KR101198063B1 - 엑스－선 시준장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스-선 영상촬영기기에 장착되어 대상체에 조사되는 엑스-선의 조사영역을 조절하는 데 있어서, 촬영 대상체의 관심영역에 따라서 엑스-선 촬영 영역을 자동으로 최적으로 조절할 수 있는 엑스-선 조사범위 조절장치에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치는, ㄱ 형상의 제1 블레이드와 제2 블레이드, 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 각각에 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼과 제2 콘트롤 볼, 상기 제1 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제1 모터, 상기 제2 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제2 모터, 및 제어 입력에 따라 상기 제1 모터 또는 상기 제2 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 생성하는 제어 모듈을 포함한다.

Description

엑스－선 시준장치{X-ray Collimator}
본 발명은 엑스-선 조사범위 조절장치 또는 시준기(collimator)에 관한 것으로서, 엑스-선 영상촬영기기에 장착되어 대상체에 조사되는 엑스-선의 조사영역을 조절하는 데 있어서, 촬영 대상체의 관심영역에 따라서 엑스-선 촬영 영역을 자동으로 최적으로 조절할 수 있는 엑스-선 조사범위 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 엑스-선(X-ray)의 투과성질을 이용하여 환자의 신체 부위나 물체를 투시하여 촬영하는 의료용 또는 산업용 엑스-선 촬영기기가 널리 사용되고 있다.
도 1과 같이, 일반적으로 사용되는 엑스-선 촬영기기는 엑스-선관과 시준기(collimator)를 포함한다. 엑스-선관은 몰리브덴이나 텅스텐으로 만들어진 에노드와 필라멘트 형태로 만들어진 캐소드를 포함하며, 캐소드에 전류를 인가하고 가열하여 필라멘트로부터 전자를 방출케 할 수 있으며, 방출된 전자는 애노드와 캐소드의 양단에 걸린 고전압에 의해 애노드 쪽으로 가속되고 애노드 물질내에서 감속되면서 이때 전자가 가지고 있던 에너지가 애노드 물질로부터 엑스-선이 방출되도록 할 수 있다.
이와 같은 원리로 발생된 엑스-선은 엑스-선관 아래 위치하고 있는 시준기를 통하여 촬영 대상체로 입사될 수 있다. 즉, 시준기의 제어에 의해서 엑스-선 촬영 영역이 결정되고 그 영역이 조절된다. 시준기는 일반적으로 그 내부에 구비된 몇 개의 블레이드(blade) 간의 간극의 제어를 통하여 그 시준 영역을 제어하며 간극을 통하지 못한 엑스-선은 밴드갭(bandgap)이 높은 원자물질로 이루어진 블레이드에 의해 흡수된다. 이와 같이 시준기에 의해 조절된 엑스-선은 촬영 대상체에 입사되고 대상체를 통과한 엑스-선은 영상센서에 의하여 감지되며, 감지된 신호를 프로세서에서 처리하여 투시 영상을 생성할 수 있게 된다.
그러나, 기존 시준기는 도 2와 같이, 전후좌우에 각각 설치된4개로 이루어진 블레이드를 포함하며, 각각의 블레이드는 리니어(linear) 모터에 의해 전후 또는 좌우로 움직이도록 그 구동이 제어되므로, 4개의 모터를 각각 제어하여야 한다. 즉, 이러한 기존의 시준기는 환자의 촬영부위에 맞게 최적으로 촬영영역을 조절하기 위해서 4개의 블레이드를 각각 움직여야 하며 이때 모터 제어량이 많아지고 복잡해 진다. 또한 대각선으로의 이동 등이 제한 되며 다양한 자유도를 가지지 못하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 촬영 대상체의 형상에 최적화된 엑스-선 촬영영역을 조절하고 제어하기 위해, 자유도를 증가 시키고 제어 모터의 구동방식을 변화시켜 시준제어를 자동으로 함으로써, 장비운용에 편리함을 제공할 수 있는 엑스-선 조사범위 조절장치를 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 엑스-선 조사범위 조절장치는, ㄱ 형상의 제1 블레이드와 제2 블레이드; 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 각각에 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼과 제2 콘트롤 볼; 상기 제1 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제1 모터; 상기 제2 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제2 모터; 및 제어 입력에 따라 상기 제1 모터 또는 상기 제2 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 생성하는 제어 모듈을 포함한다.
상기 제1 블레이드가 상기 제2 블레이드 위에서 슬라이드 형태로 움직이도록 놓이되, 중앙에 엑스-선이 관통되는 촬영영역을 갖도록 배치된다.
상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드는 한쪽에서 조사되는 엑스-선을 흡수하는 재질로 이루어진다.
상기 하나 이상의 제1 모터 및 상기 하나 이상의 제2 모터는 각각, x 축 방향으로의 회전을 위한 x축 모터, x축과 수직인 y 축 방향으로의 회전을 위한 y 축 모터, 및 x 축과 y 축 사이의 대각선 방향으로의 회전을 위한 대각선축 모터를 포함한다.
상기 제어모듈로부터 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터를 구동하는 모터 구동 신호를 발생시켜, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드를 모두 움직여 상기 촬영 영역의 최대 또는 최소를 제어할 수 있다.
상기 엑스-선 조사범위 조절장치는, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 각각 포함된 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터에 대응되는 각각의 제어입력을 상기 제어모듈로 입력시키기 위한 6개의 버튼을 구비한 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
또는, 상기 엑스-선 조사범위 조절장치는, 소정 응용프로그램의 실행으로 제어 입력 디스플레이 화면을 제공하고, 사용자가 입력한 데이터에 응답하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 포함된 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터에 대응되는 각각의 제어입력을 상기 제어모듈로 입력시키는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 엑스-선 조사범위 조절 방법은, 겹쳐 놓인 ㄱ 형상의 제1 블레이드와 제2 블레이드에 각각 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼과 제2 콘트롤 볼을 각각 회전시켜 상기 제1 블레이드가 상기 제2 블레이드 위에서 슬라이드 형태로 움직이도록 하되, 제어 입력에 따라 제어 모듈에서 생성된 모터 구동 신호에 따라 상기 제1 콘트롤 볼 또는 상기 제2 콘트롤 볼을 회전시키는 모터를 구동하여 상기 제1 블레이드 또는 상기 제2 블레이드를 움직여, 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드에 의하여 형성된 중앙의 엑스-선이 관통되는 촬영영역이 조절되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치는, 자유도를 증가 시키고 제어 모터의 구동방식을 변화시켜 시준제어를 자동으로 함으로써, 촬영 대상체의 형상에 최적화된 엑스-선 촬영영역을 효율적으로 조절하고 제어할 수 있으며, 장비운용에 편리함을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 엑스-선 촬영기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 시준기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 콘트롤 볼을 제어하는 모터와 제어모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 세로길이가 긴 경우의 촬영영역의 예이다.
도 6은 가로길이가 긴 경우의 촬영영역의 예이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치(10)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치(10)는, ㄱ 형상의 제1 블레이드(11), ㄱ 형상의 제2 블레이드(12), 제1 콘트롤 볼(control ball)(15), 및 제2 콘트롤 볼(16)을 포함한다.
제1 블레이드(11)는 제2 블레이드(12) 위에서 슬라이드(slide) 형태로 움직이도록 겹쳐 놓이되, 제2 블레이드(12) 위에 제1 블레이드(11)가 놓인 배치 상태의 그 중앙에 엑스-선이 관통되는 촬영영역을 갖도록 배치된다. 이와 같은 제1 블레이드(11)와 제2 블레이드(12)는, 한쪽에서 조사되는 엑스-선을 흡수하는 재질(예를 들어, 납, 비스무스, 은, 텅스텐 등)로 이루어지며, 한쪽에서 엑스-선을 조사할 때, 촬영영역을 통해서만 대상체로 엑스-선이 조사되도록 하며 그 이외의 영역에서는 제1 블레이드(11)와 제2 블레이드(12)를 통해 엑스-선을 흡수하여 방사선 누출을 저감할 수 있다.
제1 콘트롤 볼(15)은 제1 블레이드(11)에 접촉되어 있으며 구형태이다. 제2 콘트롤 볼(16)은 제2 블레이드(12)에 접촉되어 있으며 구형태이다. 제1 콘트롤 볼(15)을 회전시킴에 따라 제1 콘트롤 볼(15)과 일정 마찰력을 갖도록 접촉된 제1 블레이드(11)가 예를 들어, x축, y축(x축과 수직), 대각선축 방향(x 축과 y 축 사이의 대각선 방향)으로 움직일 수 있다. 또한, 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시킴에 따라 제2 콘트롤 볼(16)과 일정 마찰력을 갖도록 접촉된 제2 블레이드(12)가 예를 들어, x축, y축(x축과 수직), 대각선축 방향(x 축과 y 축 사이의 대각선 방향)으로 움직일 수 있다.
도 4는 도 3의 콘트롤 볼(15, 16)을 제어하는 모터(21, 22, 23)와 제어모듈(20)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엑스-선 조사범위 조절장치(10)는, 제1 콘트롤 볼(15) 및 제2 콘트롤 볼(16) 각각을 회전시키기 위한 하나 이상의 모터(21,22, 23)를 포함하고, 모터(21,22, 23)를 제어하기 위한 제어 모듈(20)을 포함한다. 제어 모듈(20)은 제어 입력에 따라 제1 콘트롤 볼(15) 또는 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시키기 위한 모터(21,22, 23)를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 콘트롤 볼(15)을 회전시키기 위한 모터(21,22, 23)는, x 축 방향으로의 회전을 위한 x축 모터(21), x축과 수직인 y 축 방향으로의 회전을 위한 y 축 모터(22), 및 x 축과 y 축 사이의 대각선 방향으로의 회전을 위한 대각선축 모터(23)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시키기 위한 모터(21,22, 23) 역시 x 축 방향으로의 회전을 위한 x축 모터(21), x축과 수직인 y 축 방향으로의 회전을 위한 y 축 모터(22), 및 x 축과 y 축 사이의 대각선 방향으로의 회전을 위한 대각선축 모터(23)를 포함할 수 있다.
제어 모듈(20)은 사용자(수동) 또는 사용자 인터페이스(자동)로부터의 제어 입력에 따라 모터(21,22, 23)를 구동하는 모터 구동 신호를 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 제1 콘트롤 볼(15) 또는 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시켜서 제1 블레이드(11)와 제2 블레이드(12)를 움직임으로써 촬영영역을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 콘트롤 볼(15)을 -x 축 방향, 및 +y 축 방향으로 회전시키거나, 제2 콘트롤 볼(16)을 +x 축 방향, 및 -y 축 방향으로 회전시키거나, 또는 이들 회전 방향을 조합하여, 도 5와 같이, 세로 길이가 긴 직사각형 모양의 촬영영역을 만들 수 있다. 또한, 제1 콘트롤 볼(15)을 +x 축 방향, 및 -y 축 방향으로 회전시키거나, 제2 콘트롤 볼(16)을 -x 축 방향, 및 +y 축 방향으로 회전시키거나, 또는 이들 회전 방향을 조합하여, 도 6과 같이, 가로 길이가 긴 직사각형 모양의 촬영영역을 만들 수 있다.
이외에도 모터(21,22, 23)를 회전시켜서 제1 블레이드(11) 및 제2 블레이드(12)를 모두 움직여 촬영 영역의 최대 또는 최소 사이에서 자유롭게 제어할 수 있으며, 이에 따라 자유도를 증가시켜서 촬영 대상체의 형상에 최적화된 엑스-선 촬영영역을 효율적으로 조절하고 제어할 수 있으며, 장비운용에 편리함을 제공할 수 있다.
관심있는 촬영영역을 만들기 위하여 모터(21,22, 23)를 회전시켜야 하는데, 이때 제어모듈(20)로 필요한 제어입력을 입력시키기 위하여 사용자 인터페이스(도면에 도시되지 않음)를 이용하여 자동으로 이루어지게 할 수 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스는 제어모듈(20)과 연결된 6개의 버튼을 포함할 수 있다. 즉, 제1 콘트롤 볼(15)을 회전시키는 x축 모터(21), y 축 모터(22), 및 대각선축 모터(23)에 대응된 3개의 버튼과 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시키는 x축 모터(21), y 축 모터(22), 및 대각선축 모터(23)에 대응된 3개의 버튼을 이용하여, 해당 버튼이 눌러질 때 제어모듈(20)이 해당 모터구동 신호를 발생시킴으로써, 제1 블레이드(11) 또는 제2 블레이드(12)를 움직여 촬영 영역의 최대 또는 최소 사이에서 자유롭게 제어할 수 있다.
또는, 다른 방법으로서, 사용자 인터페이스는 소정 응용프로그램의 실행으로 제어 입력 디스플레이 화면을 제공하는 컴퓨터와 같은 전용 제어장치일 수도 있다. 사용자는 컴퓨터에서 제공되는 제어 입력 디스플레이 화면을 통하여, 제1 콘트롤 볼(15)을 회전시키는 x축 모터(21), y 축 모터(22), 및 대각선축 모터(23)에 대응된 제어입력과 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시키는 x축 모터(21), y 축 모터(22), 및 대각선축 모터(23)에 대응된 제어입력 데이터를 설정할 수 있으며, 이와 같이 사용자가 입력한 데이터에 응답하여 제어모듈(20)이 해당 모터구동 신호를 발생시킴으로써, 제1 블레이드(11) 또는 제2 블레이드(12)를 움직여 촬영 영역의 최대 또는 최소 사이에서 자유롭게 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 겹쳐 놓인 ㄱ 형상의 제1 블레이드(11)와 제2 블레이드(12) 각각에 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼(15)과 제2 콘트롤 볼(16)을 각각 회전시켜 제1 블레이드(11)가 제2 블레이드(12) 위에서 슬라이드 형태로 움직이도록 하되, 제어 입력에 따라 제어 모듈(20)에서 생성된 모터 구동 신호에 따라 제1 콘트롤 볼(15) 또는 제2 콘트롤 볼(16)을 회전시키는 모터(21,22,23)를 구동함으로써, 제1 블레이드(11) 또는 제2 블레이드(12)를 움직여, 제1 블레이드(11)와 제2 블레이드(12)에 의하여 형성된 중앙의 엑스-선이 관통되는 촬영영역이 조절되도록 하였다.
이에 따른 본 발명의 엑스-선 조사범위 조절장치(10)는, 자유도를 증가 시키고 제어 모터의 구동방식을 변화시켜 시준제어를 자동으로 함으로써, 촬영 대상체의 형상에 최적화된 엑스-선 촬영영역을 효율적으로 조절하고 제어할 수 있으며, 장비운용에 편리함을 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 엑스-선 조사범위 조절장치
11: 제1 블레이드
12: 제2 블레이드
15: 제1 콘트롤 볼
16: 제2 콘트롤 볼
20: 제어모듈
21: x축 모터
22: y축 모터
23: 대각선축 모터

Claims (8)

  1. ㄱ 형상의 제1 블레이드와 제2 블레이드; 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드 각각에 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼과 제2 콘트롤 볼; 상기 제1 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제1 모터; 상기 제2 콘트롤 볼을 회전시키기 위한 하나 이상의 제2 모터; 및 제어 입력에 따라 상기 제1 모터 또는 상기 제2 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 생성하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 제1 블레이드가 상기 제2 블레이드 위에서 슬라이드 형태로 움직이도록 놓이되, 중앙에 엑스-선이 관통되는 촬영영역을 갖도록 배치되며,
    상기 하나 이상의 제1 모터 및 상기 하나 이상의 제2 모터는 각각, x 축 방향으로의 회전을 위한 x축 모터, x축과 수직인 y 축 방향으로의 회전을 위한 y 축 모터, 및 x 축과 y 축 사이의 대각선 방향으로의 회전을 위한 대각선축 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드는 한쪽에서 조사되는 엑스-선을 흡수하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈로부터 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터를 구동하는 모터 구동 신호를 발생시켜, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드를 모두 움직여 상기 촬영 영역의 최대 또는 최소를 제어하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 각각 포함된 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터에 대응되는 각각의 제어입력을 상기 제어모듈로 입력시키기 위한 6개의 버튼을 구비한 사용자 인터페이스
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절장치.
  7. 제5항에 있어서,
    소정 응용프로그램의 실행으로 제어 입력 디스플레이 화면을 제공하고, 사용자가 입력한 데이터에 응답하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터에 포함된 상기 x축 모터, 상기 y 축 모터, 및 상기 대각선축 모터에 대응되는 각각의 제어입력을 상기 제어모듈로 입력시키는 사용자 인터페이스
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절장치.
  8. 겹쳐 놓인 ㄱ 형상의 제1 블레이드와 제2 블레이드에 각각 접촉한 구 형태의 제1 콘트롤 볼과 제2 콘트롤 볼을 각각 회전시켜 상기 제1 블레이드가 상기 제2 블레이드 위에서 슬라이드 형태로 움직이도록 하되,
    제어 입력에 따라 제어 모듈에서 생성된 모터 구동 신호에 따라 상기 제1 콘트롤 볼 또는 상기 제2 콘트롤 볼을 회전시키는 모터를 구동하여 상기 제1 블레이드 또는 상기 제2 블레이드를 움직여, 상기 제1 블레이드와 상기 제2 블레이드에 의하여 형성된 중앙의 엑스-선이 관통되는 촬영영역이 조절되도록 하며,
    여기서, 상기 모터로서 x 축 방향으로의 회전을 위한 x축 모터, x축과 수직인 y 축 방향으로의 회전을 위한 y 축 모터, 및 x 축과 y 축 사이의 대각선 방향으로의 회전을 위한 대각선축 모터를 이용하는 것을 특징으로 하는 엑스-선 조사범위 조절 방법.
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