KR101090184B1 - 엑스선 검출장치 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치, 그리고 엑스선 이미지 검출방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은: 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하여 방출하는 광변환유닛; 상기 광변환유닛으로부터 방출되는 가시광선을 복수 방향의 경로로 분기시키는 광분배기; 상기 광분배기에 의해 분기되어 제1경로를 통과하는 가시광선으로부터 피검체 이미지를 검출하는 제1광센서; 그리고 상기 광분배기에 의해 분기되어 제2경로를 통과하면서 상기 제1경로보다 고배율로 확대되는 가시광선으로부터, 상기 피검체 이미지의 일부영역에 속하는 부분의 확대 이미지인 부분확대 이미지를 검출하는 제2광센서를 포함하여 구성되는 엑스선 검출기 및 엑스선 촬영장치를 개시한다.
본 발명에 따르면 피검체 이미지와 상기 피검체 이미지의 일부영역을 확대한 부분확대 이미지를 동시에 획득할 수 있으므로 정밀한 진단이 가능하다.
엑스선 촬영장치, 엑스선 검출기, 광변환유닛, 광분배기, 광센서

Description

엑스선 검출장치 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치, 그리고 엑스선 이미지 검출방법{X-ray Detector, X-ray Imaging Apparatus having the same, and Imaging Method Thereof}
본 발명은 엑스선 촬영장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엑스선을 이용하여 피검체 이미지를 획득하는 동시에 상기 피검체 이미지의 일부영역에 대한 확대 이미지를 동시에 획득할 수 있는 엑스선 검출기 및 이에 의한 엑스선 이미지 검출방법에 관한 것이다.
1897년 뢴트겐에 의해 엑스선이 발명된 이후 의료기관들은 엑스선 영상(radiography)을 진단의 기본 도구로 사용해오고 있다. 특히 그 기술은 환자의 안전과 질환예방을 위해 고해상도와 저방사선량에 초점을 두고 발전을 거듭하고 있다.
의료용 진단장비 중 맏형격인 엑스선 영상장비는 엑스레이 발생기와 필름 및 스크린을 통해 영상을 얻는 일반 엑스선 촬영장치, 전산화 단층 촬영장치(CT), 골밀도 측정장치, 수술 등을 위해 실시간의 동영상을 얻는 엑스선 투시 촬영장치(fluoroscopy system) 등으로 분류된다.
이 중 가장 많이 사용되는 일반 엑스선 촬영장치는 100여년간 병원에서 사용돼온 것으로 필름의 2차원 공간에 엑스선량 분포가 감광량에 따라 흑백으로 나타나는 아날로그 영상을 구현하는 것이다. 이로 인해 의사와 환자 모두 진료와 치료과정이 편해졌으며 정량적인 데이터(필름)로 오진을 줄이는등 엑스선은 현대의학 발전에 크게 기여해왔다.
그렇지만 기존 엑스선 영상진단기도 아날로그 형태를 띠는 신호라는 점과 신체에 대한 방사선 피폭의 위험도, 필름 현상으로 인한 화학물질 배출, 한 장의 필름을 판독하기 위한 현상시간 소요 등 많은 문제점을 내포해왔다.
최근 정보의 디지털화가 급속히 진전되면서 디지털 엑스선 촬영장치(digital radiography)가 이러한 단점을 해결하는 신기술로 부각되고 있다. 이는 기존에 비해 인체에 유해한 엑스선량을 적게 조사하면서도 높은 해상도 영상을 얻을 수 있기 때문이다.
상기 디지털 엑스선 촬영장치는 일반 아날로그 방식의 엑스선에서 필름을 사용하는 대신 컴퓨터 모니터를 통해 영상을 표시할 수 있게 한 디지털 방식의 차세대 제품이다. 즉 엑스선을 필름에 쏴 이를 현상하던 아날로그 방식이 아닌 엑스선을 엑스선 검출장치(detector)에 조사, 이를 전기적인 신호로 바꿔서 영상을 획득한다.
바로 이 부분이 디지털 엑스선 촬영장치와 기존 아날로그 방식의 엑스선 촬영장치와의 가장 큰 차이점인 동시에 디지털 엑스선 촬영장치에서 가장 중요한 핵심 기술이기도 하다.
상기 디지털 엑스선 촬영장치는 엑스선을 검출하는 방식에 따라 필름 스캐너를 이용한 방법, 이미지 플레이트(image plate)와 판독기를 이용한 CR(Computer Radiography), 형광판과 CCD 카메라를 이용한 방법, 영상증배관과 CCD 카메라를 이용한 방법, TFT 재질의 평판형 반도체 검출기를 이용한 방법 등으로 크게 분류된다. 이 중 영상증배관과 CCD 카메라를 이용한 엑스선 검출장치와 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치를 갖는 디지털 엑스선 촬영장치가 주류를 이루고 있다.
그러나, 상기 영상증배관과 CCD 카메라를 이용한 엑스선 검출장치는 렌즈에 의한 영상왜곡과 지자기 영향에 의한 S-자 왜곡으로 인하여 출력영상이 왜곡되어 출력되는 단점이 있다. 또한, 상기 영상증배관과 CCD 카메라를 이용한 엑스선 검출장치는 부피가 크고 무게가 무겁기 때문에 실제 시스템을 구성하는데 기구적인 한계가 있다.
그리고, 상기 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치는 상기 영상증배관과 CCD 카메라를 이용한 엑스선 검출장치에 비하여 부피가 적고 무게가 가벼워 시스템을 구성하는데 기구적인 한계가 적으나, 가격이 상기 영상증배관에 비하여 3~4배 비싸서 실제 엑스선 촬영장치에 적용하기에 비용부담이 크고, 해상도의 손실없는 배율조정이 불가능하며, 실시간 동영상 획득을 위해서 픽셀 비닝(Bining) 즉 4(2*2 bining)개 혹은 9(3*3 bining)개의 픽셀을 묶어서 마치 하나의 픽셀 처럼 작동하도록 하기 때문에 픽셀수가 현저하게 줄어들어 영상의 해상도가 급격하게 저하되는 치명적인 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 엑스선을 이용하여 피검체 이미지를 획득하는 동시에 상기 피검체 이미지의 일부영역에 대한 부분확대 이미지를 동시에 획득가능한 엑스선 검출기 및 이를 갖는 엑스선 촬영장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 해상도 손실 및 왜곡이 없는 고품질의 영상을 실시간으로 제공할 수 있는 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치 그리고 엑스선 이미지의 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 비용부담이 적어 가격 경쟁력 및 상품성을 향상할 수 있는 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치 그리고 엑스선 이미지의 검출방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하여 방출하는 광변환유닛; 상기 광변환유닛으로부터 방출되는 가시광선을 복수 방향의 경로로 분기시키는 광분배기; 상기 광분배기에 의해 분기되어 제1경로를 통과하는 가시광선으로부터 피검체 이미지를 검출하는 제1광센서; 그리고 상기 광분배기에 의해 분기되어 제2경로를 통과하면서 상기 제1경로보다 고배율로 확대되는 가시광선으로부터, 상기 피검체 이미지의 일부영역에 속하는 부분의 확대 이미지인 부분확대 이미지를 검출하는 제2광센서를 포함하여 구성되는 엑스선 검출기 및 엑스선 촬영장치를 제공한다.
상기 제1경로상에는 상기 광분배기에서 분기된 제1 경로상의 가시광선을 투과시키는 제1렌즈가 구비되고; 상기 제2 경로상에는 상기 광분배기에서 분기된 제2경로상의 가시광선을 투과시키며 상기 제1렌즈보다 고배율의 제2렌즈가 구비되며; 상기 제1경로와 제2경로는 상기 엑스선 검출기의 하우징 내부에 상호 구획된 상태로 구비된다.
상기 제1렌즈는 입사되는 가시광선을 동일한 배율로 집광하는 등배렌즈로 구성되고, 상기 제2렌즈는 상기 등배렌즈의 배율보다 고배율의 확대렌즈인 것을 특징으로 한다.
상기 광분배기는 상기 광변환유닛으로부터 방출되는 가시광선 중 일부 광량만큼의 가시광선을 상기 제1 경로로 굴절시키고 나머지 광량만큼의 가시광선을 상기 제2 경로로 굴절시키는 광프리즘(beam prism)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광분배기는 상기 광변환유닛으로부터 방출되는 가시광선 중 일부 광량만큼의 가시광선을 상기 제1 경로로 굴절시키고 나머지 광량만큼의 가시광선을 상기 제2 경로로 투과시키는 광스프리터(beam spliter)를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 광센서는 EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled device)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
다른 일 형태로서 본 발명은 전술한 구성의 엑스선 검출기; 그리고 상기 엑스선 검출기를 향해 출사되는 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치를 제공한다.
또 다른 일 형태로서 본 발명은: 피검체 이미지와 상기 피검체 이미지보다 N(N은 1보다 큰 양수)배율로 상기 피검체 이미지의 일부영역에 속하는 부분의 확대 이미지인 부분확대 이미지를 획득하는 이미지획득단계; 상기 피검체 이미지 전체를 상기 N배율만큼 확대하여 확대된 피검체 이미지를 얻는 배율조정단계; 상기 확대된 피검체 이미지에 상기 부분확대 이미지를 정합하여 정합 이미지를 얻는 이미지 정합단계; 및 상기 부분확대 이미지가 정합된 정합 이미지를 출력하는 이미지출력단계를 포함하는 엑스선 이미지 검출방법을 제공한다.
상기 이미지정합단계는; 상기 확대된 피검체 이미지에서 상기 부분확대 이미지에 대응되는 부위를 제거하는 부분이미지 제거단계; 그리고 상기 부분이미지가 제거된 부위에 상기 부분확대 이미지를 결합시키는 이미지치환단계를 포함한다.
본 발명에 따른 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치 그리고 엑스선 이미지 검출방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 의하면, 피검체에 엑스선을 조사하여 피검체 이미지를 획득하는 동시에 피검체 이미지의 일부영역을 확대한 고배율의 부분확대 이미지를 동시에 획득하여 상세하고 정확한 영상으로 정밀한 진단이 가능한 잇점이 있다.
둘째, 본 발명에 의하면, 해상도 손실 및 왜곡이 없는 고품질의 영상을 실시간으로 제공할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 본 발명에 의하면, 피검체 이미지와 함께 피검체의 일부영역에 대한 부분확대 이미지를 동시에 검출하고 이들을 조합하여 정밀한 영상을 디스플레이화면에 동시에 제공할 수 있고, 이에 따라 진단의 정밀성, 효율성 및 편의성을 향상할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 본 발명에 의하면, TFT 평판형 반도체 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치와 비교하여 상대적으로 비용부담이 적기 때문에 제품의 가격 경쟁력 및 상품성을 향상할 수 있는 이점이 있다.
이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명 및 중복되는 설명은 하기에서 생략된다.
여기서, 도 1은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제1실시예 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의해 동시에 획득되는 피검체 이미지와 부분확대 이미지를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 엑스선 이미지 검출방법의 일실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이며, 도 5는 도 4의 엑스선 이미지 검출방법에 따른 정합 이미지의 생성과정을 도식화한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제1실시예 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 크게 피검체에 조사되는 엑스선을 발생시키는 엑스선 발생기(100)와 엑스선 검출기(200)를 포함하여 구성된다.
상기 엑스선 발생기(100)는 엑스선을 발생시켜 피검체(P)를 향해 발생된 엑스선을 조사하기 위한 장치이다. 그리고, 상기 엑스선 검출기(200)는 통상 상기 피검체(P)를 기준으로 상기 엑스선 발생기(100)의 반대측에 위치하며, 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 통해 피검체(P) 상에 대한 투시 영상 등을 취득하기 위한 장치이다.
보다 상세하게, 상기 엑스선 검출기(200)는, 광변환유닛(220)과, 광분배기(230) 및 광센서(240)를 포함하여 구성되며, 엑스선 검출기의 외관을 이루는 하우징(210)에 상기 광변환유닛(220)과 상기 광분배기(230) 등의 구성이 구비된다.
즉, 상기 하우징(210)은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 외관을 형성하며, 상기 피검체(P)와 마주보는 측에는 상기 광변환유닛(220)이 구비되고, 상기 하우징의 내부에는 상기 광분배기(230) 및 상기 광센서(240) 등 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 통해 피검체(P) 상에 대한 투시 영상을 취득하기 위한 유닛 또는 부품들이 구비될 수 있다.
상기 광변환유닛(220)은 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하여 방출한다. 즉, 상기 광변환유닛(220)은 상기 광센서(240)에 가시광선이 입사되어 피검체의 이미지가 촬상되도록 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 상기 광센서(240)가 검출 가능한 가시광선으로 변환하는 역할을 수행한다.
상기 광변환유닛(220)은 섬광체 즉 신틸레이터(scintillator)로 구성될 수 있다. 상기 신틸레이터는 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선이 유입되어 가시광선으로 변환된 후 방출되는 일종의 변환층으로써, 요드화 세슘(CsI) 등의 할로겐 화합물이나 가돌리늄(gadolinium) 황산화물(GOS) 등의 산화물계 화합물 등으로 구성되는 고휘도 형광 물질이 이용되고 있는 경우가 많다. 또한, 일반적으로 상기 신틸레이터는 고밀도로 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법 등의 기상성장법에 의해 복수의 광전 변환 소자가 형성된 회로기판상에 동일하게 형성되어 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 엑스선 검출기(200)에 있어서, 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선을 상기 광분배기(230)로 원활하게 안내하도록 상기 광변환유닛(220)과 상기 광분배기(230) 사이에는 반사미러(250)가 구비되어 상기 광변환유닛(220)에서 방출되는 가시광선의 광경로를 변환시킨다.
물론, 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되어 실질적으로 직진하는 가시광선의 경로에 상기 광분배기(230)를 구비하여 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선을 직접 상기 광분배기(230)로 전달할 수 있으나, 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선을 상기 반사미러(250)를 통해 상기 광분배기(230)로 반사시킴으로써 광전달의 손실을 최소화 또는 방지하면서 상기 광분배기(230)로 원활하게 가시광선을 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 엑스선 검출기(200)는 상기 반사미러(250)를 구비함으로써 상기 반사미러(250)를 통한 가시광선의 광경로를 다양하게 변화시킬 수 있어 상기 광분배기(230)의 설계 자유도를 향상할 수 있다.
상기 광분배기(230)는 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선 즉, 실질적으로 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되어 상기 반사미러(250)에 의해 반사된 가시광선을 복수 방향의 경로로 분기시킨다. 본 실시예에서는 상기 광분배 기(230)가 제1경로(261)와 제2경로(262)의 두 가지 경로로 가시광선을 분기하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 광분배기(230)의 분기 경로가 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 광분배기(230)는 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선 중 일부 광량만큼의 가시광선을 상기 제1경로(261)로 굴절시키고, 나머지 광량만큼의 가시광선을 상기 제2 경로(262)로 굴절시키는 광프리즘(beam prism)으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 광프리즘은 상기 광변환유닛(220)으로부터 방출되는 가시광선 중 약 50% 광량만큼의 가시광선을 상기 제1 경로(261)로 굴절시키고 나머지 약 50% 광량만큼의 가시광선을 상기 제2 경로(262)로 굴절시킨다. 본 실시예에서 상기 광분배기(230)는 가시광선의 유입방향과 대략 직교하는 양방향으로 가시광선을 분기하는 광프리즘을 예로 들어 설명하였으나, 상기 광분배기(230)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며 상기 광프리즘 이외에 복수의 방향으로 가시광선을 분기하는 다른 다양한 구성들이 적용될 수 있다.
상기 광센서(240)는 가시광선을 검출하고 이를 전기적인 영상신호로 변환함으로써 상기 피검체(P) 상에 대한 영상을 구현하는 이미지센서와 같은 부품이며, 본 실시예에서는 이미지센서의 일종인 CCD(Charge Coupled device)를 개시한다. 특히, 본 발명에 따른 광센서(240)는 EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled device)로 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 발명에 따른 엑스선 검출기(200)는 광분배기(230)에 의해 분기된 가시광선을 광센서로 입사시켜 영상을 검 출하므로 상기 광센서에서 검지되는 가시광선의 광량이 분기된 비율만큼 상대적으로 낮기 때문이다. 이에 따라, 상기 광센서는 가시광선에 포함된 노이즈광은 배제시키고 포토광을 증폭하는 특성을 갖는 EMCCD를 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 엑스선 검출기(200)는 상기 광분배기(230)에서 가시광선이 제1경로(261)와 제2경로(262)로 분기된다. 이에 따라, 상기 광센서(240)는 상기 광분배기(230)에서 제1경로(261)로 분기된 가시광선으로부터 피검체의 이미지를 검출하는 제1광센서(241)와 제2경로(262)로 분기된 가시광선으로부터 부분확대 이미지를 검출하는 제2광센서(242)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제2광센서(242)에 의해 검출되는 상기 부분확대 이미지는 상기 제1광센서에 의해 검출되는 상기 피검체 이미지의 일부영역을 고배율로 확대한 것이다. 본 발명에 있어서, 상기 제1경로(261)상에는 상기 광분배기(230)에서 분기된 가시광선을 투과시키는 제1렌즈(271)가 구비되고, 상기 제2경로(262)상에는 상기 광분배기(230)에서 분기된 제2경로상의 가시광선을 투과시키며 상기 제1렌즈(271)보다 고배율의 제2렌즈(272)가 구비된다.
이에 따라 상기 제1경로(261)상에서 상기 제1렌즈(271)를 투과한 가시광선은 상기 제1광센서(241)에 입사되어 상기 피검체 이미지를 형성하고, 상기 제2경로(262)상에서 상기 제2렌즈(272)를 투과한 가시광선은 상기 제2광센서(242)에 입사되어 상기 피검체 이미지의 일부분에 대응되는 부분확대 이미지를 형성하게 된다.
여기서, 상기 제1렌즈(271)는 입사되는 가시광선을 동일한 배율로 집광하는 등배렌즈로 구성되고, 상기 제2렌즈(272)는 상기 등배렌즈의 배율보다 고배율의 확대렌즈로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 상기 제1 광센서(241)는 상기 피검체(P) 상과 동일한 배율을 갖는 이미지를 검출하고, 상기 제2 광센서(242)는 상기 피검체(P) 상보다 확대된 배율로 상기 피검체(P)의 일부분에 해당하는 이미지를 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 엑스선 검출기(200)는 상기 광분배기(230)로부터 분기된 가시광선을 상기 제1렌즈(271)와 상기 제2렌즈(272)로 원활하게 안내하도록 각 경로상에서 진행하는 가시광선을 반사시키는 제1반사미러(281) 및 제2반사미러(282)를 더 구비할 수도 있는데, 상기 제1반사미러(281) 및 제2반사미러(282)는 상기 광분배기(230)와 상기 제1렌즈(271) 사이 및 상기 광분배기(230)와 상기 제2렌즈(272) 사이에 각각 구비된다.
물론, 상기 제1 반사미러(281) 및 상기 제2 반사미러(282)를 구비하지 않은 상태로 상기 광분배기(230)로부터 분기되는 가시광선을 직접 상기 제1 렌즈(271)와 상기 제2 렌즈(272)로 전달할 수 있으나, 상기 광분배기(230)로부터 분기된 가시광선을 상기 제1 반사미러(281) 및 상기 제2 반사미러(282)를 통해 상기 제1 렌즈(271) 및 상기 제2 렌즈(272)로 반사시켜 전달함으로써 광전달의 손실을 최소화 또는 방지하면서 원활하게 가시광선을 전달할 수 있다. 또한, 상기 제1 반사미러(281) 및 상기 제2 반사미러(282)를 통한 가시광선의 광경로를 다양하게 변화시킬 수 있어 상기 제1, 2 렌즈(271, 272) 및 상기 제1, 2 광센서(241, 242)의 설계 자유도를 향상할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 엑스선 검출기(200) 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치는, 상기 광분배기(230)를 통해 피검체(P) 상에 해당하는 가시광선을 상기 제1경로(261) 및 상기 제2경로(262)로 분기시키고 상기 제1 경로(261) 및 상기 제2 경로(262)상에 구비된 상기 제1광센서(241) 및 상기 제2 광센서(242)를 통해 상기 피검체(P) 상에 대한 피검체 이미지(I10)와 상기 피검체 이미지보다 확대된 배율로서 상기 피검체 이미지(I10)의 일부분(I10a)에 대한 부분확대 이미지(I20)을 동시에 취득할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치에 의하면, 도 2에서와 같이 상기 피검체(P)로 엑스선을 한번 조사하여 상기 피검체(P) 상에 대한 등배의 피검체 이미지(I10) 및 상기 피검체(P)의 일부분에 대한 고배율의 부분확대 이미지(I20)를 동시에 취득하고 이를 디스플레이 화면(D)에 동시에 또는 각각 출력 가능하다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 엑스선 검출기 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치는, 확대된 영상을 취득하기 위해 추가적인 엑스선 조사가 필요하지 않아 엑스선의 피폭량 최소화에 유리하며, 피검체의 전체적인 이미지와 피검체의 일부분에 대한 부분 이미지를 한꺼번에 획득하여 보여줄 수 있으므로 시술 및 진단에 정밀성과 효율성을 높일 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제2실시예는 상술한 제1실시예와 비교하여 광분배기 및 광분배기에 의한 가시광선의 분기경로가 상충되는 경우이다.
보다 상세하게, 도 3에서와 같이, 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제2실시예에서 광분배기(330)는 광변환유닛(320)으로부터 방출되는 가시광선 중 일부 광량만큼의 가시광선을 제1 경로(361)로 굴절시키고 나머지 광량만큼의 가시광선을 제2 경로(362)로 투과시키는 광스프리터(beam spliter)로 구성된다.
즉, 본 실시예에서는 광분배기(330)로서 가시광선 중 일부는 굴절시키고 나머지는 투과시키는 광스프리터를 적용함으로써, 상술한 제1실시예와 달리 제1 경로(361)와 제2 경로(362)가 대략 직교되는 방향으로 형성된다.
이 때, 상기 광스프리터는 상기 광변환유닛(320)으로부터 방출되는 가시광선 중 약 50% 광량만큼의 가시광선을 상기 제1 경로(361)로 굴절시키고 나머지 약 50% 광량만큼의 가시광선을 상기 제2 경로(362)로 투과시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 광분배기(330) 역시 서로 직교하는 제1경로(361)와 제2경로(362)로 가시광선을 분기하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 광분배기(330)의 분기 경로가 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제1경로(361)상에는 제1렌즈(371)가 구비되고 상기 제1렌즈(371)를 통과한 가시광선은 제1광센서(341)에 입사되다. 또한 상기 제2 경로(362)상에는 상기 제1렌즈보다 고배율의 제2렌즈(372)가 구비되고 상기 제2렌즈를 통과한 가시광선은 제2광센서(342)로 입사된다.
또한, 본 실시예에서도 상기 광변환유닛(320)으로부터 방출된 가시광선이 상기 광분배기(330)로 원활하게 유입되도록 반사미러(350)를 구비할 수도 있다.
상기 반사미러(350)와 상기 제1, 2 렌즈(371, 372) 및 상기 제1, 2 광센 서(341, 342), 그리고 본 실시예에서 피검체와 등배의 피검체 이미지 및 부분확대이미지를 획득하는 방법은, 전술한 제1실시예가 동일하게 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 영상촬영방법의 일예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 실시예에 의하면 전술한 피검체 이미지와 부분확대 이미지를 별도로 디스플레이화면에 제공하는 대신 상기 피검체 이미지와 부분확대 이미지를 정합하여 하나의 정합 이미지를 제공함으로써, 피검체의 전체 영상 및 피검체 전체 상 중 일부분이 확대된 영상이 하나의 영상으로 조합된 새로운 영상을 구현할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 영상촬영방법은, 크게 이미지 획득단계와, 배율조정단계와, 이미지 정합단계 및 이미지 출력단계를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 이미지 정합단계는 제거단계와 치환단계를 포함하여 구성될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 엑스선 이미지 검출방법은, 상기 제1경로상을 진행하는 가시광선에 의한 피검체 이미지와 상기 피검체 이미지보다 N(N은 1보다 큰 양수)배율로 상기 피검체 이미지의 일부영역에 대응되는 부분확대 이미지를 동시에 획득하는 이미지획득단계와 상기 피검체 이미지 전체를 상기 N배율만큼 확대하여 확대된 피검체 이미지를 얻는 배율조정단계와 상기 확대된 피검체 이미지에 상기 부분확대 이미지를 정합하여 정합 이미지를 얻는 이미지정합단계와 상기 부분확대 이미지가 정합된 정합 이미지를 출력하는 이미지출력단계를 포함한다.
도 4와 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 먼저 전술한 본 발명에 따른 엑스선 검출기를 획득된 피검체 이미지(I100) 및 상기 피검체 이미지(I100)보다 N(N은 1보다 큰 양수)배율 예를 들면, 3배율로 확대된 부분확대 이미지(I200)을 동시에 취득한다. 여기서, 상기 부분확대 이미지(I200)는 상기 피검체의 일부분 상 즉 상기 등배이미지(I100)의 일부분(I100a)이 3배로 확대된 이미지가 될 수 있다.
그 다음, 상기 취득된 등배의 피검체 이미지(I100)를 전체적으로 3배율만큼 확대하여 확대된 피검체 이미지(I110)를 취득한다. 이 때, 상기 확대된 피검체 이미지(I110)는 상기 피검체 이미지(I100)를 디지털 처리 방식으로 확대하여 취득할 수 있다. 즉, 렌즈 등의 하드웨어를 변경하지 않고 최초에 취득된 피검체 이미지(I100)를 소프트웨어적으로 확대하여 상기 확대된 피검체 이미지(I110)를 취득한다.
그리고, 정합 이미지의 획득을 위하여, 상기 확대된 피검체 이미지(I110) 중 일부분(I100a), 보다 상세하게는 상기 부분확대 이미지(I200)에 해당되는 부위를 제거한 후, 상기 확대된 피검체 이미지(I110)의 제거부위에 상기 부분확대 이미지(I200)를 치환하여 결합시킨다. 상술한 부분 이미지의 제거 및 치환을 통한 이미지의 합성과 같은 편집과정은 소프트웨어적으로 용이하게 처리할 수 있으며, 상기와 같이 상기 확대된 피검체 이미지(I100)의 제거부위에 상기 부분확대 이미지(I200)를 결합시키면 두 개의 영상이 정합된 새로운 정합 이미지(I300)가 생성된다.
그리고, 이와 같이 정합된 정합 이미지(I300)는 디스플레이화면을 통해 실시 간으로 사진이미지 또는 동영상 이미지형식으로 외부로 출력될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 피검체의 전체적인 영상과 함께 피검체의 주요부분에 대한 세밀하고 정확한 확대영상을 하나의 영상으로 동시에 제공함으로써 환자의 시술과 진단의 효율성 및 편의성을 향상할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제1실시예 및 이를 포함하는 엑스선 촬영장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의해 동시에 획득되는 피검체 이미지와 부분확대 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스선 검출기의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 엑스선 이미지 검출방법의 일실시예를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 엑스선 이미지 검출방법에 따른 정합 이미지의 생성과정을 도식화한 도면이다.
* 도면의 주요부호에 대한 설명 *
100: 엑스선 발생장치 200: 엑스선 검출장치
210: 하우징 220: 광변환유닛
230: 광 분배기 240: 광센서
241: 제1 광센서 242: 제2 광센서
250: 반사미러 261: 제1 경로
262: 제2 경로 271: 제1 렌즈
272: 제2 렌즈 281: 제1 반사미러
282: 제2 반사미러 P: 피검체
I10: 등배이미지 I20: 부분확대이미지

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  8. 피검체 이미지와 상기 피검체 이미지보다 N(N은 1보다 큰 양수)배율로 상기 피검체 이미지의 일부영역에 속하는 부분의 확대 이미지인 부분확대 이미지를 획득하는 이미지획득단계;
    상기 피검체 이미지 전체를 상기 N배율만큼 확대하여 확대된 피검체 이미지를 얻는 배율조정단계;
    상기 확대된 피검체 이미지에 상기 부분확대 이미지를 정합하여 정합 이미지를 얻는 이미지 정합단계; 및
    상기 부분확대 이미지가 정합된 정합 이미지를 출력하는 이미지출력단계를 포함하는 엑스선 이미지 검출방법으로서:
    상기 이미지정합단계는;
    상기 확대된 피검체 이미지에서 상기 부분확대 이미지에 대응되는 부위를 제거하는 부분이미지 제거단계, 그리고
    상기 부분이미지가 제거된 부위에 상기 부분확대 이미지를 결합시키는 이미지 치환단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 이미지 검출방법.
  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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