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KR102735866B1 - Method and Equipment of Measuring Simulated Arterial Blood Flow Velocity using Blood Vessel B-mode Ultrasound Imaging - Google Patents

Method and Equipment of Measuring Simulated Arterial Blood Flow Velocity using Blood Vessel B-mode Ultrasound Imaging Download PDF

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KR102735866B1
KR102735866B1 KR1020240069452A KR20240069452A KR102735866B1 KR 102735866 B1 KR102735866 B1 KR 102735866B1 KR 1020240069452 A KR1020240069452 A KR 1020240069452A KR 20240069452 A KR20240069452 A KR 20240069452A KR 102735866 B1 KR102735866 B1 KR 102735866B1
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KR
South Korea
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blood flow
blood
simulated
flow velocity
tube
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Active
Application number
KR1020240069452A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영봉
최용기
Original Assignee
(주)코아팀즈
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
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Abstract

본 발명은 실제와 유사한 조건에서 혈류를 모사하여 정확하게 혈류 속도를 측정할 수 있고, 이를 통해 혈관 B-mode 초음파 영상을 정량적으로 획득할 수 있는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치는, 소정량의 모사 혈액이 동맥 혈관을 모사하는 튜브를 따라 순환되도록 구성되는 혈류모사부; 및 상기 혈류모사부를 따라 흐르는 상기 모사 혈액의 속도를 측정하는 혈류측정부로 구성되고, 상기 혈류모사부는 소정량의 모사 혈액이 저장되는 유체탱크; 상기 유체탱크에 저장된 모사 혈액을 펌핑하여 상기 튜브를 따라 순환시키는 워터펌프; 및 상기 튜브가 관통하도록 설치되어 유연한 재질의 피부를 모사하는 소정 크기의 팬텀을 포함하고, 상기 워터펌프는 정량펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a method and device for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images, which can accurately measure blood flow velocity by simulating blood flow under conditions similar to reality, and thereby quantitatively obtain vascular B-mode ultrasound images.
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a device for measuring a simulated arterial blood flow velocity using a vascular B-mode ultrasound image, comprising: a blood flow-simulating unit configured to circulate a predetermined amount of simulated blood along a tube simulating an arterial blood vessel; and a blood flow measuring unit configured to measure the velocity of the simulated blood flowing along the blood flow-simulating unit, wherein the blood flow-simulating unit includes: a fluid tank in which a predetermined amount of simulated blood is stored; a water pump configured to pump the simulated blood stored in the fluid tank and circulate it along the tube; and a phantom of a predetermined size that is installed so as to allow the tube to penetrate therethrough and simulates skin made of a flexible material, and wherein the water pump is configured as a quantitative pump.

Description

혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치{Method and Equipment of Measuring Simulated Arterial Blood Flow Velocity using Blood Vessel B-mode Ultrasound Imaging}{Method and Equipment of Measuring Simulated Arterial Blood Flow Velocity using Blood Vessel B-mode Ultrasound Imaging}

본 발명은 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동맥 혈관을 모사한 팬텀과 심장 펌핑을 모사한 정량펌프 장치를 통해 혈류 B-mode 초음파 영상을 획득한 후, AI 딥러닝 모델을 적용하여 예측된 혈류 속도장 정보에서 혈류 속도를 측정하는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images, and more particularly, to a method and device for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images, which acquire blood flow B-mode ultrasound images through a phantom simulating an artery and a quantitative pump device simulating cardiac pumping, and then measure blood flow velocity from predicted blood flow velocity field information by applying an AI deep learning model.

일반적으로 혈관 B-mode 초음파 영상은 초음파의 반사파의 강도를 점의 밝기로 바꿔, 진폭에 따라 농도로 표시되는 영상으로, 대부분의 초음파 진단 장비에서 사용하는 영상 촬영 기법이며, 이러한 혈관 B-mode 초음파 영상을 통해 장기의 움직임이 실시간 그대로 영상화되게 된다.In general, vascular B-mode ultrasound images are images that change the intensity of the reflected ultrasound waves into point brightness and display the image as a density according to the amplitude. This is an imaging technique used in most ultrasound diagnostic equipment, and through these vascular B-mode ultrasound images, the movement of organs is visualized in real time.

또한, 대부분의 초음파 진단 장비에서의 혈류 속도 측정은, B-mode 영상을 이용하여 촬영할 위치를 선정한 후, 컬러/파워 도플러 영상을 이용하여 혈류 속도를 측정하게 된다.Additionally, most ultrasound diagnostic equipment measures blood flow velocity by selecting a location to shoot using B-mode images and then measuring blood flow velocity using color/power Doppler images.

그러나 도플러 영상은 촬영자의 숙련 정도에 따라 측정 결과에 편차가 큰 단점이 있고, 또한 조영제를 사용해야 하는 경우 환자에게 부작용이 발생할 수 있는 문제가 있다.However, Doppler imaging has the disadvantage that the measurement results can vary greatly depending on the skill level of the photographer, and there is also the problem that side effects may occur in the patient if a contrast agent is used.

따라서 도플러 원리를 응용한 도플러 영상을 이용하는 대신, 순수한 B-mode 영상을 이용한 혈류 속도 측정 장비의 발명이 요구되지만, 이를 통해 얻어진 B-mode 영상의 혈류 신호는 노이즈 신호와 혼합되어 있어 일반적인 이미지 프로세싱 방식으로는 혈류 신호를 정확하게 해석하기 어려운 문제가 있다.Therefore, instead of using Doppler images that apply the Doppler principle, there is a need for the invention of a blood flow velocity measurement device that uses pure B-mode images. However, the blood flow signal of the B-mode image obtained through this method is mixed with noise signals, so there is a problem that it is difficult to accurately interpret the blood flow signal using a general image processing method.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 혈류의 흐름을 모사하는 장치를 통해 혈류 속도 등을 시뮬레이션하기 위한 다양한 방법과 장치가 개발되고 있으며, 이러한 예로는 등록특허공보 제2106631호의 관상동맥 혈류 시뮬레이터(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.In order to solve the above problems, various methods and devices are being developed to simulate blood flow velocity, etc. through devices that simulate the flow of blood flow. An example of this is the coronary artery blood flow simulator disclosed in Patent Publication No. 2106631 (hereinafter referred to as “patent document”).

상기 특허문헌은 혈관모델을 형성하는 모의혈관부; 유체가 수용 가능한 저수조; 상기 저수조와 상기 모의혈관부를 연결하는 제1 튜브; 상기 저수조와 상기 모의혈관부를 연결하는 제2 튜브; 상기 제1 튜브에 배치되어 있는 제1펌프; 상기 제1튜브에 배치되어 있는 제1 밸브; 상기 제2 튜브에 배치되어 있는 제2밸브; 및 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 연결하는 제3 튜브를 포함하며, 상기 제1펌프는 저수조에 수용되는 유체를 제1 밸브로 흐르게 하며, 유체는 제1 밸브 제어로 모의혈관부 및 제3튜브를 통해 연결된 제2 밸브로 흐르고, 제2 밸브는 유체가 저수조 및 모의혈관부로 흐르도록 하며, 제3튜브에 배치되어 있고 모의혈관부의 내경의 100 내지 200%의 내경을 가지는 저항을 포함하는 것으로 이루어진다.The above patent document comprises: a simulated blood vessel forming a blood vessel model; a reservoir capable of containing a fluid; a first tube connecting the reservoir and the simulated blood vessel; a second tube connecting the reservoir and the simulated blood vessel; a first pump disposed in the first tube; a first valve disposed in the first tube; a second valve disposed in the second tube; and a third tube connecting the first valve and the second valve, wherein the first pump causes a fluid contained in the reservoir to flow to the first valve, and the fluid flows to the simulated blood vessel and the second valve connected through the third tube by controlling the first valve, and the second valve causes the fluid to flow to the reservoir and the simulated blood vessel, and includes a resistor disposed in the third tube and having an inner diameter of 100 to 200% of the inner diameter of the simulated blood vessel.

그러나 상기 특허문헌은 유체가 모의혈관부를 통과하도록 순환시킨 상태에서 모의혈관부에 와이어형 센서를 삽입하여 모의 혈관의 협착 부분의 압력과 흐름을 측정하는 것이나, 이 경우 와이어형 센서에 의해 모의 혈관의 협착 정도가 당초에 설정한 것과 달리 임의로 변경될 수 있으므로 측정되는 혈류 정보의 정확성이 저하되는 문제가 있다.However, the above patent document measures the pressure and flow of the stenotic portion of the simulated blood vessel by inserting a wire-type sensor into the simulated blood vessel while allowing the fluid to circulate through the simulated blood vessel. However, in this case, since the degree of stenosis of the simulated blood vessel can be arbitrarily changed from what was initially set by the wire-type sensor, there is a problem in that the accuracy of the measured blood flow information is reduced.

또한, 한 번에 하나의 조건으로만 혈류 측정이 가능하므로 모사가 요구되는 혈관의 다양한 조건에 따라 모의혈관부가 개별 제작되어야 하는 번거로움이 있다.In addition, since blood flow measurement is possible under only one condition at a time, there is the inconvenience of having to individually manufacture a simulated blood vessel section according to the various conditions of the blood vessel that require simulation.

따라서 실제와 유사한 조건에서 혈류를 모사하여 정확하게 혈류 속도를 측정할 수 있도록 구조가 개선된 혈류 속도 측정 방법 및 장치의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need to develop a blood flow velocity measurement method and device with an improved structure that can accurately measure blood flow velocity by simulating blood flow under conditions similar to reality.

KR 10-2106631 B1 (2020. 04. 24.)KR 10-2106631 B1 (2020. 04. 24.) KR 10-1907672 B1 (2018. 10. 05.)KR 10-1907672 B1 (2018. 10. 05.) KR 10-2339098 B1 (2021. 12. 09.)KR 10-2339098 B1 (2021. 12. 09.) KR 10-2023-0106949 A (2023. 07. 14.)KR 10-2023-0106949 A (2023. 07. 14.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 혈류 측정 방법 및 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실제와 유사한 조건에서 혈류를 모사하여 정확하게 혈류 속도를 측정할 수 있고, 이를 통해 혈관 B-mode 초음파 영상을 정량적으로 획득할 수 있는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional blood flow measurement methods and devices as described above, and the problem that the present invention seeks to solve is to provide a method and device for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images, which can accurately measure blood flow velocity by simulating blood flow under conditions similar to reality, and thereby quantitatively obtain vascular B-mode ultrasound images.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치는, 소정량의 모사 혈액이 동맥 혈관을 모사하는 튜브를 따라 순환되도록 구성되는 혈류모사부; 및 상기 혈류모사부를 따라 흐르는 상기 모사 혈액의 속도를 측정하는 혈류측정부로 구성되고, 상기 혈류모사부는 소정량의 모사 혈액이 저장되는 유체탱크; 상기 유체탱크에 저장된 모사 혈액을 펌핑하여 상기 튜브를 따라 순환시키는 워터펌프; 및 상기 튜브가 관통하도록 설치되어 유연한 재질의 피부를 모사하는 소정 크기의 팬텀을 포함하고, 상기 워터펌프는 정량펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a device for measuring a simulated arterial blood flow velocity using a vascular B-mode ultrasound image, comprising: a blood flow-simulating unit configured to circulate a predetermined amount of simulated blood along a tube simulating an arterial blood vessel; and a blood flow measuring unit configured to measure the velocity of the simulated blood flowing along the blood flow-simulating unit, wherein the blood flow-simulating unit includes: a fluid tank in which a predetermined amount of simulated blood is stored; a water pump configured to pump the simulated blood stored in the fluid tank and circulate it along the tube; and a phantom of a predetermined size that is installed so as to allow the tube to penetrate therethrough and simulates skin made of a flexible material, and wherein the water pump is configured as a quantitative pump.

그리고 본 발명의 상기 혈류모사부는 상기 워터펌프의 동작이 일정 주기로 제어되어 혈류의 맥동성이 모사되는 것을 또 다른 특징으로 한다.Another feature of the blood flow simulating unit of the present invention is that the operation of the water pump is controlled at a constant cycle to simulate the pulsation of blood flow.

또한, 본 발명은 상기 팬텀을 기준으로 상, 하류측에 위치되는 상기 튜브상에 모사 혈액의 역류를 방지하는 제1, 2 역류방지밸브가 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that first and second anti-reflux valves are further installed on the tube located on the upper and downstream sides with respect to the phantom to prevent the reverse flow of simulated blood.

이에 더해 본 발명은 상기 팬텀을 통과하여 상기 유체탱크로 연결되는 상기 튜브상에 모사 혈액의 혈류 속도를 검사하는 유량계가 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that a flow meter for examining the blood flow rate of the simulated blood is further installed on the tube passing through the phantom and connected to the fluid tank.

한편, 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법에 있어서, 모사 혈액을 유체탱크에 저장하는 모사 혈액 저장 단계; 혈관을 모사하는 복수 개의 튜브를 상기 유체탱크와 피부 조직을 모사하는 팬텀을 경유하여 순환하도록 설치하는 튜브 설치 단계; 상기 유체탱크에 저장된 모사 혈액을 상기 복수 개의 튜브상에 설치된 워터펌프를 통해 펌핑하는 모사 혈액 펌핑 단계; 상기 복수 개의 튜브와 상기 팬텀을 통과하는 모사 혈액의 흐름을 초음파로 측정하는 혈류 측정 단계; 측정된 혈류 속도 데이터를 기초로 하여 기계 학습을 수행하는 딥러닝 단계; 및 상기 딥러닝 단계를 통해 학습된 혈류 속도와 실제로 촬영된 혈관 B-mode 초음파 영상 내의 혈류 신호를 대비하여 혈류 속도를 예측하는 혈류 속도 예측 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a method for measuring a simulated arterial blood flow velocity using a vascular B-mode ultrasound image according to the present invention is characterized by including a simulated blood storage step of storing simulated blood in a fluid tank; a tube installation step of installing a plurality of tubes simulating blood vessels to circulate through the fluid tank and a phantom simulating skin tissue; a simulated blood pumping step of pumping the simulated blood stored in the fluid tank through a water pump installed on the plurality of tubes; a blood flow measurement step of measuring the flow of the simulated blood passing through the plurality of tubes and the phantom using ultrasound; a deep learning step of performing machine learning based on the measured blood flow velocity data; and a blood flow velocity prediction step of predicting the blood flow velocity by comparing the blood flow velocity learned through the deep learning step with a blood flow signal in an actually photographed vascular B-mode ultrasound image.

본 발명에 따르면, 사람의 혈액과 혈관을 모사한 혈류모사부를 통해 인체의 각기 다른 부위에 위치한 혈관(동맥)에 흐르는 혈류 속도를 실제 혈류에 적합하게 모사할 수 있고, 이를 통해 혈류측정부의 도플러 기능으로 모사 혈관에 흐르는 모사혈류의 속도를 비교 평가 할 수 있으며, 이렇게 누적 획득되는 데이터를 활용하여 혈관 B-mode 초음파 영상만으로 실제 혈류 속도를 측정할 있게 되는 장점이 있다.According to the present invention, the blood flow velocity in blood vessels (arteries) located in different parts of the human body can be simulated to suit actual blood flow through a blood flow simulating unit that simulates human blood and blood vessels, and through this, the velocity of the simulated blood flow in the simulated blood vessels can be compared and evaluated using the Doppler function of the blood flow measuring unit, and there is an advantage in that the actual blood flow velocity can be measured only with a vascular B-mode ultrasound image by utilizing the data accumulated in this way.

도 1은 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치의 예를 보인 구성도.
도 2는 도 1에 따른 혈류모사부의 팬텀에 제1, 2 역류방지밸브가 설치되는 예를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치의 다른 실시예를 보인 구성도.
도 4는 도 3에 따른 혈류모사부의 팬텀에 제1, 2 역류방지밸브가 설치되는 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 팬텀에 실링부재가 설치되는 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 팬텀에 실링부재와 실링캡이 설치되는 예를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법의 예를 보인 순서도.
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a simulated arterial blood flow velocity measurement device using vascular B-mode ultrasound images according to the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing an example in which the first and second anti-return valves are installed in the phantom of the blood flow simulating section according to FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of a simulated arterial blood flow velocity measurement device using vascular B-mode ultrasound images according to the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing an example in which the first and second anti-return valves are installed in the phantom of the blood flow simulating unit according to FIG. 3.
Figure 5 is a drawing showing an example of a sealing member being installed in a phantom according to the present invention.
Figure 6 is a drawing showing an example of a sealing member and a sealing cap being installed in a phantom according to the present invention.
Figure 7 is a flow chart showing an example of a method for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, a detailed description will be given with reference to the attached drawings illustrating preferred embodiments of the present invention.

본 발명은 실제와 유사한 조건에서 혈류를 모사하여 정확하게 혈류 속도를 측정할 수 있고, 이를 통해 혈관 B-mode 초음파 영상을 정량적으로 획득할 수 있는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 혈류모사부(10)와 혈류측정부(20)를 포함한다.The present invention provides a method and device for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound images, which can accurately measure blood flow velocity by simulating blood flow under conditions similar to reality, and thereby quantitatively obtain vascular B-mode ultrasound images. The present invention includes a blood flow simulating unit (10) and a blood flow measuring unit (20), as illustrated in FIG. 1.

혈류모사부(10)는 사람의 혈류를 모사하기 위한 구성으로, 이러한 혈류모사부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 소정량의 모사 혈액이 저장되는 유체탱크(11)와, 상기 유체탱크(11)에 저장된 모사 혈액을 펌핑하여 상기 튜브를 따라 순환시키는 워터펌프(12); 및 상기 튜브가 관통하도록 설치되어 유연한 재질의 피부를 모사하는 소정 크기의 팬텀(13)을 포함한다.The blood flow simulation unit (10) is configured to simulate human blood flow, and as illustrated in FIG. 1, the blood flow simulation unit (10) includes a fluid tank (11) in which a predetermined amount of simulated blood is stored, a water pump (12) that pumps the simulated blood stored in the fluid tank (11) and circulates it along the tube; and a phantom (13) of a predetermined size that simulates skin made of a flexible material and is installed so that the tube passes through it.

이때 유체탱크(11)의 내부에는 저장되는 모사 혈액이 응고되는 것을 방지하기 위해 모터 등에 의해 회전 동작되는 교반기(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.At this time, a stirrer (not shown) that rotates by a motor or the like may be installed inside the fluid tank (11) to prevent the stored simulated blood from coagulating.

그리고 유체탱크(11)에 저장되는 모사 혈액은 사람의 적혈구의 모사가 가능한 미국 'CIRS Inc.(SUN NUCLEAR)'社의 'Model 769DF' 혈액 모방 유체(Doppler Fluid)가 사용될 수 있다.And the simulated blood stored in the fluid tank (11) can be a blood-mimicking fluid (Doppler Fluid) of 'CIRS Inc. (SUN NUCLEAR)' of the United States that can simulate human red blood cells, 'Model 769DF'.

또한, 워터펌프(12)는 1 ~ 1000ml/min의 범위 내에서 원하는 속도로 설정 및 정량적 제어가 가능하도록 정량펌프(Peristaltic Pump)로 구성될 수 있다.Additionally, the water pump (12) may be configured as a peristaltic pump so that it can be set and quantitatively controlled at a desired speed within a range of 1 to 1000 ml/min.

더욱 바람직하게는 정량펌프가 튜빙 펌프로 구성될 수 있고, 이러한 튜빙 펌프의 헤더 내부에 구비된 롤러가 튜브를 가압하여, 튜브 내부의 모사 혈액이 일정 방향으로 배출되도록 구성될 수 있고, 이러한 워터펌프(12)의 동작을 일정 주기로 제어하여 혈류의 맥동성(Pulsatile)이 모사되도록 구성될 수 있다.More preferably, the metering pump may be configured as a tubing pump, and a roller provided inside the header of the tubing pump may be configured to pressurize the tube so that the simulated blood inside the tube is discharged in a certain direction, and the operation of the water pump (12) may be controlled at a certain cycle so that the pulsatile nature of the blood flow is simulated.

이때 워터펌프(12)의 룰러가 풀리는 시간 간격 동안 발생하는 역류 현상을 방지하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 팬텀(13)의 상류측(워터펌프(12)와 팬텀(13) 사이)과 하류측(팬텀(13)과 유체탱크(11) 사이) 튜브 상에 혈류의 역류를 방지하기 위한 제1, 2 역류방지밸브(V1, V2)가 설치될 수 있고, 이러한 제1, 2 역류방지밸브(V1, V2)는 팬텀(13)을 기준으로 5 ~ 10cm 이격된 상, 하류측 튜브 상에 설치될 수 있고, 이는 팬텀(13)을 통과하는 모사 혈액의 혈류 속도에 역류방지밸브(V1, V2)의 구성이 주는 영향을 최소화하기 위함이다.At this time, in order to prevent a backflow phenomenon occurring during the time interval in which the ruler of the water pump (12) is released, as illustrated in FIG. 2, first and second backflow prevention valves (V1, V2) for preventing backflow of blood may be installed on the tubes on the upstream side (between the water pump (12) and the phantom (13)) and the downstream side (between the phantom (13) and the fluid tank (11)) of the phantom (13), and these first and second backflow prevention valves (V1, V2) may be installed on the upstream and downstream tubes spaced 5 to 10 cm apart from the phantom (13), and this is to minimize the influence of the configuration of the backflow prevention valves (V1, V2) on the blood flow velocity of the simulated blood passing through the phantom (13).

위에서는 제1, 2 역류방지밸브(V1, V2)라고 기재되었으나, 통상적인 밸브의 구성에 한정되지 않고, 모사 혈액이 흐르는 방향으로의 저항을 최소화하면서도 역 방향으로의 흐름을 차단할 수 있는 다양한 형태의 판막 또는 캡 등의 구조로 변경되어 실시되어도 무방하다.Although the first and second anti-return valves (V1, V2) are described above, they are not limited to the configuration of a conventional valve, and may be implemented by changing the structure to various types of valves or caps that can block the flow in the reverse direction while minimizing the resistance in the direction in which the simulated blood flows.

그리고 팬텀(13, Flow Phantom)은 소정 길이를 가지는 소정 두께의 실리콘 재질의 블록으로 구성될 수 있고, 이러한 팬텀(13)에는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 지름을 가지면서 혈관을 모사하는 제1, 2, 3 튜브(T1, T2, T3)가 선택적으로 각각 설치되는 제1, 2, 3 관통공(H1, H2, H3)이 형성될 수 있다.And the phantom (13, Flow Phantom) can be composed of a block of silicone material having a predetermined thickness and a predetermined length, and the phantom (13) can be formed with first, second, and third through-holes (H1, H2, H3) in which first, second, and third tubes (T1, T2, T3) having different diameters and simulating blood vessels are selectively installed, as shown in FIG. 2.

이때 제1 관통공(H1)은 4㎜의 지름을 가지도록 형성될 수 있고, 제2 관통공(H2)은 6㎜의 지름을 가지도록 형성될 수 있으며, 제3 관통공(H3)은 8㎜의 지름을 가지도록 형성될 수 있는데, 이는 다양한 조건(혈관 협착 등)에서 혈류 속도장을 동시에 측정하기 위함이다.At this time, the first through hole (H1) can be formed to have a diameter of 4 mm, the second through hole (H2) can be formed to have a diameter of 6 mm, and the third through hole (H3) can be formed to have a diameter of 8 mm. This is to simultaneously measure blood flow velocity fields under various conditions (such as vascular stenosis).

또한, 동맥 혈관을 모사하는 제1, 2, 3 튜브(T1, T2, T3)는 실제의 혈관을 고려하여 내경이 6 ~ 6.4mm로 형성되고, 외경이 9 ~ 9.6mm로 형성되는 실리콘 재질의 투명 또는 반투명 튜브로 구성될 수 있으며, 이러한 제1, 2, 3 튜브(T1, T2, T3)는 팬텀(13)을 기준으로 양측의 튜브 부분이 분리 결합되도록 구성되어 부분 교체가 가능하도록 구성될 수 있다.In addition, the first, second, and third tubes (T1, T2, and T3) simulating arterial blood vessels may be formed as transparent or translucent tubes made of silicone material with an inner diameter of 6 to 6.4 mm and an outer diameter of 9 to 9.6 mm in consideration of actual blood vessels, and these first, second, and third tubes (T1, T2, and T3) may be configured such that the tube sections on both sides are separated and combined based on the phantom (13) so as to enable partial replacement.

이에 더해 튜브상에는 내부에 흐르는 모사 혈액의 혈류가 실제 동맥 혈류 흐름에 가깝게 모사하기 위해 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 튜브 내부의 혈류 속도를 검출하여 워터펌프(12)의 속도를 검증하는 초음파 방식의 유량계(14)가 더 설치될 수 있으며, 이러한 초음파 방식의 유량계(14)를 통해 튜브 내부의 혈류에 영향을 주지 않고도 튜브의 외부에서 초음파로 튜브 내부의 혈류 속도를 정확하게 검출할 수 있게 된다.In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, an ultrasonic flow meter (14) may be installed inside the tube to detect the blood flow velocity inside the tube and verify the speed of the water pump (12) so that the blood flow of the simulated blood flowing inside the tube closely resembles the actual arterial blood flow. Through this ultrasonic flow meter (14), the blood flow velocity inside the tube can be accurately detected using ultrasonic waves from the outside of the tube without affecting the blood flow inside the tube.

이때 유량계(14)는 팬텀(13)을 기준으로 하류측(팬텀(13)과 유체탱크(11)의 사이) 튜브상에 설치될 수 있고, 더욱 바람직하게는 팬텀(13)을 기준으로 20cm 이내의 튜브상에 설치되어 모사 혈액의 혈류 속도가 일정하게 유지되는지를 검출하도록 구성될 수 있으며, 이렇게 검출되는 혈류의 속도에 기초하여 실제 혈류의 맥동에 가깝도록 워터펌프(12)의 동작이 최적으로 제어되게 된다.At this time, the flow meter (14) can be installed on the tube on the downstream side (between the phantom (13) and the fluid tank (11)) based on the phantom (13), and more preferably, can be installed on the tube within 20 cm based on the phantom (13) and configured to detect whether the blood flow speed of the simulated blood is maintained constant, and based on the blood flow speed detected in this way, the operation of the water pump (12) is optimally controlled to be close to the pulsation of the actual blood flow.

여기서 유량계(14)가 팬텀(13)을 기준으로 20cm를 초과하여 이격된 위치에 설치되면, 팬텀(13)을 통과하여 변화되는 혈류의 속도를 측정하는 효과가 감소되므로 워터펌프(12)의 동작을 제어하는 기준으로 채택하기에 바람직하지 못하고, 따라서 본 발명은 유량계(14)가 팬텀(13)을 기준으로 20cm이내의 튜브상에 설치되게 된다.Here, if the flow meter (14) is installed at a position more than 20 cm apart from the phantom (13), the effect of measuring the speed of blood flow changing through the phantom (13) is reduced, so it is not desirable to use it as a criterion for controlling the operation of the water pump (12). Accordingly, in the present invention, the flow meter (14) is installed on a tube within 20 cm apart from the phantom (13).

또한, 팬텀(13)의 관통공(제1, 2, 3 관통공(H1, H2, H3))을 관통하도록 설치되는 튜브(제1, 2, 3 튜브(T1, T2, T3))의 외측면과 관통공의 내측면 사이에 소정 간격의 공극(G)이 형성되는 경우, 후술되는 혈류측정부(20)의 초음파를 통해 혈류 속도를 정확하게 측정하지 못할 수 있고, 이를 방지하기 위해 관통공과 튜브 사이의 공극(G)에 초음파 겔(Ultrasound Transmission Gel)이 충전될 수 있다.In addition, when a gap (G) of a predetermined interval is formed between the outer surface of the tube (the first, second, third tube (T1, T2, T3)) installed to penetrate the through-hole (the first, second, third through-hole (H1, H2, H3)) of the phantom (13) and the inner surface of the through-hole, the blood flow velocity may not be accurately measured through the ultrasonic waves of the blood flow measurement unit (20) described later, and to prevent this, an ultrasonic gel (Ultrasound Transmission Gel) may be filled in the gap (G) between the through-hole and the tube.

이를 위해 튜브를 관통하도록 소정 지름을 가지는 링 모양의 실링부재(S)가 설치된 상태에서 튜브의 일단이 팬텀(13)의 관통공을 관통하도록 삽입되고, 이를 통해 튜브의 일단이 팬텀(13)의 관통공을 통과하여 소정 길이 돌출되고 나면, 돌출된 튜브의 일단에 또 다른 실링부재(S)가 설치된다.To this end, a ring-shaped sealing member (S) having a predetermined diameter to penetrate the tube is installed, and one end of the tube is inserted to penetrate the through hole of the phantom (13), and through this, one end of the tube passes through the through hole of the phantom (13) and protrudes to a predetermined length, and then another sealing member (S) is installed on one end of the protruding tube.

그런 다음, 튜브에 끼워진 일측의 실링부재(S)를 팬텀(13)의 일측 관통공에 삽입하여 공극(G)을 커버하고, 팬텀(13)의 타측을 통해 공극(G)의 내부로 초음파 겔을 소정량 충전한 후, 튜브에 끼워진 타측의 실링부재(S)를 팬텀(13)의 타측 관통공에 삽입하여 공극(G)을 커버하게 되며, 이를 통해 도 5에 도시된 바와 같이 팬텀(13)의 양측에 실링부재(S)가 설치되어 공극(G)에 충전된 초음파 겔이 외부로 누출되지 않게 된다.Then, a sealing member (S) fitted into the tube is inserted into one side of the through hole of the phantom (13) to cover the gap (G), and a predetermined amount of ultrasonic gel is filled into the gap (G) through the other side of the phantom (13), and then the sealing member (S) fitted into the tube is inserted into the other side of the through hole of the phantom (13) to cover the gap (G), and as a result, as shown in FIG. 5, the sealing members (S) are installed on both sides of the phantom (13) to prevent the ultrasonic gel filled in the gap (G) from leaking to the outside.

위에서는 팬텀(13)의 관통공을 기준으로 양측에 실링부재(S)가 삽입되어 공극(G)이 커버되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이 경우 혈류의 반복적인 맥동에 의해 삽입된 실링부재(S)가 유동되어 공극(G)에 충전된 초음파 겔이 외부로 누출될 수 있고, 따라서 본 발명은 실링부재(S)를 팬텀(13)의 양측에 더욱 확실하고 강건하게 고정하기 위해 팬텀(13)의 양측면에 밀착 고정되는 소정 크기의 실링캡(C)이 더 설치될 수 있다.In the above, it has been illustrated and described that sealing members (S) are inserted on both sides of the through hole of the phantom (13) to cover the gap (G), but in this case, the inserted sealing members (S) may flow due to the repetitive pulsation of blood flow, causing the ultrasound gel filled in the gap (G) to leak to the outside. Therefore, in order to more reliably and sturdily fix the sealing members (S) to both sides of the phantom (13), a sealing cap (C) of a predetermined size that is tightly fixed to both sides of the phantom (13) may be further installed.

이러한 실링캡(C)은 도 6에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지는 원판 모양으로 형성되면서 가운데 부분에는 튜브의 지름보다 상대적으로 지름이 큰 구멍(도면부호 없음)이 형성되어 튜브에 끼움 삽입되고, 일측면에는 복수 개의 정착돌기(도면부호 없음)가 돌출 형성되어 도 6에 도시된 바와 같이 팬텀(13)의 측면에 억지 삽입되어 고정되도록 구성될 수 있다.As shown in Fig. 6, this sealing cap (C) is formed in a disc shape with a predetermined diameter, and a hole (no drawing symbol) having a diameter relatively larger than the diameter of the tube is formed in the center portion to be inserted into the tube, and a plurality of fixing protrusions (no drawing symbol) are formed protruding on one side to be forcibly inserted and fixed into the side of the phantom (13) as shown in Fig. 6.

이때 실링캡(C)은 구멍의 일측이 소정 폭 절개된 'C'자 모양으로 형성되고, 이렇게 절개된 부분을 통해 튜브의 측면에서 실링캡(C)이 끼움 설치되도록 구성될 수 있다.At this time, the sealing cap (C) is formed in a 'C' shape with one side of the hole cut to a predetermined width, and the sealing cap (C) can be configured to be installed by fitting it onto the side of the tube through the cut portion.

혈류측정부(20)는 초음파를 이용하여 팬텀(13)을 통과하여 흐르는 모사 혈액의 혈류 속도장을 측정하는 구성이다.The blood flow measurement unit (20) is configured to measure the blood flow velocity field of simulated blood flowing through a phantom (13) using ultrasound.

이러한 혈류측정부(20)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 초음파 빔을 생성하는 초음파 빔 형성기(21)와, 상기 초음파 빔 형성기(21)를 통해 발생하는 초음파를 이용하여 혈류 속도를 측정하는 초음파 프로브(22)로 구성될 수 있다.This blood flow measurement unit (20) may be composed of an ultrasonic beam former (21) that generates an ultrasonic beam as shown in FIGS. 1 and 3, and an ultrasonic probe (22) that measures blood flow velocity using ultrasonic waves generated through the ultrasonic beam former (21).

이때 초음파 프로브(22)는 튜브와 팬텀(13)에 주는 영향을 최소화하기 위해 팬텀(13)의 외부에서 팬텀(13)의 내부를 관통하도록 설치되는 튜브 내부의 혈류 속도를 초음파로 측정하도록 설치될 수 있다.At this time, the ultrasonic probe (22) can be installed to measure the blood flow velocity inside the tube by ultrasonic waves, which is installed from the outside of the phantom (13) to penetrate the inside of the phantom (13) to minimize the influence on the tube and the phantom (13).

그리고 초음파 프로브(22)를 통해 측정된 원시 데이터(B-mode)는 혈류 속도장 측정을 위한 알고리즘이 적용된 다음, 혈관 영상이 고해상도로 재구성되어 혈관 속도장 영상이 인공지능 딥러닝 기법에 의해 반복 학습되게 된다.And the raw data (B-mode) measured through the ultrasound probe (22) is subjected to an algorithm for measuring the blood flow velocity field, and then the blood vessel image is reconstructed in high resolution, and the blood vessel velocity field image is repeatedly learned by the artificial intelligence deep learning technique.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 원시 데이터(B-mode)가 입력되면, 원시 데이터에 SVD 필터(Singular Value Decomposition Filter)가 적용되어 노이즈가 제거되고, 이후 노이즈가 제거된 영상에 혈류 속도장 알고리즘이 적용되며, 이후 딥러닝 기반 초고해상도 초음파 영상획득 알고리즘(DL-SRU)이 적용되게 된다.To explain this in more detail, when raw data (B-mode) is input, a SVD filter (Singular Value Decomposition Filter) is applied to the raw data to remove noise, and then a blood flow velocity field algorithm is applied to the image from which noise has been removed, and then a deep learning-based super-resolution ultrasound image acquisition algorithm (DL-SRU) is applied.

이때 혈류 속도장 알고리즘은 공지된 학술논문 "TracTrac: a fast multi-object tracking algorithm for motion estimation, 저자 Joris Heyman, Computers & Geosciences, 128권, 2019년 7월, 11-18페이지"에 개시된 모션 추정을 위한 빠른 다중 객체 추적 알고리즘이 적용될 수 있다.At this time, the blood flow velocity field algorithm can be applied to the fast multi-object tracking algorithm for motion estimation disclosed in the known academic paper "TracTrac: a fast multi-object tracking algorithm for motion estimation, author Joris Heyman, Computers & Geosciences, Vol. 128, July 2019, pp. 11-18".

그리고 딥러닝 기반 초고해상도 초음파 영상획득 알고리즘(DL-SRU)은 등록특허공보 제2248444호(초음파 영상 생성 방법 및 이를 수행하는 장치들)에 개시된 AI 딥러닝 훈련 기법(알고리즘)이 적용될 수 있다.And the deep learning-based super-resolution ultrasound image acquisition algorithm (DL-SRU) can be applied with the AI deep learning training technique (algorithm) disclosed in Patent Publication No. 2248444 (Method for generating ultrasound images and devices performing the same).

한편, 위에서는 팬텀(13)의 관통공(제1, 2, 3 관통공(H1, H2, H3))이 서로 다른 지름을 가지도록 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 관통공의 일단 지름에 비해 타단의 지름이 상대적으로 크거나 작게 형성되도록 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있고, 또 다르게는 관통공 양단 부분의 지름에 비해 상대적으로 가운데 부분의 지름이 작게 형성되도록 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.Meanwhile, the above description only shows and explains that the through holes (first, second, third through holes (H1, H2, H3)) of the phantom (13) are formed to have different diameters, but unlike this, they can be formed to be inclined at a predetermined angle so that the diameter of one end of the through hole is formed to be relatively larger or smaller than the diameter of the other end, and alternatively, they can be formed to be inclined at a predetermined angle so that the diameter of the middle part is formed to be relatively smaller than the diameter of the two ends of the through hole.

또한, 위에서는 하나의 팬텀(13)에 제1, 2, 3 관통공(H1, H2, H3)이 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 하나의 팬텀(13)에 1개 이상 복수 개의 관통공이 형성되어도 무방하다.In addition, although it is illustrated and described above that only the first, second, and third through-holes (H1, H2, H3) are formed in one phantom (13), it is also possible for one or more through-holes to be formed in one phantom (13).

이에 더해 위에서는 팬텀(13)에 서로 다른 지름의 관통공이 복수 개 형성되어 내부를 관통하도록 튜브가 삽입 설치되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 팬텀(13)이 소정 크기를 가지는 가압유닛(도시하지 않음)에 안착된 다음, 상기 가압유닛을 통해 설정된 압력으로 팬텀(13)이 선택적으로 가압되도록 구성될 수 있다.In addition, the above description only shows and explains that multiple through holes of different diameters are formed in the phantom (13) and tubes are inserted and installed to penetrate the interior. However, unlike this, the phantom (13) may be configured to be mounted on a pressurizing unit (not shown) having a predetermined size and then selectively pressurized to a set pressure through the pressurizing unit.

이때 가압유닛은 팬텀(13)을 전체적으로 동일한 압력으로 가압할 수 있도록 팬텀(13)의 크기에 대응되는 가압부(도시하지 않음)가 구비될 수 있고, 팬텀(13)이 안착되는 안착부(도시하지 않음)에는 가압부를 통해 팬텀(13)이 가압되는 압력을 측정하기 위한 로드셀 등의 압력측정기(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.At this time, the pressurizing unit may be equipped with a pressurizing portion (not shown) corresponding to the size of the phantom (13) so that the entire phantom (13) can be pressurized with the same pressure, and a pressure measuring device (not shown) such as a load cell for measuring the pressure applied to the phantom (13) through the pressurizing portion may be installed in the mounting portion (not shown) on which the phantom (13) is mounted.

또한, 위에서는 팬텀(13)이 소정 크기를 가지는 블록 모양으로 형성된 다음, 양측면을 관통하도록 복수 개의 관통공이 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 소정 크기를 가지는 한 쌍의 상,하측 팬텀부(도시하지 않음)로 구성된 다음, 서로 마주하는 면에 반원 모양의 안착홈(도시하지 않음)이 형성되고, 이러한 상측 팬텀부가 가압부의 저면에 부착되며, 하측 팬텀부가 안착부의 상면에 부착되는 것으로 변경되어 실시될 수 있다.In addition, the above is only illustrated and described as the phantom (13) being formed in a block shape having a predetermined size and then having multiple penetration holes formed to penetrate both sides, but it can be implemented by changing it to be formed of a pair of upper and lower phantom parts (not illustrated) having a predetermined size and then having semicircular mounting grooves (not illustrated) formed on surfaces facing each other, and the upper phantom part being attached to the bottom surface of the pressurizing part and the lower phantom part being attached to the top surface of the mounting part.

이러한 구성을 통해 튜브를 관통공에 관통 삽입하는 대신, 상, 하측 팬텀부 가 상하로 이격된 위치에서 튜브가 안착홈에 안착된 다음, 가압부가 소정 높이로 하강되어 안착홈에 안착된 튜브를 소정 압력으로 가압되도록 하여 다양한 조건으로 혈류가 측정될 수 있다.With this configuration, instead of inserting the tube through the penetration hole, the tube is seated in the mounting groove at a position where the upper and lower phantom sections are spaced apart from each other, and then the pressurizing section is lowered to a predetermined height to pressurize the tube seated in the mounting groove to a predetermined pressure, so that blood flow can be measured under various conditions.

이때 안착홈의 지름을 달리하는 것으로 가압부가 동일한 압력으로 상,하측 팬텀부를 가압하더라도 튜브에 가해지는 압력에 차이가 발생하도록 구성될 수 있다.At this time, by changing the diameter of the settling groove, it can be configured so that even if the pressurized portion presses the upper and lower phantom portions with the same pressure, a difference occurs in the pressure applied to the tube.

이하에서는 본 발명에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치를 이용하여 혈류 속도를 측정하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for measuring blood flow velocity using a simulated arterial blood flow velocity measuring device using vascular B-mode ultrasound images according to the present invention is described.

유체탱크(11)의 내부에 소정량의 모사 혈액이 충전(저장)된 다음(모사 혈액 저장 단계(S10)), 모사 혈관인 튜브의 일단이 유체탱크(11) 내부의 모사 혈액에 소정 깊이 잠기도록 연결되고, 이후 튜브의 타단이 워터펌프(12)의 흡입구 쪽에 연결된다.After a predetermined amount of simulated blood is filled (stored) inside the fluid tank (11) (simulated blood storage step (S10)), one end of a tube, which is a simulated blood vessel, is connected to be immersed in the simulated blood inside the fluid tank (11) to a predetermined depth, and then the other end of the tube is connected to the suction port of the water pump (12).

그리고 워터펌프(12)의 배출구 쪽에 또 다른 튜브의 일단이 연결되고, 상기 튜브의 타단이 팬텀(13)의 관통공을 관통하도록 설치된 다음, 유체탱크(11)의 내부로 모사 혈액이 회수되도록 연결된다(튜브 설치 단계(S20)).Then, one end of another tube is connected to the discharge port side of the water pump (12), and the other end of the tube is installed to penetrate the through hole of the phantom (13), and then connected to recover the simulated blood into the interior of the fluid tank (11) (tube installation step (S20)).

위와 같이 튜브 설치가 완료되면, 워터펌프(12)가 동작되어 모사 혈액이 유체탱크(11)의 내부에서 펌핑되어 팬텀(13)을 통과하도록 제어된다(모사 혈액 펌핑 단계(S30)).When the tube installation is completed as above, the water pump (12) is operated and controlled so that the simulated blood is pumped from inside the fluid tank (11) and passes through the phantom (13) (simulated blood pumping step (S30)).

이후 혈류측정부(20)를 통해 팬텀(13)을 통과하는 튜브 내부의 모사 혈액이 흐르는 혈류 속도가 측정되고, 이렇게 측정된 데이터가 원시 데이터(B-mode)로 저장된다(혈류 속도 측정 단계(S40)).Thereafter, the blood flow velocity of the simulated blood flowing inside the tube passing through the phantom (13) is measured through the blood flow measurement unit (20), and the data thus measured is stored as raw data (B-mode) (blood flow velocity measurement step (S40)).

위와 같이 원시 데이터가 저장되고 나면, 해당 원시 데이터에 SVD 필터, 속도장 알고리즘 및 딥러닝 기반 초고해상도 초음파 영상획득 알고리즘(DL-SRU)이 순차적으로 적용되고(딥러닝 단계(S50)), 이렇게 학습된 데이터를 기반으로 환자에게서 실제로 측정되는 원시 데이터(B-mode)로부터 혈류 속도를 예측하는 데에 사용되게 된다(혈류 속도 예측 단계(S60)).Once the raw data is stored as above, an SVD filter, a velocity field algorithm, and a deep learning-based super-resolution ultrasound image acquisition algorithm (DL-SRU) are sequentially applied to the raw data (deep learning step (S50)), and the learned data is used to predict blood flow velocity from raw data (B-mode) actually measured from a patient (blood flow velocity prediction step (S60)).

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 사람의 혈액과 혈관을 모사한 혈류모사부를 통해 인체의 각기 다른 부위에 위치한 혈관(동맥)에 흐르는 혈류 속도를 실제 혈류에 적합하게 모사할 수 있고, 이를 통해 혈류측정부의 도플러 기능으로 모사 혈관에 흐르는 모사혈류의 속도를 비교 평가 할 수 있으며, 이렇게 누적 획득되는 데이터를 활용하여 혈관 B-mode 초음파 영상만으로 실제 혈류 속도를 측정할 있게 된다.As described above, the present invention can simulate blood flow velocity in blood vessels (arteries) located in different parts of the human body appropriately to actual blood flow through a blood flow simulation unit that simulates human blood and blood vessels, and through this, the velocity of simulated blood flow in the simulated blood vessels can be compared and evaluated using the Doppler function of the blood flow measurement unit, and by utilizing the data accumulated in this way, the actual blood flow velocity can be measured using only a vascular B-mode ultrasound image.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.In the above, for the convenience of explanation, the preferred embodiments have been described with drawings and reference numerals and names assigned to the components shown in the drawings. However, this is only one embodiment according to the present invention, and the scope of the rights should not be interpreted as being limited to the shapes and names assigned in the drawings. It should be readily apparent that changes to various shapes predictable from the description of the invention and simple substitutions with components that perform the same function are within the scope of changes that can be easily performed by those skilled in the art.

10: 혈류모사부 11: 유체탱크
12: 워터펌프 13: 팬텀
14: 유량계 20: 혈류측정부
20: 혈류측정부 21: 초음파 빔 형성기
22: 초음파 프로브 C: 실링캡
G: 공극 H1: 제1 관통공
H2: 제2 관통공 H3: 제3 관통공
S: 실링부재 T1: 제1 튜브
T2: 제2 튜브 T3: 제3 튜브
V1: 제1 역류방지밸브 V2: 제2 역류방지밸브
10: Blood flow simulation unit 11: Fluid tank
12: Water pump 13: Phantom
14: Flow meter 20: Blood flow measurement unit
20: Blood flow measurement unit 21: Ultrasound beam former
22: Ultrasonic probe C: Sealing cap
G: Gap H1: First through hole
H2: Second through hole H3: Third through hole
S: Sealing member T1: First tube
T2: Second tube T3: Third tube
V1: 1st check valve V2: 2nd check valve

Claims (5)

모의 동맥 혈류 속도 측정장치에 있어서,
소정량의 모사 혈액이 동맥 혈관을 모사하는 튜브를 따라 순환되도록 구성되는 혈류모사부(10); 및
상기 혈류모사부(10)를 따라 흐르는 상기 모사 혈액의 속도를 측정하는 혈류측정부(20);
로 구성되고,
상기 혈류모사부(10)는,
소정량의 모사 혈액이 저장되는 유체탱크(11);
상기 유체탱크(11)에 저장된 모사 혈액을 펌핑하여 상기 튜브를 따라 순환시키는 워터펌프(12); 및
상기 튜브가 관통하도록 설치되어 유연한 재질의 피부를 모사하는 소정 크기의 팬텀(13);
을 포함하며,
상기 워터펌프(12)는,
정량펌프로 구성되고,
상기 팬텀(13)을 기준으로 상, 하류측에 위치되는 상기 튜브상에는,
모사 혈액의 역류를 방지하는 제1, 2 역류방지밸브(V1, V2)가 설치되며,
상기 팬텀(13)은,
상기 튜브가 관통하는 관통공이 형성된 다음, 상기 관통공과 상기 튜브 사이의 공극(G)에 초음파 겔이 충전되고, 상기 튜브에 실링부재(S)가 설치되며, 상기 팬텀(13)의 양측에서 상기 실링부재(S)가 상기 관통공에 삽입되어 상기 공극(G)에 초음파 겔이 충전된 상태로 커버되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치.
In a simulated arterial blood flow velocity measuring device,
A blood flow simulating unit (10) configured to circulate a predetermined amount of simulated blood along a tube simulating an arterial blood vessel; and
A blood flow measurement unit (20) that measures the speed of the simulated blood flowing along the blood flow simulation unit (10);
It consists of,
The above blood flow mimicking part (10) is
A fluid tank (11) in which a predetermined amount of simulated blood is stored;
A water pump (12) that pumps the simulated blood stored in the fluid tank (11) and circulates it along the tube; and
A phantom (13) of a predetermined size that simulates skin made of a flexible material and is installed so that the above tube penetrates through it;
Including,
The above water pump (12) is
It consists of a quantitative pump,
On the tube located above and below the phantom (13),
The first and second anti-reflux valves (V1, V2) are installed to prevent the backflow of the simulated blood.
The above phantom (13) is
A device for measuring blood flow velocity in a simulated artery using B-mode ultrasound images of blood vessels, characterized in that a through-hole through which the tube penetrates is formed, an ultrasound gel is filled in a space (G) between the through-hole and the tube, a sealing member (S) is installed in the tube, and the sealing member (S) is inserted into the through-hole on both sides of the phantom (13) so as to cover the space (G) filled with ultrasound gel.
청구항 1에 있어서,
상기 혈류모사부(10)는,
상기 워터펌프(12)의 동작이 일정 주기로 제어되어 혈류의 맥동성이 모사되는 것을 특징으로 하는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치.
In claim 1,
The above blood flow mimicking part (10) is
A device for measuring the velocity of a simulated arterial blood flow using a B-mode ultrasound image of a blood vessel, characterized in that the operation of the water pump (12) is controlled at a regular cycle to simulate the pulsation of blood flow.
삭제delete 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 팬텀(13)을 통과하여 상기 유체탱크(11)로 연결되는 상기 튜브상에는,
모사 혈액의 혈류 속도를 검사하는 유량계(14)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치.
In claim 1 or claim 2,
On the tube that passes through the above phantom (13) and is connected to the fluid tank (11),
A simulated arterial blood flow velocity measurement device using vascular B-mode ultrasound images, characterized in that a flow meter (14) for examining the blood flow velocity of simulated blood is further installed.
청구항 1에 따른 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정장치를 이용한 혈류 속도 측정 방법에 있어서,
모사 혈액을 유체탱크(11)에 저장하는 모사 혈액 저장 단계(S10);
혈관을 모사하는 복수 개의 튜브를 상기 유체탱크(11)와 피부 조직을 모사하는 팬텀(13)을 경유하여 순환하도록 설치하는 튜브 설치 단계(S20);
상기 유체탱크(11)에 저장된 모사 혈액을 상기 복수 개의 튜브상에 설치된 워터펌프(12)를 통해 펌핑하는 모사 혈액 펌핑 단계(S30);
상기 복수 개의 튜브와 상기 팬텀(13)을 통과하는 모사 혈액의 흐름을 초음파로 측정하는 혈류 속도 측정 단계(S40);
측정된 혈류 속도 데이터를 기초로 하여 기계 학습을 수행하는 딥러닝 단계(S50); 및
상기 딥러닝 단계(S50)를 통해 학습된 혈류 속도와 실제로 촬영된 혈관 B-mode 초음파 영상 내의 혈류 신호를 대비하여 혈류 속도를 예측하는 혈류 속도 예측 단계(S60);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈관 B-mode 초음파 영상을 이용한 모의 동맥 혈류 속도 측정 방법.
In a method for measuring blood flow velocity using a simulated arterial blood flow velocity measuring device using a vascular B-mode ultrasound image according to claim 1,
Simulated blood storage step (S10) for storing simulated blood in a fluid tank (11);
A tube installation step (S20) in which a plurality of tubes simulating blood vessels are installed to circulate through the fluid tank (11) and the phantom (13) simulating skin tissue;
A simulated blood pumping step (S30) of pumping simulated blood stored in the fluid tank (11) through a water pump (12) installed on the plurality of tubes;
A blood flow velocity measurement step (S40) for measuring the flow of simulated blood passing through the plurality of tubes and the phantom (13) using ultrasound;
A deep learning step (S50) for performing machine learning based on measured blood flow velocity data; and
A blood flow velocity prediction step (S60) for predicting the blood flow velocity by comparing the blood flow velocity learned through the above deep learning step (S50) with the blood flow signal in an actually captured blood vessel B-mode ultrasound image;
A method for measuring simulated arterial blood flow velocity using vascular B-mode ultrasound imaging, characterized in that it includes.
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