KR100609248B1 - 엑스선컴퓨터단층촬영법및장치 - Google Patents

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Abstract

여러 개의 슬라이스들에 대한 화상 데이터 픽셀값(image data pixel value)범위들을 동일한 우선 범위 내에 포함시키기 위하여, X-선 컴퓨터 단층 촬영법 및 장치는, 피사체를 향하여 X-선들을 방사하는 X-선 소스, 방사된 X-선들의 피사체 투과 정보를 검출하는 X-선 검출기, 및 X-선 방사 및 검출을 제어하는 제어 수단을 포함하며, 여기서 제어 수단은 피사체의 단층 촬영 이전에, 2개의 상이한 각도 위치들에서 X-선 소스의 각도 위치를 고정시키고, 각도 위치들에서 피사체의 스카우트 촬영을 각각 수행함으로써, 스카우트 화상들을 생성하도록 제어하고, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차, 화상 데이터의 원하는 표준 편차, 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀 값 감쇠비(attenuation ratio)를 참조하여 스캐닝 조건을 계산하며, 스캐닝 조건에 따라 피사체의 단층 촬영을 수행하도록 제어한다.

Description

엑스선 컴퓨터 단층 촬영법 및 장치{X-ray computed tomography method and apparatus}
본 발명은 X-선 컴퓨터 단층 촬영(CT : computed tomography)법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 여러 가지 슬라이스들에 대한 화상 데이터 픽셀값 범위들을 동일한 우선 범위 내에 포함하도록 배열되는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치에 있어서, X-선 소스로부터 방사되는 부채 형상의 X-선 빔이 피사체 상에 부딪히고, 투과된 X-선들은 부채 형상의 X-선 빔의 범위(extent)를 따라 배열된 복수의 검출기 소자들로 구성된 X-선 검출기 소자들의 1차원 어레이(array)에 의해 측정된다.
투과된 X-선들은 X-선 소스 및 검출기 소자 어레이가 피사체 주위를 회전하는 동안 복수의 관찰 방향들에서 측정된다. 투과된 X-선들을 측정하기 위한 그러한 과정은 "스캐닝(scanning)"으로 불린다. 스캐닝에 의해 얻어진 복수의 관찰들에 대하여 측정된 데이터에 기초하여, 피사체의 단층 화상이 재구성된다.
이렇게 생성된 피사체의 단층 화상의 화상 데이터가 CRT(cathode ray tube)표시 장치 같은 화상 표시 장치 상에 표시되면, 화상 데이터 내의 픽셀값들(즉, X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 경우에 CT 값들)은 X-선의 투과 인자에 따라 결정되며, 일반적으로는 공기가 -1,000의 값을 갖고, 물이 0의 값을 갖도록 규정된다.
화상은 그러한 화상 데이터 픽셀값들을 256 정도의 계조들(gradations)을 갖는 표시 데이터로 변환함으로써 표시된다. 표시 데이터의 계조 수가 CRT표시 장치의 회로 구조 또는 화상 표시 회로에 따라 변화하더라도, 일반적으로는 256 정도 (세기 데이터(intensity data)는 8비트로 처리된다)이고, 예컨대 -1,000 내지 +2,000 범위의 화상 데이터 픽셀값을 갖는 것과 같이 표시 장치에 넓은 범위의 계조를 제공하는 것은 현실적이지 않다.
예를 들면, 관찰될 피사체의 내부 조직이 CT 내에서 -150과 +l50 사이의 픽셀값 범위를 갖는 경우를 고려하면, 이 경우, "윈도우 폭(window width)"의 개념이 도입된다. 표시 데이터는 256 계조를 갖는 윈도우 폭에 대응하는 범위를 표시하도록 변환된다. 화상은, 상측 제한 이상의 CT 값을 갖는 부분이 화이트 또는 블랙으로 나타나고, 하측 제한 이하의 CT 값을 갖는 부분이 블랙 또는 화이트로 나타나는 명암으로 표시된다. 그러한 과정은 관찰되는 면적의 화상 데이터가 디스플레이 가능한 계조 범위 내에 포함되도록 적응할 수 있으며, 화상 데이터는 콘트라스트를 변화시킴에 따라 표시될 수 있다.
단층 촬영 이전에, 종종 우선 촬영 위치들을 결정하기 위해 스카우트 스캐닝이 수행된다. 스카우트 스캐닝에서, X-선관 및 X-선 검출기를 고정하고 피사체가 놓인 테이블 판을 이동시켜, 피사체가 X-선으로 조사되어 X-선 투시된 화상(x-ray visualized image)을 얻는다.
일본 특허 출원 공개 공보 제 1-293844호(1989)는, 스카우트 스캐닝 중 투과된 X-선들의 평균 검출값에 대한 X-선 감쇠비를 추정함으로써 스캐닝 조건으로서 X-선량(X-ray dose)이 결정되는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 여러 가지 피사체들의 본체 형상들이 동일하지 않기 때문에, X-선 소스의 단일 각도 위치에서 수행된 스카우트 스캐닝에서 검출된 값으로부터 최적의 스캐닝 조건을 결정하는데 어려움이 있다.
더욱이, 피사체의 단면 형상은 슬라이스에 대해 변화하기 때문에, 얻어진 화상 데이터의 픽셀값 범위 내에서의 분산(dispersion)이 슬라이스 사이에 일어난다. 이러한 상황은 여러 개의 슬라이스들로부터 얻어진 화상 데이터의 각 픽셀값 범위들이 슬라이스에 대해 서로 다르기 때문에 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 여러 개의 슬라이스들에 대한 화상 데이터 픽셀값 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함될 수 있는 X-선 컴퓨터 단층 촬영(CT)법 및 장치를 제공하는 것이다.
문제의 해결 수단으로서의 본 발명은 다음과 같이 기술된다.
(1) 제 1 양태에 따르면, 본 발명은, X-선 소스로부터 방사된 X-선들이 측정된 볼륨 내에 위치된 피사체와 부딪치고, 투과된 X-선들이 X-선 검출 소자들의 어레이에 의해 검출되는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법에 있어서, 피사체의 단층 촬영 이전에, 2개의 상이한 각도 위치들에서 X-선 소스의 각도 위치를 고정시키고, 각도 위치들에서 각각 피사체의 스카우트 촬영을 수행함으로써, 스카우트 화상들(scout images)을 생성하는 단계, 투영 표시 데이터(projection display data)의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차, 화상 데이터의 원하는 표준 편차, 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비를 참조하여 스캐닝 조건을 계산하는 단계, 및 스캐닝 조건에 따라 피사체의 단층 촬영을 수행하는 단계를 포함하는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법을 제공한다.
제 1 양태에 따른 발명에 있어서, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 표준 편차 σ 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비는 디폴트값으로 규정된 스캐닝 조건 'default_mAs' 하에, 화상 데이터의 표준 편차 σ '를 제공한다. 그리고, 표준 편차 σ' 및 원하는 표준 편차 σtarget 는 원하는 표준 편차를 얻기 위해 요구되는 스캐닝 조건 'scan mAs' 을 제공한다. 피사체의 단층 촬영은 이와 같이 얻어진 스캐닝 조건에 따라 수행된다.
따라서, 각 슬라이스마다의 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 σtarget 과 동일하도록 제어될 수 있으며, 여기서 σtarget 은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값에서의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(2) 제 2 양태에 따르면, 본 발명은, 피사체를 향하여 X-선들을 방사하는 X-선 소스, 방사된 X-선들의 피사체 투과 정보를 검출하는 X-선 검출기, 및 X-선 방사 및 검출을 제어하는 제어 수단을 포함하며, 여기서 제어 수단은 피사체의 단층 촬영 이전에, 2개의 상이한 각도 위치들에서 X-선 소스의 각도 위치를 고정시키고, 각도 위치들에서 피사체의 스카우트 촬영을 각각 수행함으로써, 스카우트 화상들을 생성하도록 제어하고, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차, 화상 데이터의 원하는 표준 편차, 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비를 참조하여 스캐닝 조건을 계산하며, 스캐닝 조건에 따라 피사체의 단층 촬영을 수행하도록 제어하는, X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치를 제공한다.
제 2 양태에 따른 발명에 있어서, 제어 수단의 함수를 통하여, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 표준 편차 σ , 및 X-선 소스의 2개의 각 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비는 디폴트값으로 규정된 스캐닝 조건 'default mAs' 하에, 화상 데이터의 표준 편차 σ'를 제공한다. 그리고, 표준 편차 σ' 및 원하는 표준 편차 σtarget 는 원하는 표준 편차를 얻기 위해 요구되는 스캐닝 조건 'scan mAs' 을 제공한다. 피사체의 단층 촬영은 이와 같이 얻어진 스캐닝 조건에 따라 수행된다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 σtarget 과 동일하도록 제어될 수 있으며, 여기서 σtarget 은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값에서의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(3) 제 3 양태에 따르면, 본 발명은 제 2 양태에서 설명된 바와 같은 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치를 제공하며, 여기서 제어 수단은 X-선 소스의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 각도 위치들에 X-선 소스를 고정시키는 고정시킨다.
제 3 양태에 따른 발명에 있어서, 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값으로 되도록 예상되는 스카우트 화상의 방향들이 X-선 소스 방사 방향으로서 선택되기 때문에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ'는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 그러한 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(4) 제 4 양태에 따르면, 본 발명은 제 3 양태에서 설명된 바와 같은 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치를 제공하고, 여기서 스카우트 화상의 최대 픽셀값이 최대값인 X-선 소스의 각도 위치들 중 하나가 시상면(sagittal plane)과 평행인 방향에 있도록 선택되고, 스카우트 화상의 최대 픽셀값이 최소값인 X-선 소스의 각도 위치들 중 다른 하나가 관상면(coronal plane)과 평행인 방향에 있도록 선택된다.
제 4 양태에 따른 발명에 있어서, 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 시상 및 관상 방향으로 스카우트 촬상(scout imaging)의 두 방향들이 선택되기 때문에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ'는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스마다의 스캐닝 조건이 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 그러한 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명은 다음의 효과를 제공한다.
(1) 제 1 양태에 따른 X-선 컴퓨터 단층 촬영법의 발명에 있어서, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비는 디폴트 값으로 규정된 스캐닝 조건 'default mAs' 하에, 화상 데이터의 표준 편차 σ'를 제공한다. 그리고, 표준 편차 σ' 및 원하는 표준 편차 σtarget 는 원하는 표준 편차를 얻기 위해 요구되는 스캐닝 조건 'scan mAs' 을 제공한다. 피사체의 단층 촬영은 이와 같이 얻어진 스캐닝 조건에 따라 수행된다.
따라서, 각 슬라이스마다의 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 σtarget 과 동일하도록 제어될 수 있으며, 여기서 σtarget 은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀 값에서의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(2) 제 2 양태에 따른 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 발명에 있어서, 제어 수단의 함수를 통하여, 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ , 및 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비는 디폴트값으로 규정된 스캐닝 조건 'default mAs' 하에, 화상 데이터의 표준 편차 σ'를 제공한다. 그리고, 표준 편차 σ' 및 원하는 표준 편차 σtarget 는 원하는 표준 편차를 얻기 위해 요구되는 스캐닝 조건 'scan mAs' 을 제공한다. 피사체의 단층 촬영은 이와 같이 얻어진 스캐닝 조건에 따라 수행된다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 σtarget 과 동일하도록 제어될 수 있으며, 여기서 σtarget 은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀 값에서의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(3) 제 3 양태에 따른 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 발명에 있어서, 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 스카우트 화상의 방향들이 X-선 소스 방사 방향으로서 선택되기 때문에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ'는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 그러한 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(4) 제 4 양태에 따른 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 발명에 있어서, 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 시상 및 관상 방향으로 스카우트 촬상의 두 방향들이 선택되기 때무에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ'는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 그러한 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 몇 가지 양호한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
〈X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 구성〉
X-선 스캐너를 이용하는 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치의 전체 구성을 도 2를 참조하여 설명된다.
받침대(1)는 X-선관(2) 및 검출기(3)가 여러 가지 스캐닝 기술에 따라 피사체 주위를 기계적으로 또는 전기적으로 동작하는 X-선 CT 스캐너의 기계적 부분이다.
테이블(4)은 그 위에 있는 피사체(5)와 함께 받침대(1)에 제공된다. 받침대(1)의 틸트(tilt) 및 테이블(4)의 이동은 테이블/받침대 제어기(6)에 의해 제어된다.
X-선관(2)은 X-선관 구동/발생 제어기(7)에 의해 제어됨으로써 회전 또는 정지시켜서, X-선을 발생시키거나 발생을 종료시킨다. 이후에 설명되는 테이블/받침대 제어기(6) 및 시스템 제어기는 구동 제어 수단을 구성한다.
검출기(3)는 검출기 구동 장치(8)의 제어 하에 피사체(5) 주위를 X-선관(2)과 함께 회전한다.
X-선관(2)에 의한 방사시, X-선들은 피사체(5)를 통해 투과되고 검출기(3)에 의해 검출되며, 그 데이터는 데이터 획득 시스템(DAS)(9)에 의해 얻어진다. 얻어진 데이터는 스카우트 화상 생성부(10) 및 화상 재구성기(11)에 전송된다.
스카우트 화상 생성부(10)는 스카우트 촬영에 의해 얻어진 피사체 투과 투영 데이터로부터 스카우트 화상을 생성한다. 스카우트 화상은 스캐닝 위치들 및 스캐닝 조건들을 결정하기 위해 이용된다.
화상 재구성기(11)는 공급된 데이터 상에 화상 재구성을 수행하여 화상 데이터를 생성하고, 표시 장치(20)상에 화상 데이터를 표시하며, 동시에 데이터 저장 장치(12) 내에 화상 데이터를 저장한다.
이하에 설명되는 바와 같이, 데이터 저장 장치(12) 내에 저장된 화상 데이터는 나중에 기술되는 바와 같은 화상 처리기(13) 내에 투영 화상을 생성하기 위해 판독되며, 투영 화상은 표시 장치(20)상에 표시된다.
조작부(14)는 여러 가지 명령들이 입력되는 입력 수단이다. 시스템 제어기(15)는 조작부(14)로부터 공급되는 명령들, 소정의 동작 프로그램 및 스캐닝 플랜(scanning plan)에 따라 전체 시스템을 제어한다.
〈X-선 컴퓨터 단층 촬영법〉
상술한 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치에 의해 실행되는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법은 도 1에 도시된 흐름도를 참조하여 설명된다.
[스카우트 화상의 생성]
피사체(5)상에 단층 촬영을 행하기 전에, 먼저 스카우트 촬영이 복수의 방향들로부터 피사체(5)상에 수행된다.
먼저, 제 1 스카우트 화상은 제 1 스카우트 촬영에 의해 생성된다(도 1에서의 S1). 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 직교하는 두 방향들이 스카우트 촬영의 방향으로서 선택된다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, X-선관(2)이 0°위치(피사체 수직 위)에 배치되고, 검출기(3)가 180°위치(피사체 수직 아래)에 배치된다. 테이블(4)이 상술한 바와 같이 고정된 받침대 회전부와 함께 주축(도 3의 도면 평면에 수직인 방향) 방향으로 이동되면(translated), X-선이 방사되어 피사체 투과 투영 데이터가 검출된다. 이 후, 제 1 스카우트 화상이 스카우트 화상 생성부(10)에 의해 생성된다.
다음에, 제 2 스카우트 화상이 제 2 스카우트 촬영에 의해 생성된다(도 1에서의 S2). 도 3에 도시된 바와 같이, X-선관(2)은 90°위치(피사체의 한 측면 위)에 배치되고, 검출기(3)는 270°위치(X-선관에 대향하는 피사체의 다른 측면 위)에 배치된다. 테이블(4)이 상술한 바와 같이 고정된 받침대 회전부와 함께 주축(도 3의 도면 평면에 수직인 방향) 방향으로 이동되면, X-선이 방사되어 피사체 투과 투영 데이터가 검출된다. 이 후, 제 2 스카우트 화상이 스카우트 화상 생성부(11)에 의해 생성된다.
따라서, 스카우트 화상이 여러 방향들에서 생성된다고 가정하면, 최대 픽셀 값을 갖는 것으로 예상되는 스카우트 화상이 하나의 스카우트 화상으로서 선택되고, 최소 픽셀값을 갖는 것으로 예상되는 스카우트 화상이 다른 하나의 스카우트 화상으로서 선택되도록 그러한 스카우트 화상들 중에서 제 1 및 제 2 스카우트 화상이 선택되는 것이 바람직하다.
피사체가 도 3에 도시된 바와 같이 평탄한 단면도를 갖는다면, 스카우트 화상은 예컨대 0°방향과 90°방향(또는 270°방향) 같은 서로 수직인 두 방향들로부터 취해지는 것이 바람직하다. 그러한 스카우트 촬영은 후술되는 감쇠비에 의해 표준 편차의 보정을 가능하게 한다.
[초기화]
조작기는 관 전압의 선택, 슬라이스 두께 및 재구성 함수 같은 X-선 컴퓨터 단층 촬영을 위한 초기화를 수행한다(도 l에서의 S3). X-선 컴퓨터 단층 촬영에 필요한 여러 가지 파라미터들은 이러한 초기화 단계에서 조작부(14)로부터 조작기에의해 결정된다. 더욱이, 시스템 제어기(15)는 스카우트 화상 생성부(10)에 의해 생성된 스카우트 화상과 관련하여 X-선 컴퓨터 단층 촬영을 위한 스캐닝 위치(즉, 슬 라이스 위치)를 결정한다(도 l에서의 S4).
[표준 편차에 의해 스캐닝 조건을 결정]
(1) 화상 SD 의 계산(도 1에서의 S5)
화상 데이터의 표준 편차("화상 SD(image SD)"로 불린다)는 이후에 σ로 표시된다. 디폴트 촬영 조건하에 촬영된 피사체(인체 또는 인체와 동등한 물질)의 투영 표시 데이터("투영 면적(projection area)")의 면적과 화상 SDσpixel 간의 관계식은 다음과 같이 주어진다.
σpixel = f(투영 면적)
여기서, 투영 표시 데이터의 면적은 스카우트 화상으로부터 얻어지고, 'f'는 소정의 함수이다. 화상 SD는 피사체가 원형 단면부를 갖는다는 조건에서 얻어진다. 표시 화상으로 유도되는 투영 표시 데이터의 면적을 이용하는 대신에, 전처리 직후 얻어지는 투과 투영 데이터의 면적이 이용될 수 있다.
화상 SDσpixel 에 대한 어떤 값들은 스카우트 화상으로부터 유도된 투영 표시 데이터의 면적에 따라 각 슬라이스에 대한 화상 SD를 결정하기 위해 테이블로 또는 함수의 형태로 미리 저장된다.
(2) 화상 SD의 보정(도 1에서의 S6)
이 후, 형태 (1)로 얻어진 각 슬라이스에 대한 화상 SD는 2개의 수직 방향들로 스카우트 화상들간의 감쇠비에 따라 보정된다. 따라서, 피사체의 실제 단면 형상에 대응하는 화상 SDσ' 는 각 슬라이스에 대해 얻어진다.
화상 σ'pixel 는 σ로부터 계산될 수 있으며, 감쇠비는 다음의 수학식에 따른다:
σ'pixel = σpixel × g(projection Max 90°/projection Max 0°)
projection Max 90°〉projection Max 0°일 때,
및
σ'pixel = σpixel × g(projection Max 0°/projection Max 90°)
projection Max 0°〉projection Max 90°일 때,
여기서, projection Max 0°는 0°에서의 스카우트 촬영으로부터 얻어진 최대 픽셀 값이고, projection Max 90°는 90°에서의 스카우트 촬영으로부터 얻어진 최대 픽셀 값이다. 상기 비율은 감쇠비이다.
또한, 'g'는 1차, 또는 2차 또는 3차와 같이 약간 더 높은 차수의 함수이고, 피사체의 단면 형상에 대응하는 화상 SDσ'은 원형 단면에서의 σ 및 스카우트 촬영시 피사체의 감쇠비로부터 얻어질 수 있다. 픽셀값들 대신에 투과 투영 데이터값들이 이용될 수 있다.
(3) 스캐닝 조건의 결정
화상 SD 는 일반적으로 촬영 조건과 다음의 관계식을 갖음을 알 수 있다(즉, mAs: 관 전류와 시간의 곱):
σtarget/σ'pixel = (default mAs/scan mAs)1/2
따라서, 원하는 SD 값으로 σtarget 을 지정함으로서(도 7에서의 S7), σtarget 를 충족하는 스캐닝 조건 'scan mAs' 이 σ'pixel 및 'default mAs' 로부터 각 슬라이스에 대해 얻어질 수 있다(도 7에서의 S8).
이와 같이 얻어진 촬영 조건 'scan mAs' 은 시스템 제어기(15)에 의해 표시 장치(20)상에 표시되며, 조작기는 값이 적합한가를 확인한다(도 7에서의 S9). 확인이 이루어지면, 스캐닝 플랜이 완성되고 스캐닝 실행을 위하여 "대기 상태(wait state)"로 처리가 전환된다.
[스캐닝 실행]
상술한 설명 및 계산에 의해 결정되는 파라미터에 기초하여, X-선 컴퓨터 단층 촬영 스캐닝이 수행된다(도 1에서의 S10). 즉, 받침대 회전부는 회전을 개시하고, 이와 동시에 X-선 방출이 턴온되어, X-선이 X-선관(2)으로부터 방사된다.
X-선은, 상술한 바와 같이 화상 SDσtarget 가 각 슬라이스에 대해 충족되도록 얻어진 화상 조건 'scan mAs' 에 기초하여 방사된다.
이 후, 스캔 데이터는 검출기(3)에 의해 얻어진다. 이와 같이 얻어진 데이터에 기초하여, 화상 재구성기(11)는 표시 장치(20)상에 표시된 화상 데이터를 생성하도록 화상 재구성을 수행하고, 동시에 데이터 저장 장치(12) 내에 저장된다.
(1) 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및, X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비는 디폴트값으로 규정된 스캐닝 조건 'default mAs' 하에, 화상 데이터의 표준 편차 σ'를 제공한다. 그리고, 표준 편차 σ' 및 원하는 표준 편차 σtarget 는 원하는 표준 편차를 얻기 위해 요구되는 스캐닝 조건 'scan mAs' 을 제공한다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 σtarget 과 동일하도록 제어될 수 있으며, 여기서 σtarget 은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값에서의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(2) 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 스카우트 화상의 방향들이 두 방향들로서 선택되기 때문에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ'는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 그러한 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
(3) 스캐닝 조건을 결정하는데 이용하기 위한 두 방향들에서 취해진 스카우트 화상들에 대하여, 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 시상 및 관상 방향으로 스카우트 촬상의 두 방향들이 선택되기 때문에, 실제 피사체에 대한 화상 데이터의 표준 편차 σ '는 투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차 σ 및 감쇠비를 이용하여 정확히 계산될 수 있다.
따라서, 각 슬라이스에 대한 스캐닝 조건은 화상 데이터의 표준 편차가 원하는 값과 동일하도록 제어될 수 있으며, 상기 원하는 값은 여러 개의 슬라이스들에 대한 픽셀값의 분산 범위들이 동일한 우선 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 발명의 많은 폭넓은 이외의 실시예가 본 발명의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 구성될 수 있다. 본 발명이 첨부된 청구범위에 규정된 바에 따르며 명세서에서 설명된 특정 실시예에 한정되지 않음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X-선 컴퓨터 단층 촬영법의 처리 예를 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치를 적용한 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 스카우트 촬영을 수행할 때의 평면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1: 받침대 2: X-선관
3: 검출기 4: 테이블
6: 테이블/받침대 제어 장치 7: X-선관 구동 발생 제어 장치
8: 검출기 구동 장치 20: 표시 장치

Claims (4)

  1. X-선 소스로부터 방사된 X-선들이 측정된 볼륨 내에 위치된 피사체와 부딪치고, 투과된 X-선들이 X-선 검출 소자들의 어레이에 의해 검출되는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법에 있어서,
    상기 피사체의 단층 촬영 이전에, 2개의 상이한 각도 위치들에서 상기 X-선 소스의 각도 위치를 고정시키고, 상기 각도 위치들에서 상기 피사체의 스카우트 촬영을 각각 수행함으로써, 스카우트 화상들(scout images)을 생성하는 단계,
    투영 표시 데이터(projection display data)의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차, 상기 화상 데이터의 원하는 표준 편차, 및 상기 X-선 소스의 상기 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비를 참조하여 스캐닝 조건을 계산하는 단계, 및
    상기 스캐닝 조건에 따라 상기 피사체의 단층 촬영을 수행하는 단계를 포함하는 X-선 컴퓨터 단층 촬영법.
  2. X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치에 있어서,
    피사체를 향하여 X-선들을 방사하는 X-선 소스,
    상기 방사된 X-선들의 피사체 투과 정보를 검출하는 X-선 검출기, 및
    상기 X-선 방사 및 검출을 제어하는 제어 수단을 포함하며,
    상기 제어 수단은 상기 피사체의 단층 촬영 이전에, 2개의 상이한 각도 위치들에서 상기 X-선 소스의 각도 위치를 고정시키고, 상기 각도 위치들에서 각각 상기 피사체의 스카우트 촬영을 수행함으로써, 스카우트 화상들을 생성하도록 제어하고,
    투영 표시 데이터의 면적에 기초한 화상 데이터의 표준 편차, 상기 화상 데이터의 원하는 표준 편차, 및 상기 X-선 소스의 2개의 각도 위치들에서 각각 얻어진 스카우트 화상들간의 픽셀값 감쇠비를 참조하여 스캐닝 조건을 계산하며,
    상기 스캐닝 조건에 따라 상기 피사체의 단층 촬영을 수행하도록 제어하는, X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 X-선 소스의 각도 위치들에서 각각 얻어진 상기 스카우트 화상들의 각각의 최대 픽셀값들이 최대 및 최소값들이 되도록 예상되는 각도위치들에 상기 X-선 소스를 고정시키는, X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스카우트 화상의 최대 픽셀값이 최대값인 X-선 소스의 각도 위치들 중하나가 시상면(sagittal plane)과 평행인 방향에 있도록 선택되고, 상기 스카우트화상의 최대 픽셀값이 최소값인 X-선 소스의 각도 위치들 중 다른 하나가 관상면(coronal plane)과 평행인 방향에 있도록 선택되는, X-선 컴퓨터 단층 촬영 장치.
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