KR101129369B1 - 엑스선 촬영장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은: 피검체를 향해 엑스선을 조사하는 엑스선 발생기; 그리고 상기 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하여 상기 피검체에 대한 투영영상을 생성하는 영상증배관(Image Intensifier)을 갖는 엑스선 검출기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치를 개시한다.
본 발명에 따르면, 영상증배관에 작용하는 지자기의 영향으로 왜곡되는 영상을 미리 설정된 보정데이터를 적용하여 보다 신속하고 편리하게 보정할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있다.

Description

엑스선 촬영장치{Tomograph}

본 발명은 X선을 이용하여 피검체에 대한 영상을 획득하는 엑스선 촬영장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 영상증배관을 이용하여 피검체에 대한 영상을 제공하는 엑스선 촬영장치에 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, TFT 재질의 평판형 반도체 검출기를 이용한 방법 등으로 크게 분류된다.

여기서, 상기 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치는 다른 엑스선 검출장치에 비하여 부피가 적고 무게가 가벼워 시스템을 구성하는데 기구적인 한계가 적으나, 가격이 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 TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치 등과 같은 종래의 엑스선 촬영장치에 비하여 가격이 저렴하고 배율조정이 가능하며 영상의 해상도를 높일 수 있는 엑스선 촬영장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 지자기의 영향에 의해 영상의 왜곡정도가 달라지더라도 피검체의 보정영상을 제공할 수 있는 엑스선 촬영장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 본 발명은: 피검체를 향해 엑스선을 조사하는 엑스선 발생기; 그리고 상기 피검체에 대한 투영영상을 생성하기 위하여, 상기 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하는 영상증배관(Image Intensifier)을 갖는 엑스선 검출기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치를 제공한다.

상기 엑스선 촬영장치는, 상기 영상증배관에 작용하는 지자기(Geomagnetic Field)에 의해 왜곡되는 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위한 영상보정모듈을 더 포함하여 구성되며; 상기 영상보정모듈은, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소변화에 따라 왜곡의 정도가 달라지는 상기 피검체의 왜곡영상을 기 설정된 보정데이터를 이용하여 보정한다.

상기 영상보정모듈은: 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부; 그리고 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하여 구성된다.

상기 영상보정모듈은, 상기 피검체 영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 상기 피검체 영상을 보정할 수도 있다.

여기서, 상기 영상보정모듈은, 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따르면, TFT 평판형 반도체 엑스선 검출장치에 비하여 가격이 저렴하고 배율조정이 가능하며 영상의 해상도를 높일 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 엑스선 촬영장치가 이동되어 설치장소가 달라질 경우에도 상기 설치장소에 대응되는 보정데이터를 적용하여 지자기의 영향으로 왜곡된 영상의 보정을 신속하고 편리하게 할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 영상증배관의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 영상증배관 내부의 자장 분포 및 전자의 궤도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4와 도 5는 도 1의 엑스선 촬영장치에 의한 영상 획득 과정시 C-아암의 회전형태를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 6은 지자기를 설명하기 위한 참조 도면이다.
도 7은 지자기의 영향에 의한 자장 분포 및 전자의 궤도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 지자기의 영향에 의한 영상증배관의 투영영상의 왜곡을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 있어서, 지자기의 영향으로 왜곡된 영상을 보정하여 보정영상을 획득하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 의하여 출력되는 영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예에 적용되는 보정데이터의 도출과정을 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치의 일실시예는, 크게 본체(30), 엑스선 발생기(20), 엑스선 검출기(10)를 포함하여 구성된다.

상기 엑스선 발생기(20)는 엑스선을 발생시켜 피검체(P)를 향해 발생된 엑스선을 조사하기 위한 장치이다. 그리고, 상기 엑스선 검출기(10)는 상기 피검체(P)를 기준으로 상기 엑스선 발생기(20)의 반대측에 위치하며, 상기 피검체(P)를 투과한 엑스선을 통해 피검체(P) 상에 대한 투시 영상 등을 취득하기 위한 장치이다.

본 실시예에 있어서, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)는 상기 본체(30)에 구비되는 C-암(C-Arm:40)에 의해 지지되어 상호 마주보는 형태로 상기 본체(30)의 전방에 설치된다. 물론, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)는 상호 독립된 구동구조를 가지도록 설치될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 엑스선 검출기(10)는 상기 피검체(P)에 대한 투영영상을 생성하기 위한 영상증배관(11)과 상기 영상증배관(11)을 거쳐 입사되는 광신호를 전기적인 영상신호로 변환하는 카메라(12)를 포함하여 구성된다.

상기 영상증배관(11)은, 상기 엑스선 발생기(20)에서 조사된 후 상기 피검체(P)를 거쳐 입사되는 엑스선을 가시광선으로 변환하며, 상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)에서 생성되는 상기 피검체의 투영영상에 따른 정보를 전기적인 신호로 변환한다.

상기 영상증배관(11)의 기본적인 구성 및 상기 영상증배관에 의한 광변환과정은 다음과 같다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 피검체를 통과하여 방사되는 엑스레이 즉, 엑스선이 상기 영상증배관(11)에 유입되면 입력측 형광스크린(Input fluorescent screen)에 촬상된다.

이 때 광전음극(Photocathode)과 양극(anode)에 고압 대략 +25~35kV의 전압이 걸려 전자(Electron)를 가속 증폭한다.

상기 가속 증폭된 전자는 전자광학용 전극(Electrodes for electron optics)의 자장 분포를 통해 편향되어, 도 2 및 도 3과 같이 출력측 형광스크린(Output fluerescent screen)에 포커싱되도록 전자궤도(Electron trajectories)를 이루면서 출력측 형광스크린에 전달되며, 이에 따라 상기 영상증배관(11)은 상기 엑스선을 가시광선으로 변환함과 아울러 피검체에 대한 투영영상을 생성한다.

상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)에서 생성되는 투영영상 즉, 상기 피검체(P)의 상을 갖는 광을 렌즈를 통해 이미지센서에 집광시켜 전기적 영상신호로 변환하여 디지털화한다.

상기 이미지센서는 광센서의 일종으로 본 실시예에서는 CCD(Charge Coupled device)를 개시한다. 특히, 본 실시예에 따른 이미지센서는 가시광선에 포함된 노이즈광은 배제시키고 포토광을 증폭하는 특성을 갖는 EMCCD(Electron Multiplying Charge Coupled device)로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 4 및 도 5에서와 같이, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 다양한 촬영모드로 피검체에 대한 영상을 촬영할 수 있는데, 일 예로 단층촬영(CT) 모드일 경우 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20)가 상호 대향되게 설치된 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시켜 다양한 각도에서의 피검체 영상을 촬영할 수 있다.

이때 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 엑스선 검출기(10) 중 상기 영상증배관(11)에 의해 고해상도의 투영영상을 생성할 수 있고, 상기 투영영상은 상기 카메라(12)에 의해 전기적 신호로 변환되어 3D 영상과 같이 다양한 출력영상으로 재구성되어 외부로 디스플레이될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 본체(30)와 연결되어 상기 카메라(12)에 의해 디지털화된 상기 피검체(P)에 대한 다양한 영상과 관련된 전기적 신호들을 3D 영상과 같이 다양한 출력영상으로 재구성하는 영상 재구성기(50)와, 상기 영상 재구성기(50)와 연결되어 상기 출력영상을 외부로 디스플레이하는 디스플레이기(60)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)을 이용하여 피검체 영상을 출력하는데, 전술한 바와 같이 상기 영상증배관(11)은 전자광학용 전극의 자장 분포를 이용하여 상기 피검체의 투영영상을 획득하기 때문에 지자기 영향을 받아 상기 피검체 영상이 왜곡될 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 지구는 하나의 큰 자석과 같이 자기를 가지며 이로 인하여 자기장이 생기게 된다. 이와 같은 지구의 자기장을 지구 자기 즉 지자기 또는 지표면 자기장(Geomagnetic Field)이라고 하며, 상기 지자기는 위도(Horizontal component:H), 경도(Vertical component:Z), 복각(Inclination:I)에 따라 다르게 나타나며, 상기 지자기는 전기 또는 전자장치에 영향을 줄 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 지자기는 본 실시예에서와 같이 화살표 방향으로 상기 전자광학용 전극의 자장 분포에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 도 8에서와 같이 상기 영상증배관(11)에 의해 생성되는 피검체 영상에 S-자 형태의 영상 왜곡이 발생하게 됨을 실험결과로 알게 되었다.

이에 따라 상기 영상증배관(11)을 포함하는 엑스선 촬영장치에 의해 최종적으로 구현되는 출력영상이 왜곡됨으로써 상기 피검체에 대한 출력영상의 품질이 저하되었다.

특히, 상기 영상증배관(11)이 회전하면서 엑스선을 검출하는 구조에서는 지자기의 영향을 많이 받아 더 큰 영상 왜곡을 발생시킨다. 예를 들면, 상기 영상증배관(11)을 포함하는 엑스선 촬영장치가 단층촬영(CT) 모드로 작동될 때, 상기 엑스선 검출기(10)와 상기 엑스선 발생기(20) 사이에 피검체를 위치시키고 상기 C-Arm을 등속도로 회전시켜 기설정된 소정의 각도구간에서 일정간격으로 다수의 피검체 영상을 획득하는데, 이와 같은 경우 상기 지자기가 상기 영상증배관(11), 특히 상기 전자광학용 전극의 자장 분포에 영향을 주어 상기 영상증배관에 의해 생성되는 피검체 영상을 왜곡시키게 된다.

따라서, 상기 영상증배관(11)이 장착된 엑스선 촬영장치는 설치 장소에 따라 지자기의 영향에 의한 영상 왜곡을 보정하는 보정작업을 수행하여야 하는데, 상기 엑스선 촬영장치의 설치장소를 옮길 때마다 상기 피검체 영상의 보정작업을 셋팅하는 것은 매우 번거롭고 복잡하여 시간이 많이 소요되는 번거로움을 주게 된다.

특히, 상기 영상증배관(11)이 장착된 엑스선 촬영장치를 이동할 때마다 이동된 설치장소에 따라 상기 영상증배관이 받는 지자기의 영향이 다르기 때문에 지자기의 영향에 따른 번거로운 보정작업을 매번 장시간에 걸쳐 수행해야 하는 동시에 3차원 데이터의 획득을 위한 기하학적 영상보정도 수행하여야 한다.

다만 상기 3차원 데이터의 획득을 위한 기하학적 영상보정은 일반적인 엑스선 촬영장치에서도 모두 동일하게 수행되는 일반적인 내용, 즉 당업자에게 자명한 사항에 해당되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략되며, 이하에서는 지자기의 영향에 따른 영상의 왜곡을 보정하는 것에 대한 내용이 설명된다.

본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기에 의하여 왜곡생성되는 피검체(P) 왜곡영상을 보정하여 왜곡이 제거 또는 최소화된 보정영상을 제공하기 위한 영상보정모듈을 포함하여 구성된다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 영상보정모듈은 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 왜곡의 정도가 달라지는 상기 피검체 왜곡영상을 설치장소에 대응되게 보정하여 전술한 바와 같이 왜곡이 제거 또는 최소화되는 상기 피검체의 보정영상을 제공한다.

여기서, 본 실시예의 영상보정모듈은, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소에 따라 다르게 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 상기 피검체의 영상이 왜곡되는 정도와 대응되도록 기설정된 보정데이터를 이용하여, 상기 피검체의 왜곡영상을 보정함으로써 신속하고 편리하게 왜곡이 제거 또는 최소화된 보정영상을 출력할 수 있고 상기 엑스선 촬영장치를 옮길 때마다 보정작업을 셋팅해야 하는 번거로움을 제거한다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 엑스선 촬영장치는 단층촬영 모드일 경우 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시키면서 피검체(P)에 대한 다양한 투영영상을 획득할 수 있다.

이 때, 상기 지자기에 의해 생성되는 상기 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 영상보정모듈은 상기 엑스선 촬영장치의 설치가 예정되는 장소에 맞춰서 미리 셋팅되어 기설정되는 보정데이터를 이용하여 상기 피검체 영상을 보정한다.

다시 말해서, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 왜곡되는 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 영상보정모듈에 기설정된 보정데이터를 이용하여 보다 신속하고 편리하게 보정할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 엑스선 촬영장치가 이동되어 설치장소가 달라질 경우에도 상기 엑스선 촬영장치의 설치장소 변경이 상기 엑스선 촬영장치에 입력되면 해당 설치장소에 대응되도록 기설정된 보정데이터를 이용하여 상기 피검체의 보정영상을 신속하고 편리하게 생성할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있다.

상기와 같은 편리하고 효율적인 영상 보정이 수행되도록, 본 실시예에 따른 영상보정모듈은, 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위해 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부와 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하여 구성된다. 물론, 상기 영상보정모듈에는 상기 기설정된 보정데이터가 저장되는 데이터 저장부가 구비된다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 영상증배관으로부터 지자기에 의해 왜곡된 광신호가 상기 카메라, 특히 상기 이미지센서에 촬상되고, 상기 이미지센서는 이를 전기적인 영상신호로 변환함으로써 상기 피검체의 왜곡영상(이미지센서에서 출력되는 영상신호로서 피검체의 투영영상이라 함)이 출력되며, 상기 영상보정모듈은 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 피검체의 보정영상을 생성하게 된다. 그리고 상기와 같이 생성되는 상기 피검체의 보정영상은 상기 영상재구성기로 제공된다.

한편, 상기 카메라(12)는 상기 영상증배관(11)을 통과한 광신호를 렌즈를 이용하여 상기 이미지센서에 집광시키는데, 상기 렌즈의 특성상 중심에서 외곽으로 갈수록 상기 이미지센서에 집광되는 광량이 감소되는 경향이 있다.

뿐만 아니라, 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기는 상기 이미지센서에 집광되는 광도(brightness)의 분포에도 영향을 주기 때문에 상기 엑스선 촬영장치를 통해 출력되는 피검체 영상이 불균일한 광도를 갖는다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 이미지센서를 통해 구현되는 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 보정하는 구성을 포함할 수 있다.

보다 상세하게, 도 10에서와 같이 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 영상보정모듈에 의해 미리 상기 피검체 영상의 밝기를 균일하게 보정하는 작업인 FFC(Flat Field Correction) 보정작업을 수행하여, 상기 모니터를 통해 최종 출력되는 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 밝기 즉, 균일한 광도 분포를 갖도록 할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 FFC 보정작업은, 상기 영상증배관(11)에 의해 생성되는 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정하는 작업을 말한다.

예를 들면, 상기 FFC 보정작업은 상기 이미지센서가 포화되지 않는 범위, 즉 상기 이미지센서가 정상적으로 작동할 수 있는 범위내의 전력과 전류로 상기 엑스선 발생기(20)가 엑스선을 원형의 피검체에 조사하여 상기 피검체 영상(도 10의 (a), 이를 1차 피검체 영상이라 칭합니다)을 획득하고, 그 다음으로 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 주변밝기, 즉 외곽부의 밝기를 상기 중심밝기와 동일하게 보정함으로써 수행될 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 1차 피검체 영상의 밝기 구배(기울기)를 구한다. 이 때 상기 1차 피검체 영상의 중심을 지나는 가로선(X축)에 따른 상기 1차 피검체 영상의 밝기 구배, 보다 상세하게는 상기 가로선상에 대응되는 상기 이미지센서의 픽셀값(Pixel Value, 밝기값)을 산출한다.

그리고 상기 1차 피검체 영상의 중심밝기를 계수 1로 설정하고 상기 1차 피검체 영상의 중심을 제외한 다른 부분의 밝기(주변밝기)가 상기 중심밝기와 동일하게 되도록 보정계수를 구한다. 따라서 상기 가로선상의 각 픽셀에 대응되는 보정계수는 상기 가로선의 중심에 대응되는 중심 픽셀값을 상기 가로선상의 각 픽셀에서의 픽셀값으로 나눈값이 된다.

상기 1차 피검체 영상의 우반부는 상기 가로선의 중심에서 우측라인(+ 라인)에 따른 픽셀값에 따라 보정되고 이 때 상기 피검체 영상의 중심으로부터 동일반경에 위치하는 픽셀은 동일 픽셀값을 가지는 것으로 가정하는 방식으로 우반부의 전체적인 광도보정을 수행할 수도 있다. 상기 1차 피검체 영상의 좌반부도 상기 가로선의 중심에서 좌측라인(- 라인)의 픽셀값을 이용하여 위와 동일한 방식으로 좌반부의 전체적인 광도보정을 수행할 수 있을 것이다.

이에 따라 상기 보정계수는 상기 피검체 영상의 중심에서 주변으로 갈수록 점점 커지게 되고, 상기 보정계수를 기준으로 산출되는 영상(도 10의 (b))은 중심에서 주변으로 갈수록 밝아지게 된다.

다음으로 상기 보정계수를 상기 1차 피검체 영상에서의 이미지센서의 각 픽셀값에 곱하여 상기 피검체 영상의 광도를 보정하면, 전체적으로 고른 밝기를 갖는 피검체의 출력영상이 완성될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 엑스선 촬영장치에 의해 구현되는 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖으므로써 영상품질을 높일 수 있다.

한편, 상기 지자기에 의해 왜곡되는 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위한 보정데이터를 설정하는 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치는 상기 보정데이터를 도출하기 위하여 상기 엑스선 촬영장치의 사용이 예정되는 여러 장소마다 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하는 작업인 DC(Distortion Correction) 작업을 실시한다.

먼저, 도 12에서와 같이 상기 영상증배관(11)의 엑스선 입사면측에 복수의 비드(bead)홀(71)들을 갖는 왜곡 교정용 플레이트(이하 팬텀 플레이트(Phantom Plate:70)라 칭함)를 설치한다. 본 실시예에 있어서 상기 비드홀(71)들은 규칙적으로, 예를 들어 상기 팬텀 플레이트(70)의 상하/좌우 방향으로 일정간격으로 규칙적으로 배열된다.

그리고, 도 13 및 도 14에서와 같이, 단층촬영(CT) 모드일 경우, 상기 영상증배관(11)에 상기 팬텀 플레이트(70)가 설치된 상태에서 상기 C-암(40)을 제1회전축 또는 제2회전축을 기준으로 회전시켜 해당 각도마다 피사체 영상을 취득한다.

상기와 같이 취득되는 피사체 영상에는 상기 복수개의 비드홀(71)들에 대응되는 복수개의 비드점들이 생성되며, 상기 영상증배관을 통해 생성되는 상기 피사체 영상들이 상기 지자기의 영향에 의해 왜곡되므로, 상기 비드점들도 왜곡된 위치에 나타나게 된다.

상기 피사체 영상, 보다 상세하게는 상기 피검체의 왜곡영상을 보정하여 상기 피사체의 보정영상을 획득하기 위해서, 상기 비드홀(71)에 대응되도록 상기 피사체 영상에 생성되는 상기 비드점들의 위치를 구한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 피사체 영상에서 왜곡의 정도가 심하지 않은 영역, 즉 상기 피사체 영상의 중심영역에 이웃하여 위치하는 몇 개의 비드점들간의 상하폭과 좌우폭에 맞춰 가로선들과 세로선들을 그어서 상기 피사체 영상을 상하/좌우로 분할하는 가상선(Virtual Line)을 격자형태로 형성하고, 상기 비드점들을 연결하는 선, 즉 지자기에 의해 왜곡된 비드선을 형성하여 상기 가상선의 교차점들과 상기 비드점들의 위치를 구한다. 여기서 상기 가상선의 교차점들이 상기 지자기에 의한 영향이 없을 경우 상기 비드홀들에 대응하여 상기 피사체 영상에 형성되는 비드점들의 위치로 취급된다.

상기 가상선을 형성함에 있어서 상기 피사체 영상의 중심부에 위치하는 비드점들을 기준으로 하는 이유는 상기 피사체 영상의 중심부가 지자기의 의한 영향을 최소로 받기 때문이다.

그리고, 상기 피사체 영상에 위치하는 비드점들을 그에 대응되는 교차점으로 이동시키기 위한 상기 교차점들간의 벡터들(이하 이를 보정벡터라 칭함)을 구한다.

여기서 상기 보정벡터들을 상기 피사체 영상의 일부영역을 기준으로 산출하고, 상기 보정벡터를 산출한 영역 이외에 위치하는 잔여 비드점들의 보정벡터는 보간법(interpolation)을 이용하여 구할 수도 있다.

상기와 같은 방법으로 산출되는 모든 비드점들에 대한 보정벡터들로 이루어진 보정벡터맵(UV Map)을 보정데이터로 하여 상기 영상보정모듈, 특히 상기 영상보정모듈의 데이터 저장부에 저장한다.

이 때, 상기 보정벡터맵 즉, 보정데이터의 설정은 모든 각도에서 얻어지는 다수의 피사체 영상들에 대하여 모두 수행함과 아울러, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치의 설치가 예정되는 복수의 장소(복수의 X-선 촬영실)에서 미리 수행하여 상기 영상보정모듈 즉 데이터 저장부에 저장한다.

따라서, 본 실시예에 따른 엑스선 촬영장치에 의하면, 상기 영상증배관(11)에 작용하는 지자기의 영향으로 왜곡되는 상기 피사체의 왜곡영상을 상기 영상보정모듈이 기설정된 보정데이터를 이용하여 보다 신속하고 편리하게 보정하여 왜곡이 제거되거나 최소화된 X-선 영상을 생성할 수 있고, 상기 엑스선 촬영장치의 설치위치가 바뀌는 경우 그 설치위치가 입력되면 그에 대응되는 보정데이터에 의해 피사체의 영상이 보정되므로, 사용자의 편의성 및 효율성을 향상할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 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 실시예는 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.

10: 엑스선 검출기 11: 영상증배관
12: 카메라 20: 엑스선 발생기
30: 본체 40: C-암(C-Arm)
50: 출력영상 재구성기 60: 디스플레이기
70: 팬텀 플레이트

Claims (5)

1. 피검체를 향해 엑스선을 조사하는 엑스선 발생기; 그리고
   상기 피검체에 대한 투영영상을 생성하기 위하여, 상기 피검체를 투과한 엑스선을 가시광선으로 변환하는 영상증배관(Image Intensifier)을 갖는 엑스선 검출기를 포함하여 구성되는 엑스선 촬영장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엑스선 촬영장치는, 상기 영상증배관에 작용하는 지자기(Geomagnetic Field)에 의해 왜곡되는 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위한 영상보정모듈을 더 포함하여 구성되며; 상기 영상보정모듈은, 상기 엑스선 촬영장치가 설치되는 장소변화에 따라 왜곡의 정도가 달라지는 상기 피검체의 왜곡영상을 기 설정된 보정데이터를 이용하여 보정하는 엑스선 촬영장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 영상보정모듈은:
   상기 피검체의 왜곡영상을 보정하기 위하여, 상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 선택적으로 제공하는 데이터 제공부; 그리고
   상기 피검체의 왜곡영상에 상기 보정데이터를 적용하여 상기 피검체의 왜곡영상을 상기 보정데이터에 의한 피검체의 보정영상으로 재구성하는 영상 보정부를 포함하는 엑스선 촬영장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 영상보정모듈은, 상기 피검체의 최종 출력영상이 전면에 걸쳐 균일한 광도 분포를 갖도록 상기 영상증배관을 통해 생성되는 피검체 영상을 보정하는 엑스선 촬영장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 영상보정모듈은, 상기 영상증배관을 통해 생성되는 상기 피검체 영상의 중심밝기를 기준으로 상기 피검체 영상의 중심과 주변의 밝기를 동일하게 보정하는 엑스선 촬영장치.
   

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