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KR20220111251A - 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20220111251A
KR20220111251A KR1020227014020A KR20227014020A KR20220111251A KR 20220111251 A KR20220111251 A KR 20220111251A KR 1020227014020 A KR1020227014020 A KR 1020227014020A KR 20227014020 A KR20227014020 A KR 20227014020A KR 20220111251 A KR20220111251 A KR 20220111251A
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KR
South Korea
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ultrasound
uterine contraction
fetal heartbeat
signal
quality
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020227014020A
Other languages
English (en)
Inventor
네바다 제이 산체스
Original Assignee
비에프엘와이 오퍼레이션즈, 인크.
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 비에프엘와이 오퍼레이션즈, 인크. filed Critical 비에프엘와이 오퍼레이션즈, 인크.
Publication of KR20220111251A publication Critical patent/KR20220111251A/ko
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Abstract

태아 심박동 및 자궁 수축 신호의 모니터링과 관련된, 본원에 설명된 기술의 양태가 개시된다. 초음파 시스템은 초음파 데이터를 수집하기 위해 체적을 스윕하고, 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출하고, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 자동으로 스티어링하도록 구성될 수 있다. 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 초음파 시스템은 대상체에 결합된 초음파 패치와 같은 웨어러블 초음파 디바이스를 포함할 수 있다. 웨어러블 초음파 디바이스는 3차원의 초음파 빔을 스티어링할 수 있는 2차원 초음파 변환기 어레이를 가질 수 있다.

Description

태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 방법 및 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체가 본원에 참조로 포함된, 변호사 등록번호 B1348.70156US00 하에 2019년 9월 27일 출원된 "태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 방법 및 장치"라는 제목의 미국 특허 출원번호 제62/907,522호에 대한, 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익을 주장한다.
분야
일반적으로 본 명세서에 기재된 기술의 양태는 초음파 시스템 및 디바이스에 관한 것이다. 특정 양태는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 초음파 시스템 및 디바이스에 관한 것이다.
초음파 디바이스는 사람이 들을 수 있는 것보다 높은 주파수의 음파를 사용하여 진단 이미징 및/또는 치료를 수행하는 데 사용할 수 있다. 초음파 이미징은 내부 연조직 신체 구조를 보기 위해 사용될 수 있다. 초음파 펄스가 조직으로 전송되면, 상이한 진폭의 음파가 상이한 조직 인터페이스에서 프로브를 향해 다시 반사될 수 있다. 그 다음, 이러한 반사된 음파가 기록되고, 조작자에게 화상으로 표시될 수 있다. 소리 신호의 세기(진폭), 및 파동이 신체를 통과하는 데 걸리는 시간은 초음파 화상을 생성하는 데 사용되는 정보를 제공할 수 있다. 다양한 유형의 화상이 초음파 디바이스를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 조직의 2차원 단면, 혈류, 시간 경과에 따른 조직의 이동, 혈액의 위치, 특정 분자의 존재, 조직의 강성 또는 3차원 영역의 해부학적 구조를 보여주는 화상이 생성될 수 있다.
본 출원의 하나의 양태에 따르면, 장치는 초음파 데이터를 수집하기 위해 체적을 스윕하고, 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출하고, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 자동으로 스티어링하도록 구성되는 초음파 시스템을 포함한다.
일부 실시예에서, 초음파 데이터는 체적 내의 상이한 위치에서 수집된 다수의 초음파 데이터 세트를 포함한다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 초음파 데이터를 수집하기 위해, 수정된 체적을 스윕하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정하도록 추가로 구성되고, 초음파 시스템은, 초음파 데이터를 수집하기 위해 수정된 체적을 스윕할 때, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 이전에 모니터링된 위치에 기초하여 수정된 체적을 스윕하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 수정된 체적은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 이전에 모니터링된 위치 주위를 중심으로 하는 스윕으로 수집된다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 웨어러블 초음파 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 대상체에 결합된 초음파 패치를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 2차원 초음파 변환기 어레이를 갖는다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 또는 표준 분만태아심장묘사(CTG) 시스템의 처리 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함하고, 초음파 디바이스는 케이블의 일단에 결합되도록 구성되는 출력 포트를 포함하며, 케이블의 타단은 표준 CTG 시스템의 처리 디바이스에 결합되도록 구성된다.
본 출원의 또 다른 양태에 따르면, 장치는 대상체 내의 다수의 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하고, 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출하고, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성함으로써 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 구성되는 초음파 시스템을 포함한다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 대상체 내의 다수의 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 때, 대상체 내의 특정 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트 각각을 수집하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 다수의 초음파 데이터 세트 각각은 A-라인의 시계열을 포함한다. 일부 실시예에서, 시계열은 심박동 운동을 포착하기 위해 충분히 긴 주기에 걸쳐 있다. 일부 실시예에서, 다수의 데이터 세트 각각은 대상체 내의 2차원 슬라이스로부터 수집된 초음파 화상의 시계열을 포함한다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출할 때 M-모드 초음파 기법을 사용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출할 때 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호를 검출하도록 훈련된 통계 모델을 사용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 자궁 수축 신호를 검출할 때 스펙클 추적 기법을 사용하여 조직 수축에 대한 초음파 데이터를 분석하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 자궁 수축 신호를 검출할 때 초음파 화상에서 자궁 주위의 근육의 두께를 측정하도록 훈련된 통계 모델을 사용하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 추가 초음파 데이터를 수집하기 위해 2차원 초음파 변환기 어레이를 사용하여 3차원의 초음파 빔을 영역으로 스티어링하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 대상체 내의 다수의 영역 중 다른 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하지 않고 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 일정 기간 동안 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 최고 품질의 태아 심박동 신호를 갖는 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 최고 품질의 자궁 수축 신호를 갖는 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은, 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 조합된 최고 품질의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 갖는 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호의 조합된 품질은 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 평균이다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호의 품질은 태아 심박동 신호의 신호-대-잡음비(SNR)에 기초한다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호의 품질은 통계 모델이 추가 초음파 데이터로부터 태아 심박동 신호를 정확하게 결정했다는 것에 대한, 통계 모델의 신뢰도에 기초한다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호의 품질은 자궁 수축 신호의 신호-대-잡음비(SNR)에 기초한다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호의 품질은 통계 모델이 자궁 주위의 근육의 두께를 정확하게 측정했다는 것에 대한, 통계 모델의 신뢰도에 기초한다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질을 연속적으로 또는 주기적으로 모니터링하고, 임계치 품질을 초과하지 않는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 대상체 내의 다수의 영역의 하위세트로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 대상체 내의 다수의 영역의 하위세트로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 추가 초음파 데이터가 수집된 영역에 기초하여 영역의 하위세트를 선택하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 영역의 하위세트는 상기 추가 초음파 데이터가 수집된 상기 대상체 내의 영역 주위를 대략적인 중심으로 하는 영역의 제1 특정 백분율이다. 일부 실시예에서, 영역의 하위세트는 추가 초음파 데이터가 수집된 대상체 내의 영역 주위의 나선형 곡선을 따른다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 대상체 내의 상이한 영역으로부터의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 태아 심박동 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 하나의 영역으로 스티어링하고, 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 또 다른 영역으로 스티어링하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 자궁 수축 신호가 모니터링되는 샘플링 속도보다 높은 샘플링 속도로 태아 심박동 신호를 모니터링하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 표시를 위해 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 출력하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축을 태아 심박동 신호 및/또는 자궁 수축 신호를 디스플레이 화면 상에 하나 이상의 그래프로서 표시하도록 구성되는 처리 디바이스에 통신 링크를 통해 전송하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 또는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함하고, 초음파 디바이스는 케이블의 일단에 결합되도록 구성되는 출력 포트를 포함하며, 케이블의 타단은 표준 CTG 시스템의 처리 디바이스에 결합되도록 구성된다.
일부 실시예에서, 초음파 시스템은 웨어러블 초음파 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 대상체에 결합된 초음파 패치를 포함한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 2차원 초음파 변환기 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 또는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함하고, 초음파 디바이스는 케이블의 일단에 결합되도록 구성되는 출력 포트를 포함하며, 케이블의 타단은 표준 CTG 시스템의 처리 디바이스에 결합되도록 구성된다.
일부 양태는 초음파 시스템이 수행하도록 구성된 동작을 수행하기 위한 방법을 포함한다.
다양한 양태 및 실시예를 다음의 예시적이고 비제한적인 도면을 참조하여 설명할 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율에 맞게 그려진 것은 아님을 인식해야 한다. 다수의 도면에 나타나는 항목은 나타난 모든 도면에서 동일하거나 유사한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 2는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 3은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 4는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 5는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 6은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 7은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한 또 다른 흐름도이다.
도 8은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 예시적인 초음파 패치의 사시도이다.
도 9는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 도 8의 초음파 패치의 분해도이다.
도 10은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 도 8의 초음파 패치의 또 다른 분해도이다.
도 11은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 환자에게 결합된 도 8의 초음파 패치를 도시한다.
도 12는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 또 다른 예시적인 초음파 패치의 사시도이다.
도 13은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 초음파 패치에 대한 예시적인 대안적 체결 메커니즘을 도시한다.
도 14는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 환자에게 체결된 도 13의 초음파 패치를 도시한다.
도 15는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 예시적인 초음파 시스템의 개략적인 블록도이다.
분만 중에는, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것이 바람직할 수 있다. 분만태아심장묘사 시스템의 변환기는 이러한 신호를 모니터링하기 위해 대상체의 자궁에 인접하게 결합될 수 있지만, 대상체 및/또는 태아의 움직임으로 인해 변환기는 대상체 상의 하나의 위치에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있지만, 일정 기간 이후에는 신호를 검출할 수 없다. 이에 따라, 변환기의 위치를 수동적으로 빈번히 재조정할 필요가 있을 수 있다. 변환기 위치의 재조정은 분만 전 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 집에서 장기간 모니터링하는 중에도(예를 들어, 고위험 임신의 경우) 동일하게 필요할 수 있다.
최근에, 집적 회로에 초음파 회로와 다수의 2차원 초음파 변환기 어레이를 통합한 초음파-온-칩(ultrasound-on-chip)이 개발되었다. 대형 초음파 변환기 어레이는 이러한 초음파-온-칩이, 진보된 이미징 기능을 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 2차원 초음파 변환기 어레이는 3차원으로 초음파 빔이 스티어링되도록 할 수 있고 대상체 내의 체적으로부터 3차원 초음파 데이터를 수집할 수 있다. 초음파-온-칩의 크기는 웨어러블 초음파 디바이스의 코어를 형성하기에 충분히 작을 수 있다. 웨어러블 초음파 디바이스는 대상체에 결합될 수 있는 초음파 패치의 폼-팩터 또는 일부 다른 폼-팩터일 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 초음파 변환기, 전송 회로 및 수신 회로를 포함할 수 있다는 점에서 자립형일 수 있으며, 이의 일부 또는 전부는 초음파-온-칩에 포함될 수 있다. 전송 회로는, 예를 들어, 초음파 변환기를 구동하여 초음파를 방출하도록 구성된 고전압 펄서를 포함할 수 있다. 수신 회로는, 예를 들어, 아날로그 초음파 신호를 (특정 순서 없이) 수신하고, 아날로그 초음파 신호를 디지털화하고, 초음파 신호로부터 초음파 화상을 필터 압축, 빔포밍 및/또는 형성하며, 서로 동기화되어 작동하도록 회로의 상이한 부품을 제어하고 조정하도록 구성된 아날로그 및 디지털 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 웨어러블 초음파 디바이스 상에 위치된 초음파 변환기로, 자체적으로 수집한 초음파 신호로부터 초음파 화상을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 또 다른 처리 디바이스에 결합되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 무게가 1 kg 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 무게가 0.5 kg 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 무게가 0.25 kg 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 두께가 5 cm 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 두께가 2.5 cm 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 두께가 1.25 cm 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 두께가 1 cm 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 180 cm3 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 90 cm3 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 45 cm3 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 25 cm3 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 15 cm3 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 웨어러블 초음파 디바이스는 체적이 6 cm3 미만일 수 있다.
초음파-온-칩에 대한 추가 설명은 2017년 6월 19일자로 출원되고 미국 특허 공개번호 제2017-0360399 A1호로 공개된(그리고 본 출원의 양수인에게 양도된) "범용 초음파 디바이스 및 관련된 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제15/626,711호 및/또는 2018년 11월 15일에 출원되고 미국 특허 공개번호 제2019-0142387 A1호로 공개된 "초음파 디바이스를 제조하기 위한 초음파 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제16/192,603호를 참조하며, 이들 둘 모두는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본 발명자들은 초음파-온-칩을 포함하는 이러한 웨어러블 초음파 디바이스(예를 들어, 패치)가 태아 심장 및/또는 자궁 수축 모니터로서 구성될 수 있음을 인식하였다. 특히, 본 발명자들은 초음파-온-칩의 2차원 초음파 변환기 어레이를 갖는 웨어러블 초음파 디바이스가 3차원의 초음파 빔을 스티어링하는 능력이, 웨어러블 초음파 디바이스가 대상체 및/또는 태아가 움직임에 따라 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 자동으로 추적하도록 할 수 있음을 인식했다. 일부 실시예에서, 웨어러블 초음파 디바이스는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 찾기 위해 화상 공간을 스캔할 수 있는 검색 알고리즘을 구현한 다음, 신호가 모니터링되는 동안 신호에 집중하기 위해 추적 알고리즘을 구현하도록 구성될 수 있다. 화상 공간에 대한 스캐닝은 가장 강한 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있는 위치를 찾기 위해 대상체 내의 체적으로부터 초음파 데이터를 수집하는 것을 포함할 수 있다. 그 다음, 웨어러블 초음파 디바이스는 초음파 빔을 그 위치로 자동으로 스티어링할 수 있다. 신호가 모니터링되는 동안에 신호에 집중하는 것은 초음파 빔이 대상체 및/또는 태아의 움직임으로 인해 가장 강한 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있는 새로운 위치로 재스티어링되어야 하는지의 여부를 결정하기 위해 이전에 모니터링된 위치 근처에서 더 작은 체적으로부터 초음파 데이터를 주기적으로 수집하는 것을 포함한다.
본원에 설명된 실시예는 다양한 방식으로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 특정 구현의 예는 단지 예시의 목적으로 아래에 제공된다. 이러한 실시예 및 제공된 특징/능력은 본원에 설명된 기술의 양태가 이와 관련하여 제한되지 않으므로, 개별적으로, 모두 함께, 또는 둘 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1 내지 도 7은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 예시적인 프로세스(100 내지 700)를 도시한 흐름도이다. 프로세스(100)는 일반적인 프로세스이고 프로세스(100)의 추가 세부사항은 프로세스(200 내지 700)를 참조하면 알 수 있다. 프로세스(100 내지 700)는 초음파 시스템에 의해 수행된다. 초음파 시스템은 대상체로부터 초음파 데이터를 수집하도록 구성된 초음파 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 대상체, 특히 대상체의 자궁에 인접한 영역에 결합된 초음파 패치와 같은 웨어러블 초음파 디바이스일 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 초음파-온-칩을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 또한 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 처리 디바이스는, 예를 들어, 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 표준 분만태아심장묘사(CTG) 시스템(예를 들어, 변환기를 제외한 CTG 시스템의 부분) 또는 초음파 디바이스와 통신하는 또 다른 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 초음파 디바이스 및 처리 디바이스를 포함하는 실시예에서, 초음파 디바이스 및 처리 디바이스는 유선 통신 링크를 통해(예를 들어, 이더넷, 범용 직렬 버스(USB) 케이블 또는 라이트닝 케이블을 통해), 또는 무선 통신 링크를 통해(예를 들어, 블루투스(BLUETOOTH), WiFi, 지그비(ZIGBEE) 또는 셀룰러(예를 들어, 3G, LTE 또는 CAT-M1) 무선 통신 링크를 통해) 통신할 수 있다. 처리 디바이스가 표준 CTG 시스템의 처리 디바이스인 실시예에서, 초음파 디바이스는 케이블의 일단에 결합되도록 구성된 출력 포트를 포함할 수 있고, 그 타단은 CTG 시스템의 처리 디바이스에 결합되도록 구성된다. 예를 들어, USB 통신의 경우, 초음파 디바이스는 USB 포트, 및 USB 프로토콜에 따른 통신이 가능한 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 처리 디바이스를 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 프로세스(100 내지 700) 모두를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스(예를 들어, 초음파 패치)는 프로세스(100 내지 700)를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 프로세스(100 내지 700)의 일부를 수행할 수 있고 처리 디바이스는 프로세스(100 내지 700)의 다른 일부를 수행할 수 있다. 임의의 프로세스(100 내지 700)는, 예를 들어, 분만 중 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하거나 집에서 장기간 모니터링하기 위해(예를 들어, 고위험 임신의 경우) 사용될 수 있다.
프로세스(100)의 동작(102)에서, 초음파 시스템은 체적을 스윕하여 초음파 데이터를 수집한다. 초음파 데이터는 체적 내의 상이한 위치에서 수집된 다수의 초음파 데이터 세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 체적을 스윕하여 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 체적을 스윕하여 초음파 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 프로세스(100)는 동작(102)으로부터 동작(104)으로 진행된다.
동작(104)에서, 초음파 시스템은 동작(102)에서 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출한다. 초음파 시스템은 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있고/있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다. 프로세스(100)는 동작(104)으로부터 동작(106)으로 진행된다.
동작(106)에서, 초음파 시스템은 동작(104)에서 검출된 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 자동으로 스티어링한다. 특히, 초음파 시스템은 동작(104)에서 결정된 위치로 초음파 빔을 스티어링할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 초음파 빔을 스티어링하여 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 초음파 빔을 스티어링하여 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 동작(106)에서 초음파 시스템은 선택적으로 동작(106a 및 106b)도 수행할 수 있다. 동작(106a)에서, 초음파 시스템은 모니터링된 태아 심박동 신호가 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동 신호를 나타내는지의 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 이러한 결정을 하기 위해, 초음파 디바이스는 태아 심박동 신호로부터 태아 심박동수를 결정할 수 있고, 그 다음 태아 심박동수가 의학적으로 주목할 만한지의 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동수는 특정 임계치 심박동수를 초과하거나 특정 임계치 심박동수 미만인 심박동수일 수 있다. 초음파 시스템이 모니터링된 태아 심박동 신호가 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동 신호를 나타내는 것으로 결정하면, 프로세스(100)는 동작(108)으로 진행된다. 초음파 시스템이 모니터링된 태아 심박동 신호가 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동 신호를 나타내는 것으로 결정하면, 프로세스(100)는 동작(106b)으로 진행되고, 여기서 초음파 시스템은 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동 신호에 관한 통지를 생성한다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 동작(106a)에서 결정을 수행하고 동작(106b)에서 통지를 생성할 수 있고, 동작(106b)의 일부로서 통지를 유선 통신 링크를 통해(예를 들어, 이더넷, 범용 직렬 버스(USB) 케이블 또는 라이트닝 케이블을 통해) 또는 무선 통신 링크를 통해(예를 들어, 블루투스, WiFi, 지그비 또는 셀룰러(예를 들어, 3G, LTE 또는 CAT-M1) 무선 통신 링크를 통해) 처리 디바이스에 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 동작(106a)에서 결정을 수행하고 동작(106b)에서 통지를 생성할 수 있다. 통지는, 예를 들어, 태아 심박동수의 처리 디바이스 상의 표시, 심박동수가 너무 높거나 너무 낮은지에 대한 표시 및/또는 처리 디바이스에 의해 생성된 청각적 알람을 포함할 수 있다. 그러나 다른 형태의 통지도 사용할 수 있다. 프로세스는 동작(106b)으로부터 동작(108)으로 진행된다. 초음파 시스템이 동작(106a 및 106b)을 수행하지 않으면, 프로세스(100)는 동작(106)으로부터 동작(108)으로 진행된다. 동작(106a 및 106b)이 의학적으로 주목할 만한 태아 심박동 신호와 관련하여 설명되고 도시되어 있지만, 다른 실시예에서, 동작(106a 및 106b)은 의학적으로 주목할 만한 자궁 수축 신호를 결정하고 이에 관한 통지를 생성할 수 있다.
초음파 시스템은 일정 기간 동안 동작(106)에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링할 수 있다. 그러나 일정 기간 후에, 태아 및/또는 대상체의 움직임으로 인해 동작(106)에서 초음파 시스템이 초음파 빔을 스티어링한 위치에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축이 더 이상 검출될 수 없거나, 충분한 품질 수준으로 더 이상 검출될 수 없거나, 최고의 가용 품질 수준으로 더 이상 검출될 수 없다. 따라서, 동작(108)에서, 초음파 시스템은 수정된 체적을 스윕하여 초음파 데이터를 수집한다. 스윕은 동작(106)에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 이전에 모니터링된 위치에 기초하여 동작(102)에서의 스윕으로부터 수정될 수 있다. 예를 들어, 수정된 체적은 이전 모니터링 위치 주위를 중심으로 하는 더 작은 체적일 수 있다. 따라서, 동작(108)에서의 스윕은 좁은 스윕으로 간주될 수 있는 반면 동작(102)에서의 스윕은 넓은 스윕으로 간주될 수 있다. 프로세스는 동작(108)으로부터 다시 동작(104)으로 진행된다. 따라서, 동작(108)에서 수정된 스윕을 수행한 후에 동작(104)에서 초음파 시스템은 스윕으로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 다시 검출하고, 동작(106)에서 초음파 시스템은 추가 모니터링을 위해 초음파 빔을 (잠재적으로 이전의 위치와는 상이한 위치로) 스티어링한다.
이제 도 2를 참조하면, 프로세스(200)에서 동작(202)은 동작(102)에 대응할 수 있고, 동작(204)은 동작(104)에 대응할 수 있고, 동작(206)은 동작(106)에 대응할 수 있고, 동작(208 내지 214 및 216)은 동작(108)에 대응할 수 있다.
프로세스(200)의 동작(202)에서 초음파 시스템은 대상체 내의 다수의 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성한다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 영역은 임의의 위치 세트일 수 있다. 초음파 데이터의 각 세트는 대상체 내의 특정 영역으로부터 수집될 수 있다. 초음파 시스템은 동작(202)에서 초음파 스윕을 수행하는 것으로 간주될 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 (예를 들어, 통신 링크를 통해 명령을 전송함으로써) 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 데이터 세트 각각은 A-라인의 시계열일 수 있다. 초음파 시스템은 단일 차원, 다수의 차원을 따라 래스터링을 통해, 또는 공간에서 곡선(예를 들어, 나선형)을 따른 스캐닝을 통해 다수의 A-라인을 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 시계열은 심박동 운동을 캡처하기에 충분히 긴 기간에 걸쳐 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 데이터 세트 각각은 대상체 내의 2차원 슬라이스로부터 수집된 초음파 화상의 시계열일 수 있다. 2차원 슬라이스 각각으로부터의 초음파 화상은 초음파 디바이스의 변환기 어레이에 대해 상이한 상하각 또는 방위각으로 수집될 수 있다. 일부 실시예에서, 2차원 슬라이스로부터 초음파 화상을 수집하는 것은 단일 차원을 따른 A-라인의 래스터 수집을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 2차원 슬라이스로부터 초음파 화상을 수집하는 것은 공간 합성과 같은 기법을 사용하는, 초음파 디바이스의 변환기 어레이에 대한 다수의 상이한 각도에서의 다수의 A-라인의 래스터 수집을 포함한다. 일부 실시예에서, 2차원 슬라이스로부터 초음파 화상을 수집하는 것은 평면파 또는 발산 빔과 같은 조명 기법을 사용하는 초음파 데이터의 래스터 수집을 포함할 수 있으며, 이는 반드시 A-라인에 초점을 맞추는 것은 아닐 수 있다. 일부 실시예에서, 2차원 슬라이스로부터 초음파 화상을 수집하는 것은 합성 애퍼처 기법(synthetic aperture technique)과 같은 기법을 사용하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 특정 방향을 따른 재구성은 여러 방향이 그와 조합될 때까지 완료되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 2차원 슬라이스로부터의 다수의 초음파 화상 세트는 함께 3차원 체적을 구성할 수 있다. 프로세스(200)는 동작(202)으로부터 동작(204)으로 진행된다.
동작(204)에서 초음파 시스템은 동작(202)에서 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출한다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호를 검출하는 것은 M-모드 초음파 기법을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 초음파 데이터가 A-라인을 포함하는 실시예에서, M-모드 초음파 기법은 A-라인에 직접 적용될 수 있다. 초음파 데이터가 2차원 슬라이스로부터의 초음파 화상을 포함하는 실시예에서, M-모드 기법은 2차원 초음파 화상 내의 특정 A-라인에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호를 검출하는 것은 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호를 검출하도록 훈련된 통계 모델을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통계 모델은 초음파 화상을 심박동 주기의 특정 단계(예를 들어, 수축기 또는 이완기)에 속하는 것으로 분류하도록 훈련될 수 있고, 심박동 신호(예를 들어, 심박동수)는 심박동 주기의 단계의 연속적인 시작 사이의 시간을 결정함으로써 검출될 수 있다. 본원에 논의된 임의의 통계 모델은, 예를 들어, 컨볼루션 신경망, 완전 연결된 신경망, 순환 신경망(예를 들어, 장단기 기억(long short-term memory: LSTM) 순환 신경망), 랜덤 포레스트, 서포트 벡터 머신, 선형 분류기 및/또는 기타 통계 모델일 수 있다. 본 출원에서 설명된 임의의 통계 모델은 초음파 디바이스에 저장되고 초음파 디바이스에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 초음파 디바이스는 통계 모델을 동작시키도록 설계된 하나 이상의 칩을 포함할 수 있다. 칩은 텐서 프로세싱 유닛(TPU)과 같은 인공지능(AI) 가속기 칩일 수 있다. 대안적으로, 본 출원에서 설명된 임의의 통계 모델은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스, 또는 초음파 디바이스 또는 처리 디바이스가 액세스하는 전자 디바이스에 저장되고, 상기 처리 디바이스 또는 상기 전자 디바이스에서 실행될 수 있다. 태아 심박동 신호를 검출하는 추가 설명은 문헌[Peters et. al., Monitoring the fetal heart non-invasively: A review of methods, Journal of perinatal medicine, 2001]에서 찾을 수 있으며, 이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 동작(204)에서 검출을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 동작(204)에서 검출을 수행할 수 있다. 프로세스(200)는 동작(204)으로부터 동작(206)으로 진행된다.
동작(206)에서 초음파 시스템은 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성한다. 영역은 그의 태아 심박동 신호의 품질에 기초한 초음파 데이터 세트에 대응한다. 영역은 동작(202)에서 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 초음파 시스템은 추가 초음파 데이터를 수집하기 위해 초음파 디바이스의 2차원 초음파 변환기 어레이를 사용하여 3차원의 초음파 빔을 영역으로 스티어링하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 초음파 시스템은 동작(202)에서 초음파 데이터가 수집된 다른 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하지 않고 이 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 동작(206)에서 수집된 초음파 데이터에 기초하여, 초음파 시스템은 (예를 들어, 동작(204)을 참조하여 설명된 기법을 사용하여) 태아 심박동 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 동작(206)은 태아 심박동 신호의 모니터링을 구성할 수 있고 일정 기간 동안 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호의 품질은 태아 심박동 신호의 신호-대-잡음비(SNR)(예를 들어, 태아 심박동 신호가 결정되는 M-모드 데이터의 SNR)에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 신호의 품질은 통계 모델이 초음파 데이터로부터 태아 심박동 신호를 정확하게 결정했다는 것에 대한, 통계 모델의 신뢰도에 기초할 수 있다. 예를 들어, 신뢰도는 통계 모델이 심박동 주기의 특정 단계(예를 들어, 수축기 또는 이완기)에 속하는 것으로 초음파 화상을 정확하게 분류했다는 것에 대한 신뢰도와 관련될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 최고 품질을 갖는 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 동작(206)에서 품질을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 동작(206)에서 품질을 결정할 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 추가 초음파 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 (예를 들어, 통신 링크를 통해 명령을 전송함으로써) 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 프로세스(200)는 동작(206)으로부터 동작(208)으로 진행된다.
초음파 시스템은 추가 초음파 데이터를 수집할 수 있고, 이에 의해 일정 기간 동안 동작(206)에서 태아 심박동 신호를 모니터링할 수 있다. 그러나 태아 및/또는 대상체의 움직임으로 인해 태아 심박동은 동작(206)에서 초음파 시스템이 데이터를 수집하고 있는 영역에서 더 이상 검출될 수 없거나, 충분한 품질 수준으로 더 이상 검출될 수 없거나, 최고의 가용 품질 수준에서 더 이상 검출될 수 없다. 따라서, 초음파 시스템은 동작(208)에서 또 다른 초음파 스윕을 수행한다. 동작(208)은 동작(206) 이후(즉, 설정된 모니터링 기간 후)에, 설정된 기간 동안 발생할 수 있다. 태아 및/또는 대상체가 모니터링 기간 동안 극단적으로 많이 움직이지 않았다는 가정에 기초하여, 초음파 시스템은 동작(202)으로부터 모든 영역에 걸친 스윕을 수행하지 않을 수 있다. 대신에, 초음파 시스템은 이러한 위치의 하위세트에 걸쳐 수정된 스윕을 수행하며, 여기서 초음파 시스템은 이전에 모니터링된 영역 주위를 검색할 수 있다. 따라서, 동작(202)의 스윕은 넓은 스윕으로 간주될 수 있는 반면, 동작(208)의 스윕은 좁은 스윕으로 간주될 수 있다.
일부 실시예에서, 좁은 스윕은 넓은 스윕보다 작은 임의의 스윕일 수 있다. 예를 들어, 넓은 스윕 및 좁은 스윕은 A-라인의 스윕으로 간주된다. 일부 실시예에서, 넓은 스윕은 40도, 50도, 60도, 70도, 80도, 90도, 100도, 110도, 120도 또는 이들 값 사이의 임의의 다른 범위의 각도의 (즉, 입체각을 정의하는) 방위각 방향, 상하각 방향, 또는 방위각 방향 및 상하각 방향 둘 모두의 범위에 걸쳐 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 좁은 스윕은 5도, 10도, 15도 또는 이들 값 사이의 임의의 다른 범위의 각도의 (즉, 입체각을 정의하는) 방위각 방향, 상하각 방향, 또는 방위각 방향 및 상하각 방향 둘 모두의 범위에 걸쳐 있을 수 있다. (X도에 걸쳐 있는 스윕은 스윕이 -X/2도로부터 X/2도로 진행된다는 것을 의미할 수 있음을 인식해야 한다.) 또 다른 예로서, 넓은 스윕 및 좁은 스윕은 초음파 화상의 스윕이라는 것을 고려한다. 일부 실시예에서, 넓은 스윕은 40도, 50도, 60도, 70도, 80도, 90도, 100도, 110도, 120도 또는 이들 값 사이의 임의의 다른 범위의 각도의 상하각 방향의 범위에 걸쳐 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 좁은 스윕은 5도, 10도, 15도 또는 이들 값 사이의 임의의 다른 범위의 각도의 상하각 방향의 범위에 걸쳐 있을 수 있다.
동작(208)에서 초음파 시스템은 (초음파 데이터가 동작(202)에서 수집된) 대상체 내의 다수의 영역의 하위세트로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성한다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(206)에서 추가 초음파 데이터가 수집된 영역(이하 "모니터링된 영역"으로 지칭될 수 있음)에 기초하여 영역의 하위세트를 선택할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(202)에서 초음파 데이터가 수집된 영역의 X%(여기서 X는 0과 100 사이의 수임)로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역의 하위세트는 모니터링된 영역 주위를 대략적인 중심으로 하는 영역의 제1 X%일 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 래스터 스캐닝으로 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있고, 래스터 스캔의 대략적인 중심은 모니터링된 영역일 수 있다. 또 다른 예로서, 초음파 시스템은 모니터링된 영역 주위의 나선형 곡선을 따라 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 (예를 들어, 통신 링크를 통해 명령을 전송함으로써) 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 프로세스(200)는 동작(208)으로부터 동작(210)으로 진행된다.
동작(210)에서 초음파 시스템은 동작(208)에서 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출한다. 태아 심박동 신호의 검출에 대한 추가 설명은 동작(204)을 참조하면 알 수 있다. 프로세스(200)는 동작(210)으로부터 동작(212)으로 진행된다.
동작(212)에서 초음파 시스템은 (동작(208)으로부터) 수집된 초음파 데이터 세트에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하는지의 여부를 결정한다. 태아 심박동 신호의 품질과 관련하여, 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 임의의 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 신호-대-잡음비(SNR)(예를 들어, 태아 심박동 신호가 결정되는 M-모드 데이터의 SNR)가 임계치 SNR을 초과하는지의 여부를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 통계 모델이 임계치 신뢰도를 초과하는 신뢰도로 임의의 수집된 초음파 데이터로부터 태아 심박동 신호를 정확하게 결정했는지의 여부를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스는 동작(212)에서 결정을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 동작(212)에서 결정을 수행할 수 있다. 초음파 시스템이 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과한다고 결정하면, 프로세스(200)는 동작(212)으로부터 동작(206)으로 진행된다. 동작(206)에서 초음파 시스템은 태아 심박동의 모니터링을 다시 수행하지만, 동작(206)을 통한 이전 반복에서와는 상이한 영역으로부터의 이러한 모니터링을 위한 초음파 데이터를 수집할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 최고 품질을 갖는 동작(208)에서 수집된 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 초음파 시스템이 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않는다고 결정하면, 프로세스(200)는 동작(212)으로부터 동작(214)으로 진행된다.
동작(214)에서 초음파 시스템은 대상체 내의 다수의 영역의 또 다른 하위세트(즉, 동작(208)의 하위세트와 상이함)로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성한다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(202)에서 초음파 데이터가 수집된 다음 Y% 영역(즉, 제1 X% 이후의 다음 Y%, 여기서 Y는 0과 100-X 사이의 수임)으로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역의 하위세트는 모니터링된 영역 주위를 중심으로 하는 영역의 다음 Y%일 수 있다. 다시 말해서, 초음파 시스템은 모니터링된 영역 주위를 (동작(208)으로부터의 검색과 비교하여) 추가로 검색할 수 있다. 일부 실시예에서는, 초음파 디바이스 자체가 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스는 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 (예를 들어, 통신 링크를 통해 명령을 전송함으로써) 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 프로세스는 동작(214)으로부터 동작(210)으로 진행되며, 여기서 초음파 시스템은 동작(214)에서 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출한다.
일부 실시예에서, 동작(208 내지 214)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(206)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(200)는 동작(206)으로부터 동작(202)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 동작(212 내지 214)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(208)에서 수집된 초음파 데이터가 임계치 품질을 초과하는지 여부와 관계없이 동작(208)에서 스캔된 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 프로세스(300)에서 동작(302)은 동작(102)에 대응할 수 있고, 동작(304)은 동작(104)에 대응할 수 있고, 동작(306 내지 308)은 동작(106)에 대응할 수 있고, 동작(310)은 동작(108)에 대응할 수 있다.
동작(302)에서 초음파 시스템은 대상체 내의 다수의 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성한다. 동작(302)에 대한 추가 설명은 동작(202)을 참조하면 알 수 있다. 프로세스(300)는 동작(302)으로부터 동작(304)으로 진행된다.
동작(304)에서 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 신호를 검출한다. 동작(304)에 대한 추가 설명은 동작(204)을 참조하면 알 수 있다. 프로세스(300)는 동작(304)으로부터 동작(306)으로 진행된다.
동작(306)에서 초음파 시스템은 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성한다. 동작(306)에 대한 추가 설명은 동작(306)을 참조하면 알 수 있다. 프로세스(300)는 동작(306)으로부터 동작(308)으로 진행된다.
동작(308)에서 초음파 시스템은 (동작(306)으로부터) 수집된 초음파 데이터 세트에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하는지의 여부를 결정한다. 동작(308)에 대한 추가 설명은 동작(212)을 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(306)에서 수집된 초음파 데이터에 대해 동작(308)을 연속적으로 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(306)에서 수집된 초음파 데이터에 대해 동작(308)을 주기적으로 수행할 수 있다. 초음파 시스템이 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과한다고 결정하면, 프로세스(300)는 초음파 시스템이 태아 심박동 신호를 계속 수집하고 수집된 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하는지의 여부를 결정하는 동작(308)을 반복한다. 초음파 시스템이 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않는다고 결정하면, 프로세스(300)는 동작(308)으로부터 동작(310)으로 진행된다.
동작(310)에서 초음파 시스템은 대상체 내의 다수의 영역의 하위세트로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성한다. 동작(310)에 대한 추가 설명은 동작(208)을 참조하면 알 수 있다. 동작(310)은 동작(302)의 스윕과 비교하여, 수정된 스윕을 수행하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 동작(302)에서 초음파 데이터가 수집된 영역의 X%(여기서 X는 0과 100 사이의 수임)로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 일부 실시예에서, 영역의 하위세트는 모니터링된 영역 주위를 중심으로 하는 영역의 제1 X%일 수 있다. 동작(308)을 통한 다음 반복에서 초음파 시스템이 수집된 초음파 데이터에서 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않는다고 결정하면, 동작(310)에서 초음파 시스템은 동작(310)을 통한 이전 반복에서 초음파 데이터가 수집된 영역의 다음 Y%(여기서 Y는 0과 100-X 사이의 수임)로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다.
일부 실시예에서, 동작(308 내지 310)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(306)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(300)는 동작(306)으로부터 동작(302)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다.
프로세스(300)에서 태아 심박동 신호를 모니터링하는 동안, 초음파 시스템은 신호의 품질을 연속적으로 또는 주기적으로 모니터링할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 신호의 품질이 임계치 미만으로 떨어지면, 초음파 시스템은 태아 심박동을 측정할 새로운 영역을 검색하기 위해, 수정된 스윕을 수행할 수 있다. 그렇지 않으면 초음파 시스템은 동일한 위치로부터의 신호를 계속 모니터링할 수 있다. 대조적으로, 프로세스(200)에서 초음파 시스템은 신호의 품질이 임계치 미만으로 떨어졌는지의 여부를 모니터링하는 기간 후에, 수정된 스윕을 수행할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 프로세스(400)는 프로세스(400)에서 초음파 시스템이 태아 심박동 신호보다는 자궁 수축 신호를 검색하고 모니터링하는 것을 제외하고는 프로세스(200)와 동일하다. 일부 실시예에서, (예를 들어, 동작(404, 406, 410에서)) 자궁 수축 신호를 검출하는 것은 조직 수축에 대한 초음파 데이터를 분석하기 위해 스펙클 추적 기법을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 초음파 데이터가 A-라인을 포함하는 실시예에서, 초음파 시스템은 A-라인에 직접 적용된 스펙클 추적 기법을 사용할 수 있다. 초음파 데이터가 2차원 슬라이스로부터의 초음파 화상을 포함하는 실시예에서, 스펙클 추적 기법은 2차원 초음파 화상에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호를 검출하는 것은 초음파 화상에서 자궁 주위의 근육의 두께를 측정하기 위해 훈련된 통계 모델을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 초음파 시스템은 (통계 모델에 의해 결정되는) 임계치를 초과하는 두께 변화를 검출함으로써 수축을 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, (동작(406 및 412)에서 결정되는) 자궁 수축 신호의 품질은 자궁 수축 신호의 신호-대-잡음비(SNR)(예를 들어, 자궁 수축 신호가 결정되는 스펙클 추적 데이터의 SNR)에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호의 품질은 통계 모델이 자궁 주위의 근육의 두께를 정확하게 측정했다는 것에 대한, 통계 모델의 신뢰도에 기초할 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호를 검출하고/하거나 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호를 검출하고/하거나 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작(408 내지 414)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(406)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(400)는 동작(406)으로부터 동작(402)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 동작(412 내지 414)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(408)에서 수집된 초음파 데이터가 임계치 품질을 초과하는지 여부와 관계없이 동작(408)에서 스캔된 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 프로세스(500)는 프로세스(500)에서 초음파 시스템이 태아 심박동 신호보다는 자궁 수축 신호를 검색하고 모니터링하는 것을 제외하고는 프로세스(300)와 동일하다. (예를 들어, 동작(504 및 506)에서) 자궁 수축 신호를 검출하고 (동작(506 및 508)에서 결정되는) 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것에 대한 추가 설명은 프로세스(400)를 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호를 검출하고/하거나 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 신호를 검출하고/하거나 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작(508 내지 510)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(506)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(500)는 동작(506)으로부터 동작(502)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세스(200 또는 300)는 프로세스(400 또는 500)와 조합될 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(202 내지 204 및 402 내지 404)(즉, 넓은 스윕으로 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 검색하는 것)을 수행한 다음 동작(206 및 406)(즉, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것)을 수행할 수 있다. 초음파 시스템은 대상체 내의 상이한 영역으로부터의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링할 수 있음을 인식해야 한다. 다시 말해서, 초음파 시스템은 태아 심박동 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 하나의 영역으로 스티어링하고, 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 또 다른 영역으로 스티어링할 수 있다. 또한 초음파 시스템은 심박동수가 수축 속도보다 더 빠를 수 있기 때문에 자궁 수축 신호가 모니터링되는(즉, 동작(406)) 샘플링 속도에서 보다 더 높은 샘플링 속도로 태아 심박동 신호를 모니터링할 수 있음을(즉, 동작(206)에서) 인식해야 한다. 예를 들어, 태아 심박동 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 20 내지 30 프레임의 초음파 데이터일 수 있고 자궁 수축 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 1 프레임의 초음파 데이터일 수 있다. 그런 다음, 초음파 시스템은 동작(208 내지 214) 및 동작(408 내지 414)(즉, 좁은 스윕으로 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 검색하는 것)을 수행한 다음 동작(206 및 406)(즉, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것)을 다시 수행할 수 있다.
또 다른 예로서, 초음파 시스템은 동작(302 내지 304) 및 동작(502 내지 504)(즉, 넓은 스윕으로 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 검색하는 것)을 수행한 다음 동작(306 및 506)(즉, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것)을 수행할 수 있다. 초음파 시스템은 대상체 내의 상이한 영역으로부터의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링할 수 있음을 인식해야 한다. 다시 말해서, 초음파 시스템은 태아 심박동을 모니터링하기 위해 초음파 빔을 하나의 영역으로 스티어링하고, 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 또 다른 영역으로 스티어링할 수 있다. 또한 초음파 시스템은 심박동수가 수축 속도보다 더 빠를 수 있기 때문에 자궁 수축 신호가 모니터링되는(즉, 동작(506)) 샘플링 속도에서 보다 더 높은 샘플링 속도로 태아 심박동 신호를 모니터링할 수 있음을(즉, 동작(306)에서) 인식해야 한다. 예를 들어, 태아 심박동 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 20 내지 30 프레임의 초음파 데이터일 수 있고 자궁 수축 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 1 프레임의 초음파 데이터일 수 있다. 그런 다음, 초음파 시스템은 동작(308 및 508)을 수행할 수 있고(즉, 좁은 스윕으로 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 검색할지의 여부를 결정함) 동작(308 및 508)의 결과에 따라 동작(310 및/또는 410)을 수행할 수 있다(즉, 좁은 스윕을 수행할 수 있다). 예를 들어, 초음파 시스템은 단지 태아 심박동 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 재스티어링할 수 있지만, 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해서는 초음파 빔을 재스티어링할 수 없거나, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
이제 도 6을 참조하면, 프로세스(600)는 다음의 차이점을 제외하고는 프로세스(200 및 400)와 동일하다. 동작(604 및 610)에서 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출한다. 태아 심박동 신호의 검출에 대한 추가 설명은 프로세스(200)를 참조하면 알 수 있다. 태아 심박동 신호의 검출에 대한 추가 설명은 프로세스(400)를 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 및 자궁 수축 신호 둘 모두를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다.
동작(606)에서 초음파 시스템은 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성한다. 태아 심박동 신호의 품질을 결정하고 초음파 디바이스를 구성하는 것에 대한 추가 설명은 프로세스(200)를 참조하면 알 수 있다. 자궁 수축 신호의 품질을 결정하고 초음파 디바이스를 구성하는 것에 대한 추가 설명은 프로세스(400)를 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 최고 품질의 태아 심박동 신호를 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 최고 품질의 자궁 수축 신호를 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 태아 심박동 및 자궁 수축 신호의 조합된 최고 품질을 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 예를 들어, 조합된 품질은 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 평균(예를 들어, 산술적 또는 기하학적)일 수 있다. 또한 초음파 시스템은 심박동수가 수축 속도보다 더 빠를 수 있기 때문에 자궁 수축 신호가 모니터링되는 샘플링 속도보다 더 높은 샘플링 속도로 태아 심박동 신호를 모니터링할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 태아 심박동 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 20 내지 30 프레임의 초음파 데이터일 수 있고 자궁 수축 신호에 대한 샘플링 속도는 초당 대략 1 프레임의 초음파 데이터일 수 있다.
동작(612)에서 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하는지의 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 프로세스(600)는 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(614)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(606)으로 진행될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(600)는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(614)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(606)으로 진행될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(600)는 태아 심박동 신호의 품질 또는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(614)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(606)으로 진행될 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(600)는 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 조합이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(614)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(606)으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 조합된 품질은 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 평균(예를 들어, 산술적 또는 기하학적)일 수 있다. 일부 실시예에서, 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작(608 내지 614)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(606)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(600)는 동작(606)으로부터 동작(602)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 동작(612 내지 614)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(608)에서 수집된 초음파 데이터가 임계치 품질을 초과하는지 여부와 관계없이 동작(608)에서 스캔된 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 프로세스(700)는 다음의 차이점을 제외하고 프로세스(300 및 500)와 동일하다. 동작(704)에서 초음파 시스템은 수집된 초음파 세트로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출한다. 태아 심박동 신호의 검출에 대한 추가 설명은 프로세스(200)를 참조하면 알 수 있다. 태아 심박동 신호의 검출에 대한 추가 설명은 프로세스(400)를 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 및 자궁 수축 신호 둘 모두를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다.
동작(706)에서 초음파 시스템은 초음파 데이터 세트에 대응하는 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 초음파 디바이스를 자동으로 구성한다. 태아 심박동 신호의 품질을 결정하는 것에 대한 추가 설명은 프로세스(200)를 참조하면 알 수 있다. 자궁 수축 신호의 품질을 결정하는 것에 대한 추가 설명은 프로세스(400)를 참조하면 알 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 최고 품질의 태아 심박동 신호를 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 최고 품질의 자궁 수축 신호를 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 일부 실시예에서, 영역은 태아 심박동 및 자궁 수축 신호의 조합된 최고 품질을 갖는 초음파 데이터 세트가 수집된 영역일 수 있다. 예를 들어, 조합된 품질은 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 평균(예를 들어, 산술적 또는 기하학적)일 수 있다. 초음파 시스템은 대상체 내의 동일한 영역으로부터의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링할 수 있음을 인식해야 한다. 또한 초음파 시스템은 심박동수가 수축 속도보다 더 빠를 수 있기 때문에 초당 1 프레임의 초음파 데이터와 같은 자궁 수축 신호가 모니터링되는 샘플링 속도보다 초당 20 내지 30 프레임의 초음파 데이터와 같은 더 높은 샘플링 속도로 태아 심박동 신호를 모니터링할 수 있음을 인식해야 한다.
동작(708)에서 초음파 시스템은 수집된 초음파 데이터 세트에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하는지의 여부를 결정한다. 일부 실시예에서, 프로세스(700)는 태아 심박동 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(710)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(708)을 계속 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(700)는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(710)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(708)을 계속 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(700)는 태아 심박동 신호의 품질 또는 자궁 수축 신호의 품질이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(710)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(708)을 계속 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세스(700)는 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 조합이 임계치 품질을 초과하지 않으면 동작(710)으로 진행되고, 그렇지 않으면 동작(708)을 계속 수행할 수 있다. 예를 들어, 조합된 품질은 태아 심박동 신호의 품질과 자궁 수축 신호의 품질의 평균(예를 들어, 산술적 또는 기하학적)일 수 있다. 일부 실시예에서, 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 품질을 결정하는 것은 초음파 디바이스와 통신하는 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 동작(708 내지 710)은 부재할 수 있다. 예를 들어, 초음파 시스템은 동작(506)에서 특정 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하고 초음파 빔이 후속적으로 재스티어링되어야 하는지의 여부는 결정하지 않도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 프로세스(700)는 동작(706)으로부터 동작(702)으로 진행될 수 있다. 다시 말해서, 모니터링 기간 이후에 초음파 시스템은 좁은 스윕보다는 넓은 스윕을 수행할 수 있다.
태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것은 동일한 디바이스 내에서 동시에 일어날 수 있음을 인식해야 한다. 일부 실시예에서, 프로세스(200 내지 500)를 참조하여 상술된 바와 같이, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것은 태아 심박동 신호를 모니터링하는 것과 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것의 선후를 바꿈으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 심박동 신호를 찾은 다음 수축 신호를 찾고 그 다음 심박동 신호 등을 찾을 수 있다. 일부 실시예에서, 자궁 수축 모니터링은 상술된 바와 같이 덜 자주 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것은 인터리빙에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 전송 이벤트의 일부(예를 들어, 프로세스(600 및 700)에서의 구성 및 검출 동작에서 수행됨)는 태아 심박동 신호를 모니터링하기 위해 수행될 수 있고 일부 전송 이벤트는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 수행될 수 있다. 처리 루틴이 수집 시 태아 심박동 및 자궁 수축 신호에 대응하는 데이터를 분리함에 따라, 특정 신호를 모니터링하기 위한 전송 이벤트가 반드시 시간적으로 함께 그룹화될 필요는 없을 수 있다. 일부 실시예에서, 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하는 것은 동일한 초음파 데이터를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 전송 이벤트 또는 모든 전송 이벤트(예를 들어, 프로세스(600 및 700)의 구성 및 검출 동작에서 수행됨)는 태아 심박동 신호 및 자궁 수축 신호 중 하나 또는 둘 모두를 검출하기 위한 처리에 의해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하는 동안(예를 들어, 동작(106, 206, 306, 406, 506, 606 및 706)에서), 초음파 디바이스는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 출력하여 표시할 수 있다. 예를 들어, 초음파 디바이스는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 통신 링크를 통해 처리 디바이스로 전송할 수 있으며, 이는 그런 다음 태아 심박동 신호 또는 자궁 수축 신호를 그의 디스플레이 화면에 하나 이상의 그래프로 표시할 수 있다. 상술된 바와 같이, 처리 디바이스는, 예를 들어, 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스, 또는 또 다른 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 패치 디바이스는 유선 통신 링크를 통해(예를 들어, 이더넷, 범용 직렬 버스(USB) 케이블 또는 라이트닝 케이블을 통해) 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 전송할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 패치 디바이스는 무선 통신 링크를 통해(예를 들어, 블루투스, WiFi, 지그비 또는 셀룰러(예를 들어, 3G, LTE, 또는 CAT-M1) 무선 통신 링크를 통해) 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 전송할 수 있다. 처리 디바이스가 표준 CTG 시스템의 처리 디바이스인 실시예에서, 초음파 디바이스는 케이블의 일단에 결합되도록 구성된 출력 포트를 포함할 수 있고, 그 타단은 CTG 시스템의 처리 디바이스에 결합되도록 구성된다. 예를 들어, USB 통신의 경우, 초음파 디바이스는 USB 포트, 및 USB 프로토콜에 따른 통신이 가능한 회로를 포함할 수 있다. 이어서 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 표시할 수 있다. 다시 말해서, 분만태아심장묘사 시스템의 자체 변환기가 아닌, 본원에 설명된 초음파 디바이스는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스에 전송하여 표시할 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 디바이스는 표시 전에 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 처리하고/하거나 컨디셔닝할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세스(100 내지 700) 대신에 또는 이에 추가하여, 초음파 시스템은 초음파 데이터의 시계열을 수집하도록 초음파 디바이스를 구성할 수 있으며, 여기서 수집되는 각각의 시점에서의 초음파 데이터는 대상체의 3차원 체적으로부터 유래된다. 초음파 시스템은 (예를 들어, 프로세스(200 및 400)를 참조하여) 상술된 방법을 사용하여 3차원 체적으로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다. 수집되는 각각의 시점에서 3차원 체적으로부터의 초음파 데이터는 (예를 들어, 동작(102)에 설명된) 넓은 스윕을 사용하여 수집될 수 있다. 3차원 체적이 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있는 대상체 내의 적절한 영역을 포함한다고 가정하면, (예를 들어, 동작(106)에서 설명된) 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 특정 영역으로 스티어링할 필요도, (예를 들어, 동작(108)에서 설명된) 초음파 빔을 재스티어링하기 위해 좁은 스윕을 수행할 필요도 없을 수 있다. 일부 실시예에서, 적은 수의 전송 평면 각도를 갖는 언더샘플링(undersampling) 또는 3차원 평면파 재구성은 태아 심박동을 검출하기에 충분히 높은 속도로 3차원 데이터의 시계열을 수집하는 데 사용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 출원에서 설명된 임의의 통계 모델은 초음파 디바이스에 저장되고 초음파 디바이스에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 초음파 디바이스는 통계 모델을 동작시키도록 설계된 하나 이상의 칩을 포함할 수 있다. 칩은 텐서 프로세싱 유닛(TPU)과 같은 인공지능(AI) 가속기 칩일 수 있다. 태아 심박동 신호 및/또는 자궁 수축 신호의 검출, 태아 심박동수의 결정, 의학적으로 주목할 만한 신호의 검출 및/또는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질 결정과 같은, 본원에 설명된 모든 분석은 초음파 디바이스에서 수행될 수 있다(그리고 통계 모델의 사용을 포함하거나 포함하지 않을 수 있음). 초음파 디바이스는, 분석을 위해 외부 처리 디바이스에 데이터를 전송하기 보다는 설명된 모든 분석을 디바이스에 대해 수행할 수 있다는 점에서 자립형인 것으로 간주될 수 있다.
도 8은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 예시적인 초음파 패치(810)의 사시도이다. 초음파 패치(810)는 상부 하우징(814), 하부 하우징(816), 회로 기판(818) 및 드레싱(828)을 포함한다. 설명을 위해 초음파 패치(810)의 상부 하우징(814)은 초음파 패치(810)의 다양한 내부 구성요소의 예시적인 위치를 도시하기 위해 투명한 방식으로 도시된다. 회로 기판(818)은 히트 싱크(820) 및 통신 회로(824)를 지지한다.
일부 실시예에서, 통신 회로(824)는 하나 이상의 근거리 또는 장거리 통신 플랫폼을 포함한다. 예시적인 근거리 통신 플랫폼은 블루투스(BT), 저전력 블루투스(BLE) 및 근거리 무선 통신(NFC)을 포함한다. 예시적인 장거리 통신 플랫폼은 WiFi 및 셀룰러(예를 들어, 3G, LTE 또는 CAT-M1)를 포함한다. 도시되지 않았지만, 통신 회로(824)는 프론트-엔드 라디오, 안테나 및 무선 신호를 외부 처리 전자 디바이스(미도시)에 전달하도록 구성된 다른 처리 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 패치(810)는, 통신 회로(824)를 사용하여, 추가 처리, 표시 및/또는 저장을 위해 초음파 패치(810)에 의해 수집된 신호(예를 들어, 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호)를 처리 디바이스(미도시)로 무선으로 오프로드하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 패치(810)는 실시간으로 신호를 처리 디바이스로 오프로드할 수 있다. 초음파 패치(810)는 통신 회로(824)를 사용하여 처리 디바이스로부터 초음파 패치(810)로 전달되는 제어 파라미터를 수신할 수 있다. 제어 파라미터는 초음파 패치(810)에 의해 획득될 초음파 데이터/화상의 범위를 좌우할 수 있다. 회로 기판(818)은 통신 회로(824)를 통한 통신을 지시하기 위한 하나 이상의 제어기 및/또는 필드-프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 처리 회로(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 드레싱(828)은 초음파 패치(810)(특히, 하부 하우징(816))를 환자의 피부에 부착하기 위한 접착면을 제공할 수 있다. 이러한 드레싱(828)의 하나의 비제한적인 예는 3M사로부터 입수 가능한 투명 의료용 드레싱인 TegadermTM이다.
도 9는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 초음파 패치(810)의 분해도이다. 도 9는 히트 싱크(820)와 하나 이상의 CMOS 칩(도 9에는 도시되어 있지 않으나 도 10에 1034로 도시되어 있음) 사이의 열적 연결을 위해 사용될 수 있는 복수의 관통 비아(through via)(926)(예를 들어, 구리)를 도시한다. 하부 하우징(816)은 드레싱(828) 내의 또 다른 개구부(932)와 정렬되는 개구부(930)를 포함한다. 도 9는 회로 기판(818)이 배터리(922)를 지지하는 것을 추가로 도시한다.
도 10은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 초음파 패치(810)의 또 다른 분해도이다. 도 10은 회로 기판(818) 상의 집적된 CMOS 칩(1034)의 위치를 도시한다. 예를 들어, CMOS 칩(1034)은 초음파 변환기 및 주문형 집적회로(ASIC)를 포함하는 칩일 수 있다. CMOS 칩(1034)은 초음파-온-칩(즉, ASIC 또는 집적 회로를 수용하는 다른 반도체 다이와 통합된 미세가공된 초음파 변환기를 포함하는 디바이스)일 수 있다. 대신에, 일부 실시예에서, CMOS 칩(1034)은 함께(예를 들어, 적층 구성으로) 패키징된 다수의 칩일 수 있다. 특정 실시예에서 CMOS 칩(1034)에 대한 추가 설명은 2017년 6월 19일자로 출원되고 미국 특허 공개번호 제2017-0360399 A1호로 공개된 "범용 초음파 디바이스 및 관련된 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제15/626,711호 및/또는 2018년 11월 15일에 출원되고 미국 특허 공개번호 제2019-0142387 A1호로 공개된 "초음파 디바이스를 제조하기 위한 초음파 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제16/192,603호에서 알 수 있다. 도 10은 CMOS 칩(1034) 위에 장착된 음향 렌즈(1036)를 추가로 도시한다. 음향 렌즈(1036)는 개구부(930 및 932)를 통해 돌출되어 환자의 피부와 접촉하도록 구성될 수 있다.
도 11은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 환자(1112)에 결합된 초음파 패치(810)를 도시한다. 도 11은 초음파 패치(810)가 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있도록 환자(1112)의 자궁에 인접한 영역에 결합된 초음파 패치(810)를 도시한다.
도 12는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 예시적인 초음파 패치(1210)의 사시도이다. 초음파 패치(1210)는 상부 하우징(1214), 하부 하우징(1216), 회로 기판(1218), 드레싱(1228), 히트 싱크(1220) 및 통신 회로(1224)를 포함한다. 상부 하우징(1214) 및 하부 하우징(1216)은 상부 하우징(1214) 및 하부 하우징(1216)이 상부 하우징(1214) 및 하부 하우징(1216)(또는, 일부 실시예에서는 하우징 중 단지 하나) 내의 개구부에 배치된 포트(1238)를 포함한다는 점에서 상부 하우징(814) 및 하부 하우징(816)과 상이하다. 포트(1238)는 케이블의 일단을 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, USB 통신의 경우, 포트(1238)는 USB 케이블의 일단을 수용하도록 구성된 USB 포트일 수 있다. 케이블의 타단은 처리 디바이스에 결합되도록 구성될 수 있다. 처리 디바이스는, 예를 들어, 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스, 또는 또 다른 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 통신 회로(1224)는 포트(1238)를 통해 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(1224)는 범용 직렬 버스(USB) 프로토콜과 같은 특정 프로토콜에 따라 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 회로 기판(1218)은 통신 회로(1224) 및 히트 싱크(1220)를 지지한다. 드레싱(1228)에 대한 추가 설명은 드레싱(828)을 참조하면 알 수 있다. 추가적으로, 회로 기판(1218)은, 도 12에서는 볼 수 없는 CMOS 칩(예를 들어, CMOS 칩(1034))을 지지할 수 있다.
도 13은 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 초음파 패치(1310)에 대한 예시적인 대안적 체결 메커니즘을 도시한다. 초음파 패치(1310)는, 예를 들어, 초음파 패치(810) 또는 초음파 패치(1210)일 수 있다. 초음파 패치(1310)는 상단 하우징(1314)을 포함하며, 이는 상단 하우징(814) 또는 상단 하우징(1214)일 수 있다. 체결 메커니즘은 버클(1340), 포스트(1342) 및 슬롯(1344)을 포함한다. 상단 하우징(1314)은, 예를 들어, 버클(1340)과 포스트(1342) 간의 나사식 맞물림(threaded engagement)을 사용하여 포스트(1342)를 통해 버클(1340)에 고정된다. 그러나 다른 부착 구성도 고려된다. 버클(1342)은 스트랩을 수용하기 위한 슬롯(1344)을 포함한다.
도 14는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 환자(1412)에게 체결된 초음파 패치(1310)를 도시한다. 도 14는 환자(1412) 주위를 감싸고 초음파 패치(1310)를 환자(1412)의 원하는 영역에 고정하기 위해 적절하게 조여진, 슬롯(1344)을 통해 꿰인 스트랩(1446)을 도시한다. 도 14에서, 초음파 패치(1310)는 환자(1412)의 자궁에 인접한 영역에 고정되고, 그에 따라 초음파 패치(1310)는 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출할 수 있다.
도 15는 본원에 설명된 특정 실시예에 따른 예시적인 초음파 시스템(1500)의 개략적인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 초음파 시스템(1500)은 초음파 디바이스(1502), 처리 디바이스(1504) 및 통신 링크(1506)를 포함한다. 초음파 디바이스(1502)는 본원에 설명된 임의의 초음파 디바이스(예를 들어, 패치와 같은 웨어러블 초음파 디바이스)일 수 있다. 처리 디바이스(1504)는 본원에 설명된 임의의 처리 디바이스일 수 있다. 초음파 디바이스(1502)는 초음파 회로(1508), 처리 회로(1510), 메모리 회로(1512) 및 통신 회로(1514)를 포함한다. 처리 디바이스(1504)는 처리 회로(1516), 메모리 회로(1518), 통신 회로(1520) 및 디스플레이 화면(1522)을 포함한다. 초음파 디바이스(1502)는 통신 링크(1506)를 통해 처리 디바이스(1504)와 통신하도록 구성된다. 통신 링크(1506)는 유선 연결 및/또는 무선 연결을 포함할 수 있다. 초음파 디바이스(1502)는 본원에 설명된 임의의 초음파 디바이스일 수 있다. 처리 디바이스(1504)는 본원에 설명된 임의의 처리 디바이스일 수 있다.
초음파 디바이스(1502)는 초음파 화상을 생성하는 데 이용될 수 있는 초음파 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 초음파 디바이스(1502)는 임의의 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 디바이스(1502)는 전송 빔형성기에 신호를 전송하는 전송기를 포함하며, 이는 결과적으로 펄스형 초음파 신호를 구조체, 예컨대 환자 내로 방출하기 위해 변환기 어레이 내의 변환기 소자를 구동한다. 펄스형 초음파 신호는 혈액세포 또는 근육조직과 같은 신체 내 구조로부터 후방 산란되어, 변환기 소자로 되돌아오는 에코를 생성할 수 있다. 그런 다음, 이러한 에코는 변환기 소자에 의해 전기 신호로 전환될 수 있으며 전기 신호는 수신기에 의해 수신된다. 수신된 에코를 나타내는 전기 신호는 초음파 데이터를 출력하는 수신 빔형성기로 전송된다. 초음파 회로(1508)는 초음파 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 초음파 회로(1508)는 초음파-온-칩을 포함할 수 있고, 이에 따라, 단일 반도체 다이 상에 모놀리식으로 집적된 하나 이상의 초음파 변환기를 포함할 수 있다. 초음파 변환기는, 예를 들어, 하나 이상의 용량형 미세가공된 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer: CMUT), 하나 이상의 CMOS(상보성 금속 산화막 반도체) 초음파 변환기(CUT), 하나 이상의 압전 미세가공된 초음파 변환기(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer: PMUT) 및/또는 하나 이상의 다른 적합한 초음파 변환기 셀을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 변환기는 모놀리식 초음파 디바이스를 형성하기 위해 초음파 회로(1508)(예를 들어, 전송 회로, 수신 회로, 제어 회로, 전력 관리 회로 및 처리 회로) 내의 다른 전자 구성요소와 동일한 칩 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 변환기는 어레이, 예컨대 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 2차원 초음파 변환기 어레이는 초음파 회로(1508)가 초음파 빔을 상이한 방향으로 스티어링(예를 들어, 초음파 빔을 상이한 방위각 및 상하각으로 스티어링)하여 대상체 내의 체적의 3차원 초음파 데이터를 수집할 수 있게 할 수 있다.
처리 회로(1510)는 초음파 디바이스(1502)의 동작, 특히 초음파 회로(1508), 메모리 회로(1512) 및 통신 회로(1514)의 동작을 제어할 수 있다. 일례로, 처리 회로(1510)는 초음파 디바이스(1502)에 의한 초음파 데이터의 수집을 제어하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 처리 회로(1510)는 본원에 설명된 임의의 통계 모델을 저장하고 동작시키도록 구성될 수 있다. 통계 모델을 저장하고 동작시키도록 구성된 처리 회로(1510)의 부분은 하나 이상의 텐서 프로세싱 유닛(TPU)을 포함할 수 있는 인공지능(AI) 가속기 칩으로서 구현될 수 있다. TPU는 통계 모델, 머신 러닝 및/또는 딥 러닝을 동작시키기 위해 특별히 설계된 주문형 집적회로(ASIC)일 수 있다. TPU는, 예를 들어, 신경망의 추론 단계를 가속화시키는 데 사용될 수 있다. 메모리 회로(1512)는 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 처리 회로(1510)는 임의의 적합한 방식으로 메모리 회로(1512)에 데이터를 기록하고 그로부터 데이터를 판독하는 것을 제어할 수 있다. 본원에 설명된 초음파 디바이스(1502)의 임의의 기능을 수행하기 위해, 처리 회로(1510)는 하나 이상의 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체(예를 들어, 메모리 회로(1512))에 저장된 하나 이상의 프로세서-실행 가능한 명령어를 실행할 수 있으며, 이는 처리 회로(1510)에 의한 실행을 위한 프로세서-실행 가능한 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체로서의 역할을 할 수 있다. 통신 회로(1514)는 통신 링크(1506)를 통해 초음파 디바이스(1502)와 처리 디바이스(1504) 사이의 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 통신 회로(1514)는 안테나 및 특정 무선 통신 프로토콜(예를 들어, WiFi, 블루투스, 지그비, 또는 셀룰러(예를 들어, 3G, LTE 또는 CAT-M1)에 따라 신호를 송수신할 수 있는 회로 및/또는 특정 유형의 데이터 커넥터를 수용하기 위한 데이터 커넥터 포트 및 특정 프로토콜에 따라 신호를 송수신할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 회로(1514)는 다수의 프로토콜에 따른 통신을 위한 회로 및/또는 유선 및 무선 통신을 위한 회로를 포함할 수 있다. 초음파 디바이스(1502)는 패치와 같은 웨어러블 초음파 디바이스로서 구성될 수 있다. 웨어러블 초음파 디바이스는 도 8 내지 도 14를 참조하여 추가로 설명된다.
처리 디바이스(1504)는 초음파 화상을 생성하기 위해 초음파 디바이스(1502)로부터의 초음파 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 처리는, 예를 들어, 처리 회로(1516)에 의해 수행될 수 있다. 처리 회로(1516)는 또한 초음파 디바이스(1502)로 초음파 데이터의 획득을 제어하도록 조정될 수 있다. 초음파 데이터는 에코 신호가 수신됨에 따라 스캐닝 세션 동안 실시간으로 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 표시된 초음파 화상은 적어도 5 Hz, 적어도 10 Hz, 적어도 20 Hz의 속도로, 5 내지 60 Hz의 속도로, 20 Hz 초과의 속도 등으로 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 초음파 데이터는 이전에 획득한 데이터에 기초하여 화상이 생성되는 중에도, 그리고 라이브 초음파 화상이 표시되는 동안에도 획득될 수 있다. 추가적인 초음파 데이터를 획득함에 따라, 보다 최근에 획득된 초음파 데이터로부터 생성된 추가적인 프레임 또는 화상이 순차적으로 표시된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 초음파 데이터는 스캐닝 세션 동안 버퍼에 일시적으로 저장될 수 있고 실시간보다 느리게 처리될 수 있다.
처리 디바이스(1504)의 처리 회로(1516)는 또한 처리 디바이스(1504)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 처리 회로(1516)는 메모리 회로(1518), 통신 회로(1520) 및 디스플레이 화면(1522)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 메모리 회로(1518)는 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 처리 회로(1516)는 임의의 적합한 방식으로 메모리 회로(1518)에 데이터를 기록하고 그로부터 데이터를 판독하는 것을 제어할 수 있다. 본원에 설명된 처리 디바이스(1504)의 임의의 기능을 수행하기 위해, 처리 회로(1516)는 하나 이상의 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체(예를 들어, 메모리 회로(1518))에 저장된 하나 이상의 프로세서-실행 가능한 명령어를 실행할 수 있으며, 이는 처리 회로(1516)에 의한 실행을 위한 프로세서-실행 가능한 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체로서의 역할을 할 수 있다.
통신 회로(1520)는 통신 링크(1506)를 통해 처리 디바이스(1504)와 초음파 디바이스(1502) 사이의 통신을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 통신 회로(1520)가 유선 통신을 위해 구성되는 경우, 통신 회로(1520)는 특정 유형의 데이터 커넥터를 수용하기 위한 데이터 커넥터 포트 및 특정 프로토콜에 따라 신호를 송수신할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, USB 통신의 경우, 통신 회로(1520)는 USB 포트, 및 USB 프로토콜에 따른 통신이 가능한 회로를 포함할 수 있다. 통신 회로(1520)가 무선 통신을 위해 구성되는 경우, 통신 회로(1520)는 안테나 및 특정 프로토콜에 따라 신호를 송수신할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 회로(1520)는 다수의 프로토콜에 따른 통신을 위한 회로 및/또는 유선 및 무선 통신을 위한 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 화면(1522)은 화상 및/또는 비디오를 표시하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 처리 디바이스(1504) 상의 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 및/또는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이일 수 있다.
처리 디바이스(1504)는 다양한 방식으로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 처리 디바이스(1504)는 모바일 스마트폰 또는 태블릿과 같은 핸드헬드 디바이스, 랩톱과 같은 핸드헬드 디바이스가 아닌 휴대용 디바이스, 또는 데스크탑 컴퓨터 또는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스와 같은 고정 디바이스로서 구현될 수 있다.
초음파-온-칩에 대한 설명뿐만 아니라 초음파 디바이스 및 시스템에 대한 추가 설명은 2017년 1월 25일자로 출원되고 미국 특허 공개번호 제2017-0360397 A1호로 공개된(그리고 본 출원의 양수인에게 양도된) "범용 초음파 디바이스 및 관련된 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제15/415,434호 및/또는 2018년 11월 15일에 출원되고 미국 특허 공개번호 제2019-0142387 A1호로 공개된 "초음파 디바이스를 제조하기 위한 초음파 장치 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원번호 제16/192,603호를 참조하며, 이들은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
도 15는 비제한적인 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 초음파 시스템(1500), 초음파 디바이스(1502) 및 처리 디바이스(1504)는 도시된 것보다 더 적거나 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 양태는 단독으로, 조합하여, 또는 상술된 실시예에서 구체적으로 설명되지 않은 다양한 배열로 사용될 수 있으며, 이에 따라, 상술된 또는 도면에 도시된 구성요소의 세부사항 및 배열에 대한 그의 적용은 제한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서 설명된 양태는 다른 실시예에서 설명된 양태와 임의의 방식으로 조합될 수 있다.
본 발명의 다양한 개념은 하나 이상의 프로세스로서 구현될 수 있으며, 그 예시가 제공되었다. 각 프로세스의 일부로서 수행되는 동작은 임의의 적합한 방식으로 정렬될 수 있다. 따라서, 실시예는 예시적 실시예에서 순차적인 동작으로 도시되더라도, 일부 동작을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있는 예시된 것과는 상이한 순서로 동작이 수행되도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세스 중 하나 이상이 조합 및/또는 생략될 수 있고, 프로세스 중 하나 이상이 추가 단계를 포함할 수 있다.
명세서 및 청구범위에서, 본원에 사용된 단수형("a" 및 "an")은 명백하게 반대로 나타나지 않는 한 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해해야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 "및/또는"이라는 문구는 그와 같이 결합된 요소, 즉 일부 경우에는 공동으로 존재하고 다른 경우에는 분리되어 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해해야 한다. "및/또는"으로 나열된 다수의 요소는 동일한 방식, 즉 그와 같이 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석해야 한다. 구체적으로 식별된 요소와 관련이 있든 없든 "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록과 관련하여 "적어도 하나"라는 문구는 요소의 목록 내의 요소 중 어느 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 반드시 요소의 목록 내에 구체적으로 나열된 각각 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 포함하지 않고 요소의 목록에서 요소의 임의의 조합을 제외하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이러한 정의는 또한 구체적으로 식별된 요소와 관련이 있든 없든 "적어도 하나"라는 문구와 언급되는 요소의 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소 이외의 요소가 선택적으로 존재할 수 있음을 허용한다.
청구항 요소를 수정하기 위해 청구항에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어를 사용하는 것은, 자체적으로 하나의 청구항 요소에 대한 또 다른 청구항 요소의 임의의 우선순위, 선행 또는 순서, 또는 방법의 동작이 수행되는 일시적 순서를 내포하지 않지만, 어떤 이름을 가진 하나의 청구항 요소를 동일한 이름을 가진 또 다른 요소와 구별하기 위한 레이블로서만 사용되어(단, 서수 용어의 사용을 제외함) 청구항 요소를 구별한다.
본원에 사용된 바와 같이, 두 개의 끝점 사이에 있는 수치에 대한 언급은 수치 값이 끝점 중 하나를 가정할 수 있는 상황을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 특성이 A와 B 사이 또는 대략 A와 B 사이의 값을 갖는다고 서술하는 것은, 달리 명시되지 않는 한 표시된 범위가 끝점 A 및 B를 포함한다는 의미로 이해해야 한다.
"대략" 및 "약"이라는 용어는 일부 실시예에서는 목표값의 ± 20% 이내, 일부 실시예에서는 목표값의 ± 10% 이내, 일부 실시예에서는 목표값의 ± 5% 이내, 그리고 일부 실시예에서는 목표값의 ± 2% 이내를 의미하는 데 사용될 수 있다. "대략" 및 "약"이라는 용어는 목표값을 포함할 수 있다.
또한, 본원에 사용된 자구 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한적으로 간주되어서는 안된다. 본원에서 "포함하는(including)", "포함하는(comprising)" 또는 "갖는(having)", "수용하는(containing)", "수반하는(involving)" 및 이들의 변형의 사용은 이후에 나열된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것을 의미한다.
이상에서 적어도 하나의 실시예의 여러 양태를 설명했지만, 다양한 변경, 수정 및 개선이 당업자에게 용이하게 발생할 것임을 인식해야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시의 대상으로 하고자 한다. 따라서, 상술된 설명 및 도면은 예시에 불과하다.

Claims (23)

  1. 대상체 내의 다수의 영역으로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 초음파 디바이스를 구성하고,
    상기 수집된 초음파 데이터 세트로부터 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출하고,
    상기 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 상기 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 자동으로 구성함으로써 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하도록 구성되는 초음파 시스템을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 디바이스는 웨어러블 초음파 디바이스를 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 웨어러블 초음파 디바이스는 대상체에 결합된 초음파 패치를 포함하는, 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 웨어러블 초음파 디바이스는 2차원 초음파 변환기 어레이를 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 초음파 데이터 세트 각각은 A-라인의 시계열을 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수의 데이터 세트 각각은 상기 대상체 내의 2차원 슬라이스로부터 수집된 초음파 화상의 시계열을 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 상기 수집된 초음파 데이터 세트로부터 상기 태아 심박동 신호를 검출할 때 M-모드 초음파 기법을 사용하도록 구성되는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은, 상기 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 상기 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 상기 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 상기 추가 초음파 데이터를 수집하기 위해 2차원 초음파 변환기 어레이를 사용하여 3차원의 초음파 빔을 상기 영역으로 스티어링하도록 상기 초음파 디바이스를 구성하도록 구성되는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은, 상기 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 상기 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 상기 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 상기 대상체 내의 다수의 영역 중 다른 영역으로부터 초음파 데이터를 수집하지 않고 상기 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 구성하도록 구성되는, 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은, 상기 다수의 초음파 데이터 세트 중 하나에 대응하는 상기 대상체 내의 영역으로부터 그의 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 상기 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 자동으로 구성할 때, 최고 품질의 태아 심박동 신호, 최고 품질의 자궁 수축 신호, 또는 조합된 최고 품질의 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 갖는 초음파 데이터 세트에 대응하는 상기 대상체 내의 영역으로부터 상기 추가 초음파 데이터를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 구성하도록 구성되는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은
    상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질을 연속적으로 또는 주기적으로 모니터링하고,
    임계치 품질을 초과하지 않는 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호의 품질에 기초하여 상기 대상체 내의 다수의 영역의 하위세트로부터 다수의 초음파 데이터 세트를 수집하도록 상기 초음파 디바이스를 구성하도록 추가로 구성되는, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 영역의 하위세트는 상기 추가 초음파 데이터가 수집된 상기 대상체 내의 영역 주위를 대략적인 중심으로 하는 영역의 제1 특정 백분율인, 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 영역의 하위세트는 상기 추가 초음파 데이터가 수집된 상기 대상체 내의 영역 주위의 나선형 곡선을 따르는, 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 상기 태아 심박동 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 하나의 영역으로 스티어링하고, 상기 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 상기 초음파 빔을 또 다른 영역으로 스티어링하는, 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 상기 자궁 수축 신호가 모니터링되는 샘플링 속도보다 높은 샘플링 속도로 상기 태아 심박동 신호를 모니터링하도록 구성되는, 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 상기 태아 심박동 신호 및/또는 자궁 수축 신호를 디스플레이 화면 상에 하나 이상의 그래프로서 표시하도록 구성되는 처리 디바이스에 통신 링크를 통해 전송하도록 추가로 구성되는, 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 처리 디바이스는 휴대전화, 태블릿, 랩톱, 또는 표준 분만태아심장묘사 시스템의 처리 디바이스를 포함하는, 장치.
  18. 초음파 데이터를 수집하기 위해 체적을 스윕하고,
    상기 초음파 데이터에서 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 검출하고,
    상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위해 초음파 빔을 자동으로 스티어링하도록 구성되는 초음파 시스템을 포함하는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 초음파 데이터는 상기 체적 내의 상이한 위치에서 수집된 다수의 초음파 데이터 세트를 포함하는, 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정하도록 추가로 구성되는, 장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 초음파 시스템은 초음파 데이터를 수집하기 위해, 수정된 체적을 스윕하도록 추가로 구성되는, 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 초음파 시스템은 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 검출될 수 있거나 최고의 품질로 검출될 수 있는 위치를 결정하도록 추가로 구성되고,
    상기 초음파 시스템은 초음파 데이터를 수집하기 위해 상기 수정된 체적을 스윕할 때, 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 이전에 모니터링된 위치에 기초하여 수정된 체적을 스윕하도록 구성되는, 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 수정된 체적은 상기 태아 심박동 및/또는 자궁 수축 신호가 이전에 모니터링된 위치 주위를 중심으로 하는 스윕으로 수집되는, 장치.
KR1020227014020A 2019-09-27 2020-09-25 태아 심박동 및 자궁 수축 신호를 모니터링하기 위한 방법 및 장치 Withdrawn KR20220111251A (ko)

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