KR100853738B1 - 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행 방법 및 장치 - Google Patents

싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하기 위한 방법 및 장치는 X-선 소스와, 상기 X-선 소스로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고 디지털 카메라를 구비한 라인 스캔 카메라를 사용한다. 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라는 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라 사이에 위치한 물체 주위를 회전하도록 구성된다. 상기 X-선 소스의 촛점은 소정의 위치에 정렬되고 상기 물체는 상기 X-선 소스에서 방출된 빔으로 상기 물체를 스캐닝함으로써 이미지되며, 상기 빔은 상기 라인 스캔 카메라의 상기 탐지기에 의해 수신된다. 이미지 처리 동안에 촛점은 실질적으로 정지 상태를 유지하면서 상기 스캐닝 모션이 이루어진다.
싱글 포인트 프로젝션 이미징, X-선 소스, 라인 스캔 카메라

Description

싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SINGLE-POINT PROJECTION IMAGING}
본 발명은 X-선 장치를 이용함으로써 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하는 방법에 관한 것으로서, 상기 X-선 장치는 X-선 소스와, 상기 X-선 소스로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고 디지털 탐지기를 구비한 라인 스캔 카메라를 포함하고, 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라는 상기 X-선 및 상기 라인 스캔 카메라 사이에 위치한 물체 주위를 회전하도록 구성된다.
종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 영역 탐지기(area detector)(4) 및 점과 같은 촛점(1)을 사용함으로써, 상기 싱글 포인트 프로젝션 이미징 작용이 수행되었으며, X-선 빔(X-ray beam)은 상기 촛점에서 방출되어 물체(2)을 투과하여 탐지기상에 프로젝션(projection)(3)된다. 이러한 유형의 싱글 포인트 프로젝션 이미징은 프로젝션 이미지(projection image)를 만들며, 이러한 프로젝션 이미지에서 물체는 탐지기상에 물체의 전체 길이에 걸쳐 기록된다.
본 발명의 목적은, 크고 값비싼 탐지기를 사용하지 않고 좁은 영역 탐지기(small-area detector)를 사용하여 이러한 유형의 싱글 포인트 프로젝션 이미징이 수행되도록 하는 것이다. 다른 목적은 분리된 이미징 과정 사이에 물체를 재정렬할 필요없이 하나의 장치를 사용함으로써 넓은 범위의 방향에서 싱글 포인트 프로젝션 이미징이 수행되도록 하는 것이다. 또 다른 목적은 필요한 리프로그래밍(reprogra mming)을 구비한 현재 이용가능한 X-선 장치를 사용함으로써 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행되도록 하는 것이다.
이러한 목적들을 고려하여, 본 발명의 방법은 소정의 위치에서 X-선 소스의 촛점 정렬을 수행하는 단계 및 상기 X-선 소스에서 방출하는 빔으로 물체를 스캔하여 상기 물체를 이미징하는 단계를 포함하고, 상기 빔은 라인 스캔 카메라의 탐지기에 의해 수신되며, 상기 방법에서 이미지 처리 동안에 촛점은 실질적으로 정지 상태를 유지하면서 스캐닝 모션(scanning motion)이 이루어진다.
본 발명에 따른 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행 장치는 X-선 소스 및 상기 X-선 소스로 일정한 거리 이격되어 있는 라인 스캔 카메라를 포함하고, 상기 X-선 소스 및 라인 스캔 카메라는 이들 사이에 위치한 물체 주위를 회전하며, 소정의 위치에서 X-선 소스의 촛점을 정렬하는 수단 및 이미지 처리 동안에 촛점은 실질적으로 정지 상태를 유지하면서 물체를 이미징하는데 필요한 스캐닝 모션을 이루는 수단을 포함한다. 예를 들어, X-선 소스의 촛점에서 일정 거리만큼 이격된 적절한 안내부(guides) 및 지지부(supports)에 의해 X-선 소스 및 라인 스캔 카메라 사이에 물체가 노출되도록 위치시킴으로써, 소정의 위치에서 X-선 소스의 촛점 정렬이 이루어진다.
상기 장치는 프레임 요소를 포함하는데, 상기 프레임 요소에는 X-선 소스 및 라인 스캔 카메라를 수납하는 요소가 회전축에 대해 피벗 가능하게 장착되는 것이 바람직하며, 상기 회전축은 스캐닝 모션 동안에 상기 프레임 요소에 대해 변위가 가능하게 구성되어, 회전 중심이 촛점과 실질적으로 일치하게 되며, 이에 의해 촛점은 스캐닝 모션 동안에 실질적으로 정지 상태를 유지한다. X-선 소스 및 라인 스캔 카메라를 수납하는 요소가 회전하여 스캐닝 모션을 수행하는 동안에, 상기 회전축은 직선을 따라 변위 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 스캔 모션 동안 회전축은 곡선 또는 구불구불한 경로를 따라 변위되고, 이에 의해 직선 움직임과 회전 움직임의 조합에 의해서 보다 촛점의 고정에 관해서는 더 정확한 결과가 얻어진다.
본 발명은 다음의 도면에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 종래의 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행을 도식적으로 나타내는 도 면이다.
도 2는 본 발명의 방법에 적합한 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 장치의 평면도이다.
도 4는 X-선 및 탐지기의 회전에 의해 만들어진 유효 촛점(effective focus)의 겹침을 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 회전하는 동안 회전축을 바꾸는 과정에서 유효 촛점의 위치를 도식적으로 타내는 도면이다.
도 2에 나타난 파노라마식(panoramic)의 X-선 장치(10)는 수직 부재(vertical member)(11), 상기 수직 부재(11)로부터 확장되어 상기 수직 부재(11)에 매달려 피벗 가능하게 하는 회전축(6)을 갖는 수평 부재(horizontal member)(13), 도면 부호 1에 의해 지시되는 촛점을 갖는 X-선 소스를 구비한 직립 암(upright arm)(14)과 상기 직립 암(14) 부근에 도면 부호 6에 의해 지시되는 제1 시준기(collimator)(5)를 갖는 C-프레임(C-frame)(12)을 포함한다. 제2 직립 암(15)은 탐지기(7)(바람직하게는 CCD 탐지기)를 포함하는 라인 스캔 카메라를 구비한다.
파노라마식 이미징 장치 및 그 작용은 당업자에 잘 알려져 있다. 파노라마식 이미징에서, 이미지된 물체는 적절한 안내부 및 지지부에 의해 C-프레임(12)의 암 부재들 사이에 위치하고, 그 후에 X-선 소스가 활성화되며 C-프레임(12)은 회전축(6) 주위를 회전하고, 제1 시준기(5)는 실질적으로 수직인 면의 빔(21)이 탐지기(7)에 촛점을 맞추는 방식으로 선택된 조리개를 갖고, 상기 탐지기(7)는 C-프레임(12)의 암 부재(15)에 실장된 라인 스캔 카메라의 실질적으로 수직인 슬릿 뒤에 위치하고, 영상 정보는 상기 탐지기(7)에서 예를 들면 마이크로프로세서로 전달된다. 라인 스캔 카메라의 작동은 미국 특허 출원 제20030161438 A1호에 기술되어 있으며, 탐지기의 작동은 미국 특허 제5,528,645호에 기술되어 있고, 이들에 대해서는 더 자세히 설명하지 않는다.
도 3에 따르면, 회전축(6)은 슬롯(8)에서 직선 경로를 따라 변위가 가능하도록 구성된다.
수직 방향의 빔(21)으로 물체를 이미징하기 위해 회전축(6)에 대하여 X-선 소스를 피벗함으로써 이미징이 수행된다면, 수직 비율의 크기는 스캐닝 모션이 없을 때와 같지만, 수평 비율의 크기는 변하게 되는데, 왜냐하면 회전축(6)과 일치하는 회전 중심이 X-선 소스의 촛점(1)을 대신하여 유효 촛점이 되기 때문이다. 도 4는 회전축(6)이 정지 상태를 유지하고 있는 것을 나타내는데, 따라서 X-선 소스가 회전축(6)에 의해 정의된 회전 중심 주위를 회전할 때, X-선 빔(21)이 회전 중심을 통해 각각의 각 위치(angular position)에서 움직이며, 이에 의해 물체(17)를 지나 이미지 판(image plane)(탐지기)(18)에 도달하는 방사(radiation)를 위한 유효 촛 점이 회전 중심에 의해 얻어진다. 회전 운동 동안에 촛점(1)은 물체(17)에 대해 움직인다. 그러므로, 촛점과 이미지 경로(image path)(SID = source image distance) 사이의 거리 대 촛점과 물체(SOD = source object distance) 사이의 거리의 비율로 정의되는 수평 비율의 크기는, 회전축(6)에 의해 정의되는 회전 중심과 이미지 판(17) 사이의 거리 대 회전 중심과 이미지 경로(18) 사이의 거리의 비율과 동일하다.
본 발명에 따라, 회전축(6)은 빔(21)을 가로질러 직선으로 움직이는 변위가 가능하도록 구성된다. 도 5는, 회전 운전 동안에 회전축은 위치(6a)에서 위치(6b)까지 직선으로 움직이며, 이에 의해 회전 중심과 유효 촛점은 X-선 소스의 촛점(1)과 실질적으로 일치하도록 이동되고, 상기 촛점(1)은 이미징 과정 동안에 실질적으로 정지 상태를 유지하는 것을 나타낸다. 이런 경우에, 수평 및 수직 크기는 촛점과 탐지기 사이의 각 점에서 동일하고, 크기의 비율(SID/SOD)은 촛점이 유효하게 정지해 있기 때문에 동일하다.
본 발명은 필요한 프로그래밍 변경을 제공함으로써 현재 이용가능한 파노라마식 장치의 사용을 하여 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 가능하게 하는 것이며, 파노라마식 X선 단층 촬영(panoramic tomography)과는 다르게 이미징 과정 동안에 촛점(1)은 실질적으로 정지 상태를 유지하면서 스캐닝 모션의 수행을 가능하게 하는 것이며, 본 발명의 목적은 유효 촛점의 연속된 안정적인 움직임에 의해 슬라이 스 이미지(slice image)를 제공하는 것이다.

Claims (5)

  1. X-선 소스와, 상기 X-선 소스로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고 디지털 탐지기를 구비한 라인 스캔 카메라를 갖는 - 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라는 상기 X-선 및 상기 라인 스캔 카메라 사이에 위치한 물체 주위를 회전하도록 구성됨 - X-선 장치를 이용하여 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하는 파노라마식 X-선 이미징 방법에 있어서,
    상기 X-선 소스의 촛점을 소정의 위치에 정렬하는 단계; 및
    상기 X-선 소스로부터 방사되는 빔으로 상기 물체를 스캐닝함으로써 상기 물체를 이미징하는 단계를 포함하고,
    상기 빔은 상기 라인 스캔 카메라의 탐지기에 의해 수신되고,
    상기 물체를 이미징하는 단계 동안에 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하기 위하여 상기 촛점이 본질적으로 정지 상태를 유지하도록 상기 X-선 장치의 회전축을 변위시킴으로써 상기 스캐닝이 수행되는,
    X-선 장치를 이용하여 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하는 파노라마식 X-선 이미징 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X-선 장치는 프레임 요소 - 상기 프레임 요소에는 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라를 수납하는 요소가 회전축에 대해 피벗 가능하게 장착됨 - 를 포함하고,
    상기 회전축은 상기 프레임 요소에 대해 변위가 가능하도록 구성되어서, 상기 방법을 수행하는 동안에, 상기 회전축의 중심은 상기 촛점과 실질적으로 일치하고, 이에 의해 상기 촛점은 스캐닝 모션 동안에 실질적으로 정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 X-선 장치를 이용하여 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하는 파노라마식 X-선 이미징 방법.
  3. 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행을 위한 파노라마식 이미징용 X-선 장치에 있어서,
    상기 장치는 X-선 소스와, 상기 X-선 소스로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고 디지털 탐지기를 구비한 라인 스캔 카메라를 포함하고,
    상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라는 이미지 처리 동안에 상기 X-선 및 상기 라인 스캔 카메라 사이에 위치한 상기 물체 주위를 회전하며,
    상기 장치는 소정의 위치에 상기 X-선 소스의 촛점을 정렬하기 위한 수단과 싱글 포인트 프로젝션 이미징을 수행하기 위하여 상기 이미지 처리 동안에 상기 촛점이 본질적으로 정지 상태를 유지하도록 상기 X-선 장치의 회전축을 변위시킴으로써 스캐닝하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행을 위한 파노라마식 이미징용 X-선 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장치는 프레임 요소 - 상기 프레임 요소에는 상기 X-선 소스 및 상기 라인 스캔 카메라를 수납하는 요소가 회전축에 대해 피벗 가능하게 장착됨 - 를 포함하고,
    상기 회전축은 상기 스캐닝 모션 동안에 상기 프레임 요소에 대해 변위가 가능하도록 구성되어서, 상기 회전축의 중심은 상기 촛점과 실질적으로 일치하고, 이에 의해 상기 촛점은 스캐닝 모션 동안에 실질적으로 정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행을 위한 파노라마식 이미징용 X-선 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전축은, 상기 X-선 및 상기 라인 스캔 카메라를 수납하는 상기 요소가 스캐닝 모션을 수행하기 위해 회전하는 동안에, 직선 경로를 따라 변위 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 싱글 포인트 프로젝션 이미징 수행을 위한 파노라마식 이미징 X-선 장치.
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