KR20160089762A - 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법 - Google Patents

방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 관한 것으로 방사선 촬영 장치의 제어 방법은, 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상을 획득하고, 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상을 획득하는 단계, 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 각각과, 상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터 사이의 차이를 연산하는 단계 및 상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법{An radiography apparatus, a method for controlling the radiography apparatus}
방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
방사선 촬영 장치는, 엑스선과 같은 방사선을 피사체에 조사하고, 피사체를 투과한 방사선을 수신하여 피사체 내부의 영상을 획득하는 촬영 장치를 의미한다. 방사선 촬영 장치는 방사선이 피사체 내부를 통과할 때 통과하는 물질의 특성에 따라서 흡수되거나, 또는 투과하는 성질을 이용하여 피사체 내부에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이와 같은 방사선 촬영 장치는 다양한 분야에서 이용되고 있다. 예를 들어, 방사선 촬영 장치는, 인체 내부의 병변을 검출하기 위해 사용되기도 하고, 물체나 부품의 내부 구조를 파악하기 위해서 사용되기도 하며, 또한 공항이나 항구에서 수하물 내부를 스캐닝하기 위해 사용되기도 한다.
방사선 촬영 장치의 일례로는, 디지털 방사선 촬영 장치(DR, Digital Radiography), 컴퓨터 단층 촬영 장치(CT, Computed tomography)나 유방 촬영 장치(FFDM, full field digital mammography), 혈관 조영 검사 장치(Angiography apparatus) 또는 양전자 단층 촬영 장치(PET, Positron Emission Tomography) 등이 있을 수 있다.
촬영 시 발생할 수 있는 영상 상의 아티팩트(artifact)를 저감하거나, 또는 제거할 수 있는 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법이 제공된다.
방사선 촬영 장치의 제어 방법은, 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상을 획득하고, 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상을 획득하는 단계, 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 각각과, 상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터 사이의 차이를 연산하는 단계 및 상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 사이의 차이를 각각 연산하는 단계는, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역 내의 모든 화소에 대해서 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 화소의 데이터 및 상기 제2 방사선 영상의 화소의 데이터는, 화소의 밝기값(pixel intensity), 경계 검출(edge detection) 결과값 및 웨이블릿(wavelet) 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방사선 촬영 장치의 제어 방법은, 상기 제1 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하는 단계는, 상기 제1 방사선 영상과 상기 제2 방사선 영상을 동일하게 분할하거나, 또는 상기 제1 방사선 영상을 상기 제2 방사선 영상보다 더 넓게 분할하여 상기 제1 방사선 영상의 분할 구역 및 상기 제2 방사선 영상의 분할 구역을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 상이한 크기를 갖거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 제2 구역과 상이한 크기를 가질 수 있다.
상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계는, 상기 연산된 차이를 상기 제1 방사선 영상 및 상기 제2 방사선 영상 사이의 차영상에 반영하여 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계는, 상기 연산된 차이를 이용하여 획득된 상이도를 기초로 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계는, 저해상도의 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소 데이터와 저해상도의 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계 및 상기 연산에 따라 획득된 차이를 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상에 반영하거나, 또는 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상의 차영상에 반영하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계는, 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 획득하고, 상기 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 다운 샘플링하여 상기 저해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 저해상도의 제2 방사선 영상을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방사선 촬영 장치는, 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상을 획득하고, 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상을 획득하는 방사선 촬영부 및 상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 사이의 차이를 각각 연산하고, 상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역 내의 모든 화소에 대해서 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 데이터 및 상기 제2 방사선 영상의 데이터 중 적어도 하나는, 화소의 밝기값, 경계 검출 결과값 및 웨이블릿 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 제1 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함할 수 있다.
상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 상이한 크기를 갖거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 제2 구역과 상이한 크기를 가질 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 연산된 차이를 상기 제1 방사선 영상 및 상기 제2 방사선 영상 사이의 차영상에 반영하여 영상을 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 연산된 차이를 이용하여 획득된 상이도를 기초로 영상을 생성할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 저해상도의 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소 데이터와 저해상도의 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계 및 상기 연산에 따라 획득된 차이를 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상에 반영하거나, 또는 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상의 차영상에 반영하여, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 획득하고, 상기 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 다운 샘플링하여 상기 저해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 저해상도의 제2 방사선 영상을 획득할 수 있다.
상술한 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 의하면, 피사체 내부의 촬영 시 발생할 수 있는 영상 상의 아티팩트를 저감하거나 또는 제거할 수 있으므로, 피사체 내부에 대한 정확한 영상을 획득할 수 있게 된다.
상술한 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 의하면, 촬영 도중 피사체의 동작에 기인한 영상 상의 아티팩트를 저감하거나 또는 제거할 수 있게 된다.
상술한 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 의하면, 피사체의 움직임에 기인하여 발생하는 영상 상의 아티팩트를 용이하게 저감하거나 또는 제거할 수 있게 된다.
상술한 방사선 촬영 장치 및 방사선 촬영 장치의 제어 방법에 의하면 피사체 내부의 혈관에 대해 보다 명확하고 정확한 혈관 조영 영상을 획득할 수 있게 된다.
도 1은 방사선 촬영 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 3은 방사선 조사부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 방사선 검출부의 일례로 방사선 검출 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 방사선 검출부의 일례로 영상 증배관을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 조영제 주입 전 영상을 촬영하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 조영제 주입 후 영상을 촬영하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 차영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 조영제 주입 전 영상과 조영제 주입 후 영상을 이용하여 영상 사이의 차이를 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제1 방사선 영상의 임의의 화소와 제2 방사선 영상의 제1 화소 사이의 차이를 획득하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 제1 방사선 영상의 임의의 화소와 제2 방사선 영상의 제1 화소 사이의 차이를 획득하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도표이다.
도 11은 제1 방사선 영상의 임의의 화소와 제2 방사선 영상의 제2 화소 사이의 차이를 획득하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 제1 방사선 영상의 임의의 화소와 제2 방사선 영상의 제2 화소 사이의 차이를 연산하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도표이다.
도 13a는 상이도를 이용하여 결과 영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13b는 생성된 결과 영상의 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 상이도를 이용하여 결과 영상을 획득하는 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 16은 각 구역 별로 차이를 획득하고, 차이가 획득된 복수의 구역을 조합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 조합 결과 생성된 결과 영상의 일례를 도시한 도면이다.
도 18은 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 19는 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 20은 멀티-해상도 방식을 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 22는 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 23은 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 24는 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
이하 도 1 내지 도 20을 참조하여 방사선 촬영 장치의 여러 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 방사선 촬영 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 방사선 촬영 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 방사선 촬영 장치(1)는, 방사선 촬영부(100)와, 방사선 촬영부(100)와 통신 가능하게 연결된 워크 스테이션(200)을 포함할 수 있다.
방사선 촬영부(100) 및 워크 스테이션(200)은, 케이블 또는 무선 통신 네트워크를 이용하여 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 방사선 촬영부(100)에서 획득된 각종 데이터는 전기적 신호의 형태로 워크 스테이션(200)으로 전달되고, 워크 스테이션(200)에서 생성된 각종 제어 신호 역시 전기적 신호의 형태로 방사선 촬영부(100)로 전달될 수 있다.
방사선 촬영부(100)는, 방사선을 이용하여 피사체(99) 내부에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 이를 위해 방사선 촬영부(100)는, 방사선을 피사체(99)로 조사하는 방사선 조사부(110), 피사체(99)를 투과한 방사선을 수광하고 수광한 방사선에 따른 전기적 신호를 출력하는 방사선 검출부(130)를 포함할 수 있다.
방사선 조사부(110)는 소정 에너지 스펙트럼의 방사선(98)을 생성하고, 생성한 방사선(98)을 피사체(99)가 위치하는 방향으로 조사할 수 있다. 방사선 조사부(110)는 방사선(98)을 생성하고 생성한 방사선(98)을 피사체(99) 방향으로 조사하는 방사선 튜브(111)와, 방사선 튜브(111)에서 조사된 방사선(98)을 여과하는 콜리메이터(112)를 포함할 수 있다. 방사선 튜브(111)는 전원(101)과 전기적으로 연결되고, 전원(101)으로부터 방사선(98) 생성에 필요한 전력을 공급받는다.
방사선 조사부(110)에서 방사된 방사선(98)은 피사체(99)로 조사된 후, 피사체(99)를 투과할 수 있다. 여기서 피사체(99)는, 인체 또는 동물 등과 같은 생물일 수도 있고, 수화물이나 공작기계, 건축물 등과 같은 무생물일 수도 있다.
피사체(99)에 조사된 방사선(98)은, 피사체(99) 내부의 물질에 흡수되거나, 또는 일정 정도로 감쇠하면서 투과하게 된다. 이 경우 방사선(98)은 피사체(99) 내부에서 물질의 감쇠 계수(attenuation coefficient)에 따라 감쇠하게 된다. 감쇠 계수는 피사체 내부 물질의 종류 및 구조에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어 인체 내부의 뼈는, 다른 조직에 비해 상대적으로 높은 감쇠 계수를 가지고 있어, 대부분의 방사선이 투과하지 못하고 흡수되며, 인체 내부의 혈관은, 상대적으로 낮은 감쇠 계수를 가지고 있어 대부분의 방사선을 투과할 수 있다. 이와 같은 감쇠 계수는 방사선(98)이 도달한 피사체(99) 내부의 물질의 특성, 일례로 밀도 등에 따라 결정될 수 있다.
구체적으로 피사체(99) 내부의 조직을 투과한 방사선 강도 I는 다음의 수학식 1에 따라 주어질 수 있다.
Figure pat00001
여기서 I0는 방사선 촬영부(100)에서 조사된 방사선의 강도를 의미한다. μ는, 피사체(99) 내부 조직 등에 따른 감쇠 계수를 의미하고, t는 방사선이 투과하는 피사체(99) 내부 조직의 두께를 의미한다. 감쇠 계수는 피사체 내부에 존재하는 물질의 종류나 구조 등에 따라 달라질 수 있다.
방사선 검출부(130)는 피사체(99)를 투과한 방사선(98)을 수신하고, 수신한 방사선(98)에 상응하는 전기적 신호(이하 방사선 신호)를 출력할 수 있다.
방사선 검출부(130)는 피사체(99) 내부를 통과하면서 산란된 방사선을 흡수하여 적절한 방향의 방사선(98)만이 방사선 검출 패널(132)에 도달하도록 하는 반 산란 그리드(131), 및 피사체(99)를 투과한 방사선(98)을 수신하고 수신한 방사선(98)에 상응하는 전기적 신호를 출력하는 방사선 검출 패널(132)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 방사선 검출부(130)는 방사선 검출 패널(132) 대신에, 영상 증배관(도 5의 150)을 포함할 수도 있다.
방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)의 구체적인 내용에 대해선 후술하도록 한다.
방사선 촬영부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)의 동작을 보조하기 위하여, 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)가 설치되는 설치 프레임(101), 방사선의 조사 방향이나 조사 위치에 따라서 설치 프레임(101)을 동작시키기 위한 구동부(102)를 더 포함할 수 있다.
설치 프레임(101)에는 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)가 설치된다. 일 실시예에 의하면 설치 프레임(101)은 씨(C)자의 형상으로 구현될 수 있으며, 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)는 씨(C)자의 각 말단에 서로 대향하도록 설치될 수 있다.
구동부(102)는, 연결부(103), 회전 구동부(104), 상하 구동부(105), 본체(106) 및 이동부(107)를 포함할 수 있으며, 프레임(101)은 이들에 의하여 다양한 각도로 회전하거나 또는 다양한 위치로 이동할 수 있게 된다. 이에 따라 방사선 조사부(110)는, 거치대(97)에 안착된 피사체(99)에 대해 다양한 위치 및 다양한 방향에서 방사선(98)을 조사할 수 있다.
연결부(103)는 회전 구동부(104)와 설치 프레임(101)을 서로 연결하면서, 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)를 제어하거나 또는 이의 제어를 보조하기 위한 각종 부품이 내장될 수 있다.
회전 구동부(104)는 소정의 축(103a)에 따라 연결부(103)를 회전시키는 회전 모터가 내장되며, 제어 신호에 따라 회전 모터와 연결된 연결부(103) 및 연결부(103)에 연결된 설치 프레임(101)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라 방사선 조사부(110)는 다양한 방향에서 피사체(99)에 방사선을 조사할 수 있으며, 방사선 검출부(130)는 다양한 방향에서 방사선을 수신할 수 있게 된다.
상하 구동부(105)는, 바를 포함할 수 있으며, 또한 바를 지면 방향 또는 지면 반대 방향으로 이동시키는 구동 수단을 더 포함할 수 있다. 구동 수단은 본체(106)에 내장될 수 있다. 구동 수단은 모터 및 모터에 따라 회전하는 바퀴 모듈을 포함할 수 있으며, 바퀴 모듈을 바와 톱니 등을 통해 연결되어 회전에 따라 바를 지면 방향 또는 지면 반대 방향으로 이동시킬 수 있다.
본체(106)에는 바를 지면 방향 또는 반대 방향으로 이동시키는 구동 수단과 같이 방사선 촬영부(100)의 동작을 제어하여 구동시키기 위한 각종 부품이 내장될 수 있다. 예를 들어 본체(106)에는 방사선 조사부(110)에 인가되는 전력을 공급하는 전원(101)이 내장될 수 있다. 이외에도 방사선 촬영부(100)의 동작과 관련된 반도체 칩 및 인쇄 회로 기판이 내장될 수도 있다. 본체(106)는 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 하우징에 의해 물리적으로 분리된 개체로 구현될 수도 있으나, 방사선 촬영실 내부의 천정, 바닥 또는 벽 등으로 구현될 수도 있다.
실시예에 따라서 본체(106)에는, 본체(106)를 이동시키기 위한 이동부(107)를 포함할 수 있으며, 이동부(107)는 바퀴, 또는 레일 등을 이용하여 구현될 수 있다.
워크 스테이션(200)은, 방사선 촬영부(100)의 동작의 제어나, 또는 방사선 촬영부(100)에서 전달되는 전기적 신호를 기초로 사용자가 볼 수 있는 시각적 정보인 방사선 영상을 생성하는 기능을 수행할 수 있다.
워크 스테이션(200)은 별도로 마련된 데스크톱 컴퓨터나 노트북 컴퓨터 등에 의해 구현될 수도 있으나, 방사선 촬영부(100)의 동작을 제어하고, 각종 영상 처리가 가능하도록 설계된 컴퓨팅 장치를 이용하여 구현될 수도 있다. 이와 같은 워크 스테이션(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 물리적으로 분리된 장치일 수도 있고, 방사선 촬영부(100)와 물리적으로 결합된 장치일 수도 있다. 워크 스테이션(200)은 방사선 촬영의 제어나 영상 처리를 위해 시스템 설계자가 고려할 수 있는 다양한 형태로 구현 가능하다.
워크 스테이션(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 증폭기(206), 아날로그 디지털 변환기(207), 영상 처리부(210), 제어부(220), 및 롬(ROM)이나 램(RAM)과 같은 메모리 장치(221)를 포함할 수 있다. 이 중 영상 처리부(210), 제어부(220), 및 메모리 장치(221)는 워크 스테이션(200)의 본체(205)를 이루는 하우징 내부에 마련될 수 있다.
증폭기(206)는 방사선 검출부(130)에서 출력되는 전기적 신호를 증폭시킬 수 있다. 실시예에 따라서 증폭기(206)는 방사선 촬영부(100)에 마련될 수도 있다. 필요에 따라 증폭기(206)는 생략될 수도 있다.
아날로그 디지털 변환기(207)는 아날로그의 형태로 전달되는 전기적 신호를 디지털 형태의 신호로 변환시킬 수 있다. 아날로그 디지털 변환기(207)는 소정의 샘플링 레이트(sampling rate)에 따라서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다. 필요에 따라 아날로그 디지털 변환기(207)는 생략될 수도 있다.
영상 처리부(210)는 방사선 검출부(130)에서 전달된 전기적 신호를 이용하여 방사선 영상을 생성하거나, 또는 방사선 영상과 관련된 각종 영상 처리를 수행할 수 있다.
일 실시예에 의하면 영상 처리부(210)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 처리부(211), 제2 처리부(212) 및 제3 처리부(213)를 포함할 수 있다. 제1 처리부(211), 제2 처리부(212) 및 제3 처리부(213)는 서로 물리적으로 분리된 것일 수도 있고, 또한 논리적으로 분리된 것일 수도 있다. 제1 처리부(211), 제2 처리부(212) 및 제3 처리부(213)가 물리적으로 분리된 경우, 이들은 복수의 반도체 칩에 의해 구현될 수 있고, 제1 처리부(211), 제2 처리부(212) 및 제3 처리부(213)가 논리적으로 분리된 경우, 제1 처리부(211), 제2 처리부(212) 및 제3 처리부(213)는 하나의 반도체 칩에 의해 구현될 수도 있다.
제1 처리부(211)는, 수신한 전기적 신호를 기초로 방사선 영상을 생성할 수 있다. 또한 제1 처리부(211)는 생성한 방사선 영상에 대해 하나 또는 둘 이상의 룩업 테이블(LUT)을 적용하거나, 로 패스 필터(low pass filter) 또는 하이 패스 필터(high pass filter) 등의 각종 필터를 적용하여 생성한 방사선 영상에 대한 영상 처리를 더 수행할 수도 있다.
제2 처리부(212)는, 제1 처리부(211)에서 획득한 복수의 방사선 영상, 일례로 제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상을 이용하여 복수의 방사선 영상 사이의 차영상을 획득할 수 있다. 차영상은 제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상 사이의 차이를 표시하는 영상을 의미한다.
구체적으로 제2 처리부(212)는, 제1 방사선 영상의 하나의 화소를 선택하고, 선택된 화소에 대응하는 제2 방사선 영상의 하나의 화소를 선택한 후, 선택된 제1 방사선 영상의 화소의 화소값에서 선택된 제2 방사선 영상의 화소의 화소값을 수학적으로 차감함으로써 차영상을 획득할 수 있다.
여기서 화소는 영상을 이루는 최소 단위를 의미하며, 화소의 개수에 따라 영상의 해상도가 결정될 수 있다.
화소값은 화소의 밝기값(pixel intensity)을 포함할 수 있다. 화소의 밝기값은, 하나의 화소에서 표현되는 빛의 밝기의 정도를 나타내며, 빛의 밝기는 소정의 기준에 따라 단계적으로 구분될 수 있다. 예를 들어 임의의 화소의 밝기값은 0 내지 256 중 어느 하나의 값을 갖도록 설정될 수 있다. 이 경우 밝기값이 0은 경우, 밝기가 가장 어두운 것으로, 밝기값이 256인 경우, 밝기가 가장 밝은 것으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제2 처리부(212)는 제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상 중 적어도 하나에 소정의 가중치를 더 부가한 후, 제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상 사이의 차영상을 획득할 수도 있다.
제3 처리부(213)은 획득된 방사선 영상을 이용하여 제1 방사선 영상의 모든 화소와 제2 방사선 영상의 임의의 화소를 비교하고, 비교 결과에 따라 제2 처리부(212)에서 획득한 차영상을 보정하거나, 또는 연산 결과에 상응하는 방사선 영상을 생성할 수 있다.
구체적으로 제3 처리부(213)는 제1 방사선 영상의 화소와 관련된 데이터와, 제2 방사선 영상에서 화소에 관련된 데이터 사이의 차이를 각각 연산하고, 연산 결과를 이용하여 제2 처리부(212)에서 획득한 차영상을 보정하거나, 또는 연산 결과에 상응하는 방사선 영상을 생성할 수 있다.
여기서 제1 방사선 영상의 화소 또는 제2 방사선 영상의 화소와 관련된 데이터로는, 예를 들어, 화소의 밝기값, 경계 검출(edge detection) 결과값, 웨이블릿(wavelet) 변환의 결과값이나 웨이블릿 계수 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
경계 검출 결과값은, 영상 상에서 경계(edge)를 검출하여 획득된 결과값을 의미하며, 영상에서 경계는 영상의 밝기가 급격하게 변화하는 부분을 의미한다. 제3 처리부(213)는 제2 방사선 영상에서 경계만을 검출한 후, 검출된 경계에 해당하는 화소들의 화소값을 제1 방사선 영상의 모든 화소와 비교하여, 각각의 차이에 대한 결과 데이터를 획득할 수 있다.
웨이블릿 변환은, 웨이블릿 함수를 이용한 변환을 의미하며 유한한 길이의 기저 함수를 이용하여 표현될 수 있다. 웨이블릿은, 0을 중심으로 증가와 감소를 반복하는 진동으로 주어질 수 있으며, 웨이블릿 함수를 이와 같은 진동을 수학적으로 표현한 것을 의미한다. 웨이블릿 계수는 웨이블릿 변환의 적어도 하나의 기저 함수에 부가되는 계수를 의미하며, 임의의 신호는 웨이블릿 계수와 기저 함수의 조합으로 표현될 수 있다. 제3 처리부(213)는 웨이블릿 변환을 수행한 결과값 또는 각 화소에서의 웨이블릿 계수를 이용하여, 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터와, 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터 사이의 차이를 연산할 수 있다.
경계 검출, 웨이블릿 변환 결과값 또는 웨이블릿 계수의 획득은, 통상의 기술자가 고려할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 수행될 수 있고, 또한 이들은 이미 공지되어 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제2 처리부(222) 및 제3 처리부(213)의 상세한 동작에 대해선 후술하도록 한다.
제어부(220)는 방사선 촬영부(100) 및 워크스테이션(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(220)는 입력부(201)에서 전달되는 전기적 신호에 따라서 전원(101)에 제어 신호를 인가함으로써, 전원(101)이 방사선 조사부(110)의 방사선 튜브(111)에 관전압 및 관전류를 인가하도록 할 수 있다. 이에 따라 방사선 조사부(110)는 피사체(99)에 방사선을 조사할 수 있다. 또한 제어부(220)는 영상 처리부(210)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 전달할 수도 있다.
메모리 장치(221)는 제어부(220)에서 출력되는 신호나, 또는 제어부(220)로 입력될 정보를 일시적 또는 비일시적으로 저장함으로써 제어부(220)의 동작을 보조할 수 있다. 영상 처리부(210)에서 출력되는 방사선 영상 역시 일시적 또는 비일시적으로 메모리 장치(221)에 저장될 수도 있다.
영상 처리부(210) 및 제어부(220)는, 중앙 처리 장치(CPU, Central Processing Unit) 또는 그래픽 처리 장치(GPU, Graphic Processing Unit)로 구현될 수 있으며, 중앙 처리 장치 또는 그래픽 처리 장치는 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 관련 부품에 의해 구현될 수 있다. 또한 메모리 장치(221) 역시 하나 또는 둘 이상의 메모리 반도체, 기판 및 관련 부품을 이용하여 구현될 수 있다.
워크 스테이션(200)에는 입력부(201) 및 표시부(202)가 마련될 수 있다. 입력부(201) 및 표시부(202)의 본체(205)와 케이블 또는 무선 통신 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
입력부(201)는 방사선 촬영 장치(1)의 동작과 관련된 각종 정보를 사용자로부터 입력받을 수 있다. 입력부(201)는 피조작 대상이 사용자의 조작에 따라 전기적 신호를 출력하고, 출력한 전기적 신호를 제어부(220)로 전달함으로써, 방사선 촬영 장치(1)의 동작을 제어할 수 있게 할 수 있다. 피조작 대상은, 예를 들어, 키보드, 마우스, 키패드, 트랙볼, 트랙패드, 물리 버튼, 노브(knob), 조작 스틱, 터치 패드, 또는 터치 스크린 등 다양한 장치를 이용하여 구현될 수 있다.
표시부(202)는 획득한 방사선 영상이나 또는 방사선 촬영의 제어와 관련된 그래픽 사용자 인터페이스를 사용자에게 표시할 수 있다. 예를 들어 표시부(202)는 방사선 영상 외에도, 방사선 촬영 장치(1)의 동작이나 설정과 관련된 정보, 삼차원 영상, 피사체(99)에 대한 정보 또는 기타 다양한 정보를 표시할 수 있다.
실시예에 따라서 방사선 촬영 장치(1)는, 복수 개의 표시부(203, 204)를 포함할 수도 있으며, 각각의 표시부(203, 204)는 서로 동일한 영상을 표시하거나, 또는 서로 상이한 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어 어느 하나의 표시부(203)는, 제1 처리부(211)에서 획득한 영상을 표시하고, 다른 하나의 표시부(204)는, 제2 처리부(212) 또는 제3 처리부(213)에서 획득한 영상을 표시할 수 있다.
표시부(202)는 플라스마 디스플레이 패널(PDP, plasma display panel), 발광 다이오드(LED, light emitting diode), 액정 디스플레이(LCD, liquid crystal display) 또는 음극선관(CRT, cathode-ray tube)등을 이용하여 구현된 것일 수 있다. 이외에도 표시부(202)는 영상의 표시를 위해 이용되는 다양한 수단을 이용하여 구현될 수 있다.
이하 방사선 촬영부(100)의 방사선 조사부(110) 및 방사선 검출부(130)에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 방사선 조사부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 방사선 조사부(110)는, 전원(101)과 전기적으로 연결된 방사선 튜브(111) 및 방사선(98)이 통과하는 콜리메이터(112)를 포함할 수 있다.
전원(101)은, 워크 스테이션(200)에 마련되거나, 또는 방사선 촬영부(110)에 마련된 제어부(220)에 제어에 따라 방사선 튜브(120)에 소정의 전압 및 전류를 인가할 수 있다. 전원(101)는 상용 전원일 수도 있고, 별도의 독립적인 발전기로 구현 가능한 비상 전원일 수도 있다. 또한 전원(101)는 방사선 촬영부(100) 내부 장치에 마련된 축전지일 수도 있다.
전원(101)에서 소정의 전압 및 전류가 방사선 튜브(111)에 인가되면 방사선 튜브(111)는 인가된 소정의 전압 및 전류에 따라서 일정한 크기의 방사선을 생성할 수 있다. 방사선 튜브(111)는 관체(120), 음극(121) 및 양극(123)을 포함할 수 있다.
관체(120)는 음극(121) 및 양극(123)과 같은 방사선 생성에 필요한 각종 부품이 내장되며, 각종 부품을 안정적으로 고정시키면서, 전자(e)의 외부 누출을 차단할 수 있다. 관체(120)는 소정의 규산 경질 유리로 이루어진 유리관일 수 있다. 관체(120) 내부의 진공도는 10^-7mmHg 정도로 높게 유지되어 있을 수 있다.
음극(121)에선 전자빔(e)이 양극(123) 방향으로 조사될 수 있다. 음극(121)의 말단에는 전자가 밀집되는 필라멘트(122)가 마련될 수 있다. 필라멘트(122)는 인가된 관전압에 따라 가열되어 밀집된 전자를 관체(120) 내부로 방출시키고, 방출된 전자(e)는 관체(120) 내에서 가속되면서 양극(123) 방향으로 이동하게 된다. 음극(121)의 필라멘트(122)는 텅스텐(W) 등의 금속으로 제작될 수 있다. 실시예에 따라서 음극(121)에는 필라멘트(122) 대신에 카본 나노 튜브(carbon nano tube)가 마련될 수도 있다.
양극(123)에서는 방사선이 생성될 수 있다. 필라멘트(122)에서 방출되어 이동하던 전자(e)가 양극(123)의 타겟면(124)에 충돌하면, 전자(e)는 급격하게 감속하고, 타겟면(124)에서는 전자의 감속에 따라 관전압에 상응하는 에너지의 방사선(x)이 발생한다. 타켓면(124)은, 도 3에 도시된 것처럼, 일정한 방향으로 절삭되어 있을 수 있으며, 이에 따라 방사선(x)은 소정의 방향으로 주로 방사될 수 있다. 양극(123)은 구리(Cu) 등의 금속으로 형성될 수 있고, 타겟면(124)은 텅스턴(W), 크롬(Cr), 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면 양극(123)은 원판의 형상을 구비한 회전 양극을 포함할 수 있다. 회전 양극의 경계 구역은 소정의 각도로 절삭될 수 있으며, 이에 따라 생성된 절삭면에는 타겟면이 형성될 수 있다. 회전 양극(123)은 소정의 축(R)을 중심으로 소정의 속도로 회전할 수 있다. 회전 양극(123)의 회전을 위해서 방사선 튜브(120)에는 회전 자계를 생성하는 고정자(128), 고정자(128)에서 생성된 회전 자계에 따라 회전하여 회전 양극(123)을 회전시키는 회전자(127), 회전자의 회전에 따라 회전하는 베어링(126) 및 회전 양극(123)의 회전축(R)이 되는 축부재(125)가 마련될 수 있다. 회전자(127)는 영구 자석일 수 있다.
다른 일 실시예에 의하면 양극(123)은 소정의 절삭각으로 절삭된 절삭면을 갖는 원통 형상의 고정 양극일 수도 있다. 이 경우 타겟면(124)은 절삭면에 형성될 수 있다.
양극(123)의 타겟면(124)에서 방출된 방사선(98)은 콜리메이터(112)를 통과할 수 있다.
콜리메이터(112)는 방사선 튜브(111)에서 방사되는 방사선(98)을 여과함으로써, 방사선(98)의 조사 방향 및 조사 범위를 어느 정도 조절할 수 있다. 콜리메이터(112)는 특정 방향 또는 특정 범위로 조사되는 방사선이 통과하는 개구(미도시) 및 다른 방향으로 조사되는 방사선을 흡수하는 콜리메이터 블레이드(미도시, collimator blades) 등을 포함할 수 있다. 사용자는 콜리메이터(112)의 개구의 위치나 크기를 이용하여 방사선의 조사 방향 및 방사선의 조사 범위를 제어할 수 있다. 콜리메이터 블레이드는 납(Pb) 등과 같이 방사선을 흡수할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
콜리메이터(112)를 통과한 방사선은 피사체(99)에 조사되고, 피사체(99)를 투과한 방사선은 방사선 검출부(130)에 도달하게 된다.
도 4는 방사선 검출부의 일례로 방사선 검출 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바를 참조하면, 방사선 검출부(130)는 반 산란 그리드(131), 방사선 검출 패널(132) 및 기판(133)을 포함할 수 있다.
반 산란 그리드(131)는 피사체(99) 내부를 통과하면서 산란된 방사선을 흡수하여 적절한 방향의 방사선만이 방사선 검출 패널(132)에 도달하도록 할 수 있다. 반 산란 그리드(131)는 방사선을 차단하는 복수의 격벽(131a) 및 방사선이 통과하는 투과공(131b)을 포함할 수 있다. 격벽(131a)은 납 등의 재질로 이루어져 피사체(99) 내부에서 산란되거나 굴절된 방사선을 흡수할 수 있으며, 투과공(131b)은 산란되지도 굴절되지도 않은 방사선을 통과시킬 수 있다.
방사선 검출 패널(132)은 방사선을 수광하고 수광한 방사선을 상응하는 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면 방사선 검출 패널(132)은 방사선을 직접 수광한 후 수광한 방사선을 전기적 신호로 변환할 수도 있다(직접 방식). 다른 실시예에 의하면 방사선 검출 패널(132)은 방사선에 따라 상응하는 가시광선을 생성한 후, 가시 광선을 전기적 신호로 변환할 수도 있다(간접 방식).
직접 방식에 따르는 경우, 방사선 검출 패널(132)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면에 방사선이 입사되는 제1 전극(141)과, 제1 전극(141)의 방사선이 입사되지 않는 타면에 설치되는 반도체 물질층(142)과, 제1 전극(141)의 반대편에서 반도체 물질층(142)에 접하여 설치되는 평면판(143)을 포함할 수 있다. 평면판(143)에는 하나 이상의 열로 배열되는 제2 전극(pixel electrode, 144) 및 박막 트랜지스터(145)가 설치될 수 있다. 제1 전극(141)은 극성이 양(+)극 또는 음(-)극일 수 있고, 제2 전극(144)의 극성은 제1 전극(141)과 반대 극성을 가질 수 있다. 제1 전극(141)과 제2 전극(144) 사이에는 소정의 바이어스 전압이 인가될 수 있다.
방사선의 입사 및 흡수에 따라서 반도체 물질층(142)에 생성된 전하 정공 쌍은 제1 전극(141) 및 제2 전극(144)의 극성에 따라 제1 전극(141) 또는 제2 전극(144) 방향으로 이동할 수 있다. 제2 전극(144)은 반도체 물질층(142)에서 전달된 정공 또는 음전하를 전달받고 전달받은 음전하에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다. 박막 트랜지스터(145)는 대응하는 제2 전극(144)에서 전달된 전기적 신호를 독출하여 영상 데이터를 획득할 수 있다. 실시예에 따라서 서로 대응하는 제2 전극(144) 및 박막 트랜지스터(145)는 하나의 씨모스칩(CMOS chip)에 설치된 것일 수 있다.
방사선 검출부(132)가 간접 방식에 따라 방사선을 전기적 신호로 변환하는 경우, 반 산란 그리드(131)와 방사선 검출 패널 사이에는 수광한 방사선에 상응하는 가시 광선을 출력하는 형광 스크린(phosphor screen)이 배치되고, 가시 광선의 전기적 신호 변환을 위해 평면판(143)에는 제2 전극(144) 대신에 포토 다이오드(photo diode, 미도시)가 설치될 수 있다. 또한 방사선 검출 패널은 방사선에 따라서 가시 포톤을 방출하는 신틸레이터(scintillator)와 방출된 가시 광선 포톤을 감지하는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 방사선 검출부(132)는 포톤 카운팅 디텍터(PCD, photon counting detector)일 수도 있다.
방사선 검출 패널(132)의 이면에는 기판(133)이 설치될 수 있다. 기판(133)은 방사선 검출 패널(132)의 이면에 부착되어, 방사선 검출 패널(132)의 각종 동작을 제어하거나 또는 방사선 검출 패널(132)에서 출력되는 영상 데이터를 저장할 수 있다.
방사선 검출부(130)에서 출력된 전기적 신호는 기판(133)에 마련된 반도체 저장 장치와 같은 메모리 장치에 일시적 또는 비일시적으로 저장된 후, 영상 처리부(211)로 전달될 수 있다. 또한 방사선 검출부(130)에 의해 획득된 영상 데이터는 영상 처리부(211)로 바로 전달될 수도 있다.
도 5는 방사선 검출부의 일례로 영상 증배관을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 의하면 방사선 검출부(130)는, 방사선 검출 패널(132) 대신에 도 5에 도시된 영상 증배관(150)을 포함할 수 있다.
영상 증배관(150)은 입사된 방사선에 대응하는 광자를 방출함으로써 영상 데이터를 획득할 수 있도록 한다.
도 5에 도시된 바에 의하면 영상 증배관(150)은, 하우징(151), 관체(152), 반 산란 그리드(153), 방사선-전자 변환부(155), 양극(156), 전자-광 변환부(157), 광 통로(160) 및 렌즈(161a 내지 161c)를 포함할 수 있다.
하우징(151)은 관체(152), 반 산란 그리드(153), 방사선-전자 변환부(155), 양극(156), 전자-광 변환부(157), 광 통로(160) 및 렌즈(161a 내지 161c) 등이 내장되고, 이들을 안정적으로 고정시키거나, 또는 외부의 충격에서 방지할 수 있다. 하우징(151)은, 하우징(549)은 관체(534) 또는 광 통로(160)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
관체(152)는 방사선-전자 변환부(155), 양극(156) 또는 전자-광 변환부(157) 등과 같은 여러 부품을 안정적으로 고정시키면서, 관체(152) 내부를 이동하는 전자(e)가 양극(156) 방향으로 집속될 수 있도록 할 수 있다. 또한 관체(152)는 전자(e)의 외부 누출을 차단할 수도 있다.
관체(152)는 대체적으로 원통의 형상을 가질 수 있다. 관체(152)는 도 10에 도시된 바와 같이 방사선-전자 변환부(155)과 배치된 음극 방향의 직경이 전자-광 변환부(157)가 마련된 양극(157) 방향의 직경보다 더 큰 원통의 형상을 가지도록 제작될 수 있다. 관체(152)의 방사선-전자 변환부(155)가 배치된 음극(-) 부분은 방사선이 입사되는 방향으로 볼록하게 돌출된 렌즈 형상을 가질 수 있다.
반 산란 그리드(153)는, 방사선이 입사되는 관체(152)의 일 말단에 설치되고, 피사체 내부를 통과하면서 산란된 방사선을 흡수하여 적절한 방향의 방사선만이 관체(152)의 방사선-전자 변환부(155)에 도달하도록 할 수 있다. 반 산란 그리드(153)는 납 등의 재질로 이루어져 방사선을 차단하는 복수의 격벽과, 산란되지 않은 방사선이 통과하는 투과공을 포함할 수 있다. 투과공을 통과한 방사선은 방사선-전자 변환부(155)에 도달할 수 있다.
관체(157) 내부에는 집속 전극(focusing electrode, 154a, 154b)이 더 설치될 수 있다. 관체(152) 내부에서 전자는 양극(157)으로 이동하면서, 양극(157) 근처의 일 지점인 집속점(f)에서 집속될 수 있다. 집속 전극(154a, 154b)은, 양극(156)으로 이동하는 전자(e)를 유도하여 집속점(f)에서 집속될 수 있도록 할 수 있다.
방사선-전자 변환부(155)는 관체(152)의 음극 방향에 마련될 수 있다. 방사선-전자 변환부(155)는 방사선이 입사된 후 입사된 방사선에 대응하는 광자를 방출하는 형광판(155a)과, 형광판(155a)에서 방출된 광자에 대응하는 전자(e)를 방출하는 광음극판(535b)을 포함할 수 있다.
양극(156)은 전자(e)의 이동 방향 및 속도를 결정할 수 있다. 전자(e)의 극성에 따라 전자(e)는, 양극(156)으로 이동하면서 양극(156) 주변에서 집속될 수 있다. 양극(156)은 이동하는 전자(e)를 더욱 빠르게 가속시킬 수 있다.
양극(156) 주변에는 전자-광 변환부(157)가 마련될 수 있다. 전자-광 변환부(157)는 입사된 전자(e)에 따라 상응하는 가시 광자를 광 통로(160) 내부로 방출할 수 있다. 전자-광 변환부(157)는 출력 형광면(output phosphor)를 포함할 수 있다. 광 통로(160) 내부로 방사된 빛은 제1 렌즈(161a)에 의해 굴절되어 서로 평행하게 진행할 수 있다. 출력된 광자는 촬영부(159a, 159b)에 의해 수광되고, 촬영부(159a, 159b)는 수광된 광자에 대응하는 전기적 신호를 출력 및 저장하여 영상 데이터를 획득할 수 있다.
광 통로(160) 내부에는 방사된 광자를 다양한 방향으로 반사시키기 위한 반사경(158)이 마련될 수 있다. 반사경(158)은 출력된 광자 중 일부는 제1 촬영부(159a)가 설치된 제1 광 통로(160a)로 전달하고, 다른 일부는 제2 촬영부(159b)가 설치된 제2 광 통로(160b)로 전달할 수 있다. 이에 따라 복수의 영상 데이터의 획득이 가능해진다.
제1 광 통로(160a) 및 제2 광 통로(160b)에는 각각 전달된 빛을 집속하는 제2 렌즈(161b) 및 제3 렌즈(161c)가 설치될 수 있고, 제2 렌즈(161b) 및 제3 렌즈(161c)에서 집속된 빛은 제1 촬영부(159a) 및 제2 촬영부(159b)로 전달될 수 있다. 제1 광 통로(160a) 및 제2 광 통로(160b) 각각에는 제1 촬영부(159a) 및 제2 촬영부(159b)로 입사되는 광량을 조절하기 위한 제1 조리개(161d) 및 제2 조리개(161e)가 마련될 수 있다.
촬영부(159a, 159b)는 광자를 수광한 후 수광한 광자에 대응하는 전기적 신호를 생성 및 저장하여 영상 데이터를 획득할 수 있다. 촬영부(159a, 159b)는 복수의 촬상 소자를 갖는 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 촬상 소자로는 전하 결합 소자(CCD, Charge Coupled Device), 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor) 등이 이용될 수 있다.
이상 방사선 촬영 장치(1)의 구체적인 일례에 대해 설명하였다. 그러나 방사선 촬영 장치(1)는 상술한 바에 한정되는 것은 아니며, 컴퓨터 단층 촬영 장치, 유방 촬영 장치 또는 단일 광자 단층 촬영 장치도 동일하거나 또는 일부의 변형을 거쳐 방사선 촬영 장치(1)로 이용될 수 있다.
이하 도 6 내지 21을 참조하여 영상처리부(210)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 조영제 주입 전 영상을 촬영하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 조영제 주입 후 영상을 촬영하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 방사선 촬영부(100)는 피사체인 인체(99a)에 대한 방사선 촬영을 수행할 수 있다. 이 경우 방사선 촬영은, 인체(99a) 내부에 조영제(도 7의 94, contrast agent)가 주입되지 않은 상태로 수행된다. 보다 구체적으로 방사선 조사부(110)는 인체(99a) 방향으로 방사선을 조사할 수 있다. 방사선 검출부(130)는 인체(99a)를 투과한 방사선을 수광하고, 수광한 방사선에 상응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다. 영상 처리부(210)의 제1 처리부(211)는 전기적 신호를 기초로 방사선 영상을 획득할 수 있다. 이하 조영제(94)가 주입되기 전에 방사선 촬영을 수행하여 획득된 방사선 영상을 제1 방사선 영상이라고 한다.
이 경우, 인체(99a) 내부에 분포된 각종 혈관은, 혈관 주변의 각종 근육들과 감쇠 계수가 크게 상이하지 않으므로, 획득한 방사선 영상 상에서는 뚜렷하게 나타나지 않을 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 방사선 촬영부(100)는 인체(99) 내에 조영제(94)를 주입한 후에 방사선 촬영을 수행할 수도 있다.
조영제(94)란, 피사체(99)의 체내에 투입되고, 체내에 존재하는 특정 물질의 대조도(contrast)를 증가시키는 물질을 의미하며, 방사선 검사 시 내부 물질, 일례로 조직이나 혈관을 다른 조직과 분명하게 구별되도록 할 수 있다. 조영제(94)는 피사체(99) 내부 물질이 방사선을 투과시키는 정도를 인위적으로 증가시키거나 또는 감소시킴으로써, 피사체(99) 내부의 특정 물질의 대조도를 증가시킬 수 있다. 따라서 조영제(94)를 사용하는 경우, 생체 구조나 병변 등이 주변 물질과 잘 구별되어 영상 내에 표시되므로, 피사체(99) 내부 진단을 좀더 정확하게 할 수 있는 장점이 생긴다.
조영제(94)로는, 예를 들어, 요오드(Iodine), 요오드 가돌리늄 복합체(Iodine-Gadolinium) 또는 황산 바륨(BaSO4) 등이 이용될 수 있다. 이외에 탄산 가스와 같은 기체도 조영제로 이용될 수도 있다. 실시예에 따라서 피사체(99)에는 오직 한 종류의 조영제(94)만이 투입될 수도 있고, 복수의 조영제(94)가 투입될 수도 있다.
일 실시예에 의하면 조영제(94)는 인체(99a)의 허벅지 등에 존재하는 동맥혈을 통하여 인체(99a) 내부의 혈관(95)으로 주입될 수 있으며, 조영제(94)는 혈관(95)을 따라 유동하면서 혈관(95)의 감쇠 계수를 증가시킨다. 이에 따라 조영제(94)가 주입한 후 방사선 촬영을 수행하면, 조영제(94)를 주입하기 전보다 혈관(95)이 보다 뚜렷하게 방사선 영상 상에 나타날 수 있다. 이하 조영제(94)를 주입한 후 수행된 방사선 촬영에 따라 획득된 방사선 영상을 제2 방사선 영상이라고 한다. 제1 방사선 영상과 제2 방사선 영상은, 인체(99a)의 동일한 부분, 일례로 심장이나 뇌를 촬영한 것일 수 있다.
도 8a는 차영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상(A) 및 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상(B)이 획득되면, 영상 처리부(211)의 제2 처리부(212)는 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)을 이용하여 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B) 사이의 차영상(C)을 획득할 수 있다. 이 경우 제2 처리부(212)는, 예를 들어, 제1 방사선 영상(A)에서 제2 방사선 영상(B)을 차감하는 방법을 이용하여 차영상(C)을 획득할 수 있다(s1).
제2 방사선 영상(B)은 조영제(94)가 주입된 후 영상이고, 조영제(94)는 혈관(95)을 따라 유동하므로, 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B) 사이의 차영상(C)에는 혈관(95) 부분만이 뚜렷하게 나타나게 된다. 이와 같이 차영상(C)을 획득함으로써 방사선 촬영 장치(1)는, 디지털 감산 혈관 조영 처리(DSA, digital subtraction angiography) 등을 수행할 수 있다.
도 8b는 조영제 주입 전 영상과 조영제 주입 후 영상을 이용하여 영상 사이의 차이를 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
한편 이와 같은 차영상을 획득한다고 하더라도, 촬영 도중 인체(99a)가 움직이면, 인체(99a)의 움직임에 따라 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B) 사이에는 혈관(95) 부분 이외의 다른 부분에서도 차이가 발생하게 되고, 이에 따라 획득된 차영상(C)에 아티팩트가 나타날 수 있다.
이와 같은 아티팩트를 보완하기 위하여, 차영상(C)을 획득하는 것과는 별도로 제3 처리부(213)는 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이함을 나타내는 데이터를 연산하여 획득할 수 있다(s2).
이하 설명의 편의를 위해서, 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소와 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이함을 나타내는 정도 또는 이에 대한 수치를 포함하는 각종 데이터를 상이도(96, degree of difference)라고 칭한다.
상이도(96)가 연산되면 제3 처리부(213)는, 연산된 상이도(96)를 이용하여 결과 영상(93)을 획득할 수 있다. 결과 영상(93)은 영상 처리부(210)의 영상 처리에 의해 획득되고, 표시부(202)를 통해 사용자에게 표시될 수 있는 영상을 의미한다. 실시예에 따라서 영상 처리부(210)는 결과 영상(93)에 대해 일반적인 영상 처리를 더 수행함으로써 결과 영상(93)을 보정할 수도 있다. 보정된 결과 영상(93)은 표시부(202)를 통해 사용자에게 표시될 수 있다.
구체적으로 제3 처리부(213)는, 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소의 화소값과 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소의 화소값 사이의 차이를 각각 연산하고, 연산된 차이를 이용하여 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)의 선택된 화소 사이의 상이도(96)를 획득할 수 있다. 이와 같이 상이도(96)를 연산하는 과정은 제2 방사선 영상(B)의 모든 화소에 대해 반복하여 수행될 수 있다. 여기서 제1 방사선 영상(A) 및 제2 방사선 영상(B)의 화소에 해당하는 데이터는, 화소의 밝기값, 경계 검출 결과값, 및 웨이블릿 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하 상이도 연산 과정에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 9 내지 도 12는 영상 사이의 차이를 획득하는 과정에서 제1 방사선 영상의 임의의 화소와 제2 방사선 영상의 제1 화소 또는 제2 화소 사이의 차이에 대한 결과를 획득하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 및 도 12의 도표에서 제1 방사선 영상(A)의 데이터는 제1 방사선 영상(A)의 각각 화소의 밝기값을 의미하고, 제2 방사선 영상(B)의 데이터는 제2 방사선 영상(B)의 선택된 임의의 화소의 밝기값을 의미한다. 이들 밝기값은 설명의 편의를 위하여 임의적으로 결정된 것이며, 반드시 실측 값과 일치하는 것은 아니다.
도 9에 도시된 바와 같이 제3 처리부(213)는, 먼저 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)를 선택하고, 임의의 화소(B1)의 화소값과, 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소(A11 내지 A55) 각각의 화소값 사이의 차이를 연산하도록 한다. 이 경우 화소값은, 0 내지 256 중 어느 하나의 수치로 주어지는 밝기값일 수 있다. 물론 상술한 바와 같이 경계 검출 결과값이나 웨이블릿 계수가 밝기값 대신 이용될 수도 있다.
예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)의 화소값이 100이라고 주어진 경우, 제1 방사선 영상(A)의 각 화소(A11 내지 A55)마다 화소값 사이의 차이를 연산하여 결과를 획득할 수 있다.
제3 처리부(213)는, 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소(A11 내지 A55)의 화소값과 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)의 화소값 사이의 차이를 각각 연산한 후, 연산된 결과값을 이용하여 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이도(96)를 획득할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제3 처리부(213)는, 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소(A11 내지 A55)의 화소값과 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)의 화소값 사이의 차이 중 가장 작은 값 또는 가장 큰 값을 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B) 사이의 상이도(96)로 삼을 수 있다. 예를 들어 제3 처리부(213)는 도 10의 제1 방사선 영상(A)의 일 화소(A55)의 화소값과 제2 방사선 영상의 일 화소의 화소값 사이의 차이값인 2를 기초로 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이도(96)로 삼을 수 있다.
또한 다른 실시예에 의하면, 제3 처리부(213)는 획득된 차이들을 제곱하여 합산한 후, 합산 결과의 거듭제곱근을 연산함으로써 상이도(96)를 획득할 수도 있다. 이 경우 제3 처리부(213)는 다음의 수학식 2에 따라 상이도(96)를 획득할 수 있을 것이다.
Figure pat00002
여기서 Rk은 제1 방사선 영상(A)과 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이도(96)를 의미하고, i 및 j는 제1 방사선 영상(A)의 각 화소를 식별하기 위한 인덱스이며, k는 제2 방사선 영상의 임의의 화소를 식별하기 위한 인덱스이다. Xij는 제1 방사선 영상의 인덱스 ij에 해당하는 화소의 화소값을 의미하고, Yk은 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(Bk)의 화소값을 의미한다.
이외에도 제3 처리부(213)는, 획득된 차이 사이의 평균을 연산하여 상이도를 획득하거나, 또는 통상의 기술자가 고려할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 상이도를 획득할 수도 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제3 처리부(213)는 제2 방사선 영상(B)의 다른 화소(B2)에 대해서도 상술한 바와 동일하게 상이도(96)를 획득할 수 있다. 이와 같은 상이도(96)의 연산은 제2 방사선 영상(B)의 모든 화소에 대해 수행될 수 있다. 이에 따라 제2 방사선 영상(B)의 모든 화소마다 상이도가 연산될 수 있다.
만약 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)가 조영제(94)가 투과된 혈관(95)이 표시되지 않는 부분의 일 화소라면, 임의의 화소(B1)의 화소값은 제1 방사선 영상(A)의 다른 화소(A11 내지 A55)의 화소값과 동일하거나, 또는 소정의 범위 내에서 차이만이 존재할 것이다. 예를 들어 제1 방사선 영상(A)의 각 화소의 화소값과 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)의 화소값 사이의 차이는, 도 10에 도시된 바와 같이 0 또는 0 주변의 임의의 값, 일례로 1이나 2 정도에 불과할 것이다. 따라서 연산된 상이도(96) 역시 매우 작은 값을 갖게 될 것이다.
만약 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B2)가 조영제(94)가 지나가는 혈관(95)이 표시되는 부분의 일 화소인 경우, 임의의 화소(B2)의 화소값은, 제1 방사선 영상(A)의 다른 화소(A11 내지 A55)의 화소값과 크게 상이할 것이다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 조영제(94)가 유입된 혈관(95)이 나타나는 화소의 밝기값이 100이고, 혈관 주변의 다른 물질이 나타나는 화소의 밝기값이 0에 가까운 값이라고 가정하면, 제1 방사선 영상(A)의 각 화소의 화소값과 제2 방사선 영상(B)의 임의의 화소(B1)의 화소값 사이의 차이는, 100 또는 100에 근사한 값을 가지게 될 것이다. 따라서 연산된 상이도(96)는 매우 큰 값을 갖게 될 것이다.
일 실시예에 의하면, 제3 처리부(213)는 임의의 임계값을 결정하고, 임의의 임계값과 획득된 상이도를 비교하여, 제2 방사선 영상(B)의 각 화소에서의 상이도의 폐기 여부를 결정할 수 있다. 제3 처리부(213)는 획득된 상이도가 임의의 임계값보다 작은 경우에는 획득된 상이도를 무시하여 폐기하고, 획득된 상이도가 임의의 임계값보다 큰 경우에는 획득된 상이도를 유지하도록 할 수 있다. 여기서 임의의 임계값은 사용자의 선택 또는 시스템 설계자에 의해 미리 정의된 값일 수 있으며, 또한 임의의 임계값은 상술한 상이도를 결정하는 공식에 따라 달라질 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 제3 처리부(213)는 획득된 상이도를 모두 폐기하지 않고, 유지할 수도 있다. 획득된 상이도를 모두 유지한다고 하더라도 조영제가 촬영되지 않은 부분의 화소의 화소값은, 제1 방사선 영상(A)의 각각의 화소의 화소값과 실질적으로 차이가 거의 없기 때문에, 상이도는 0이거나 또는 0에 근사한 값일 것이다.
도 13a는 화소의 차이를 이용하여 결과 영상을 획득하는 과정의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 13b는 생성된 결과 영상의 일례를 도시한 도면이다.
제2 방사선 영상(B)의 모든 화소의 상이도가 각각 연산되면, 제3 처리부(213)는 제2 방사선 영상(B)의 모든 화소의 상이도(96)를 이용하여 결과 영상(D)을 생성할 수 있다. 다시 말해서 상이도(96)로 이루어진 집합을 이용하여 결과 영상(D)을 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면 제2 방사선 영상(B)의 각각의 화소에 대응하는 상이도가 연산되면, 제3 처리부(213)는 연산된 상이도를 제2 처리부(212)에서 획득된 차영상(C)에 반영하여 차영상(C)을 보정할 수 있다. 이에 따라 제3 처리부(213)는 제1 결과 영상(D)을 획득할 수 있다.
제3 처리부(213)는 획득된 차영상(C)의 하나의 화소를 선택하고, 선택된 화소에 대응하는 제2 방사선 영상(B)의 화소를 결정한 후, 제2 방사선 영상(B)의 화소에 대응하는 상이도를 획득한다. 여기서 화소가 서로 대응한다는 것은 차영상(C) 내에서의 일 화소의 위치와, 제2 방사선 영상(B) 내에서의 일 화소의 위치가 동일하다는 것을 의미한다.
이어서 제3 처리부(213)는, 도 13a에 도시된 바와 같이, 획득한 상이도를 차영상(C)의 선택된 하나의 화소에 반영하여 차영상(C)의 선택된 화소를 보정한다. 이 경우 제3 처리부(213)는 상이도를 선택된 화소의 화소값에 곱하거나, 또는 상이도와 화소값 사이의 곱에 일정한 값을 나눔으로써 차영상의 선택된 화소를 보정할 수 있다. 실시예에 따라서 제3 처리부(213)는 소정의 가중치를 더 부가하여 상이도를 선택된 화소의 화소값에 반영할 수도 있다. 제3 처리부(213)는 획득된 차영상(C)의 모든 화소에 대해 이와 같은 과정을 반복함으로써 차영상(C)을 보정할 수 있다.
만약 제3 처리부(213)가 상술한 바와 같이 임계값보다 작은 상이도들을 폐기한 경우, 폐기된 상이도에 대응하는 차영상(C)의 화소는 전혀 보정되지 않을 수도 있다.
상술한 바와 같이 조영제가 지나가는 혈관 부분의 상이도는 더 크고, 또한 차영상(C) 역시 조영제가 지나가는 혈관 부분만이 존재하기 때문에, 상이도를 차영상(C)에 반영한 경우, 도 13b에 도시된 바와 같이 혈관(95) 부분이 더 강화된 제1 결과 영상(D)을 획득할 수 있게 된다.
도 14는 상이도를 이용하여 결과 영상을 획득하는 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
다른 일 실시예에 의하면 제3 처리부(213)는 연산된 상이도만을 이용하여, 도 13c에 도시된 바와 같이, 별도의 제2 결과 영상(E)을 생성할 수도 있다.
구체적으로 제3 처리부(213)는 연산된 상이도를 조합하여 하나의 제2 결과 영상(E)을 생성할 수 있다. 이 경우 제3 처리부(213)는 연산된 상이도를 대응되는 화소의 위치를 이용하여 각각 배치함으로써 도 13a에 도시된 바와 같이 영상을 생성할 수 있다. 도 13a에서 밝은 부분(E1)은 작은 값의 상이도가 배치된 부분을 의미하고, 어두운 부분(E2)은 큰 값의 상이도가 배치된 부분을 의미한다.
제3 처리부(213)는 상술한 바와 같이 조영제(94)가 지나간 부분은 상이도가 크게 나타나고, 조영제(94)가 지나가지 않은 부분은 상이도가 작게 나타나므로, 제2 결과 영상(E) 역시 차영상(C)과 동일하게 혈관이 존재하는 부분을 나타낼 수 있다. 따라서 상이도를 이용하여 획득한 제2 결과 영상(E)은, 차영상(C) 또는 제1 결과 영상(D) 대신에 이용될 수도 있다.
이상 제3 처리부(213)가 복수의 방사선 영상(A, B)을 별도로 분할하지 않고, 상이도를 연산하여 최종적으로 제1 결과 영상(D) 또는 제2 결과 영상(E)을 획득한 일례에 대해 설명하였다. 다시 말해서 상술한 과정은 제1 방사선 영상(A) 및 제2 방사선 영상(B)의 전체를 이용하여 제1 결과 영상(D) 또는 제2 결과 영상(E)을 획득한 것이다. 다른 실시예에 의하면 제3 처리부(213)는 제1 방사선 영상(A) 및 제2 방사선 영상(B)을 각각 둘 이상의 구역으로 분할한 후, 각각의 구역마다 결과 영상(D, E)을 획득하고, 획득된 각 구역에서의 결과 영상(D, E)을 조합함으로써 최종적인 결과 영상을 획득할 수도 있다.
도 15는 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 16은 각 구역 별로 차이를 획득하고, 차이가 획득된 복수의 구역을 조합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 17은 조합 결과 생성된 결과 영상의 일례를 도시한 도면이다.
도 15에 도시된 바에 의하면 제3 처리부(213)는 제1 방사선 영상(A) 또는 제2 방사선 영상(B)을 각각 서로 동일한 크기의 구역(F11 내지 F23)으로 분할할 수 있다. 이하 분할된 각각의 구역(F11 내지 F23)을 분할 구역이라 칭한다.
각각의 분할 구역(F11 내지 F23)은 정사각형 또는 직사각형의 형상을 갖도록 분할된 것일 수 있다. 제1 방사선 영상(A) 및 제2 방사선 영상(B)은 각각의 분할된 구역이 서로 대응될 수 있도록, 예를 들어 각각의 분할된 구역의 크기나 위치가 동일하도록 분할될 수 있다.
각각의 분할 구역(F11 내지 F23)은 서로 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 여기서 두 분할 구역의 크기가 동일하다는 것은 두 구역의 밑변의 길이 및 높이가 서로 동일한 것을 의미하고, 두 분할 구역의 크기가 상이하다는 것은 밑변의 길이 및 높이 중 어느 하나가 상이한 것을 의미한다.
각각의 분할 구역(F11 내지 F23)의 크기가 동일하면, 각각의 분할 구역(F11 내지 F23)은 동일한 개수의 화소를 포함할 수 있다.
제3 처리부(213)는 제1 방사선 영상(A)의 일 분할 구역 내에 존재하는 모든 화소의 화소값과, 제2 방사선 영상(B)의 일 분할 구역 내의 임의의 화소의 화소값 사이의 차이를 연산하고, 제2 방사선 영상(B)의 일 분할 구역 내의 임의의 화소의 상이도를 연산할 수 있다. 이 경우 제2 방사선 영상(B)의 일 분할 구역은, 제1 방사선 영상(A)의 일 분할 구역에 대응되는 것일 수 있다.
제2 방사선 영상(B)의 일 분할 구역 내의 모든 화소에 대한 상이도가 연산되면, 상술한 바와 같이 일 분할 구역에 대한 결과 영상(D1)이 획득될 수 있다. 이는 다른 분할 구역에도 동일하게 적용되며, 따라서, 도 16에 도시된 바와 같이 모든 분할 구역(F11 내지 F33)에 대한 결과 영상(D1 내지 D4)가 연산될 수 있다. 제3 처리부(213)는 각 분할 구역의 결과 영상(D1 내지 D4)를 서로 조합하여 최종적으로 전체적인 결과 영상(D)을 획득할 수 있다.
피사체(99), 일례로 인체(99a)가 방사선 영상을 촬영할 때 움직인다고 하더라도, 이와 같이 제1 방사선 영상(A) 및 제2 방사선 영상(B)을 분할하여 이용하면, 분할된 구역 내에서 화소의 데이터, 일례로 화소의 밝기값 분포는 크게 변화하지 않게 된다. 따라서 이와 같은 분할에 의하면 상대적으로 더 정확한 결과 영상(D)을 획득할 수 있게 된다.
도 16은 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
제3 처리부(213)는 도 16에 도시된 바와 같이 각 분할 구역(G11 내지 G33)의 형태 또는 크기가 각 분할 구역(G11 내지 G33)마다 서로 상이하도록 제1 방사선 영상(A) 또는 제2 방사선 영상(B)을 분할할 수 있다.
또한 제3 처리부(213)는 각 분할 구역(G11 내지 G33) 중 일부 구역은 서로 형태 또는 크기가 상이하고 다른 일부 분할 구역은 서로 형태 또는 크기가 동일하도록 제1 방사선 영상(A) 또는 제2 방사선 영상(B)을 분할할 수도 있다. 다시 말해서 제1 방사선 영상(A) 또는 제2 방사선 영상(B)의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 상이한 크기를 가질 수도 있다.
제3 처리부(213)는 각 분할 구역마다 상술한 바와 같이 상이도를 연산하고, 연산 결과에 따라 획득된 각 분할 구역의 결과 영상을 조합하여 전체적인 결과 영상을 획득할 수 있다.
도 17은 제1 방사선 영상 또는 제2 방사선 영상의 구역 분할의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
제3 처리부(213)는 도 17에 도시된 바와 같이 영상을 복수의 분할 구역(H11 내지 H22)으로 분할하되, 적어도 두 개의 분할 구역이 서로 중첩되도록 할 수도 있다. 실시예에 따라서 모든 분할 구역(H11 내지 H22)이 서로 중첩할 수도 있다. 따라서 분할 구역(H11 내지 H22) 중 적어도 두 개의 분할 구역은 중첩되는 구역을 포함할 수 있다. 서로 중첩된 분할 구역(H11 내지 H22)은 하나 이상의 화소를 서로 공유할 수 있다. 서로 중첩된 분할 구역(H11 내지 H22)은 그 크기나 형상이 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 또한 서로 중첩된 분할 구역(H11 내지 H22) 중 일부의 분할 구역만은 서로 크기나 형상이 동일할 수도 있다. 제3 처리부(213)는 각 분할 구역마다 상술한 바와 같이 상이도를 연산하고, 연산 결과에 따라 획득된 각 분할 구역의 결과 영상을 조합하여 전체적인 결과 영상을 획득할 수 있다.
도 20은 멀티-해상도 방식을 이용하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
영상은 소정의 해상도(resolution)로 표현될 수 있다. 여기서 해상도는 하나의 영상을 몇 개의 화소로 표현하였는지를 나타내기 위한 지표를 의미하며, 일반적으로 하나의 단위 길이에 몇 개의 화소가 존재하는지를 통하여 표현될 수 있다. 예를 들어 해상도는 1인치당 몇 개의 화소로 이루어졌는지를 나타내는 인치 당 화소(ppi, pixel per inch)를 단위로 하여 표현될 수 있다. 해상도가 높으면 높을수록 영상은 더욱 많은 데이터로 구현될 수 있으며, 이에 따라 영상은 더 많은 정보를 포함하게 된다.
소정 해상도의 영상은 상이한 해상도의 영상으로 변환될 수 있다. 예를 들어 높은 해상도의 영상을 낮은 해상도의 영상으로 변환할 수 있으며, 이를 다운 샘플링(down-sampling)이라고 한다. 반대로 낮은 해상도의 영상은 높은 해상도의 영상으로 변환하는 것도 가능하며, 이를 업 샘플링(up-sampling)이라고 한다. 다운 샘플링 및 업 샘플링은 다양한 종류의 변환 함수에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어 다운 샘플링은, 하나의 영상의 복수의 화소를 하나의 화소로 변환함으로써 전체적인 화소의 개수를 감소시켜 더 낮은 해상도의 영상을 획득할 수 있다. 이 경우 더 낮은 해상도의 영상의 하나의 화소의 화소값은 복수 화소의 화소값의 평균값을 적용하거나, 또는 복수 화소의 화소값의 임의의 어느 하나의 값을 적용하여 결정된 것일 수 있다.
멀티 해상도(multi-resolution) 방식은, 영상 처리의 속도를 개선하기 위하여, 저해상도의 영상에 대해 영상 처리를 수행한 후, 저해상도의 영상에 상응하는 고해상도의 영상에 영상 처리 결과를 반영하여 영상 처리를 수행하는 방법을 의미한다.
일 실시예에 의하면 제3 영상 처리부(213)는 저해상도의 제1 방사선 영상 및 저해상도의 제2 방사선 영상을 이용하여 제2 방사선 영상의 상이도를 연산할 수 있다. 저해상도의 제1 방사선 영상 및 저해상도의 제2 방사선 영상은 상대적으로 더 적은 개수의 화소를 가지고 있기 때문에, 연산량이 전체적으로 감소될 수 있다. 이와 같이 저해상도의 제1 방사선 영상 및 저해상도의 제2 방사선 영상에서의 상이도가 획득되면, 제3 영상 처리부(213)는 획득한 결과(I)를, 고해상도의 제1 방사선 영상과 고해상도의 제2 방사선 영상 사이의 차영상(J)에 반영하여 새로운 결과 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어 제3 영상 처리부(213)는 저해상도의 일 화소에 해당하는 상이도를 고해상도에서 획득된 차영상(J)의 복수의 화소에 적용함으로써 새로운 결과 영상을 획득할 수 있다.
이하 도 21 내지 도 24를 참조하여 방사선 촬영 장치를 제어하는 방법의 여러 실시예에 대해서 설명한다.
도 21은 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 21에 도시된 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제1 실시예에 의하면 먼저 조영제를 주입하기 전에 피사체에 방사선을 조사하고, 피사체를 투과한 방사선을 수광한 후, 수광한 방사선에 따른 전기적 신호를 변환 및 조합하여 제1 방사선 영상을 획득할 수 있다(s400).
피사체에 조영제를 주입하고, 일정한 시간이 경과한 후에 피사체에 방사선을 조사하여 피사체에 대한 제2 방사선 영상을 획득할 수 있다(s401). 이 경우 피사체 내부에 주입된 조영제가 피사체 내부의 혈관을 통해 이동하고 있기 때문에, 제2 방사선 영상에는 혈관이 보다 뚜렷하게 나타날 수 있다.
제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상이 획득되면, 제1 방사선 영상과 제2 방사선 영상을 이용하여 감산 처리를 수행함으로써, 제1 방사선 영상과 제2 방사선 영상 사이의 차영상이 획득될 수 있다(s402). 차영상을 획득하는 단계(s402)는 후술하는 단계 s403 내지 s410과 병행하여 수행될 수도 있고, 단계 s403 내지 s410이 수행된 후에 수행될 수도 있다.
제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상이 획득되면, 제1 방사선 영상의 제1 화소의 화소값과 제2 방사선 영상의 제1 화소의 화소값 사이의 차이를 연산할 수 있다(s403 내지 s405). 이어서 제1 방사선 영상의 제2 화소의 화소값과 제2 방사선 영상의 제1 화소의 화소값 사이의 차이를 연산한다(s406). 이와 같은 과정을 제1 방사선 영상의 모든 화소에 대해 수행될 때까지 반복하여 연산한다. 만약 제1 방사선 영상의 화소가 총 N개라면, 제1 방사선 영상의 화소의 화소값과 제2 방사선 영상의 화소의 화소값 사이의 차이의 연산은 N회 반복될 수 있다(s407). 실시예에 따라서, 화소값 대신에 경계 검출 결과값이나, 웨이블릿 계수가 이용될 수도 있다.
제1 방사선 영상의 모든 화소에 대해서, 제2 방사선 영상의 제1 화소의 화소값과의 차이가 연산되면, 제2 방사선 영상의 제1 화소에 대한 상이도를 연산하여 획득한다(s408). 상이도는 제1 방사선 영상(A)의 모든 화소와 제2 방사선 영상(B)의 일 화소 사이의 상이함을 나타내는 수치를 의미한다. 상이도는, 상술한 바와 같이, 연산된 차이 중 가장 작은 값으로 정의될 수도 있고, 제1 방사선 영상의 제2 화소의 화소값과 제2 방사선 영상의 제1 화소의 화소값 사이의 차이의 제곱합에 대한 거듭제곱근으로 정의될 수도 있다. 이외에도 상이도는 통상의 기술자가 고려할 수 있는 다양한 방법으로 정의될 수 있다.
이어서 제2 방사선 영상의 제2 화소에 대해서도 상술한 단계 s403 내지 단계 s408을 반복하여 수행함으로써 제2 방사선 영상의 제2 화소에 대한 상이도를 연산한다(s409). 이와 같은 과정은 제2 방사선 영상의 모든 M개의 화소에 대해서 반복하여 수행된다(S410).
결과적으로 제2 방사선 영상의 모든 화소에 대응하는 상이도가 획득될 수 있다. 상이도가 획득되면, 획득한 상이도를 차영상에 반영하여 차영상을 보정할 수 있으며(s411), 이에 따라 새로운 결과 영상이 획득할 수 있다(s412).
도 22는 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 22에 도시된 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제2 실시예에 따르면, 먼저 도 21에 도시된 실시예와 동일하게 조영제 주입 전의 제1 방사선 영상과, 조영제 주입 후 제2 방사선 영상을 획득할 수 있다(s420, s421).
또한 상술한 단계 s402 내지 s410과 동일한 과정을 거쳐 제2 방사선 영상의 모든 화소의 상이도를 획득할 수 있다(s422).
제2 방사선 영상의 모든 화소의 상이도가 획득되면, 획득된 상이도를 이용하여 하나의 결과 영상을 획득할 수 있다(s423). 구체적으로 획득된 상이도를 대응하는 화소의 위치에 배치함으로써 도 14에 도시된 것과 같은 영상을 획득할 수 있다. 상술한 바와 같이 조영제가 지나간 부분과 지나가지 않은 부분의 상이도는 서로 차이가 존재하므로, 도 14에 도시된 영상 역시 차영상과 동일하게 혈관이 존재하는 부분을 나타내게 된다.
도 23은 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 23에 도시된 바와 같이 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제3 실시예에 의하면, 조영제 주입 전 제1 방사선 영상과 조영제 주입 후 제2 방사선 영상이 제1 실시예 및 제2 실시예의 경우와 같이, 획득될 수 있다(s430, s431).
획득된 제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상은 각각 복수의 구역으로 분할될 수 있으며, 제1 방사선 영상의 복수의 구역 및 제2 방사선 영상의 복수의 구역은 서로 상응하도록 분할될 수 있다(s432).
제1 방사선 영상을 복수의 구역으로 분할하는 경우, 복수의 분할 구역은 서로 동일한 형태를 가질 수도 있고, 서로 동일한 크기를 가질 수도 있다. 또한 실시예에 따라서 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 서로 상이한 형태를 가질 수도 있고, 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다. 뿐만 아니라 복수의 분할 구역은 서로 중첩되어 제1 방사선 영상의 화소 중 일부를 함께 공유할 수도 있다.
동일하게 제2 방사선 영상을 복수의 구역으로 분할하는 경우에도, 복수의 분할 구역은 서로 동일한 형태를 가질 수도 있고, 서로 동일한 크기를 가질 수도 있다. 또한 실시예에 따라서 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 서로 상이한 형태를 가질 수도 있고, 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다. 이뿐만 아니라 복수의 분할 구역 중 둘 이상의 분할 구역은, 다른 분할 구역과 서로 중첩된 구역을 포함할 수도 있다.
제1 방사선 영상 및 제2 방사선 영상이 각각 복수의 구역으로 분할되면, 제2 방사선 영상의 하나의 구역에서의 일 화소에 대한 상이도를 획득할 수 있다. 상술한 바와 같이 일 화소에 대한 상이도는 제1 방사선 영상의 임의의 하나의 구역의 화소의 화소값과, 일 화소의 화소값 사이의 차이를 연산하여 획득될 수도 있다. 이와 같은 과정을 반복하여 제2 방사선 영상의 하나의 구역에서의 모든 화소에 대한 상이도를 획득할 수 있으며, 또한 이와 같은 과정을 반복하여 제2 방사선 영상의 모든 구역에서의 모든 화소에 대한 상이도를 획득할 수 있다(s433).
제2 방사선 영상의 모든 구역에서의 모든 화소에 대한 상이도를 획득하면, 획득한 상이도를 차영상에 반영하여 제1 결과 영상을 획득하거나, 또는 분할된 구역을 조합하여 상이도를 기초로 한 제2 결과 영상을 획득할 수 있다(s434).
도 24는 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도 24에 도시된 방사선 촬영 장치의 제어 방법의 제4 실시예에 따르면, 먼저 다른 실시예와 동일하게 조영제 주입 전의 제1 방사선 영상과, 조영제 주입 후 제2 방사선 영상을 획득할 수 있다(s440, s441). 이 경우 제1 방사선 영상과 제2 방사선 영상은 상대적으로 높은 해상도의 방사선 영상일 수도 있다.
이어서 제1 방사선 영상과 제2 방사선 영상 사이의 차영상을 획득할 수 있으며, 이 경우 차영상은 고해상도의 차영상일 수 있다(s442).
이어서 상대적으로 높은 해상도의 제1 방사선 영상과, 상대적으로 높은 해상도의 제2 방사선 영상으로부터, 상대적으로 낮은 해상도의 제1 방사선 영상과 상대적으로 낮은 해상도의 제2 방사선 영상을 획득할 수 있다. 이와 같은 저해상도의 방사선 영상은 고해상도의 방사선 영상을 다운 샘플링함으로써 획득될 수 있다.
이어서 상대적으로 낮은 해상도의 제1 방사선 영상 및 상대적으로 낮은 해상도의 제2 방사선 영상을 이용하여 제2 방사선 영상의 각각의 화소에서의 상이도를 획득할 수 있다(s443). 각각의 화소에서의 상이도의 획득은 상술한 바와 같이 제1 방사선 영상의 모든 화소의 화소값과, 제2 방사선 영상의 임의의 화소의 화소값 사이의 차이를 구함으로써 수행될 수 있다.
상대적으로 낮은 해상도에서의 제2 방사선 영상의 각 화소에 대해 상이도가 획득되면, 획득된 상이도를 상대적으로 높은 해상도의 차영상에 반영하여 결과 영상을 획득하거나(s444), 또는 획득된 상이도로 이루어진 상대적으로 낮은 해상도의 결과 영상을 업 샘플링함으로써 상대적으로 높은 해상도의 결과 영상을 획득할 수 있게 된다.
100: 방사선 촬영부 110: 방사선 조사부
130: 방사선 검출부 200: 워크 스테이션
210: 영상 처리부 211: 제1 처리부
212: 제2 처리부 213: 제3 처리부

Claims (20)

  1. 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상을 획득하고, 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상을 획득하는 단계;
    상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 각각과, 상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터 사이의 차이를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계;를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 사이의 차이를 각각 연산하는 단계는, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역 내의 모든 화소에 대해서 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계;를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 화소의 데이터 및 상기 제2 방사선 영상의 화소의 데이터는, 화소의 밝기값(pixel intensity), 경계 검출(edge detection) 결과값 및 웨이블릿(wavelet) 계수 중 적어도 하나를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하는 단계;를 더 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 상이한 크기를 갖거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 제2 구역과 상이한 크기를 갖는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계는, 상기 연산된 차이를 상기 제1 방사선 영상 및 상기 제2 방사선 영상 사이의 차영상에 반영하여 영상을 획득하는 단계;를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 단계는, 상기 연산된 차이를 이용하여 획득된 상이도를 기초로 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계는, 저해상도의 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소 데이터와 저해상도의 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계; 및 상기 연산에 따라 획득된 차이를 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상에 반영하거나, 또는 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상의 차영상에 반영하는 단계;를 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계는, 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 획득하고, 상기 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 다운 샘플링하여 상기 저해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 저해상도의 제2 방사선 영상을 획득하는 단계;를 더 포함하는 방사선 촬영 장치의 제어 방법.
  11. 조영제 주입 전 영상인 제1 방사선 영상을 획득하고, 조영제 주입 후 영상인 제2 방사선 영상을 획득하는 방사선 촬영부; 및
    상기 제2 방사선 영상에서 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 모든 화소의 데이터 사이의 차이를 각각 연산하고, 상기 연산된 차이를 이용하여 영상을 획득하는 영상 처리부;를 포함하는 방사선 촬영 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역 내의 모든 화소에 대해서 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 방사선 촬영 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 데이터 및 상기 제2 방사선 영상의 데이터 중 적어도 하나는, 화소의 밝기값, 경계 검출 결과값 및 웨이블릿 계수 중 적어도 하나를 포함하는 방사선 촬영 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 제1 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하고, 상기 제2 방사선 영상을 분할하여 복수의 분할 구역을 획득하는 방사선 촬영 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 둘은 서로 중첩되는 구역을 포함하는 방사선 촬영 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 분할 구역과 상이한 크기를 갖거나, 또는 상기 제2 방사선 영상의 복수의 분할 구역 중 적어도 하나는 다른 제2 구역과 상이한 크기를 갖는 방사선 촬영 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 연산된 차이를 상기 제1 방사선 영상 및 상기 제2 방사선 영상 사이의 차영상에 반영하여 영상을 획득하는 방사선 촬영 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 연산된 차이를 이용하여 획득된 상이도를 기초로 영상을 생성하는 방사선 촬영 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 저해상도의 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소 데이터와 저해상도의 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 단계; 및 상기 연산에 따라 획득된 차이를 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상에 반영하거나, 또는 고해상도의 제1 방사선 영상 및 고해상도의 제2 방사선 영상의 차영상에 반영하여, 상기 제2 방사선 영상의 일 구역의 임의의 화소의 데이터와 상기 제1 방사선 영상의 일 구역 내의 복수의 화소의 데이터의 차이를 각각 연산하는 방사선 촬영 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 획득하고, 상기 상기 고해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 고해상도의 제2 방사선 영상을 다운 샘플링하여 상기 저해상도의 제1 방사선 영상 및 상기 저해상도의 제2 방사선 영상을 획득하는 방사선 촬영 장치.
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