의한 이미징 프로우브의 이동에 부분적으로 기인한다. 대부분의 실시간 이미징 프로우브들은 최적 인식, 피드백 및 진단을 위해서 보통 사용된다.
콘트래스트 이미지로서 마이크로버블 부유체를 함유하는 조직의 개선된 이미징을 위한 설득력 있는 제안이 Burns, P.에 의해 1992년도 "Radiology 185 P"의 142페이지에서 또 Schrope, B. 등에 의해 1993년도 "Uitrasound in Med. & Biol. 19"의 567페이지에서 제안되었다. 상기 저널에서는 마이크로버블의 비선형 발진(non-linear oscillation)에 의해 발생된 제2 하모닉 주파수(the second harmonic frequency)들이 도플러 이미징 파라메타로서 사용되는 것이 제안되었다. 상기 제안된 방법은 정상 조직은 마이크로버블과 동일한 방식으로 비선형 응답을 나타내지 않으며, 따라서 제2 하모닉 방법은 콘트래스트제를 갖는 조직과 갖지 않는 조직간에 콘트래스트 개선을 허용한다는 사실에 기초된다. 비록 매력적이긴 하지만, 상기 방법을 응용하는 경우 몇몇 엄격한 요구 조건이 만족되어야 하기 때문에, 상기 방법은 단점을 갖는다. 첫재로, 기본적인 "버블-공명(bubble-resonance)" 주파수의 여기(excitation)가 매우 좁은 밴드 펄스, 즉 몇개의 무선주파수 싸이클의 상당히 긴톤 버스트(tone burst)에 의해 이루어져야만 한다. 이러한 요구 조건들이 도플러 프로세싱에 의해 요구되는 조건 및 회로에 적합한 반면에, 이는 초음파 펄스들이 매우 짧은 지속 기간, 전형적으로 ½ 또는 1 싸이클 여기인 B-모드 이미징 경우에는 적합하지 않다. 이러한 경우, 충분하지 않은 에너지가 기본주파수(fundamental frequency)로부터 자신의 "제2 하모닉"으로 변환되며, 따라서 B-모드 이미징 모드는 이러한 에코-개선 방법용으로 거의 사용될 수 없다. 둘재로, 발생된 제2 하모닉은 자신의 주파수에 의해 결정된 속도, 즉 기본 주파수의 감쇄 속도보다 매우 빠른 속도로 감쇄되는데, 이는 초음파 에코가 조직 내에서 자신의 경로를 따라 변환기에 되돌려 전파되기 때문이다. 이러한 제한은 "하모닉-이미징" 방법의 단점인데, 따라서 이는 높은 "제2 하모닉" 주파수의 초음파 감쇄에 적합한 전파 깊이(propagation depth)에 의해 제한된다. 또한, 기본 주파수의 2배로 에코 신호 성분을 발생시키기 위하여, "하모닉 이미징"은 콘트래스트제의 비선형 발진을 요구한다. 상기와 같은 특징은 이미징 포인트에서(즉, 조직 내의 소정 깊이에서)의 소정 음향 임계값(acoustic threshold)을 초과하는 초음파 여기 레벨(ultrasound excitation level)을 요구한다. 비선형 발진 동안, 주파수가 변환되는데, 이는 기본 여기 주파수로 부터 자신의 제2 하모닉까지 음향 에너지의 특정 부분이 변환되도록 만든다. 다른 한편으로, 상기 레벨은 마이크로버블이 파괴되고 이에 따라서 이미징 볼륨(imaging volume) 내의 콘트래스트제의 파괴되는 것에 기인하여 하모닉 이미징이 실패하게 되는 마이크로버블 파괴 레벨(microbubble burst level)을 초과하면 안된다. 상기 제한은 송신 음향 레벨(transmit-acoustic level)이 제2 하모닉 성분을 발생시킬 수 있도록 충분히 높으면서도 수 싸이클 내로 제한하여 마이크로버블 파괴를 피할 수 있도록 충분히 낮은 소정 에너지 밴드 내에 속하는 것을 보장할 수 있는 방식으로 이미징 장비가 셋업(set-up)될 것을 요구한다.
따라서 이러한 "처음(before)" 및 "그 다음 두번째(after)"로 설명한 방법과는 달리, 동시에 또 통상의 실시간["온 더 플라이(on the fly)"] 응용 동안 얻어지는 실시간 에코들로부터 기원하는 전자 신호들을 처리하는 방법은 초음파 진단 장비를 더 광범위하게 사용할 수 있게 하며, 또 더 양호한 이미지를 구할 수 있도록 함으로써 커단란 진보를 제공할 것이다. 상기와 같은 방법은 콘트래스트제를 갖지않는 영역에 비하여 콘트래스트제를 함유한 영역들간의 콘트래스트를 개선하도록 설계된 신호 처리 기능에 의해 이미지가 구해진 영역들로부터 수신된 에코 신호들을 개선시키는 것에 기초되며, 새로운 장비 설계시에도 주파수 응답 파라메타면에서 사용 및 구현이 간단할 것이다.
본 발명의 요약
간단히 요약하면, 본 발명은 조사되는 영역의 비디오 이미지를 발생하도록 이미징될 조직 영역에 초음파 빔을 투사하여 조직에 의해 반사되는 무선주파수 응답신호로서 에코를 수신하고, 무선주파수 응답을 비디오 출력 신호로 복조하며, 상기 출력을 비디오 스캔 변환기에 저장하고, 조직을 스캐닝하며 또 상기 단계들을 반복함으로써 콘트래스트제를 함유하는 영역의 초음파 반사 전파를 감지하여 기관 및 조직에 대한 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법에 관련된다. 상기 방법의 요지는 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한(lower bound) 근처와 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한(upper bound) 근처 사이 범위에 속하는 최소한 2개의 주파수를 선택하는 단계, 선택된 주파수로 튜닝(tuning)된 통과 밴드(pass-hand)를 갖는 최소한 2개의 독립 채널에 신호를 통과(passing)시키 단계 및 각각의 독립 채널의 신호들을 복조하는 단계를 포함하는 복조 단계(demodulation step)이다. 복조시, 신호들은 단일 출력 신호로 처리되는데, 이때 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들은 조직 자체에 의해 반사된 에코들에 비하여 크게 개선된다.
경우에 따라서는 조직 및 콘트래스트제의 응답 특성, 즉 조직의 공진 주파수에 대한 콘트래스트제 공진 주파수의 값에 따라서, 독립적인 채널 대역통과 필터의 설정용 사전 선택 주파수가 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한 근처와 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 근처 사이의 범위에 속하는 주파수 사이에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 콘트래스트제 함유 영역의 초음파 반사 전파를 감지함으로써 기관 및 조직의 초음파 이미지를 구하기 위한 시스템에 역시 관련되는데, 상기 시스템은 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위한 초음파 프로우브, 신호 처리 수단, 처리된 신호를 저장하기 위한 수단 및 디스플레이 소자를 포함하며, 상기 신호 처리 수단은 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이 또는 조직 응답의 6dB 밴드폭 하한과 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭 상한 사이의 범위에 속하는 최소한 2개 주파수에 독립적으로 튜닝될 수 있는 통과 밴드를 사용하여 신호를 최소한 2개의 독립 채널로 분리시키기 위한 수단, 독립 채널에 대해 각각 하나씩인 최소한 2개의 무선주파수 복조기 및 독립 채널로부터의 복조된 신호들을 단일 출력으로 처리하기 위한 수단을 포함함으로써, 조직에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들은 조직 자체에 의해 반사된 에코들에 비해 크게 개선된다. 독립 채널로의 분리는 종래의 가변 대역 통과 필터 또는 예를 들어 패스트 푸리에(fast Fourier), 쇼트 타임 푸리에(short time Fourier),웨이브렛(wavelet) 또는 처프-Z(Chirp-Z) 변환과 같은 다른 프로세싱 알고리즘을 사용하는 스펙트럼 분석을 사용하여 수행될 수 있다.
또한, 사전 선택(사전 결정) 주파수에 대해 독립적으로 튜닝될 수 있는 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널 및 각 채널에 대해 하나씩인 최소한 2개의 무선주파수 복조기를 포함하며, 무선주파수 신호로서 콘트래스트제를 포함하는 조직으로부터 반사된 초음파 에코들을 처리하기 위한 장치가 역시 개시된다. 3개 또는 4개의 독립 채널들을 사용한다면 보다 양호한 이미지가 제공될 수 있으나, 채널의 추가는 시스템을 복잡하게 만들기 때문에, 채널의 수를 선택하는 것은 이미지 품질과 시스템의 복잡도 사이에 적절히 선택될 것이다.
인체 및 동물 환자의 조직 또는 기관에 대해 초음파 이미지를 구하는 시스템의 사용법이 역시 개시된다.
본 발명은 콘트래스트제(contrast agent)를 함유하는 영역으로부터 초음파 반사전파(backscatter)를 검출함으로써 기관(organ) 및 조직(tissue)의 초음파 이미지를 구하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에는 이미지가 구해질 조직 영역에 초음파 빔을 투사하는 단계, 무선주파수 응답 신호로서 조직으로부터 반사된 에코(echo)를 수신하는 단계, 무선주파수 응답을 비디오 출력 신호로 처리하는 단계, 출력을 비디오 스캔 변환기(video scan converter)에 저장하는 단계, 및 조사 대상인 영역의 비디오 이미지를 발생하도록 조직을 스캐닝하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 콘트래스트제를 함유하는 기관 또는 조직의 초음파 이미징용 시스템을 역시 포함하는데, 상기 시스템은 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위한 초음파 프로우브(ultrasonic probe), 신호 처리 수단, 처리된 신호를 저장하기 위한 수단, 및 디스플레이 소자를 포함한다. 기관 및 조직의 이미징용 시스템의 사용 방법이 역시 개시된다.
제1도는 다른 반사체의 펄스-에코 주파수 응답의 다이어그램.
제2도는 본 발명에 따른 선형 어레이 에코그래프(echograph)의 이중-주파수 B 모드 콘트래스트 이미징을 도시하는 블럭 다이어그램.
제3도는 본 발명의 다중 주파수 콘트래스트 이미지 처리에 대한 도시도.
첨부된 특허 청구 범위에서 기술된 본 발명의 중요 특징들은 이미지가 구해질 조직 영역에 투사되는 초음파 빔과 조직으로부터 반사되어, 수신된 다음 무선주파수 응답 신호로 변환되는 에코들이 선택된 주파수로 튜닝된 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널을 통하여 처리되는 실시간 방법에 의해 콘트래스트제를 함유하는 영역의 초음파 반사 전파를 검출함으로써 기관 및 조직의 개선된 이미지들이 얻어진다는 예상할 수 없었던 사실에 기초된다. 각각의 통과 밴드는 이미지가 구해지는 조직과 콘트래스트제의 특성에 따라 콘트래스트제 응답 주파수가 조직의 최대 응답보다 낮은 경우 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한 근처와 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한 근처 사이의 범위에 속하는 가장 큰 주파수로 선택되는 다른 사전 선택 주파수로 튜닝된다. 그러나, 콘트래스트제의 공진 주파수가 조직의 최대 응답보다 큰 때에는, 사전 선택 주파수는 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한 근처와 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 근처 사이에 있는 주파수들 사이에서 선택된다. 6dB 밴드폭은 응답이 최대 진폭의 50% 보다 많이 남겨진 주파수 범위로서 정의된다. 그 다음으로, 독립 채널로서 분리된 신호들은 복조되어 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들이 조직 자체, 즉 콘트래스트제가 없는 조직에 의해 반사된 에코들에 비교하여 크게 개선된 단일 출력 신호로 처리된다. 그 다음으로, 출력신호는 비디오 스캔 변환기에 저장되며, 조사되는 영역의 실시간 비디오 이미지를 발생하도록 조직이 스캐닝된다. 이때, 비디오 이미지를 발생하도록 스캐닝하는 것은 초음파 에너지가 앞서 정해진 스캔 라인을 따라 순차적으로 조향되고, 반사된 에코의 주파수 종속 특성들이 수신되어 각각의 스캔 라인에 대해 여러번 처리된다는 종래의 의미와 같다. 그 다음으로, 프로세스는 각각의 비디오 이미지를 형성하도록 다수의 라인에 대해 여러번 반복된다.
명백하게, 본 명세서의 문맥상에서 콘트래스트제 없이 기관 및 조직의 이미지를 구하는 것은 종래 초음파 이미징에 대해 어떠한 장점도 갖지 않기 때문에, 개시된 실시간 방법은 콘트래스트제 함유 기관 또는 조직에 대해서만 효과적이며 응용가능하다.
독립 채널의 수가 많을수록 그 결과 이미지는 더 양호해질 수 있다는 것이 성립된다. 따라서, 최소한 3개의 사전 선택 주파수로 동작하는 시스템은 단지 2개의 주파수로 동작되는 시스템보다 더 양호한 해상력을 나타낸다. 그러나, 사용되는 독립 채널의 수를 증가시키는 것은 실제적으로 제한된다. 4개보다 크게 수를 증가시키는 것은 비록 이미지의 개선을 더 가능하게 할 수 있다 하더라도, 방법 및 시스템을 복잡하게 만들게 되어 신호 처리 비용과 복잡도를 증가시킨다.
"조직 자체" 또는 콘트래스트제 없는 조직이라는 용어는 콘트래스트제에 접근할 수 없는 조직, 즉 환자에게 투약된 콘트래스트제에 의해 채워지지 않은 조직 부분을 뜻한다. 조직을 통한 뒷면까지의 경로 상에서, 이미지가 구해지는 영역에 투시된 초음파 파형은 콘트래스트제로 채워진 세그먼트(segment) 또는 부분들과 콘트래스트제가 없는 세그먼트 또는 부분들을 거쳐 지나갈 것이다. 이는 콘트래스트제의 투여 전 및 후의 동일 기관 또는 조직의 공지 이미징과 혼동되어서는 않된다. 이때, 이미지를 구하는 동안, 콘트래스트제는 항상 존재하나 충만 및 비충만 영역들이 구별된다.
조직 응답에 의해, 일반적으로 전기적 여기(electrical excitation), 전자-음향 변환(electro-acoustic transduction), 조직 내에서의 초음파 전파 및 반사, 음향-전기 변환 및 무선주파수 증폭 및 처리를 포함하여 에너지의 상호변환(round-trip transfer)이 주파수의 함수로서 나타내진다.
본 발명의 신규한 이미징 방법을 뒷받쳐주는 기본 원리는 초음파 콘트래스트제의 주파수 종속 태양(behaviour)을 이용하는 것이다. 본질적으로, 이러한 이미징 원리들은 조직 배경에 대해 증가된 콘트래스트를 허용하는 콘트래스트제 응답의 특정 물리적 특성 또는 "특징(signature)"에 기초하거나 또는 이를 허용한다. 연구된 첨가제의 물리적 특성들은 콘트래스트제 특징의 개념이 실험적 관측에 가장 가깝게 유사한 것으로 찾아지는 한도에서 조합된 형태로 관련되는 것으로 알려졌다. 설명된 콘트래스트 개선은 직접 에코 진폭 모니터링으로부터 결정된 것보다 훨씬 크며, 그 가능성도 상당하다.
본 발명의 또 다른 장점은 이용된 파라메타들이 본질적으로 어떠한 비선형성도 요구하지 않는다는 사실, 즉 요구되는 신호 처리 알고리즘들이 선정된 수준의 콘트래스트제의 여기에 의존되지 않기 때문에 상기 파라메타들은 콘트래스트제가 비선형방식으로 반응할 것을 요구하지 않는다는 사실로부터 유래된다.
조직 내에 있는 콘트래스트제로부터 반사된 에코들의 진폭과 조직 자체, 즉 콘트래스트제 없는 조직에 의해 반사된 에코의 진폭의 차이, 또는 그들의 비율(ratio)이 최대가 되도록 주파수들이 선택되는 것이 중요한데, 이는 상술된 방식으로 주파수들이 선택된 때 이루어진다. 편리하게도, 선택된 주파수들 가운데 하나는 콘트래스트제의 공진 주파수일 수 있는 반면에, 다른 주파수 또는 다른 주파수들은 그보다 높거나 또는 낮을 수 있다. 콘트래스트제 공진 주파수가 조직 응답의 최대보다 낮은 경우는 제2 선택 주파수가 더 높을 수 있으며, 또 조직 최대 응답이 콘트래스트제 공진 주파수보다 낮은 경우는 정확히 그 반대가 된다. 다른 에코그래픽 공진주파수를 갖는 콘트래스트제를 사용한 실험 결과 대부분의 경우 콘트래스트제 공진주파수가 조직 응답의 최대값보다 낮은 것으로 나타났으나, 이와 다른 경우도 역시 가능하다. 어떠한 경우에서도, 첫번째 또는 두번째 경우 중 어느 경우에서도, 수신된 에코에 대응하는 전기적 신호들이 복조된 후에 독립 채널을 통하여 전달된다. 그 다음으로, 상기 복조된 독립 채널 신호들은 종래의 방식, 예를 들어 제산(division), 감산, 가산 또는 그들의 조합에 의해 단일 출력 신호로서 처리된다. 전형적으로 처리 알고리즘이 조직 내에 있는 콘트래스트제로부터 반사된 에코들로부터 결과되는 신호 진폭과 콘트래스트제 없는 조직에 의해 반사된 에코의 신호 진폭의 최대 차이를 제공하도록 상기 처리가 수행된다. 설명의 편의상, 입력 스펙트럼 성분 S(f1), S(f2), S(f3) 등에 응하는 출력 신호 Sout은 다음 알고리즘 가운데 하나에 따르는 신호로서 처리될 수 있다:
또는 상기 식들의 임의의 조합들. 모든 경우에 있어서, 다음의 옵션(option)들이 적용될 수 있다.
a) 만일 Sout<0이면 Sout은 0으로 설정된다.
b) 만일 Sout<0이면 Sout은 │Sout│으로 대체된다.
c) 출력 신호 Sout은 자신의 자연 로그(natural logarithm), 또는 임의의 다른 비선형 함수에 의해 대체될 수 있다.
d) 성분 S(f1), S(f2) S(f3)의 임의의 순열(permutation)이 가능하다.
e) 임의의 성분 S(f)는 자신의 제곱 S2(f)에 의해 대체될 수 있다.
f) 임의의 성분 S(f)는 f 근처의 통과 밴드 Df내에서의 자신의 rms 평균값에 의해 대체될 수 있다: [1/f] ∫ S2(f)df.
g) 임의의 다른 처리 옵션들도 다른 주파수의 응답과 비교하여 주파수 f 주변의 응답을 선호하는 경향을 갖는다.
또한, 종래의 대역 통과 필터 또는 패스트 푸리에 변환을 응용하는 스펙트럼분석과 같은 그들의 등가 장치일 수 있는 독립 채널의 설정에 사용되는 선택된 또는 선정된 주파수 값의 선택은 반사된 에코들의 도달 시간의 함수로서 간주될 수 있다는 사실이 역시 언급되어야만 한다. 이는 이미지가 구해지는 특정 기관 또는 조직으로부터의 초음파 응답이 신체 내에서 도달하는 깊이에 좌우되기 때문에, 이미지의 품질은 사용된 주파수의 선택에 따른다는 것을 의미한다. 따라서, 깊은 장소의 조직 및 기관인 경우, 더 낮은 주파수를 이용하여 더 양호한 이미지들을 얻을 수 있는 반면에, 변성기에 더 근접한 기관 또는 조직들은 더 높은 주파수 쪽으로 쉬프팅(shifting)된 기준 주파수를 사용하여 더 양호하게 이미지가 구해진다.
다른 특징으로, 본 발명은 콘트래스트제를 함유하는 영역의 초음파 반사 전파를 검출함으로써 기관 및 조직의 초음파 이미지를 구하기 위한 시스템으로 구성되는데, 상기 시스템은 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위한 초음파 변성기 및 전자 회로, 신호 처리 수단, 처리된 신호를 저장하기 위한 수단 및 디스플레이 소자를 포함하며, 상기 신호 처리 수단은 신호를 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 조직 응답의 64B 밴드폭의 상한 사이 또는 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이의 범위에 있는 최소한 2개의 주파수로 독립적으로 튜닝될 수 있는 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널로 분리시키기 위한 수단, 각각의 독립 채널에 대해 하나씩인 최소한 2개의 무선 복조기 및 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들이 조직 자체에 의해 반사된 에코들과 비교하여 크게 개선되도록 독립 채널로부터의 상기 복조된 신호를 단일 출력으로 처리하기 위한 수단을 포함한다. 독립 채널로의 신호 분리용 소자들은 종래의 가변 대역 통과 필터일 수 있다. 이미 지적한 바와 같이, 3개의 독립 채널을 갖는 시스템은 단지 2개만을 갖는 시스템보다 양호하게 수행할 것이고, 또 4개인 경우가 3개인 경우보다 양호한 것이나, 사용되는 독립 채널의 정확한 수는 복잡도 대 이익(complexity-to-benefit) 비율을 고려하여 결정될 것이다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 시스템은 대역 통과 필터 대신에 거의 동일한 방식, 즉 선택된 값들이 반사된 에코의 도달 시간의 함수인지의 여부에 관계없이 상술된 바와 같이 선정된 주파수를 사용하여 동작되는 스택트럼 분석기를 갖을 수 있다. 스펙트럼 분석기는 패스트 푸리에, 처프-Z, 쇼트 타임 푸리에 또는 웨이브렛 변형을 사용하여 신호를 처리할 수 있다. 이러한 처리 기법 또는 분할 스펙트럼 처리(split-spectrum prosessing)와 같은 다른 기법들 가운데 하나를 선택하는 것은 이미징 환경[신호 대 잡음비, 음향 클러터(acoustic clutter), 요구되는 축상 해상도(axial resolution) 등]에 의해 부가되는 요구에 따르게 된다. 예를 들어, 고체 물질 내의 흠(flaw)의 초음파 검출에 웨이브렛 변형 또는 분할 스펙트럼 처리를 응용하는 것은 관심 대상인 에코들이 배경 클러터보다 진폭이 작거나 유사한 어려운 경우에 응용 가능할 수 있는 잠재적 이익을 갖는다(예를 들어 Xin, J. 등의 1992넌 뉴멕시코에서의 IEEE Ultrasonics Symposium 참조).
스펙트럼 분석기는 제로 크로싱 검출기(zero crossing detector) 또는 자동상관 개산기(autocorrelation estimator)를 더 포함할 수 있다. 선정된 주파수들은 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한 근처(또는 포함하는 주파수)와 조직 응답의 6dB의 상한 근처(또는 포함하는 주파수) 사이에 있는 주파수들 가운데 선택된다른 주파수이거나, 또는 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한 근처(또는 포함하는 주파수)와 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 근처 사이에 있는 주파수들 가운데 선택된다. 이미 언급한 바와 같이, 정확한 범위는 본 명세서에서 설명된 2개의 다른 가능 상황에 따른 것이다.
경우에 따라서, 시스템은 복조기에 접속되어 복조기와 최소한 하나의 애널로그 감산/제산 증폭기(analog subtract/divide amplifier) 사이에 위치된 비선형 증폭기를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이는 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들이 콘트래스트제 없는 조직에 의해 반사된 에코들과 비교하여 크게 개선되도록 하는 방식으로 각각의 독립 채널의 복조된 신호를 단일 출력 신호로 처리하기 위한 소자들을 항상 포함할 것이다. 상기 프로세싱 소자는 하나 이상의 상기 설명된 알고리즘을 사용하여 출력 신호를 처리하기 위한 최소한 하나의 애널로그 감산/제산 증폭기를 포함한다. 비록 이미 언급한 바와 같지만, 시스템은 설명적 의도로 주어진 상기 알고리즘들 가운데 어떤 하나를 사용하도록 제한되지는 않는다.
본 발명의 시스템은 양호하게는 초음파 에코 신호에 대한 애널로그 대 디지탈 변환 (A/D Conversion)에 의해 얻어진 데이타를 처리하여 어떠한 신호 처리도 디지탈 전자 회로에 의해 수행될 수 있도록 애널로그 또는 디지탈 비디오 스캔 변환기를 포함할 수 있다. 다중 주파수 프로세싱은 다른 비디오 색상에 의해 출력 신호의 진폭을 코딩하는데 사용될 수 있는데, 그 다음으로 이들은 B 모드 이미징으로 응용된 통상의 프로세싱에 의해 떨어진 다른 종래의 그레이 스케일(gray-scale) 비디오 이미지 상에 중첩된다.
개시된 방법 및 시스템의 장점들은 신호 채널들이 펄스형 도플러 초음파 시스템의 수신기의 일부분인 시스템에 역시 사용될 수 있다는 점인데, 상기 시스템은 속도 분포(velocity distrbution)의 스펙트럼을 나타내는 스펙트럼 비디오 출력단 및/또는 양호하게는 확성기(loudspeaker)이나 역시 임의의 편리한 소리 재생 장치(sound reproducing device)일 수 있는 가청 신호 출력단(audible signal output)을 더 편입할 수 있다. 역시 색상 코딩될 수 있는 속도 분포의 2차원 맵(two-dimensional map)과 같은 다양한 유용 옵션들이 펄스형 도플러 초음파 시스템에 편입될 수 있으며, 상기 시스템은 경우에 따라서 주어진 값보다 열악하거나 또는 뛰어난 속도에 대한 선정 임계값으로 이동 타겟으로부터의 도플러 에코 성분으로부터 유도된 에코진폭 또는 에너지의 2차원 맵을 편입할 수 있다.
마지막으로, 복귀 에코(returning echo)에 대한 스펙트럼 푸리에, 쳐프-Z 또는 웨이브렛 변환 분석이 사용되는 시스템은 복귀 에코의 슬라이딩 타임 윈도우(sliding time window) 내에서 스펙트럼 분석을 행하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 역시 다른 특징은 초음파 신호 송신 및 수신용 초음파 프로우브, 신호 처리 소자, 필터링 및 처리된 신호 저장용 소자, 및 디스플레이 소자를 포함하는 장치인데, 상기 신호 처리 소자는 상술된 초음파 에코들을 처리하기 위한 장치 또는 장치들을 포함한다. 본 발명의 초음파 장치는 인간 및 동물 환자의 조직 또는 기관에 대한 이미지를 구하는데 유용하며, 특히 심장 혈관(cardio-vascular) 시스템의 이미지를 구하는데 적합하다.
개시된 이미징 방법을 더 설명하기 위하여, 신체의 전파(propagation)를 따르는 다양한 스캐터(scatter)들로부터 기대되는 음향 에너지 응답을 조사하는 것이 유용하다. 제1도는 전형적인 펄스 에코 시스템(pulse-echo system)의 주파수 응답:주파수의 함수로서 조직 내의 다른 감쇄뿐만 아니라 전자 음향 변성기 응답을 포함하는 조직으로부터의 송수신 응답 및 단일 크기 마이크로버블을 함유하는 콘트래스트제로부터 송수신 응답을 도시한다. 제시된 예에서 fr은 콘트래스트제에 있는 마이크로버블의 공진 주파수이며, f1및 f2들은 fr값과는 다른 값으로 적절히 선택된 주파수 성분들이다. 여기 진폭(excitation amplitude)이 비선형 발진이 발생하는 값인 때, 에너지는 제2 하모닉 또는 2fr인 주파수에서 역시 반사 전파된다. 제1도에서, 도시된 곡선들은 전형적인 에코 콘트래스트제 및 조직 자체에 대한 것이라는 사실을 이해하는 것이 중요하다. 바꾸어 말하면, 이러한 곡선들은 상기 각각의 초음파 반사체들의 응답을 나타낸다. 실제의 현실적(vivo) 이미징 상황에서, 에코신호들은 초음파 빔에 의해 얻어진 다양한 타겟, 또는 반사체로부터의 응답이 중첩된 것이다. 따라서, 해당 에코 신호들의 스펙트럼을 역시 개별 반사체로부터의 음향 에코의 스펙트럼 중첩이다.
신호들이 Sout= S(fr)/S(f1), S = S(f1)/S(f2), S = [S(f1) - S(f2)]/S(f2)와 같은 알고리즘 또는 앞서 언급된 임의의 다른 알고리즘을 사용하여 수신되어 처리되는 때, 콘트래스트제로부터의 것과는 다른 에코 신호들이 콘트래스트제로부터의 것과 비교하여 훨씬 줄어든 수준의 진폭값을 명백히 발생한다. 그 이유는 예를들어f2에서의 조직 응답의 진폭으로 나누어진 f1에서의 조직 응답 진폭의 비율[즉, T(f1)/T(f2)]가 f2에서의 조직 응답의 진폭으로 나누어진 f1에서의 콘트래스트제 응답 진폭의 비율 [즉, A(f1)/A(f2)]보다 훨씬 작도록 주파수 f1과 f2를 선택했기 때문이다.
이러한 유형의 신호 처리는 기계적 B 모드 스캐닝, 선형 또는 위상형 어레이 전자 B 모드 스캐닝, 이미지가 상대적인 스캐너 속도에 의해 코딩되는 색상 도플러 이미징(Colour Doppler Imaging) 또는 정지 타겟으로부터의 모든 에코들을 제거하는 도플러 회로(Doppler Circuitry)에 의한 검출 다음에 이미지 색상이 에코 진폭만에 의해 코딩되는 에너지 색상 도플러 이미징(Energy Colour Doppler Imaging)과 같은 표준 에코그래픽 장치의 많은 이미징 모드에 기본적으로 응용될 수 있다.
실제로, 본 발명은 미처리된 무선주파수 에코 신호로부터 주파수 성분이 추출되는 것을 요구하는데, 이는 본 발명의 범위에 모두 기본적으로 관련되는 다양한 구성의 하드웨어 또는 소프트웨어 수단에 의해 이뤄질 수 있다. 다음의 설명에서는 f1및 f2에서의 에코 성분을 추출하도록 애널로그 대역통과 필터가 구비된 2중 채널 증폭기를 재배열한 다음, 스캔 변환기 상에 비디오 이미지를 발생시키도록 복조된 신호의 비율을 계산하는 하드웨어 실시예가 기술된다. 디지탈 회로에서의 대안적인 실시예는 에코 파형으로부터의 디지탈화된 샘플에 대해 패스트 푸리에, 쳐프-Z 또는 웨이브렛 변환 알고리즘을 구현하는 것이다.
애널로그 형태로 본 발명의 선형 어레이 에코 그래프의 전형적인 다중 주파수 B모드콘트래스트 이미징이 제2도에 개략적으로 설명된다. 에코그래프는 최소한 다음의 성분을 포함한다. 타이밍 회로(1), 시간 이득 제어회로(2), 무선주파수 송신 페이징 회로(3), 펄스 송신 회로(4) Tx/Rx(송신/수신) 소자 멀티플렉서(5), 초음파 변성기(6), 무주파수 수신 페이징 회로(7), 시간 이득 기능(8)을 갖는 수신 증폭기(7), 주파수 f1로 설정된 대역통과 필터(9), 주파수 f2로 설정된 대역통과 필터(9'), 무선주파수 복조기 및 비선형 증폭기(채널 1)(10), 무선주파수 복조기 및 비선형 증폭기(채널 2)(10'), 애널로그 감산/제산 증폭기(11), 비디오 스캔 변환기(12) 및 비디오 모니터(13).
동작시, 타이밍 회로는 전형적으로 이미지가 구해질 영역에 대한 순차적 스캐닝에 기초된 2차원 에코그래픽 이미지를 구성하기 이하여 요구되는 펄스 반복 주파수(pulse-repetition frequency)를 정한다. 각각의 연속적인 펄스 여기를 위하여 타이밍 회로는 증가하는 이미징 깊이의 지점으로부터 발생되는 에코 신호에 대해 가변 증폭 이득을 제공하는데 사용되는 시간 종속 기능의 시간 기준(time-origin)을 역시 정한다. 이러한 기능은 출력이 가변 전압일 수 있고 조정가능한 이득을 갖는 수신 증폭기의 이득 제어에 응용되는 "시간 이득 제어 회로"라 불리는 유니트에 의해 실현된다. 또한, 타이밍 회로는 연속적 트리거 신호의 버스트 형태를 취할 수 있는 빔 포커싱(focusing) 및 스터어링(steering)을 제공하기 위해 다중 채널 전기적 여기 회로("펄스 송신 회로")에 선형 어레이 변성기의 개별 소자의 적절한 순차여기가 행해지는데 요구되는 송신 페이징(Transmit Phasing)을 역시 정한다. 또한,타이밍 회로는 선정된 어레이 소자 그룹을 송수신 소자 멀티플레서에 의해 제공되는 접속을 통하여 펄스 송신 회로와 접속되도록 하기 위해 필요한 신호들은 역시 제공한다. 수신 초음파 빔에 대한 포커싱 및 스터어링은 위상 및 지연 조정이 역시 타이밍 회로에 의해 제어되는 무선주파수 수신 페이징 회로에 의해 이루어진다. 그 다음으로, 이러한 수신 페이징 회로로부터의 출력 신호들은 앞서 언급된 시간 이득 제어 기능을 갖는 증폭기에 전달된다. 이러한 증폭기의 출력은 복귀 에코의 주파수 성분 분리를 위해 앞서 설명된 다수의 프로세싱 채널에 공통 입력으로서 인가된다. 제2도의 예는 종래의 에코그래픽 장치에 공통으로 사용되는 무선주파수복조 및 비선형 증폭이 뒤따르는 다른 대역 통과 필터를 통하여 에코 신호를 인가함으로써 주파수를 분리시킨다. 그 다음으로, 다수의 프로세싱 채널들의 개개의 출력들이 전자 회로의 잘 공지된 기능들을 재별열함으로써 앞서 설명된 다양한 알고리즘들을 구현하도록 설계된 애널로그 감산/제산 증폭기에 입력으로서 제공된다. 그 다음으로, 상기 증폭기의 출력은 선택된 빔 스트어링 및 위치 배열(positioning)에 대응하는 패턴으로 인입 데이타를 기입하기 위해 각각의 순차 펄스에 대해 설정된 비디오 스캔 변환기의 입력에 인가된다. 따라서, 매번 기관 및 조직 내의 연속 위치로부터 에코를 얻기 위해 빔 스티어링 및/또는 포커싱을 변형하도록 상기 시퀀스를 규정된 반복 속도로 반복시킴으로써, 스캔 변화기 출력 신호는 실시간, 즉 장치조작자에 의한 이동의 인식을 재생하기에 충분한 초당 몇개의 이미지 내지 초당 수백개의 이미지 사이의 속도로 비디오 모니터 상에 표시된 2차원 이미지를 리프레쉬(refresh)시킨다. 상술한 프로세스에서는 콘트래스트제 함유 영역에 대응하는 에코그래픽 이미지 영역이 유사한 이미징 조건에서 종래 장치를 사용하여 얻어진 이미지에 비하여 매우 개선된 콘트래스트를 갖는 것으로 나타난다.
본 발명의 신호 처리로부터 결과된 에코그래픽 이미지는 전형적인 조직으로부터의 에코로부터 발생되는 것보다 훨씬 큰 인텐시티를 갖는 콘트래스트제로부터의 화면소자(픽셀)들로 구성되는데, 이는 단지 콘트래스트제 에코 신호들이 감산/제산 프로세싱에 의해 개선되도록 하는 주파수 응답 특징을 갖기 때문이다. 전형적인 B 모드 이미지 효과가 제3도에 도시된다. 콘트래스트제가 있는 경우의 표준 B 모드 이미징 및 본 발명의 이미징에 대한 시뮬레이션(simulation)된 이미지들은 본 발명의 방법을 사용하여 이룰 수 있는 결과를 나타낸다. 상기 도시에서는 비교되는 2중 주파수 B 모드 이미지는 단지 2개의 선택된 주파수만이 고려되었다는 것을 의미한다.
앞서 표시한 바와 같이, 유사한 프로세싱이 속도-색상-코딩 또는 에너지-색상-코딩을 사용하는 2차원 도플러 이미징의 경우 개선된 콘트래스트 향상을 위하여 도플러 채널 프로세싱에 응용될 수 있다.
개시된 이미징 방법은 조직의 주파수 응답과 크게 다른 전형적인 함수인 선형 반사 전파 모드로 콘트래스트제의 주파수 응답을 사용한다. 본 명세서의 문맥에서는 "이미징"이라는 용어가 초음파 B 모드 이미징(이동의 에코 인텐시티에 독립적으로 좌우되는 픽셀 인텐시티), 색상 포플러 에너지(소정 임계값 위 또는 아래의 상대적 속도를 갖는 타겟에 대한 에코-인텐시티에 좌우되는 픽셀 색상 또는 인텐시티), 또는 색상 도플러 프로세싱(상대적 타겟 속도의 함수로서의 픽셀 색상화)의부분에서 구별없이 사용된다.
본 발명은 초음파 콘트래스트제를 사용하여 조직이 채워진 여부를 검출하기 위한 모든 시스템 및 의료 진단용으로 사용되는 것과 같은 에코그래픽 이미징 장치에 속하는 전자 회로에 응용가능하다. 그러한 구현은 신체, 또는 더 일반적으로는 이미지가 구해지는 영역 내에 특정 콘트래스트제를 주입하는 것을 요구한다.

Claims (31)

  1. 콘트래스트제를 함유하는 영역의 초음파 반사 전파를 검출함으로써 기관 및 조직의 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법(realtime method)으로서, 이미지를 구하고자 하는 조직의 영역에 초음파 빔을 투사하는 단계, 상기 조직으로부터 무선 주파수 응답 신호로 반사된 에코를 수신하는 단계, 상기 무선주파수 응답 신호를 비디오 출력으로 처리하는 단계, 비디오 스캔 변환기에 상기 출력을 저장하는 단계, 및 조사되는 영역의 비디오 이미지를 생성하기 위해 조직을 스캐닝하는 단계를 포함하는 상기 방법에 있어서,
    상기 응답을 처리하는 단계는
    a) 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이 또는 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이의 범위내에서 최소한 2개의 주파수를 선택하는 단계,
    b) 상기 선택된 주파수로 튜닝된 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널에 신호를 통과시키는 단계, 및
    c) 상기 각각의 독립 채널의 신호들을 복조하고, 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들이 조직 자체에 의해 반사된 에코들애 비하여 개선되도록, 상기 복조된 신호를 단일 출력 신호로 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주파수들은 상기 콘트레스트제 응답의 6dB 밴드폭 하한과 상기 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이의 범위에 속하는 주파수 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주파수들은 상기 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 상기 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 근처 사이의 범위에 속하는 주파수 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주파수들은 조직 내에 있는 콘트래스트제로부터 반사된 에코의 진폭과 콘트래스트제가 없는 조직에 의해 반사된 에코의 진폭의 차이, 또는 그들의 비율이 최대가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  5. 제1항에 있어서, 최소한 3개의 주파수들이 선택되고, 상기 신호는 최소한 3개의 독립 채널을 통하여 통과되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 선택된 주파수들 가운데 하나는 콘트래스트제의 공진주파수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 선택된 주파수들의 값은 상기 반사된 에코들의 도달 시간의 함수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복조된 채널 신호들은 제산, 감산, 가산 또는 그들의 조합에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 실시간 방법.
  9. 콘트래스트제를 함유하는 영역의 초음파 반사 전파를 검출함으로써 기관 및 조직의 초음파 이미지를 구하는 시스템으로서, 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위한 초음파 변환기 및 전자 회로, 신호 처리 수단, 상기 처리된 신호를 저장하기 위한 수단 및 디스플레이 소자를 포함하는 시스템에 있어서,
    a) 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한사이 또는 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이의 범위 내에서 선택된 최소한 2개의 사전 선택된 주파수로 독립적으로 튜닝될 수 있는 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널로 상기 신호를 분리시키기 위한 수단,
    b) 각각의 독립 채널에 하나씩 있는 최소한 2개의 무선주파수 복조기, 및
    c) 조직 내에 있는 콘트래스트제에 의해 반사된 에코들이 조직 자체에 의해 반사된 에코들에 비하여 개선되도록, 독립 채널로부터의 상기 복조된 신호들을 단일 출력으로 처리하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 신호는 최소한 3개의 독립 채널로 분리되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 신호들을 분리시키기 위한 소자들은 가변 밴드통과 필터 또는 스펙트럼 분석기인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  12. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 사전 선택된 주파수들은 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 조직 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이 및 이들을 포함하는 범위의 주파수들 가운데 선택된 다른 주파수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  13. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 사전 선택된 주파수들은 조직 응답의 6dB 밴드폭의 하한과 콘트래스트제 응답의 6dB 밴드폭의 상한 사이 및 이들을 포함하는 주파수들 가운데 선택된 다른 주파수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 사전 선택된 주파수들은 상기 반사된 에코들의 도달 시간의 함수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  15. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 시스템은 상기 신호 분리 소자에 접속된 시간 이득 함수를 갖는 수신 증폭기 및/또는 상기 복조기에 접속된 비선형 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  16. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 처리 수단은 상기 출력 신호를 처리하기 위한 최소한 하나의 애널로그 감산/제산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  17. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 시스템은 비디오 스캔 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  18. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 상기 수신된 초음파 에코 신호의 애널로그 대 디지탈 변환에 의해 얻어진 데이터에 따라 작동하는 디지탈 전자 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  19. 제9항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 B 모드 이미징으로 처리함으로써 얻어진 다른 종래의 그레이 스케일 비디오 이미지에 중첩된 다른 비디오 색상에 의해 처리된 출력 신호의 진폭을 코딩하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  20. 제9항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 펄스형 도플러 초음파 시스템의 수신기의 일부분인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 확성기에 의한 가청 신호 출력을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 속도 분포의 스펙트럼을 나타내는 스펙트럼 비디오 출력을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지 구하는 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 속도 분포의 2차원 맵을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 속도 분포의 2차원 맵은 색상 코딩되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  25. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 이동 타겟으로 부터의 도플러 에코 성분으로부터 유도된 에코 진폭 또는 에너지의 2차원 맵을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  26. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 소정의 임계값 이하의 속도로 이동하는 타겟으로부터의 도플러 에코 성분의 2차원 맵을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  27. 제20항에 있어서, 상기 펄스형 도플러 초음파 시스템은 선정된 임계값 이상의 속도로 이동하는 타겟으로부터의 도플러 에코 성분의 2차원 맵을 편입하는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  28. 제11항에 있어서, 복귀 에코에 대한 스펙트럴 푸리에(Spectral Fourier). 쳐프-Z(chirp-Z) 또는 웨어브렛(wavelet) 변환 분석이 복귀 에코상의 슬라이딩 시간 윈도우(sliding time window) 내에서 응용되는 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
  29. 제1항의 방법에 의해, 무선주파수 신호로서 콘트래스트제를 함유하는 조직으로부터 반사된 초음파 에코를 처리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 신호를 선정된 주파수로 독립적으로 튜닝될 수 있는 통과 밴드를 갖는 최소한 2개의 독립 채널로 분리시키기 위한 소자, 및
    각각의 채널에 하나씩 있는 최소한 2개의 무선주파수 복조기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 처리 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 신호를 최소한 3개의 독립 채널들로 분리시키기 위한 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 처리 장치.
  31. 제13항에 있어서, 상기 사전 선택된 주파수들은 상기 반사된 에코들의 도달 시간의 함수인 것을 특징으로 하는 초음파 이미지를 구하는 시스템.
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