KR100702148B1 - 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선단층 촬영장치 - Google Patents

단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선단층 촬영장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 X선을 피검체에 주사하여 얻어진 X선 검출 데이터로부터 영상정보를 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치에 관한 것으로, 특히 피검체의 단층 정보뿐만 아니라, 피검체의 표면에 착상되어 있는 색상정보를 동시에 획득하여 피검체의 단층영상과 3차원 입체영상을 동시에 구성함으로써, 사용자에게 시각적인 진단 영상을 제공할 수 있는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치에 관한 것이다.
본 발명의 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치를 이루는 구성수단은, X선 단층 촬영장치에 있어서, X선 제어부의 제어에 따라 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선관과, 시준제어부의 제어에 따라 상기 X선관에서 방사되는 X선의 시준을 조정하는 시준기와, 상기 조정된 시준기를 통해 방사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와, 상기 X선 검출기로부터 검출된 X선량에 따라 발생하는 전압신호를 디지털신호로 변환 및 전송하는 데이터수집부, 상기 피검체의 표면 색상정보를 획득하기 위하여 상기 피검체를 향하여 설치되는 화상카메라와, 상기 화상카메라를 제어하고 획득한 표면 색상 정보를 저장 및 전송하는 화상획득 및 제어부와, 상기 각 구성요소들을 탑재하여 회전제어부의 제어에 따라 회전되는 회전체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
X선, 단층촬영

Description

단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치{X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY APPARATUS TO ACQUIRE THE TOMOGRAPHY AND THREE-DIMENSION SURFACE IMAGE}
도 1은 종래의 X선 단층 촬영장치의 시스템 블록도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치의 시스템 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 구성요소인 회전체의 회전에 따라 다양한 각도에서의 회전체의 상태를 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 X선 검출기의 다양한 형태를 보여주는 예시도이다.
도 5는 X선 단층 촬영장치의 일예인 C-arm 진단장치에 화상카메라가 부착된 예시도이다.
도 6은 X선 단층 촬영장치의 일예인 덴탈(dental) CT에 화상카메라가 부착된 예시도이다.
도 7은 X선 단층 촬영장치의 일예인 피검체 회전형 CT에 화상카메라가 부착된 예시도이다.
본 발명은 X선을 피검체에 주사하여 얻어진 X선 검출 데이터로부터 영상정보를 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치에 관한 것으로, 특히 피검체의 단층 정보뿐만 아니라, 피검체의 표면에 착상되어 있는 색상정보를 동시에 획득하여 피검체의 단층영상과 3차원 입체영상을 동시에 구성함으로써, 사용자에게 시각적인 진단 영상을 제공할 수 있는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치에 관한 것이다.
일반적으로 X선 단층 촬영장치는 X선을 피검체에 주사하는 X선관, 상기 피검체를 통과하는 X선을 검출하는 검출기, 상기 X선관과 검출기 등을 탑재하여 회전하는 회전기구부와, 상기 검출기로부터 얻어진 데이터를 영상정보로 재구성하는 컴퓨터 장치를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 일반적인 X선 단층 촬영장치는 상기 피검체를 중심으로 상기 회전기구부가 회전하면서 상기 피검체의 단층을 촬영한다. 상기 피검체의 단층 촬영은 소정의 미세 각도마다 이루어지고, 소정의 미세 각도마다 촬영되어 얻어진 X선의 투영 데이터는 반복 재구성법, 역투영재구성법, 여과역투영재구성법 등의 수학적 연산을 통하여 피검체의 단면 영상정보로 재구성된다.
상기와 같은 일반적인 X선 단층 촬영장치는 다양한 기구적 구성을 가진다. 이에 대해서 간략히 정리하면 다음과 같다.
첫째, 가장 일반적인 기구적 구조로서, X선관, X선 검출기, 시준기, 데이터 수집장치 등을 원형의 회전체에 탑재하여 회전체 내부의 공간에 마련되는 피검체 주위를 회전하면서 피검체의 투과정보를 얻어 컴퓨터 장치에 의하여 상기 투과정보로부터 재구성된 영상정보를 얻을 수 있는 구조가 있다.
둘째, C-Arm 형태의 기구부의 한 쪽 끝에 X선관을 결합하고 다른 한쪽 끝에는 X선 검출기를 탑재하여 중재적 시술이 가능한 개방형 X선 진단장치인 C-Arm 형태의 X선 단층 촬영장치가 있다.
셋째, 치과 및 구광 외과에서 환자의 머리, 목, 턱, 치아 등의 일부 영역만을 전문적으로 진단하기 위하여 피검체의 좌우에 각각 X선관과 X선 검출기를 위치하고 지면과 평행하게 회전하면서 투과정보를 획득하는 덴탈(Dental) CT(Computed Tomography)가 있다.
넷째, X선관과 X선 검출기를 회전하는 대신, 피검체를 회전체 위에 위치하여 회전시켜 X선관과 X선 검출기가 회전하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있는 피검체 회전형 단층 촬영장치가 있다. 이와 같은 피검체 회전형 단층 촬영장치는 비파괴 검사와 같이 검사대상을 회전시키는 것이 가능한 경우 적용된다.
상기와 같은 기구적 특성을 가지는 X선 단층 촬영장치 중에 가장 일반적인 구조로서 사용되는 첫번째 X선 단층 촬영장치에 관해서 좀 더 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 X선 단층 촬영 치의 블록도를 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 X선 단층 촬영장치는 주사 갠트리(scan gantry)(2), 촬영 테이블(4) 및 조작 콘솔(6)을 포함한다. 주사갠트리(2)는 X선관 (20)을 가지고 있다. X선관(20)으로부터 방출되는 X선(도시 생략)은 시준기(collimator)(22)에 의해, 팬 형상의 X선 빔, 즉, 팬 빔으로 형성되어, X선 검출기(24)로 조사된다.
X선 검출기(24)는 팬 형상의 X선 빔의 확장 방향으로 어레이로서 동일 선상에 배열된 복수의 검출 소자를 가지고 있다. X선 검출기(24)의 구성은 추후에 상세히 설명될 것이다. X선관(20), 시준기(22) 및 X선 검출기(24)는 함께 X선 방사/검출 장치를 이루고, 이 장치는 추후에 상세히 설명될 것이다.
X선 검출기(24)는 데이터수집부(26)와 결합되어 있다. 데이터수집부(26)는 X선 검출기(24)내의 개별적인 검출 소자에 의해 검출되는 신호를 디지털 데이터로서 수집한다. X선관(20)으로부터의 X선의 방사는 X선 제어기(28)에 의해 제어된다. X선관(20)과 X선 제어기(28)간의 상호 접속은 도면에서 생략되어 있다. 시준기(22)는 시준기 제어기(30)에 의해 제어된다. 시준기(22)와 시준기 제어기(30)의 상호접속은 도면에서 생략되어 있다.
X선관(20) 내지 시준기 제어기(30)까지의 상술한 구성 요소는 주사 갠트리(2)의 회전부(34) 상에 장착된다. 회전부(34)의 회전은 회전 제어기(36)에 의해 제어된다. 회전부(34)와 회전 제어기(36)간의 상호 접속은 도면에서 생략되어 있다.
촬영 테이블(4)은 피검체(도시 생략)를 주사 갠트리(2)내의 X선 방사 공간의 내외로 이송시키도록 구성되어 있다. 피검체와 X선 방사 공간과의 관계는 추후에 상세히 설명될 것이다.
조작 콘솔(6)은 데이터 처리 장치(60)를 가지고 있다. 데이터 처리 장치(60) 는 예를 들어, 컴퓨터로 구성되어 있다. 데이터 처리 장치(60)는 제어인터페이스(62)와 결합되어 있다. 제어 인터페이스(62)는 주사 갠트리(2) 및 촬영 테이블(4)과 결합되어 있다. 데이터 처리 장치(60)는 제어 인터페이스(62)를 통해 주사 갠트리(2)와 촬영 테이블(4)을 제어한다.
데이터수집부(26), X선 제어기(28), 시준기 제어기(30), 및 주사 갠트리(2)내의 회전 제어기(36)는 제어 인터페이스(62)를 통해 제어된다. 이들 구성 요소와 제어 인터페이스(62)와의 개별적인 접속은 도면에서 생략되어 있다.
또한, 데이터 처리 장치(60)는 데이터 수집 버퍼(64)와 결합되어 있다. 데이터 수집 버퍼(64)는 주사 갠트리(2)의 데이터 처리부(26)와 결합되어 있다. 데이터수집부(26)에서 수집된 데이터는 데이터 수집 버퍼(64)를 통해 데이터처리장치(60)에 입력된다.
데이터 처리 장치(60)는 데이터 수집 버퍼(64)를 통해 수집되는 복수의 뷰(view)에 대한 송신된 X선 데이터를 이용하여 화상 재구성을 실행한다. 화상 재구성은 예를 들어, 필터링된 역조사(backprojection) 기술을 이용하여 수행된다.
또한, 데이터 처리 장치(60)는 저장 장치(66)와 결합되어 있다. 저장 장치(66)는 몇몇 종류의 데이터, 프로그램 등을 저장한다. 촬영과 관련된 몇몇 종류의 데이터 처리는 저장 장치(66)에 저장된 프로그램을 실행하여 데이터 처리 장치(60)에 의해 실행된다.
데이터 처리 장치(60)는 표시 장치(68) 및 조작 장치(70)와 추가로 결합되어 있다. 표시 장치(68)는 재구성 화상 및 데이터 처리 장치(60)로부터 출력되는 다른 정보를 표시한다. 조작 장치(70)는 사용자에 의해 조작되어, 몇몇 종류의 명령어 및 정보를 데이터 처리 장치(60)로 공급한다. 사용자는 표시 장치(68) 및 조작 장치(70)를 이용하여 본 장치를 대화식으로 조작한다.
상기와 같은 일반적인 X선 단층 촬영장치에 사용되는 X선 검출기의 외형적 형태는 단일열 검출기, 다중열 검출기, 평면형 검출기로 구분된다.
상기 단일열 검출기는 팬빔(fan beam, 부채형 빔) 형태의 X선 투과정보를 얻을 수 있고, 상기 다중열 검출기는 좁은 각도의 콘빔(cone beam) 형태의 X선 투과정보를 얻을 수 있다.
그리고, 상기 평면형 검출기는 넓은 각도의 콘빔 형태의 X선 투과정보를 얻을 수 있는 것으로, II튜브(Image Intensifier, 형광증배관)와 CCD 센서를 결합하여 사용하는 경우, CCD 또는 CMOS 센서를 단독으로 사용하는 경우, a-Se를 사용하여 직접 검출하는 방식, 신틸레이터(scintillator)와 포토다이오드를 결합하여 사용하는 간접검출방식 등 다양한 형태가 있다.
상기와 같이 여러 가지 형태의 X선 검출기를 사용하여 단층 영상 재구성에 필요한 투과정보를 얻기 위해서는 피검체를 중심으로 360도 또는 일정 각도 이상을 회전하면서 미소한 각도 변위마다 투과정보를 얻어야만 한다.
상기 단일열 검출기를 사용하는 경우에는 일회전을 하더라도 검출기의 폭이 수 ㎜ 미만이기 때문에 한장의 단층 영상만을 얻을 수 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위하여 단일열 검출기를 사용하는 피검체를 Z축 방향으로 일정한 속도로 진행하면서 X선관과 검출기를 연속적으로 회전하면서 투과정보를 획득하는 나선형 주 사방식의 X선 단층 촬영장치가 현재 실시되고 있다.
또한 최근에는 검출기 기술이 발전함에 따라 4열, 8열, 16열 등의 다중열 검출기를 탑재하여 보다 짧은 시간에 넓은 영역의 투과정보를 얻을 수 있는 기술이 실시되고 있다. 이와 같이 나선형 주사방식에서 획득한 투과정보 집합을 이용하여 단층 영상을 재구성하는 경우에는 반복적재구성법, 역투영재구성법, 여과역투영재구성법 등의 알고리듬을 사용할 수 있는데, 여기서 여과역투영재구성법이 가장 널리 사용되고 있다.
이와 같이 나선형 주사방식에서 단층 영상을 재구성하기 위해서는 영상 재구성 알고리듬을 적용하기 전에 얻어진 데이터로부터 재구성하고자 하는 단위위치에 해당하는 투과정보를 얻기 위하여 데이터 정렬 및 보간법을 사용하고 있다.
더욱이, 최근에는 다중열 검출기보다 검출영역이 매우 넓어진 평면형 검출기가 실시됨에 따라, 피검체의 투과정보를 매우 빠르게 얻을 수 있게 되었다. 상기 평면형 검출기를 사용하는 경우, 영상을 재구성하기 위해서는 상기 나선형 주사방식도 적용이 가능하나 콘빔 투과정보를 직접 사용하는 FDK(Feldkamp) 알고리듬이 효과적이다.
이상에서 설명한 X선 단층 촬영장치에 의하면, 단지 피검체를 구성하고 있는 물질의 X선 감쇄 정보만을 획득하여 영상을 재구성하기 때문에 피검체 표면의 실제 색상정보 또는 미소한 영상정보를 재현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 피검체의 표면 색상정보 또는 미소한 영상정보를 획득하지 못하기 때문에 사용자에게 시각적인 진단 영상을 제공하지 못하는 문제점이 있 다. 즉, 종래의 X선 단층 촬영장치에 의하면, 인체의 외상과 내상을 동시에 분석하는 경우, 피검체의 표면정보와 내면정보의 상관성을 동시에 분석하는 경우 등의 효과적인 진단 영상을 제공하지 못한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, X선 단층 촬영장치의 회전체에 피검체 표면의 색상 정보를 촬영할 수 있는 카메라를 탑재하고 상기 카메라에서 획득한 피검체의 표면 영상정보를 재구성함으로써, 피검체의 단층영상과 3차원 입체영상을 동시에 구성하여 사용자에게 더욱 시각적인 진단 영상을 제공할 수 있는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치를 이루는 구성수단은, X선 단층 촬영장치에 있어서, X선 제어부의 제어에 따라 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선관과, 시준제어부의 제어에 따라 상기 X선관에서 방사되는 X선의 시준을 조정하는 시준기와, 상기 조정된 시준기를 통해 방사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와, 상기 X선 검출기로부터 검출된 X선량에 따라 발생하는 전압신호를 디지털신호로 변환 및 전송하는 데이터수집부, 상기 피검체의 표면 색상정보를 획득하기 위하여 상기 피검체를 향하여 설치되는 화상카메라와, 상기 화상카메라를 제어하고 획득한 표면 색상 정보를 저장 및 전송하는 화상획득 및 제어부와, 상기 각 구성요소들을 탑재하여 회전제어부의 제어에 따라 회전되는 회전체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화상카메라는 상기 화상획득 및 제어부의 제어에 따라 초점 및 각도가 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상카메라는 CCD(charge coupled devices) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor field effect transistor, 상보형 트랜지스터)형인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상카메라는 상기 회전체의 소정위치에 설치되되, 상기 X선관에서 방사되는 X선에 맞지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상카메라의 렌즈 중심은 상기 회전체의 회전중심과 일치되게 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 X선 단층 촬영장치가 C-arm 진단장치인 경우, 상기 화상카메라는 C-arm 진단장치의 X선관 좌우 측면 또는 C 암(arm)의 소정위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X선 단층 촬영장치가 덴탈 (dental) CT인 경우, 상기 화상카메라는 덴탈(dental) CT의 X선관 좌우 측면 또는 C 암(arm)의 소정위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치에 관한 작용과 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명인 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치(200)의 시스템 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 X선 단층 촬영장치(200)는 X선 제어부(215)의 제어에 따라 X선을 방사하는 X선관(210)과, 시준제어부(225)의 제어에 따라 시준을 조정하는 시준기(220)와, 피검체(213)를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와, 상기 검출된 X선을 수집하는 데이터수집부(245)와, 피검체(213)의 표면 영상을 획득하는 화상카메라(230)와, 상기 획득된 표면 영상을 처리하는 화상획득 및 제어부(235)와, 상기 각 구성요소들을 탑재하여 회전제어부(255)의 제어에 따라 회전하는 회전체(250)를 포함하여 이루어져 있다.
또한, 상기 데이터수집부(245)에 수집된 단층영상 정보를 일시 저장하는 데이터수집 버퍼(260)와, 상기 데이터수집 버퍼(260)와 상기 화상획득 및 제어부(235)로부터 전달되는 단층영상 정보와 표면 영상정보를 3차원 입체영상으로 재구성하는 데이터처리장치(270)와, 상기 3차원 입체영상을 표시하는 표시장치(280)와, 상기 데이터 처리장치(270)가 상기 회전체(250) 및 회전체(250) 상에 탑재된 구성요소(X선관(210), 시준기(220), 화상카메라(230) 등)들을 제어함에 있어 인터페이스 역할을 수행하는 제어인터페이스(283)와, 사용자의 조작 버튼들로 이루어진 조작장치(281)가 부가적으로 더 포함된다.
상기 X선 제어부(215), X선관(210), 시준제어부(225), 시준기(220), 화상카메라(230), 화상획득 및 제어부(235), X선 검출기(240), 데이터수집부(245)는 회전체(250) 상에 탑재되어 회전제어부(255)의 제어에 따라 회전한다. 즉, 상기 각 구성요소들을 탑재한 회전체(250)는 피검체(213)를 중심으로 미소한 각도 간격으로 회전하면서 각 위치에서 지속적으로 X선 투과정보(단층영상정보)와 피검체(213) 표면화상 정보를 동시에 획득할 수 있도록 한다.
상기 X선관(210)은 X선 제어부(215)의 제어에 따라 소정의 X선을 발생하여 피검체(213)를 향하여 방사한다. 상기 방사되는 X선은 시준제어부(225)의 제어에 따라 시준이 조정되는 시준기(220)를 통하여 상기 피검체(213)를 투과하여 상기 X선 검출기(240)에 전달된다.
상기 시준기(220)는 상기 X선 검출기(240)의 형태에 따라 적정하게 시준되어 상기 X선을 투과시킨다. 상기 X선 검출기(240)에서 검출된 X선은 데이터수집부(245)에 의해서 수집된다.
상기 데이터수집부(245)는 상기 X선 검출기(240)에서 검출된 X선량에 따라 발생하는 일련의 전압신호를 디지털신호로 변환하여 데이터 수집버퍼(260)에 전달한다. 그러면, 상기 데이터 수집버퍼(260)는 들어오는 단층영상에 관한 디지털신호를 순서대로 데이터처리장치(270)로 전송한다.
한편, 상기 회전체(250) 상에 탑재된 화상카메라(230)는 피검체(213)의 표면 색상정보를 촬영 획득하여 상기 화상획득 및 제어부(235)에 전달한다. 그러면, 상기 화상획득 및 제어부(235)는 상기 화상카메라(230)에 의하여 획득된 표면 색상정 보를 일시 저장하였다가, 순서대로 상기 데이터처리장치(270)에 전송한다.
상기 화상카메라(230)는 상기 피검체(213)의 표면 색상정보를 정확히 촬영하기 위하여 상기 화상획득 및 제어부(235)의 제어에 따라 초점과 각도가 조절된다. 즉, 피검체(213)의 크기와 위치가 변경되는 경우에는 상기 화상획득 및 제어부(235)의 제어에 따라 상기 화상카메라(230)는 초점과 각도가 다시 조절되어 상기 피검체(213)의 표면 색상정보를 정확히 촬영할 수 있도록 한다.
상기 화상카메라(230)에 사용되는 이미지 센서는 CCD(charge coupled devices) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor field effect transistor, 상보형 트랜지스터)형 중 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 화상카메라(230)는 상기 회전체(250)의 소정위치에 설치되되, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 X선관(210)에서 방사되는 X선에 맞지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 피검체(213)의 표면 색상정보를 정확히 촬영하기 위하여 상기 화상카메라(230)의 렌즈는 상기 회전체(250)의 회전중심과 일치되게 설치하는 것이 바람직하다.
상기 데이터처리장치(270)에 전송된 피검체(213) 투과정보(단층정보)와 피검체(213) 표면색상 정보는 영상재구성 알고리듬을 통하여 임의개의 단층영상집합과 이를 3차원 영상처리기법을 적용하여 재구성된 3차원 표면영상을 얻을 수 있다.
상기와 같이 다각도에서 X선 검출기(240)를 통해 검출된 피검체(213)에 대한 X선 투과정보는 피검체(213)의 내부 단면영상 또는 형상을 재구성하는데 사용된다. 그리고, 상기 피검체(213)에 대한 X선 투과정보를 획득하는 것과 동시에 화상카메 라(230)에 의하여 획득된 피검체(213)의 표면 색상정보는 피검체(213)의 표면색상정보를 재구성하는데 사용된다.
따라서, 상기 데이터처리장치(270)에 의하여 재구성된 3차원 체적영상의 표면에 실제의 칼라 색상정보를 맵핑할 수 있고, X선 단층영상에서 재현하기 어려운 사람의 눈썹, 머리카락 또는 색조화장, 문장, 그림 등 풍부한 표면정보를 실제와 같은 색상으로 재현할 수 있다.
도 3은 상기 도 2에 도시된 회전체(250)의 다양한 회전각에 따라 상기 회전체(250)의 상태를 보여주는 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전체(250)는 피검체(213)를 중심으로 소정 각도마다 회전한다. 도 3은 상기 회전체(250)가 상기 피검체(213)를 중심으로 30도 마다 회전하는 것을 보여주지만, 실제 상기 회전체(250)는 미소한 각도마다 상기 피검체(213)를 중심으로 회전한다.
상기 회전체(250)가 상기 피검체(213)를 중심으로 미소한 각도마다 회전하면, 상기 회전체(250) 상에 탑재된 X선관(210)과 X선 검출기(240)에 의하여 피검체(213) 투과정보가 획득되고, 이와 동시에 화상카메라(230)에 의하여 피검체(213)의 표면색상정보가 획득된다.
한편, 상기 회전체(250)가 상기 피검체(213)를 중심으로 회전하면서 획득된 X선 투과정보는 탑재된 X선 검출기(240)의 형태에 따라 검출되는 데이터의 양과 형태가 달라지게 된다.
상기 회전체(250)가 상기 피검체(213)를 중심으로 360도(1회전) 회전하고 각 1도의 각도마다 X선 투과정보와 화상정보를 획득하는 경우 X선 검출기(240)의 형태에 따라 검출되는 데이터의 양과 형태는 다음과 같다.
도 4의 (a)에 도시된 단일열 검출기(240)의 경우에는 N개의 검출셀을 가지고 있기 때문에 N * 360개의 검출데이터가 수집되고, 도 4의 (b)에 도시된 다중열 검출기(240)의 경우에는 N개의 검출셀을 가진 어레이가 4열인 경우이므로 4 * N * 360 개의 검출데이터가 수집된다. 또한 도 4의 (c)에 도시된 평면형 검출기(240)의 경우에는 M * N 개의 검출셀로 구성되는 평면이기 때문에 M * N * 360개의 검출데이터가 수집된다.
따라서, 단일열 검출기(240)와 다중열 검출기(240)의 경우에는 피검체(213)의 체적에 대한 단층영상을 얻기 위해서는 피검체(213)를 회전체(250)의 회전면과 수직인 길이방향으로 이동함과 동시에 회전체(250)를 회전하면서 X선 투과정보를 얻는 나선형 주사방식을 사용한다. 그러나, 평면형 검출기(240)의 경우에는 피검체(213)의 체적을 충분히 포함할 수 있을 만큼 평면형 검출기(240)가 큰 경우 일회전만으로도 피검체(213)에 대한 X선 투과정보를 충분히 얻을 수 있다.
상기와 같이 각 검출기(240)의 형태에 따라 필요한 피검체(213)에 대한 X선 투과정보를 수집한 후, 단일열 검출기(240)와 다중열 검출기(240)의 경우에는 피검체(213)의 원하는 단면영상을 여과역투영법과 같은 영상재구성 알고리듬으로 얻을 수 있고, 평면형 검출기(240)의 경우에는 FDK(Feldkamp) 알고리듬과 같은 영상재구성 알고리듬으로 원하는 단면의 영상을 얻을 수 있다.
상기와 같은 방법을 통하여 임의개의 재구성된 단층영상집합과 이를 3차원 영상처리기법을 적용하여 재구성된 3차원 표면영상을 얻을 수 있다. 이와 같은 절차를 통하여 얻어진 3차원 표면영상은 X선 투과정보를 얻는 과정에서 화상카메라(230)를 통하여 획득한 다각도에서의 화상정보를 이용하여 피검체(213)의 실제 표면색상과 동일한 색상정보를 재현할 수 있다. 또한, 다각도에서 얻어진 피검체(213)의 화상정보는 스테레오 영상처리기법 또는 표면재구성 알고리듬을 적용하여 3차원 표면영상을 재구성할 수 있다.
이상에서 설명한 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치(200)는 C-arm 진단장치와 치과에서 사용되는 덴탈(dental) CT, 피검체(213) 회전형 CT에 그대로 적용될 수 있다.
도 5는 X선 단층 촬영장치(200)의 일예인 C-arm 진단장치에 화상카메라(230)를 구비시킨 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, C-arm 진단장치는 피검체(213)를 향하여 X선을 방사하는 X선관(210)과 상기 피검체(213)를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기(240)와 상기 피검체(213)의 표면 색상정보를 촬영하는 화상카메라(230)와, 회전체(250) 역할을 수행하는 C 형태를 가지는 암(250)과, 상기 C 형태의 암(250)을 회전시키는 회전제어부(미도시)와, 기타 장치(X선 제어부, 화상획득 및 제어부 등)(290)등을 포함하여 이루어져 있다.
상기 C-arm 진단장치에서 화상카메라(230)는 상기 X선관(210)에서 방사되는 X선에 노출되지 않는 소정의 위치에 설치 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 화상카메라(230)는 X선관(210) 좌우 측면이나 상기 X선에 맞지 않도록 C 형태를 하 고 있는 암(250)의 소정위치에 형성되면 된다.
또한, 상기 화상카메라(230)는 렌즈의 초점이 상기 X선관(210)과 X선 검출기(240)이 이루는 원의 중심을 향하도록 설치하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 C-arm 진단장치에 화상카메라(230)를 설치함으로써, 피검체(213)의 단층영상을 획득함과 동시에 피검체(213)의 표면 색상정보를 획득할 수 있다.
도 6은 X선 단층 촬영장치(200)의 또 다른 일예인 치과 전용의 덴탈(dental) CT에 화상카메라(230)를 구비시킨 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 덴탈 CT는 피검체(213)를 향하여 X선을 방사하는 X선관(210)과 상기 피검체(213)를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기(240)와 상기 피검체(213)의 표면 색상정보를 촬영하는 화상카메라(230)와, 회전체(250) 역할을 수행하는 C 형태를 가지는 암(250)과, 상기 C 형태의 암(250)을 회전시키는 회전제어부(미도시)와, 기타 장치(X선 제어부, 화상획득 및 제어부 등)(290)등을 포함하여 이루어져 있다.
상기 덴탈 CT에서 화상카메라(230)는 상기 X선관(210)에서 방사되는 X선에 노출되지 않는 소정의 위치에 설치 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 화상카메라(230)는 X선관(210) 좌우 측면이나 상기 X선에 맞지 않도록 C 형태를 하고 있는 암(250)의 소정위치에 형성되면 된다.
또한, 상기 화상카메라(230)는 렌즈의 초점이 상기 X선관(210)과 X선 검출기(240)이 이루는 원의 중심을 향하도록 설치하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 덴탈 CT에 화상카메라(230)를 설치함으로써, 피검체(213)의 단층영상을 획득함과 동 시에 피검체(213)의 표면 색상정보를 획득할 수 있다.
도 7은 X선 단층 촬영장치(200)의 또 다른 일예인 피검체(213) 회전형 CT에 화상카메라(230)를 구비시킨 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 피검체(213) 회전형 CT는 피검체(213)를 향하여 X선을 방사하는 X선관(210)과 상기 피검체(213)를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기(240)(평면형 검출기(240))와 상기 피검체(213)의 표면 색상정보를 촬영하는 화상카메라(230)와, 상기 피검체(213)를 회전시키기 위해 회전체 역할을 수행하는 회전판(250)과, 상기 회전판(250)을 회전시키는 회전제어부(미도시)와, 기타 장치(X선 제어부, 화상획득 및 제어부 등)(290) 등을 포함하여 이루어져 있다.
상기 피검체(213) 회전형 CT에서 화상카메라(230)는 상기 X선관(210)에서 방사되는 X선에 노출되지 않는 소정의 위치에 설치 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 화상카메라(230)는 X선관(210) 주위 측면이나 상기 X선에 맞지 않는 소정위치에 형성되면 된다.
또한, 상기 카메라는 렌즈의 중심이 상기 회전판의 회전 중심과 일치되도록 설치하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 덴탈 CT에 화상카메라(230)를 설치함으로써, 피검체(213)의 단층영상을 획득함과 동시에 피검체(213)의 표면 색상정보를 획득할 수 있다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 단층 영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 엑스선 단층 촬영장치에 의하면, 피검체의 표면에 착상되어 있는 색상정보를 동시에 획득함으로써 피검체의 단층정보뿐만 아니라, 표면의 색상정보를 동시에 적용하여 피검체의 단층영상과 3차원 입체영상을 구성하여 사용자에게 더욱 시각적인 진단 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 피검체 표면의 색상정보를 동시에 획득함으로써, 종래의 X선 단층 촬영에서 얻지 못하는 표면의 색상정보를 정확히 표시함으로써, 인체의 경우 외상과 내상을 동시에 검사하는 경우, 검사 대상의 표면정보와 내면정보의 상관성을 동시에 분석하는 경우와 같이 피검체의 표면정보와 단층정보가 동시에 필요한 경우에 효율적인 진단 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. X선 단층 촬영장치에 있어서,
    X선 제어부의 제어에 따라 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선관과;
    시준제어부의 제어에 따라 상기 X선관에서 방사되는 X선의 시준을 조정하는 시준기와;
    상기 조정된 시준기를 통해 방사되어 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하는 X선 검출기와;
    상기 X선 검출기로부터 검출된 X선량에 따라 발생하는 전압신호를 디지털신호로 변환 및 전송하는 데이터수집부;
    상기 피검체의 표면 색상정보를 획득하기 위하여 상기 피검체를 향하여 설치되는 화상카메라와;
    상기 화상카메라를 제어하고 획득한 표면 색상 정보를 저장 및 전송하는 화상획득 및 제어부와;
    상기 각 구성요소들을 탑재하여 회전제어부의 제어에 따라 회전되는 회전체와;
    상기 데이터 수집부로부터 전송되는 단층 영상 정보와 상기 화상 획득 및 제어부에서 전송되는 표면 색상 정보를 3차원 표면 영상으로 재구성하는 데이터 처리 장치; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화상카메라는 상기 화상획득 및 제어부의 제어에 따라 초점 및 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 화상카메라는 CCD(charge coupled devices) 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor field effect transistor, 상보형 트랜지스터)형인 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 화상카메라는 상기 회전체의 소정위치에 설치되되, 상기 X선관에서 방사되는 X선에 맞지 않는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 화상카메라의 렌즈 중심은 상기 회전체의 회전중심과 일치되게 설치되 는 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 X선 단층 촬영장치가 C-arm 진단장치인 경우, 상기 화상카메라는 C-arm 진단장치의 X선관 좌우 측면 또는 C 암(arm)의 소정위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 X선 단층 촬영장치가 덴탈 (dental) CT인 경우, 상기 화상카메라는 덴탈(dental) CT의 X선관 좌우 측면 또는 C 암(arm)의 소정위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 단층영상과 입체 표면영상을 동시에 얻을 수 있는 X선 단층 촬영장치.
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