KR100686534B1 - 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈 또는 인접조직에 X선을 투과시켜 영상을 취득하고 뼈의 밀도산출 및 성장판 개폐여부를 진단할 수 있는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 얻기 위한 것인 바,

검사대상(발, 팔꿈치, 손가락 등)을 안착할 수 있는 거치공간부를 "V"형 홈구조를 갖는 본체부와;

상기 본체부의 내부에 X선을 방사하는 엑스레이 발생부와; 상기 엑스레이 발생부와 대응되는 전방면에 장착된 증감지와; 상기 증감지의 앞면에서 직접 이미지를 획득하는 영상캡쳐부와; 상기 영상캡쳐부의 영상을 기입력된 자료와 비교하여 골밀도 및 성장판을 분석하는 소프트웨어를 포함한 컴퓨터(PC)로 구성함으로서, X선의 방출시간을 최소화시키므로 인체에 미치는 나쁜 영향을 감소하도록 하였으며, 특히 영상에서 성장판을 취득 분석하여 기입력된 데이터와 비교하여 성장상태(개폐여부확인)의 진단할 수 있는 골밀도 측정 및 성장판 진단에 뛰어난 효과가 있다.

골밀도측정,성장판측정, 엑스레이, 영상, 증감지

Description

증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치{Diagnostic device of bone density using structure by non-permeable manner of X-ray scintillator}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예의 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치의 엑스레이 발생부와 증감지와 카메라의 배치상태도,

도 3은 본 발명의 검상대상인 발을 거치공강부에 올려놓은 사용상태도,

도 4는 본 발명의 골밀도 진단결과를 도시한 디스플레이 상태도,

도 5는 본 발명의 성장판 진단결과를 도시한 디스플레이 상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 외부전원단자 2 : 엑스레이(x-ray)발생부 받침대

3 : 고압제너레이터 4 : 제어부

5 : 엑스레이 발생부디텍터 6 : 거치공간부

7 : 웨지 8 : 증감지

9 : 초저조도 CCD 카메라 10 : 순간영상감지센서

11 : 받침대 20 : 본체부

본 발명은 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뼈 또는 인접조직에 X선을 투과시켜 영상을 취득하고 뼈의 밀도 산출 및 성장판 개폐여부를 진단할 수 있는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치에 관한 것이다.

현재의 의학이 나날이 발전할 수 있었던 것은 신체를 측정하는 검사장비 및 시술할 수 있는 첨단장비 기술개발이 큰 역활을 하고 있으며, 지금도 많은 투자와 기술이 이루어지고 있다.

종래의 골밀도 측정방법에는 X-ray, 초음파검사 등을 이용하고 있으나 X-ray는 기존의 정형외과등에서 사용되는 X-ray실에 가서 여러번 촬영하여 촬영된 사진으로부터 의사가 일일이 판독해야하므로 오차의 범위가 커지는 문제점이 있으며, 또한, 방사선에 노출되는 시간이 많아지므로 인체에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있었다.

또한, 초음파검사는 영상으로 촬영되는 것으로 골밀도 영상의 이미지를 얻어서 판독하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

또한, 성장판을 진단하기 위한 장치와 데이터를 통한 기준치를 설정하기가 매우 어려운 문제점이 있었으며, 장비를 구성하기 위한 시설비의 투자가 높은 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명은 골밀도 측정기는 발뒤꿈치의 종골부위 뼈의 골밀도를 정확하게 측정 및 발뒤꿈치를 측정시트부에 안착시켜 골밀도를 측정할 수 있는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 증감지의 뒷면이 아닌 앞면에 맺힌 영상을 센싱하도록 초저도카메라로 직접 이미지를 얻을 수 있는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨지보상알고리즘 적용 및 X-ray 안정화 구간 내 측정을 통하여 오차률1%이내의 우수한 재현성과 낮은 피폭량을 제공하는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 골밀도 측정 및 성장판의 개폐상태를 측정할 수 있는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본체부와 X선을 발생시키는 X선관, 신호변환장치인 X선 검출기(detector)와, 전원을 공급하는 고압발생기(HV Generator)와 상기 본체부내의 구성부의 작동 및 제어, 영상처리, 밀도계산 등은 소프트웨어를 포함한 컴퓨터부로 이루어져 골밀도를 측정할 수 있도록 달성하였다.

또, 본 발명은 크게 X선을 방사하는 X선발생부와 X선 영상을 획득하는 영상 캡쳐부와 영상으로부터 골밀도 및 성장판을 분석하는 소프트웨어르 포함한 컴퓨터로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치의 엑스레이 발생부와 증감지 사이에 카메라에 배치한 배치상태도이고, 도 3은 검사대상의 발을 거치공간부에 올려놓은 사용상태도이고, 도 4와 도 5는 골밀도 진단결과를 디스플레이한 상태도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명은 엑스레이 제너레이터와 엑스레이 디텍터 사이에 검사대상 안착공간부가 형성된 골밀도 측정장치로 구성되며, 상기 본체부 내부에 X선을 방사하는 엑스레이 발생부(5)와; 상기 엑스레이 발생부와 대응되는 전방면에 장착된 증감지(8)와; 상기 증감지의 앞면에서 직접 이미지를 획득하는 영상캡쳐부(12)와; 상기 영상캡쳐부의 영상을 기입력된 자료와 비교하여 골밀도 및 성장판을 분석하는 소프트웨어를 포함한 컴퓨터(PC)로 구성하고 있다.

상기 본체부(20)는 외형의 케이스를 형성하고 일측 중간에 검사대상을 안착할 수 있는 거치공간부(6)를 구성하여 발이나, 팔꿈치, 손 등을 올려놓을 수 있도록 구성되며 보통 홈, V형 구조로 형성되도록 구성되어 진다.

상기 본체부(20) 내부의 구성은 고압 제너레이터(3)를 구성하여 엑스레이를 예열시키도록 전원을 공급하도록 장착되며 일정한 높이를 유지하도록 엑스레이 발생부 받침대(2)와 그 상부에 엑스레이 발생부(5)를 구성하고 있다.

상기 엑스레이 발생부(5)의 전방면에는 영상이 나타내어지도록 증감지(8)를 배열하고 그 사이에는 검사대상부가 안착되도록 거치공간부(6)를 구성하고, 상기 거치공간부의 저면에는 내부 웨지(7)를 구성하여 빛을 발산토록 구성하고 있다.

상기 웨지(7)는 매측정시 발생되는 오차를 줄이기 위해 웨지를 부착하고, 웨지를 통하여 밝기를 조절하도록 구성되면 보통 검사대상(발, 팔꿈치, 손가락 등)을 안착할 수 있는 공간부를 "V"형 홈구조의 저면에 알루미늄 재질의 원기둥형 웨지가 장착되어 구성되며, 상기 원기둥웨지는 그 높이는 2mm, 4mm, 6mm, 8mm, 10mm로 배열 구성한 다섯 단계의 원기둥형 웨지를 배열 구성하고 있다.

상기 엑스레이 디텍터(5)와 증감지(8)의 사이에 영상캡쳐부(12)를 구성하고 있으며, 그 구성은 초저도CCD카메라(9)와 카메라의 외관을 납으로 감싸고 있는 케이스와 하단에 받침대(11)와 영상순간감지센서(SMPS)(10)로 구성하고 있다.

또한, 상기의 각부를 제어하는 제어부(4)와 외부전원공급부(1)로 구성하고 있다.

즉, 엑스레이 발생부(5)에서는 58kV, 0.5mA의 고전압을 X선관에 가하도록 되어 있으며, X선이 방사되는 시간은 초저전력 마이크로컨트롤러에 의해 천분의 1초 단위로 조절이 가능하다. 소프트웨어로부터 측정신호가 입력되면 정확히 50밀리세컨의 시간동안 X선 방사가 이루어진다.

또, X선 영상캡쳐부(12)에서는 증감지(신틸레이터, 입사된 X선량에 비례하는 가시광을 발광하는 물질이 도포된 판형 물질)를 이용하여 피검자의 X선 영상을 가시화하고, 이를 초저조도(0.003Lux) CCD카메라(9)를 통하여 NTSC 신호로 변환된다. 이렇게 변환된 신호는 아나로그 신호로서, PC에서 분석이 가능하도록 하기 위해 ‘프레임그레버’를 통한 양자화 과정을 거치게 된다. 본 발명에 사용된 프레임그레버는 USB2.0 규격을 만족하며, 프레임 당 640X480의 데이터를 초당 30프레임의 속도로 영상을 전송하도록 이루어진다.

상기와 같이 구성되어져 얻어진 영상을 기입력된 기입력된 자료와 비교하여 골밀도 및 성장판을 분석하는 소프트웨어를 의해 골밀도륵 화면상에 디스플레이하도록 구성된 컴퓨터(PC)를 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치는 본체부의 거치공간부(6)에 발(13)을 올려 놓아 발뒤꿈치의 종골부위 뼈의 골밀도를 정확하게 측정하도록 그 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 컴퓨터의 소프트웨어에 의해 제공되는 디스프레이상의 폼에 도 4와 같이 골밀도 진단은 환자 데이터란에 이름, 생년월일, 나이, 성별, 폐경나이, 키, 몸무게를 입력하면 차트번호와 날짜는 자동으로 입력되도록 이루어진다.

도 5에 성장판진단은 환자 데이터란에 이름, 생년월일, 나이, 성별, 폐경나이, 키, 몸무게를 입력한 하도록 구성되어 있다.

상기 환자 데이터 입력이 끝나면 화면의 가이드에 따라 환자 측정부위를 위치시키고 시작번튼을 선택하면 영상취득 및 분석되어 디스플레이창에 디스플레이된다.

본체부의 작동은 거치공간부(6)에 진단 대상물을 올려놓은 후에 시작 버튼을 누르면 외부전원단자에 공급되는 전원이 제어부(4)를 통하여 각부에 전원이 공급되어지고, 순간영상감지센서(10)에 전원이 공급되어 초저도CCD카메라(9)가 켜지고, 영상을 전송하게 된다. 이와 동시에 고압제너레이터(3)에 공급되어 엑스레이 발생부를 2초간 예열되고 80MS동안 X-ray가 조사된다.

다음 조사된 X-ray는 증감지에 입사량과 비례하여 가시광을 발광하므로 발고정대에 올려놓은 조사체 및 내부에 구성한 웨지(7)의 영상이 가시광으로 발광하게 되어 증감지의 영상을 전송하며 X-ray 조사가 끝나면 순간영상감지센서(10)의 전원이 차단되면 영상전송이 종료된다. 상기의 과정이 끝나면 켄트롤 메인보드는 PC로 종료신호를 전송한다.

상기와 같이 전송된 영상은 기입력된 데이터 값과 비교하여 일정수치의 범위에 따라 진단결과를 내일 수 있도록 하였다.

상기 프로그램은 전송되어온 동영상의 각 프레임을 분석하여 가장 좋은 영상을 발췌하고, 분석을 수행하도록 이루어 진다. 본 발명은 X선이 방사되는 시간과 센서의 반응시간, 한 프레임을 구성하는 시간적 타이밍을 동기화하여 영상을 얻어내는 기존의 방식에 비하여 짧은 방사시간을 갖게 되며, 이는 높은 수준의 X선 발생기를 이용하여 선명한 영상을 얻으면서도 피폭되는 선량을 최소화할 수 있도록 하였다.

골밀도분석 소프트웨어는 에지검출, 코릴레이션 등의 영상처리 테크닉에 의하여 정확한 ROI(Resion of Interest)를 설정하게 되고, 이를 레퍼런스 웨지(Wedge)와 비교하여 재현성을 확보한 후, 피검자의 골밀도를 진단하도록 되어 있 다. 또한, 본 발명의 소프트웨어는 추가 기능으로 환자 데이터베이스, 골밀도 추이변화, 성장판 영상, 성장기 어린이의 표준 신체 정보, 동/서양이 구분된 골밀도 레퍼런스 등의 다양한 기능을 제공한다.

예컨대, 본 발명은 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다

상기한 바와 같이 본 발명은 협소한 장소에서 이동 설치가 용이한 효과가 있다. 또한, X선의 방출시간을 최소화시키므로 인체에 미치는 나쁜 영향을 감소하도록 하였다.

특히, 영상에서 성장판을 취득 분석하여 기입력된 데이터와 비교하여 성장상태(개폐여부확인)의 진단할 수 있는 효과가 있으므로 골밀도 측정 및 성장판 진단산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 엑스레이 제너레이터와 엑스레이 발생부 사이에 검사대상 안착공간부가 형성된 골밀도 측정장치에 있어서,

   검사대상(발, 팔꿈치, 손가락 등)을 안착할 수 있는 거치공간부를 "V"형 홈구조의 저면에 구성되며, 매측정시 발생되는 오차를 줄이기 위해 알루미늄 재질의 원기둥형 웨지가 장착 구성되며, 상기 원기둥웨지는 그 높이는 2mm, 4mm, 6mm, 8mm, 10mm로 배열 구성한 다섯 단계의 원기둥형 웨지를 배열 구성하여 검사대상의 종골부위 뼈의 골밀도를 측정하는 본체부와;

   상기 본체부의 내부에 X선을 방사하는 엑스레이 발생부와;

   상기 엑스레이 발생부와 대응되는 전방면에 장착된 증감지와; 상기 증감지의 앞면에서 직접 이미지를 획득하도록 구성되며, 0.003Lux 환경에서도 동작하도록 설계된 초저조도 CCD 카메라를 구성하여 증감지를 기준으로 X-ray 조사 선상과 동일한 방향에서 영상을 얻을 수 있도록 구성되며, 엑스레이 발생부와 증감지의 사이에 배열 구성하되 엑스레이(x-ray)선으로부터 보호 및 잔상이 보이지 않도록 납케이스로 외관을 구성한 영상캡쳐부와; 상기 영상캡쳐부의 영상을 데이터화된 자료와 비교하여 골밀도 및 성장판을 분석하는 소프트웨어를 포함한 컴퓨터(PC)로 구성되는 것을 특징으로 하는 증감지 비투과방식의 구조를 이용한 골밀도 진단장치.
4. 삭제
5. 삭제

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