KR101018880B1 - Deformable lung phantom device for 4D image registration - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치에 관한 것이다. 이는 물이 채워지는 밀폐된 내부공간을 가지며 상기 내부공간의 용적이 조절되는 메인케이스와, 주둥이부와 수용부를 갖는 풍선의 형태를 취하며 상기 메인케이스의 내부에 물에 잠긴 상태로 수용되고 탄력성을 갖는 탄력주머니와, 상기 탄력주머니의 수용부에 채워지며 탄성복원성을 갖는 내장재와, 상기 내장재의 내부에 박혀 분포하며 촬영을 통해 얻은 영상물에 그 모습이 나타나는 한가지 이상의 모사부재를 구비하고 인체내 폐를 모사(模寫)하는 폐모사체를 포함하는 팬텀과; 상기 메인케이스의 용적을 반복적으로 변화시켜 폐모사체에 가해지는 수압을 증감시킴으로써 폐모사체가 실제 폐의 호흡에 따른 동작패턴을 모사하게 하는 구동부로 이루어진다.The present invention relates to a deformable closed phantom device for dynamic image registration. It has a sealed inner space filled with water and takes the form of a main case in which the volume of the inner space is controlled, a balloon having a spout portion and a receiving portion, and is housed in a water submerged state inside the main case and is elastic. It has a resilient pouch having, and the interior of the resilient pouch is filled with a resilient resilience, and one or more mimic member that is embedded in the interior of the interior and is distributed in the image obtained through the imaging and the lungs in the human body A phantom comprising a simulated lung model; By repeatedly changing the volume of the main case to increase or decrease the water pressure applied to the pulmonary body is composed of a drive unit to simulate the operation pattern according to the actual lung respiration.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 호흡에 따라 변화하는 폐의 동적 패턴을 구현할 수 있어 동적 영상의 촬영이 가능한 영상촬영장치의 성능평가에 사용될 수 있으며, 특히 구조가 간단하고 제작비가 저렴하여 부담없이 사용할 수 있다.The present invention made as described above, can be used in the performance evaluation of the image recording apparatus capable of realizing the dynamic pattern of the lung changes in response to breathing, and in particular, the structure is simple and the production cost is low, so feel free to use Can be.
동적영상, 4D, 정합, 팬텀, 영상정합 Dynamic Video, 4D, Registration, Phantom, Image Registration
Description
본 발명은 각종 의료용 영상촬영장치에 장착되어 해당 촬영장치에 의해 촬영되는 팬텀을 구비하며, 특히 호흡에 따라 상기 팬텀의 부피가 변형되므로 움직이는 폐(lung)의 동적 패턴을 구현할 수 있어 4D 촬영이 가능한 의료용 영상촬영장치의 성능평가에 사용될 수 있는 동적(動的) 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치에 관한 것이다.The present invention includes a phantom that is mounted on various medical imaging apparatuses and photographed by the photographing apparatus, and in particular, since the volume of the phantom is deformed according to breathing, a dynamic pattern of a moving lung can be realized, thereby enabling 4D imaging. The present invention relates to a deformable lung phantom device for dynamic image registration that can be used for performance evaluation of a medical imaging apparatus.
아울러 본 발명은, 서울특별시와 한국과학재단의 기술기반구축사업 및 원자력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제고유번호: 10550, M20706000007-07M0600-00710. 연구과제명: 첨단의료영상기술 개발 혁신 클러스터, 차세대 지능형 방사선 치료계획 시스템개발]In addition, the present invention is derived from the research conducted as part of the technology infrastructure construction project and nuclear technology development project of the Seoul Metropolitan Government and the Korea Science Foundation. [Task No. 10550, M20706000007-07M0600-00710. Project Title: Innovation Cluster for Advanced Medical Imaging Technology Development, Next Generation Intelligent Radiation Therapy Planning System]
과학기술의 급속한 발전에 따라 의료장비도 첨단화하여 과거에는 불가능했던 각종 시술이나 진단 등이 하나씩 가능해지고 있다. 이러한 의료장비 중에는 인체내부의 상태를 보다 자세히 관찰할 수 있는 촬영장치도 있다.With the rapid development of science and technology, medical equipment has also been advanced, and various procedures and diagnostics, which were not possible in the past, have become possible one by one. Among these medical equipment, there is an imaging device that can observe the condition inside the human body in more detail.
상기 촬영장치로는 예컨대 컴퓨터단층촬영장치(CT)나 자기공명영상촬영장 치(MRI)나 핵의학영상촬영장치(SPECT)나 양전자방출단층촬영장치(PET) 등이 있으며 각자 각종 종양을 진단하고 치료하는데 중요한 역할을 담당한다. 상기 CT장치나 MRI장치나 SPECT장치나 PET장치는 촬영원리가 상호 달라 각각의 장단점을 가지므로 진단목적에 따라 영상이 잘 나오는 촬영장치를 선택적으로 사용한다.The imaging apparatus includes, for example, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medical imaging (SPECT), positron emission tomography (PET), and the like to diagnose and treat various tumors. Plays an important role. The CT device, MRI device, SPECT device, or PET device have different advantages and disadvantages in terms of photographing principle, and thus, a photographing device that displays images well according to a diagnosis purpose is selectively used.
특히 최근에는 상기한 촬영장치가 더욱 발전하여 4D 영상 촬영, 이른바 동적 영상의 촬영이 가능한 CT장치나 MRI장치나 PET장치가 개발되었다. 상기한 4D 촬영장치 덕분에, 호흡에 따라 변화하는 장기의 동적 영상을 (기존의 CT나 MRI 화질로) 획득하여 볼 수 있음은 물론 머리나 몸 속의 혈관 형태와 혈행 동태를 관찰할 수 도 있어 치료효과를 한층 높일 수 있다. In particular, in recent years, the above-described photographing apparatus has been further developed to develop a CT apparatus, an MRI apparatus, or a PET apparatus capable of photographing 4D images, so-called dynamic images. Thanks to the 4D imaging device described above, it is possible to acquire and view dynamic images of organs that change according to breathing (with conventional CT or MRI image quality), as well as to observe blood vessel morphology and blood circulation in the head or body. The effect can be further enhanced.
한편, 상기한 촬영장치는, 움직이는 대상을 촬영하여야 하므로 기본적으로 연속촬영 성능이 좋아야하고 또한 획득한 영상에 왜곡이나 뒤틀림 등이 없어야 한다. On the other hand, since the photographing apparatus should photograph moving objects, the continuous shooting performance should be good and there should be no distortion or distortion in the obtained image.
이러한 촬영장치의 연속촬영 성능이나 획득 영상의 정밀성을 보증하기 위해서는 촬영장치를 최상의 상태로 유지하여야 한다. 즉, 촬영장치의 성능 적합성 및 정밀성을 검증받기 위하여 촬영대상을 통해 촬영된 영상 내용을 분석하고 또한 영상정합과정을 통해 서로 비교하는 과정이 필요하다.In order to guarantee the continuous shooting performance of such a photographing apparatus or the accuracy of the acquired image, the photographing apparatus should be kept in the best state. That is, in order to verify the performance suitability and precision of the photographing apparatus, it is necessary to analyze the image contents photographed through the photographing target and to compare each other through the image matching process.
상기 영상정합과정은 서로 다른 촬영장치로 촬영한 동일 부위의 동적 영상을 컴퓨터 모니터 상의 참조좌표로 이동시켜 겹쳐보는 과정이다. 이러한 영상정합을 통해 각 촬영장치의 작동 정밀성을 알아낼 수 있고, 이를 기초로 해당 촬영장치의 정도관리(quality control)를 수행할 수 있다.The image registration process is a process of overlapping by moving a dynamic image of the same region taken by different imaging apparatuses to a reference coordinate on a computer monitor. Through this image registration, it is possible to find out the operation precision of each photographing apparatus, and based on this, quality control of the photographing apparatus can be performed.
그러나 촬영장치의 정도관리를 목적으로, 사람이 촬영대상이 될 수 는 없는 것이므로 사람을 대신하는 도구로서 팬텀이 사용된다. 상기 팬텀은 촬영장치에 의해 촬영되는 촬영대상으로서, 촬영 영상물을 통해 자신의 영상을 얻을 수 있도록 함은 물론 획득된 영상간의 정합 및 기타 필요한 작업을 가능하게 한다.However, for the purpose of quality control of the photographing apparatus, the phantom is used as a tool for a person because a person cannot be a photographing object. The phantom is a photographing target photographed by the photographing apparatus, and enables to obtain one's own image through the photographed image, as well as matching and other necessary operations between the obtained images.
그러나 상기한 종래의 팬텀은 단순히 정지된 상태로 촬영되므로 촬영장치가 팬텀을 연속촬영 하더라도 같은 영상을 얻을 수 밖에 없어, 해당 촬영장치의 연속촬영 성능을 정확히 파악할 수 없다는 문제가 있었다. 즉 종래의 팬텀을 가지고는 4D 촬영장치의 기본적인 해상(解像)능력이나 영상왜곡 정도를 파악할 수 있을 뿐 움직임을 동반한 영상의 해상도를 평가할 수 는 없었다.However, since the conventional phantom is simply photographed in a stationary state, even if the photographing apparatus continuously photographs the phantom, the same image is inevitably obtained, and thus there is a problem that the continuous photographing performance of the photographing apparatus cannot be accurately determined. In other words, with the conventional phantoms, it is possible to grasp the basic resolution capability and the degree of image distortion of the 4D photographing apparatus, but it is not possible to evaluate the resolution of the image accompanying the movement.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 호흡에 따라 변화하는 폐의 동적 패턴을 구현할 수 있어 동적 영상의 촬영이 가능한 영상촬영장치의 성능평가에 사용될 수 있으며, 특히 구조가 간단하고 제작비가 저렴하여 부담없이 사용할 수 있는 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been created to solve the above problems, can be used in the performance evaluation of the imaging device capable of capturing dynamic images to implement the dynamic pattern of the lungs that change according to breathing, in particular the structure is simple and low production cost It is an object of the present invention to provide a deformable closed phantom device for dynamic image registration that can be used casually.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치는, 의료용 영상촬영장치에 장착되어 촬영되는 피촬영물로서, 물이 채워지는 밀폐된 내부공간을 가지며 상기 내부공간의 용적이 조절되는 메인케이스와, 주둥이부와 수용부를 갖는 풍선의 형태를 취하며 상기 메인케이스의 내부에 물에 잠긴 상태로 수용되고 탄력성을 갖는 탄력주머니와, 상기 탄력주머니의 수용부에 채워지며 탄성복원성을 갖는 내장재와, 상기 내장재의 내부에 박혀 분포하며 촬영을 통해 얻은 영상물에 그 모습이 나타나는 한가지 이상의 모사부재를 구비하고, 메인케이스의 용적변화에 따라 부피가 변화하여, 인체내 폐를 모사(模寫)하는 폐모사체를 포함하는 팬텀과; 상기 메인케이스의 용적을 반복적으로 변화시켜 폐모사체에 가해지는 수압을 증감시킴으로써 폐모사체가 실제 폐의 호흡에 따른 동작패턴을 모사하게 하는 구동부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The deformable lung phantom device for dynamic image registration according to the present invention for achieving the above object is a photographed object mounted on a medical imaging apparatus, and has a closed inner space filled with water and the volume of the inner space is adjusted. It takes the form of a main case, a spout portion and a balloon having a receiving portion and is contained in the water submerged state in the inside of the main case and the elastic bag having elasticity, filled with the receiving portion of the elastic bag and has elastic restorability It has a built-in material and one or more simulation members that are embedded in the interior material and distributed in the image obtained through photographing, and whose volume changes according to the volume change of the main case, thereby simulating the lungs in the human body. A phantom containing a lung mimetic; By repeatedly changing the volume of the main case to increase or decrease the water pressure applied to the pulmonary mimetic is characterized in that the pulsatile body is composed of a drive unit to simulate the operation pattern according to the actual lung breathing.
또한, 상기 메인케이스는; 양단이 개방된 케이스본체와, 상기 케이스본체의 일단부에 밀폐 결합하는 밀폐커버와, 상기 밀폐커버의 중앙부에 구비되는 것으로서 밀폐커버의 두께방향으로 관통된 하나이상의 관통로를 가지며 상기 탄력주머니의 주둥이부에 끼워짐으로써 관통로를 통해 탄력주머니의 내부공간을 외부로 개방하는 다공홀더와, 상기 케이스본체의 타단부에 씌워져 케이스본체의 내부공간을 밀폐하는 탄성막부재와, 상기 탄성막부재를 사이에 두고 케이스본체의 타단부에 결합함으로써 탄성막부재를 케이스본체에 밀착 고정시키며 중앙에 관통구가 마련되어 있는 압착판을 포함하고, 상기 구동부는; 상기 압착판의 관통구를 통해 탄성막부재의 외측면에 면접하는 가압판과, 상기 가압판을 메인케이스의 내측방향으로 진입시켜 메인케이스 내부의 수압을 상승시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the main case; The spout of the resilient pouch has a case body with both ends open, a sealing cover for hermetically coupling to one end of the case body, and at least one through path penetrated in the thickness direction of the sealing cover. A porous holder for opening the inner space of the resilient bag to the outside through the through passage by being inserted into the portion, an elastic membrane member covering the other end of the case body to seal the inner space of the case body, and the elastic membrane member between the porous holder. And a pressing plate having a through hole at the center thereof, the elastic membrane member being tightly fixed to the case body by being coupled to the other end of the case body. It characterized in that it comprises a pressing plate for contacting the outer surface of the elastic membrane member through the through hole of the pressing plate, and the driving means for increasing the water pressure inside the main case by entering the pressing plate in the inward direction of the main case.
아울러, 상기 구동수단은; 상기 팬텀으로부터 이격 설치되며 외부로부터 제공받은 전력에 의해 구동하는 모터와, 상기 모터의 구동 샤프트에 고정되는 회전판과, 상기 회전판의 편심된 위치에 핀연결되고 상기 가압판측으로 연장되어 가압판에 핀 연결됨으로써 회전판의 회전운동을 가압판의 왕복운동으로전환하는 구동로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the driving means; A motor which is spaced apart from the phantom and driven by electric power provided from the outside, a rotating plate fixed to the drive shaft of the motor, and a pin connected to an eccentric position of the rotating plate and extending toward the pressure plate to pin the pressure plate It characterized in that it comprises a drive rod for converting the rotational movement of the pressure plate into a reciprocating motion.
또한, 상기 다공홀더는 다수의 평행한 관통로가 형성되어 있는 원기둥의 형태를 취하며, 그 일부가 상기 메인케이스의 내부공간으로 돌출된 상태로 상기 탄력주머니의 주둥이부 내부로 삽입되어 주둥이부에 의해 탄력적으로 조여지고, 탄력주머니가 수축할 때 탄력주머니 내부의 공기를 메인케이스 외부로 배출하며 탄력주머니가 원상태로 복원할 때 외부의 공기를 탄력 주머니 내부로 유도하는 것을 특징으로 한다.In addition, the porous holder is in the form of a cylinder in which a plurality of parallel through-path is formed, the portion of which is inserted into the spout portion of the elastic bag in a state where the part protrudes into the inner space of the main case to the spout portion It is tightened by elasticity, and when the elastic bag shrinks, the air inside the elastic bag is discharged to the outside of the main case, and when the elastic bag is restored to its original state, the external air is guided into the elastic bag.
또한, 상기 메인케이스의 내부에는, 일정직경을 가지며 상기 폐모사체를 그 내부에 수용하는 원통부와, 상기 원통부의 일단에 고정되며 상기 탄성막부재의 내 측면에 밀착하는 평판부를 포함하는 홀딩케이스가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the inside of the main case, the holding case including a cylindrical portion having a constant diameter and receiving the waste mimetic body therein, and a flat portion fixed to one end of the cylindrical portion and in close contact with the inner side of the elastic membrane member It is characterized in that the further provided.
또한, 상기 원통부의 내주면에는 원통부에 수용되어 있는 폐모사체를 원통부의 내주면으로부터 이격시키는 다수의 지지부재가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the inner circumferential surface of the cylindrical portion is characterized in that a plurality of supporting members for separating the waste mimic body accommodated in the cylindrical portion from the inner circumferential surface of the cylindrical portion.
아울러, 상기 가압판과 홀딩케이스의 평판부는 탄성막부재를 통해 상호 고정된 것을 특징으로 한다.In addition, the plate of the pressing plate and the holding case is characterized in that the mutual fixing through the elastic membrane member.
또한, 상기 평판부의 내측면 중앙에는 상기 폐모사체측으로 돌출된 가압지지부가 더 구비되고, 상기 탄력주머니의 내부에는, 가압지지부가 폐모사체를 가압할 때 가압지지부로부터 지지력을 제공받는 지지부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the inner side of the flat plate portion is further provided with a pressurizing support portion protruding toward the closed mimic body side, the inside of the resilient bag, the pressurizing support portion is further provided with a support member for receiving a support force from the pressurizing support portion when pressing the waste mimetics It is characterized by.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치는, 호흡에 따라 변화하는 폐의 동적 패턴을 구현할 수 있어 동적 영상의 촬영이 가능한 영상촬영장치의 성능평가에 사용될 수 있으며, 특히 구조가 간단하고 제작비가 저렴하여 부담없이 사용할 수 있다.The deformable lung phantom device for dynamic image registration according to the present invention made as described above can implement a dynamic pattern of the lung that changes according to breathing, and thus can be used for performance evaluation of an image photographing apparatus capable of capturing dynamic images, in particular, a structure It is easy to use because it is simple and the production cost is low.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치의 전체적인 구성을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of a deformable closed phantom device for dynamic image registration according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장 치(11)는, 수평의 평판 형태를 취하는 베이스프레임(13)과, 상기 베이스프레임(13)의 일측에 고정된 받침대(42)에 올려지는 팬텀(25)과, 상기 베이스프레임(13)의 타측에 설치되며 외부로부터 공급된 전기에 의해 동작하는 모터(17)와, 상기 모터(17)를 구동하는 콘트롤러(15)와, 상기 모터(17)와 팬텀(25)에 그 양단부가 핀(19a) 연결되는 구동로드(19)를 포함한다.As shown, the deformable closed
상기 베이스프레임(13)은 아크릴로 제작된 지지판으로서 그 상면에 상기 모터(17) 및 콘트롤러(15)와 팬텀(25)을 갖는다. 상기 모터(17)와 콘트롤러(15)와 팬텀(25)은 하나의 세트로서 하나의 팬텀장치(11)를 구성한다. 상기 콘트롤러(15)는 상기 모터(17)를 온오프 하거나 회전판(17b)의 회전속도를 조절하는 역할을 한다. 사실 상기 콘트롤러(15) 및 모터(17)는 공지의 것이다.The
상기 모터(17)는 지지대(17c)에 고정되어 수평으로 위치한다. 또한 상기 모터(17)의 구동 샤프트(17a)에는 일정직경의 회전판(17b)이 고정되어 있다. 상기 회전판(17b)은 일정직경 및 두께를 갖는 원판으로서 편심된 위치에서 구동로드(19)와 핀(19a) 연결된다.The
한편, 상기 팬텀(25)은 아크릴로 제작되며 받침대(42)에 수평으로 안착되는 메인케이스(27)와, 상기 메인케이스(27)의 내부에 왕복운동 가능하게 내장되는 홀딩케이스(도 2의 37)와, 상기 홀딩케이스(37)에 내장되는 것으로서 메인케이스(27) 내부의 압력 변화에 따라 부피가 변화하는 폐모사체(도 6의 33) 등을 포함한다. 특히 상기 메인케이스(27)의 내부에는 물이 채워진다.On the other hand, the
상기 메인케이스(27)의 기본구성은, 양단이 개방된 원통형 케이스본체(27a) 와, 상기 케이스본체(27a)의 후단부(모터(17)를 향하는 방향의 반대방향 단부)에 밀폐 결합하는 밀폐커버(27f)와, 상기 케이스본체(27a)의 전방에 씌워지는 탄성막부재(도 2의 31)와, 상기 탄성막부재(31)를 커버하며 밀폐커버(24f)의 단부에 결합하는 링형태의 압착판(27b)으로 구성된다. 상기 팬텀(25)의 세부 구성은 도 3을 통해 후술된다.The basic configuration of the
상기 탄성막부재(31)는 압착판(27b)의 중앙에 형성되어 있는 관통구(27c)을 통해 외부로 노출된다. 상기 탄성막부재(31)의 외측면에는 가압판(29)이 밀착된다. 또한 상기 가압판(29)의 외측면에는 커넥터(23)와 로드홀더(21)가 결합되어 있다. The
상기 로드홀더(21)는 구동로드(19)의 타단부에 핀(19a) 연결되며 커넥터(23)와 결합하는 부재이다. 또한 상기 커넥터(23)는 로드홀더(21)를 가압판(29)에 상대적으로 고정시키는 역할을 한다. The
상기와 같이 일정길이를 갖는 구동로드(19)의 양단부가 회전판(17b)과 로드홀더(21)에 각각 핀(19a) 연결됨으로써, 이를테면 회전판(17b)이 화살표 a방향으로 회전함에 따라 로드홀더(21)가 화살표 b방향으로 왕복운동 하게 된다.As described above, both ends of the
상기 가압판(29)은 모터(17)의 회전토오크를 구동로드(19)를 통해 전달받아 화살표 b방향으로 왕복운동하며, 상기 탄성막부재(31)를 밀며 메인케이스(27)의 내부로 진입하고 반대방향으로 복귀하는 운동을 반복한다. 상기 가압판(29)이 탄성막부재(31)를 밀며 메인케이스(27)의 내부공간으로 이동함에 따라 메인케이스(27) 내부의 수압이 상승하게 된다. 이에 대해서는 뒤에 자세히 설명된다.The
도 2는 상기 도 1에 도시한 팬텀의 세부 구조를 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 상기 팬텀의 단면도이다.2 is a perspective view illustrating a detailed structure of the phantom shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the phantom.
도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 팬텀(25)은, 물을 수용하는 메인케이스(27)와, 상기 메인케이스(27)의 내부에 왕복 운동 가능하게 설치되는 홀딩케이스(37)와, 상기 홀딩케이스(37) 내부에 위치하는 폐모사체(33)와, 상기 모터(17)의 동력을 전달받아 메인케이스(27)의 외부에서 메인케이스(27)의 용적을 조절하는 가압판(29)으로 구성됨을 알 수 있다.Referring to the drawings, the
상기 메인케이스(27)는, 양단이 개방된 일정직경의 원통형 케이스본체(27a)와, 상기 케이스본체(27a)의 후단부에 밀폐 결합하는 밀폐커버(27f)와, 상기 밀폐커버(27f)의 중앙부에 탈착 가능하게 고정되는 다공홀더(35)와, 상기 메인케이스(27)의 선단부에 씌워지며 메인케이스(27) 내부공간을 밀폐하는 탄성막부재(31)와, 상기 탄성막부재(31)를 사이에 두고 메인케이스(27)의 선단면에 고정되는 압착판(27b)을 포함한다.The
상기 메인케이스(27)의 양단면에는 다수의 암나사구(27e)가 형성되어 있다. 상기 암나사구(27e)는 압착판(27b)과 밀폐커버(27f)를 케이스본체(27a)에 결합시키는 볼트(28)가 결합하는 구멍이다.A plurality of
상기 탄성막부재(31)는 탄성을 가져 외력에 의해 늘어날 수 있는 재질의 방수 시트이다. 이를테면 실리콘이나 고무 또는 각종 합성수지로 제작할 수 있다. 또한 상기 탄성막부재(31)의 중앙부에는 가압판(29)의 연결부(29d)가 통과하는 관통공(31a)이 형성되어 있고, 테두리부에는 상기 볼트(28)가 통과하는 볼트구멍(31b)이 마련되어 있다. The
상기 탄성막부재(31)는 도 3에 도시되어 있는 바와같이 가압판(29)의 가압돌기(29c)에 의해 평판부(37b)측으로 압착되므로, 상기 관통공(31a)을 통한 물의 유출 염려는 없다.Since the
상기 압착판(27b)은 링의 형태를 취하며 상기 탄성막부재(31)를 사이에 두고 케이스본체(27a)에 결합함으로써, 탄성막부재(31)가 메인케이싱(27)의 내부공간을 완전히 밀폐하게 한다. 도 3에 도시한 바와같이 상기 탄성막부재(31)는 압착판(27b)과 케이스본체(27a)의 사이에 끼워진 상태로 압착되어 그 자체가 하나의 시일(seal)의 역할을 한다. 도면부호 27d는 볼트(28)가 통과하는 볼트구멍이다.The
한편, 상기 밀폐커버(27f)는 케이스본체(27a)의 후단부에 볼트(28)를 통해 결합하는 덮개이다. 상기 밀폐커버(27f)의 테두리부에는 상기 볼트(28)가 통과하는 볼트구멍(27g)과 실링(49)이 마련되어 있고, 중앙부에는 장착구멍(27k)이 형성되어 있다. On the other hand, the sealing cover (27f) is a cover coupled to the rear end of the case body (27a) through the bolt (28). A
아울러 상기 장착구멍(27k)에는 두 개의 물주입구(27n)가 마련되어 있다. 상기 물주입구(27n)는 메인케이스(27)의 내부로 물을 주입하거나 주입되 있던 물을 외부로 배출하기 위한 통로이다. 상기 물주입구(27n)는 마개(27p)에 의해 밀폐된다.In addition, two
상기 장착구멍(27k)에는 다공홀더(35)가 고정된다. 상기 다공홀더(35)는 아크릴로 제작된 대략 원기둥형 부재로서 장착구멍(27k)에 밀폐 결합한다. 상기 다공홀더(35)의 내부에는 다수의 관통로(35d)가 형성되어 있다.The
상기 관통로(35d)는 상호 평행한 상태로 밀폐커버(27f)의 두께방향으로 연장 된 공기구멍이다. 상기 관통로(35d)를 통해 후술할 폐모사체(33) 내부의 공간이 메인케이스(27)의 외부로 연통된다. 상기 다공홀더(35)의 기본 역할은 관통로(35d)를 통해 폐모사체(33)의 내부 기압을 대기압으로 유지하는 것이다.The through
상기 다공홀더(35)의 외주면에는 수나사부(35c)와 탄력주머니고정부(35a)가 형성되어 있다. 상기 수나사부(35c)는 장착구멍(27k)의 내주면에 형성되어 있는 암나사산에 결합하는 부분이다. 아울러 상기 탄력주머니고정부(35a)는 도 4에 도시한 바와같이 탄력주머니(33a)의 주둥이부(33m) 내부로 삽입되어 주둥이부(33m)에 의해 탄력적으로 조여지는 부분이다. On the outer circumferential surface of the
특히 상기 탄력주머니고정부(35a)의 외주면에는 다수의 걸림돌기(35b)가 형성되어 있다. 상기 걸림돌기(35b)는 탄력주머니고정부(35a)의 원주방향을 따라 한 바퀴 돌아 만난 형태의 링형 돌기로서, 다공홀더(35)로부터 탄력주머니(33a)가 미끄러져 빠지지 않도록 한다.In particular, a plurality of locking
상기 메인케이스(27)의 내부에 설치되는 홀딩케이스(37)는 상기 다공홀더(35)측으로 개방된 원통형 요소이다. 상기 홀딩케이스(37)는 일정직경을 가지고 양단이 개방된 원통부(37a)와, 상기 원통부(37a)의 일단부에 고정되는 평판부(37b)와, 상기 평판부(37b)의 내측면에 위치하는 가압지지부(37c)로 구성된다.The holding
상기 원통부(37a)의 중심축은 케이스본체(27a)의 중심축과 동일하다. 이를 위해 상기 원통부(37a)와 케이스본체(27a)의 사이에는 지지부재(39)가 구비되어 있다. 상기 지지부재(39)는 케이스본체(27a)의 내주면과 원통부(37a)의 외주면을 일정 간격으로 유지하는 막대형 부재이다.The central axis of the
또한 상기 원통부(37a)의 내주면에는 다수의 지지부재(37d)가 고정되어 있다. 상기 지지부재(37d)는 홀딩케이스(37) 내부에 수용되는 폐모사체(33)를 원통부(37a)의 내주면으로부터 이격시키는 역할을 한다.In addition, a plurality of
상기 평판부(37b)의 중앙에는 연결구멍(37p)이 마련되어 있다. 상기 연결구멍(37p)은 가압판(29)의 연결부(29d)를 통과시키는 구멍이다. 상기 연결부(29d)는 연결구멍(37p)을 통해 가압부(37k)에 결합한다.A
아울러 상기 평판부(37b)의 테두리부에는 다수의 관통구멍(37e)이 형성되어 있다. 상기 관통구멍(37e)은 물이 통과하는 구멍이다. 즉 상기 홀딩케이스(37)가 도 7의 화살표 P방향으로 이동할 때 홀딩케이스(37) 내부의 물이 화살표 c방향으로 빠져나가게 하는 통로이다. 이와같이 물이 빠져나갈 수 있도록 함에 따라 홀딩케이스(37)의 왕복이동에 따른 저항이 작다.In addition, a plurality of through
또한, 상기 평판부(37b)의 내측면에는 가압지지부(37c)가 구비된다. 상기 가압지지부(37c)는 연결부(29d)와 결합함으로써 평판부(37b)의 내측면에 밀착 결합한 상태로 폐모사체(33)를 화살표 e방향으로 지지한다. 상기 평판부(37b)와 가압지지부(37c)의 사이에는 물의 유출을 방지하는 실링(40)이 끼워진다.In addition, the inner surface of the
상기 가압지지부(37c)의 선단부에는 가압부(37k)가 형성되어 있다. 상기 가압부(37k)는 볼록하게 돌출된 부분으로서 폐모사체(33)의 내부에 구비되어 있는 지지부재(도 4의 33g)에 (탄력주머니(33a)를 사이에 둔 상태로) 삽입되어 폐모사체(33)가 부력에 의해 떠오르지 않도록 한다. 아울러 상기 가압지지부(37c)의 중심축부에는 상기 연결부(29d)와의 나사 결합을 위한 암나사구(37m)가 마련되어 있다.A
아울러 상기 가압판(29)은, 일정직경을 갖는 원판형 디스크부(29a)와, 상기 디스크부(29a)의 중심부위에 고정되고 탄성막부재(31)와 평판부(37b)를 통해 암나사구(37m)에 결합하는 연결부(29d)로 이루어진다. In addition, the
상기 가압판(29)은 도 1에 도시한 바와같이 압착판(27b)의 관통구(27c) 내부에 끼워진 상태로 탄성막부재(31)의 외측면에 밀착한다. 도 3에 도시한 바와같이 상기 탄성막부재(31)는 디스크부(29a)와 평판부(37b)를 통해 가압지지부(37c)에 결합함으로써 탄성막부재(31)를 평판부(37b)측으로 압착한다. 상기 탄성막부재(31)는 디스크부(29a)와 평판부(37b)의 사이에 끼워진 상태로 압착된다.The
특히 상기 디스크부(29a)에는 다수의 가압돌기(29c)가 형성되어 있다. 상기 가압돌기(29c)는 동심원을 갖는 링형 돌기로서 탄성막부재(31)를 눌러, 탄성막부재(31)와 평판부(37b)의 사이로 물이 새어나가지 않게 한다.In particular, a plurality of
또한 상기 디스크부(29a)의 외측면에는 커넥터장착구(29b)가 형성되어 있다. 상기 커넥터장착구(29b)는 암나사산이 형성되어 있는 구멍으로서 커넥터(23)가 고정된다. 상기 커넥터(23)는 로드홀더(21)를 가압판(29)에 고정시키는 연결구로서 그 외주면에 수나사산이 형성되어 있는 원형단면의 블록이다.In addition, a
아울러 상기 커넥터(23)에는 상기 로드홀더(21)가 결합하는 암나사구멍이 형성되어 있다.In addition, the
한편, 상기 폐모사체(33)는, 폐(lung)를 모사하기 위한 것으로서, 탄력성을 갖는 탄력주머니(33a)와, 상기 탄력주머니(33a)의 내부에 충전(充塡)되는 스펀지(33b)와, 상기 스펀지(33b) 내부에 분포되는 다종의 모사부재를 포함한다. 상기 모사부재에 대해서는 도 4를 통해 후술하기로 한다.On the other hand, the
도 4는 상기 도 3에 도시된 폐모사체의 내부 구조를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating an internal structure of the waste mimetic shown in FIG. 3.
도면을 참조하면, 상기 밀폐커버(27f)의 장착구멍(27k)에 다공홀더(35)가 결합하고 있으며, 상기 다공홀더(35)의 탄력주머니고정부(35a)에 탄력주머니(33a)의 주둥이부(33m)가 물려 있다. Referring to the drawings, the
상기 폐모사체(33)는, 주둥이부(33m)와 수용부(33n)를 갖는 탄력주머니(33a)와, 상기 탄력주머니(33a)의 수용부(33n)에 채워지는 스펀지(33b)와, 상기 스펀지(33b)에 박혀 배치되는 여러 종류의 모사부재를 포함한다.The waste mimic
상기 탄력주머니(33a)는 실리콘이나 고무 등의 탄력성 시트로 성형 제작된 주머니이다. 탄력성이라 함은 주머니를 인위적으로 잡아 늘린 후 놓으면 처음의 상태로 돌아간다는 의미이다. 이를테면 가정용 고무장갑의 경우도 탄력성을 갖는다. 상기 주둥이부(33m)는 탄력주머니고정부(35a)의 외주면에 탄력적으로 밀착하여 탄력주머니(33a)의 내부로 물이 흘러들지 않게 한다.The
또한, 상기 스펀지(33b)는 일반적인 스펀지로서 수용부(33n)의 내부에 채워져 수용부(33n)가 팽팽한 상태를 유지하게 한다. 외부에서 수용부(33n)를 누르면 눌린 부분이 들어가고 누르던 힘을 제거하면 처음의 상태로 복원됨은 물론이다.In addition, the
특히 상기 수용부(33n)의 내부에는 얼마간의 물이 공급되어 스펀지(33b)가 물을 머금고 있다. 이와같이 스펀지(33b)가 물을 머금도록 한 것은 수용부(33n) 내부의 밀도가 폐 내부의 밀도와 같은 0.2 내지 0.3 정도가 되도록 의도한 것이다.In particular, some water is supplied into the
또한 상기 모사부재에는, 구슬(33c,33d)과, 아크릴구(33e)와, 풍선(33f) 등이 포함된다. In addition, the simulation member includes
상기 구슬(33c,33d)은 플라스틱구슬이나 유리구슬 등을 적용할 수 있으며, 이는 폐 내부의 폐포를 모사한다. 또한 상기 아크릴구(33e)는 아크릴로 제작된 구형 부재로서 폐 내부의 종양을 모사한다. The
또한 상기 풍선(33f)은 폐모사체(33)의 부피 증감에 따라, 그 부피가 증감하는 것으로서 상기 아크릴구와 마찬가지로 종양을 모사한다. 특히 상기 풍선(33f)은 종래의 일반적인 (바람을 넣는) 풍선으로 그 내부에 물이 채워져 있다. 상기 풍선(33f)은 폐모사체(33)와 동시에 움직이며 그 형태가 변화하여 촬영된 영상을 통해 변화되는 모습을 알 수 있다.In addition, the
특히 PET장치에 본 팬텀장치(11)를 적용할 경우, 상기 풍선(33f)에 방사선 조영제를 추가적으로 주입한다.In particular, when the
상기한 모사부재들은 영상촬영장치를 통해 획득한 동적 영상에 그 모습이 나타난다. 작업자는 상기 폐모사체(33)의 움직임에 종동하는 각 모사부재의 개별적 움직임을 기준으로 상기한 영상정합을 할 수 있다.The replica members appear in a dynamic image obtained through the image photographing apparatus. The operator can perform the above-described image registration on the basis of the individual movement of each of the copying members following the movement of the closed mimetic 33.
아울러 상기 수용부(33n) 내부의 한쪽에는 지지부재(33g)가 구비되어 있다. 상기 지지부재(33g)는 플라스틱으로 제작된 링형부재로서, 스펀지(33b)에 박혀 고정된 상태로 가압부(37k)를 부분적으로 수용한다. 이와같이 지지부재(33g)가 가압부(37k)에 지지됨으로써 폐모사체(33)가 부력에 의해 상부로 떠오르지 않는다.In addition, a supporting
도 5는 상기 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1.
도시한 바와같이, 상기 케이스본체(27a)의 내부에 홀딩케이스(37)가 수용되어 있고, 홀딩케이스(37)에는 폐모사체(33)가 내장됨을 알 수 있다. As shown, it can be seen that the holding
또한 상기 케이스본체(27a)의 내주면과 홀딩케이스(37)의 외주면 사이에는 지지부재(39)가 구비되어 있다. 상기 지지부재(39)는 홀딩케이스(37)를 견고히 지지하여 홀딩케이스(37)가 상하좌우로 편심되지 않게 한다. 아울러 상기 홀딩케이스(37)의 내주면에 구비되어 있는 지지부재(37d)는 폐모사체(33)를 지지한다.In addition, a
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.6 and 7 are views for explaining the operation of the deformable closed phantom device for dynamic image registration according to an embodiment of the present invention.
기본적으로 본 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치(11)는, 상기 폐모사체(33)를, 실제 환자의 호흡과 동일한 패턴으로 움직이는 것에 목적이 있는 것이다. 즉 상기 폐모사체(33)의 용적을 작게 했다가 크게 하는 동작을 반복하는 것이다.Basically, the deformable
도 6을 참조하면, 상기 메인케이스(27)의 내부에 물(w)이 채워져 있고, 상기 폐모사체(33)가 물에 잠긴 상태로 홀딩케이스(37)에 수용되어 있음을 알 수 있다. 특히 상기 폐모사체(33)를 구성하는 탄력주머니의 주둥이부(33m)는 다공홀더(35)의 외주면을 탄력적으로 죈다.Referring to FIG. 6, it can be seen that water (w) is filled in the
이 상태로 상기 모터(17)를 구동하여 가압판(29)을 화살표 P 방향으로 이동시키면, 가압판(29)은 탄성막부재(31)를 밀며 메인케이스(27) 내부로 진입한다. 이 때 상기 홀딩케이스(37)도 동시에 움직이고 홀딩케이스(37)의 내부 영역에 있던 물도 화살표 c방향을 통해 홀딩케이스(37) 외부로 빠져나간다. 또한 상기 폐모사 체(33) 내부에 차 있던 공기의 일부도 상기 관통로(35d)를 통해 대기중으로 배출된다.When the
여하튼, 상기와 같이 가압판(29)이 화살표 P방향으로 진입함에 따라 메인케이스(27) 내부의 수압이 상승하고, 상승된 압력은 폐모사체(33)에 화살표 f방향으로 전달되어 폐모사체(33)를 쭈그러뜨린다. 이는 실제 숨을 내쉴 때 폐가 줄어드는 것을 모사한 것이다. In any case, as the
상기 가압판(29)의 진입 정도가 커질수록 수압이 증가하므로 폐모사체(33)가 많이 줄어들게 됨은 물론이다.As the pressure of the
상기 모터(17)의 계속적인 동작에 의해 가압판(29)이 화살표 P방향의 반대방향으로 이동하면, 메인케이싱(27) 내부의 수압이 떨어지고 그에 따라 폐모사체(33)는 처음의 상태로 팽창하여 도 6의 상태가 된다. 이 때 메인케이스(27) 외부의 공기가 관통로(35d)를 통해 탄력주머니(33a)로 흡입된다. When the
결국 상기한 바와같이 상기 가압판(29)을 화살표 P방향 및 그 반대방향으로 반복적으로 왕복운동 시켜, 상기 폐모사체(33)가 수축과 팽창을 반복하게 함으로써, 실제 호흡에 따른 폐의 움직임을 모사할 수 있게 되는 것이다.Eventually, as described above, the
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치의 전체적인 구성을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of a deformable closed phantom device for dynamic image registration according to an embodiment of the present invention.
도 2는 상기 도 1에 도시한 팬텀의 구성을 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the phantom shown in FIG. 1.
도 3은 상기 도 1에 도시한 팬텀의 내부 구조를 나타내 보인 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of the phantom illustrated in FIG. 1.
도 4는 상기 도 3에 도시된 폐모사체의 내부 구조를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating an internal structure of the waste mimetic shown in FIG. 3.
도 5는 상기 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.6 and 7 are views for explaining the operation of the deformable closed phantom device for dynamic image registration according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11:팬텀장치 13:베이스프레임 15:콘트롤러11: Phantom device 13: Base frame 15: Controller
17:모터 17a:샤프트 17b:회전판17:
17c:지지대 19:구동로드 19a:핀17c: support 19: drive
21:로드홀더 23:커넥터 25:팬텀21: Rod holder 23: Connector 25: Phantom
27:메인케이스 27a:케이스본체 27b:압착판27:
27c:관통구 27d:볼트구멍 27e:암나사구27c: Through
27f:밀폐커버 27g:볼트구멍 27k:장착구멍27f:
27n:물주입구 27p:마개 28:볼트27n:
29:가압판 29a:디스크부 29b:커넥터장착구29:
29c:가압돌기 29d:연결부 31:탄성막부재29c: pressing
31a:관통공 31b:볼트구멍 33:폐모사체31a: Through
33a:탄력주머니 33b:스펀지 33c,33d:구슬33a:
33e:아크릴구 33f:풍선 33g:지지부재33e:
33m:주둥이부 33n:수용부 35:다공홀더33m:
35a:탄력주머니고정부 35b:걸림돌기 35c:수나사부35a:
35d:관통로 37:홀딩케이스 37a:원통부35d: passage 37: holding
37b:평판부 37c:가압지지부 37d:지지부재37b:
37e:관통구멍 37k:가압부 37m:암나사구37e: Through
37p:연결구멍 39:지지부재 40:실링(seal ring)37p: connection hole 39: support member 40: seal ring
42:받침대42: stand
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