KR101270674B1 - 방사선 영상화 방법 - Google Patents

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KR101270674B1
KR101270674B1 KR1020120113139A KR20120113139A KR101270674B1 KR 101270674 B1 KR101270674 B1 KR 101270674B1 KR 1020120113139 A KR1020120113139 A KR 1020120113139A KR 20120113139 A KR20120113139 A KR 20120113139A KR 101270674 B1 KR101270674 B1 KR 101270674B1
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정진훈
이기성
김용권
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(주) 뉴캐어메디컬시스템
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Abstract

본 발명은 방사선 영상화 방법에 관한 것으로서, 콜리메이터를 사용하지 않고 자체 해상도가 없는 검출기를 이용하여 영상 재구성할 수 있도록 함으로써 민감도와 공간분해능을 향상시켜 핵산업에 적용할 수 있고, 배열 형태로 확장하여 광역지역의 오염검사 또는 컨테이너 트럭 검색 등 검색 대상이 매우 넓거나 클 때 저비용으로 확대설치가 가능하고 고민감도의 시스템 구현이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

Description

방사선 영상화 방법{RADIATION IMAGING METHOD}
본 발명은 방사선 영상화 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 3차원 공간에 산발적으로 위치한 방사선원으로부터 방출되는 방사선을 측정하여 방사선원의 분포를 2차원 또는 3차원으로 영상화하는 방사선 영상화 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 방사선원에 대한 영상화 기술은 치료 및 진단을 위한 핵의학 분야뿐만 아니라 핵발전소 관리, 핵폐기물 관리, 비파괴 검사, 항공/항만 검색, 방사성물질 오염관리, 국토방위 등 방사성 물질을 이용 및 관리하는 핵산업 분야 전반에 걸쳐서 매우 광범위하게 적용되고 있다.
상기 기술한 방사선 영상화 기술의 적용분야 중 특히 양전자방출단층촬영기(PET; Positron Emission Tomography), 단일광자방출단층촬영기(SPECT; Single Photon Emission Computed Tomography,) 등으로 대표되는 영상화 장치들을 이용해 인체의 장기에 대한 방사선원의 분포를 영상으로 구현하는 핵의학 진단 분야에서 의 적용이 가장 활발하다. 핵의학 진단 분야는 1950년 H. Anger가 감마카메라를 발명한 이후 지난 수십 년간 발전을 거듭하여 현재는 매우 높은 수준의 의료진단용 방사선 영상화 기술들을 확보하고 있는 분야이기도 하다.
그러나, 핵산업 분야 중 핵발전소 또는 핵폐기물의 방사성물질의 오염분석, 항공/항만의 수하물검사, 또는 대테러 목적의 방사성물질 탐지 등에 사용되는 방사선 영상화 기술은 1990년 중반 전후 시작되어 매우 활발하게 연구/개발 및 상품화가 진행되고 있으나 대부분의 개발품이 현재 핵의학 진단 분야에서 일반적으로 사용되는 감마선 영상화 기술들을 응용하는 수준에 머물러 있는 실정이다.
핵산업 분양의 방사선 영상화 기술에 대한 대표적인 연구로는 R. Redus 등에 의해 개시된 "A combined video and gamma ray imaging system for robots in nuclear environments, 1994, Nuclear Instruments and Methods in Phyiscs Research A 535, 324-327"에서는 섬광체와 PS-PMT(position sensitive photo-multiplier tube)로 결합된 감마선 검출기가 핀홀형 콜리메이터와 결합하여 감마선 영상을 제공하고 동시에 비디오 카메라를 장착하여 감마선의 공간적 분포와 비디오 영상을 결합한 형태의 융합 방사선 영상화 기기와 이를 로봇 등에 탑재하여 운용하는 것을 제안하고 있다.
또 다른 연구로는 S.V. Guru 등에 의해 개시된 "A portable gamma camear for radiation monitoring, IEEE transactions on Nuclear Science"에서는 감마선 검출기에 다중 핀홀의 콜리메이터를 이용한 방사선 영상화 방법을 제안하고 있으며, Oliver Gal 등에 의해 개시된 "Operation of the CARTOGAM portable gamma camera in a photon counting mode, 2001, IEEE Transaction on nuclear science, Vol. 48 No. 4, Aug. 2001"과 "development of coded-aperture imaging with a compact gamma camera, 2004, IEEE NSS/MIC conference, 1052-1056"에서는 PMT 대신 CCD(Charge Couple Device)와 coded-aperture 형태의 콜리메이터를 장착한 방사선 영상화 방법을 제안하고 있다.
그리고, 상기한 방사선 영상화 방법들이 적용되어 상용화된 방사선 영상화 장치들로는 PS-PMT와 coded-aperture를 적용한 미국의 RMD사의 "Red Cam"과 영국 BIL사의 "Reds cam" 그리고 CCD와 coded aperture를 적용한 미국 정부 기관 DOE에서 개발한 Gamma cam" 등이 있다.
그러나, 상기한 방사선 영상화 방법들이 적용된 종래 방사선 영상화 장치들은 핵산업 분야로 확대 적용하기 위해서는 공통적으로 낮은 민감도와 낮은 공간분해능을 가지는 문제점을 갖는다.
1. 낮은 민감도
검출기에 입사되는 방사선의 방향을 분석하기 위해서는 콜리메이터라고 하는 구조체의 사용이 필수적이며, 종래에는 핀홀 또는 coded aperture가 주로 사용되는데 이는 검출기의 민감도를 낮게 하는 결정적 요인이 된다.
또한, 섬광체의 두께는 검출기에 반응하는 감마선의 위치정보를 파악하기 위해 상대적으로 얇은 두께를 유지해야 하는 필요성이 있고, 이에 따라 높은 에너지의 감마선은 상대적으로 얇은 섬광체에 반응하지 않고 투과하는 경우가 발생한다.
또한, 핵산업에 응용되는 방사선 영상의 경우 대상물체의 영상범위가 수 m2 규모에 달하는데, 현재까지 제안된 검출기는 수 cm2 규모의 소형 검출기가 사용되고 있다.
2. 낮은 공간분해능
상기 민감도의 문제점에서 지적된 문제점들은 시스템의 공간분해능 결정에도 영향을 미치게 된다.
특히 핵산업에 응용되는 방사선 영상의 경우 콜리메이터는, 낮은 에너지 대역 (수십 - 수백 keV)에 대한 영상을 구현하는 핵의학 영상과 다르게, 대략 3 MeV까지의 높은 에너지를 영상화 해야 하는 특징을 가지고 있고 이때 사용되는 콜리메이터의 개방부 즉, 핀홀 타입(Pin Hole Type)의 경우 핀홀(Pin Hole)과 Coded Aperture의 경우 Aperture 개방부 주변에서 발생하는 방사선 투과(Radiation Penetration)현상으로 인하여 해상도가 저하되며 영상의 질이 매우 낮아진다.
또한, 핀홀 형태의 콜리메이터 해상도는 검출기로부터 방사선원의 거리에 비례해서 증가하게 되므로 검출기로부터 거리가 증대 될수록 해상도가 나빠지게 된다.
결과적으로, 방사선 영상화 기술은 핵산업 분야에서 그 용도가 매우 다양하고 필요한 기술이기는 하나, 낮은 민감도와 낮은 해상도 등의 이유 때문에 실용화 및 범용화가 지연되고 있는 실정이다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 콜리메이터를 사용하지 않고 자체 해상도가 없는 검출기를 이용하여 영상 재구성할 수 있도록 함으로써 민감도와 공간분해능을 향상시켜 핵산업에 실용적으로 적용할 수 있는 방사선 영상화 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배열 형태로 확장하여 광역지역의 오염검사 또는 컨테이너 트럭 검색 등 검색 대상이 매우 넓거나 클 때 저비용으로 확대설치가 가능하고 고민감도의 시스템 구현이 가능하도록 하는 방사선 영상화 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방사선 영상화 방법은, 유효시야가 제한된 한 개 이상의 검출기를 통해 검사대상체 주변의 임의의 각 지점들에 대한 프로젝션(Projection)을 획득하는 단계; 영상영역 내에 분포한 방사선원이 상기 각 지점의 프로젝션에 기여할 확률인 시스템 메트릭스(System Matrix)를 산출하는 단계; 및 상기 프로젝션과 이에 대응되는 상기 시스템 메트릭스를 이용하여 방사선원의 분포를 산출하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 프로젝션 획득 단계에서는 상기 검사대상체의 주변을 지나는 하나 이상의 검출축 선상에 위치하는 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 검사대상체가 고정된 상태로 상기 검출축 선상을 따라 상기 검출기의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하거나, 또는 상기 검출기가 고정된 상태로 상기 검출축과 나란한 방향을 따라 상기 검사대상체의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득할 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 획득 단계에서는 상기 검사대상체 주변의 적어도 2개 이상의 지점들에서 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득할 수 있다.
여기서, 상기 검사대상체가 고정된 상태로 상기 각 지점에서 상기 검출기의 각운동(Angular Motion)을 통해 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하거나, 또는 상기 검출기가 상기 각 지점에 고정된 상태로, 상기 검사대상체를 자전시켜 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득할 수 있다.
또한, 상기 검출기를 상기 검사대상체의 높이 방향을 따라 복수 열로 추가 배열하여 3차원 영상을 구현할 수 있다.
또한, 상기 각 지점에서의 프로젝션은 유효시야각도가 가변되는 검출기를 이용해 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 발생시켜 획득할 수 있고, 이때, 상기 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00001
)은
Figure 112012082759222-pat00002
을 통해 산출될 수 있다.
여기서,
Figure 112012082759222-pat00003
: 검출기의 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θF"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00004
: 검출기 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θB"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
또한, 상기 각 지점에 대한 프로젝션은 유효시야각도"θF"가 고정된 검출기를 상기 검사대상체와 대향하는 쪽으로 이동시켜 발생하는 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득할 수 있고, 이때, 상기 프로젝션(
Figure 112013021621516-pat00005
)은
Figure 112013021621516-pat00006
을 통해 산출될 수 있다.
여기서,
Figure 112012082759222-pat00007
: 검출기의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00008
: 검출기의 위치 "B" 즉, y=Δy 그리고 (k, θ) 에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
또한, 상기 각 지점에 대한 프로젝션은 유효시야각도가 "θF"로 동일한 한 쌍의 검출기를 사선 방향으로 서로 이격시켜 발생한 두 개의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득할 수 있고, 이때, 상기 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00009
)은
Figure 112012082759222-pat00010
을 통해 산출할 수 있다.
여기서,
Figure 112012082759222-pat00011
: 검출기의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00012
: 검출기의 위치 "B-Δk" 즉, y=Δy 그리고 (k-Δk, θ) 에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
또한, 상기 시스템 메트릭스에 대응되는 바이너리 마스크(Binary Mask)를 적용하여 노이즈가 제거된 방사선원의 분포를 산출하는 노이즈 저감(Noise Reduction) 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 노이즈 저감(Noise Reduction) 단계에서는 방사선원의 2차원적 분포(
Figure 112012082759222-pat00013
)을 아래 수학식들을 통해 노이즈가 제거된 방사선원의 2차원적 분포(
Figure 112012082759222-pat00014
)를 구할 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00015
Figure 112012082759222-pat00016
다시 풀어서 쓰면
Figure 112012082759222-pat00017
Figure 112012082759222-pat00018
, 모든 K, θ 에 대하여
여기서,
Figure 112012082759222-pat00019
는
Figure 112012082759222-pat00020
에서 노이즈 신호가 감소된 방사선원의 2차원 분포,
Figure 112012082759222-pat00021
는 0 또는 1로 이루어진 바이너리 마스크(Binary Mask)로서 아래 수학식으로 구해진다.
Figure 112012082759222-pat00022
여기서, 각각의
Figure 112012082759222-pat00023
Figure 112012082759222-pat00024
Figure 112012082759222-pat00025
는 바이너리 마스크(Binary Mask)는 아래와 같이 정의된다.
Figure 112012082759222-pat00026
Figure 112012082759222-pat00027
Figure 112012082759222-pat00028
는 모두 1로 초기화 한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00029
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00030
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00031
으로 정의한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00032
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00033
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00034
으로 정의한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00035
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00036
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00037
으로 정의한다.
여기서,
Figure 112012082759222-pat00038
; 임의 지점 (i, j)에 위치한 방사선원의 F검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률,
Figure 112012082759222-pat00039
; 임의 지점 (i, j)에 위치한 방사선원이 B 검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률이고,
Figure 112012082759222-pat00040
과
Figure 112012082759222-pat00041
는 각각의 검출기의 유효시야 내의 임의 지점(i, j)에 대해서 검출 확률을 1로 정의하는 것과 동일하다.
또한, 상기 검출기는 상기 검사대상체쪽 전면이 개방된 통 형상의 차폐체부 내에 방사선검출부를 수납 설치하여 상기 방사선검출부의 유효시야를 제한할 수 있다.
또한, 상기 차폐체부는 두께가 얇은 전면 개방부 내측 모서리를 모따기하여 방사선 투과 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 차폐체부의 전면 개방부로부터 상기 방사선검출부의 수납 깊이를 조절하여 상기 유효시야를 조절할 수 있다.
또한, 상기 방사선검출부는 섬광체 및 광전자변환기로 이루어질 수 있으며, 상기 광전자변환기는 광전자증배관(PMT; Photomultiplier) 또는 광 센서(Photo Sensor)로 이루어질 수 있다.
상기 검출기는 상기 차폐체부 내부에서 상기 섬광체의 전방 모서리부를 차폐하도록 삽입 차폐체를 고정 설치하여 상기 섬광체로 유입된 방사선에 대해 균일하게 반응할 수 있도록 한다.
또한, 상기 방사선검출부는 직접방식인 반도체 기반의 검출기로 이루어질 수 있다.
상기한 본 발명의 방사선 영상과 방법에 따르면, 콜리메이터를 사용하지 않고 자체 해상도가 없는 검출기를 이용하여 영상 재구성할 수 있도록 함으로써 민감도와 공간분해능을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따르면, 검출기의 구조가 매우 단순하며, 배열 형태로 확장하여 광역지역의 오염검사 또는 컨테이너 트럭 검색 등 검색 대상이 매우 넓거나 클 때 저비용으로 확대설치가 가능하며 고민감도의 시스템 구현이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따르면, 검출기의 유효시야는 방사선검출부와 차폐체부의 위치관계 또는 검출기의 상호간의 위치관계로 쉽게 조절이 가능하므로 이를 이용하여 응용분야에 따라 특화된 민감도 및 해상도의 조정이 용이하도록 하는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따르면, 응용분야에 있어서 컨테이너트럭 또는 컨베이어 시스템처럼 대상물체가 움직일 수 있는 경우 구조적으로 정지된 형태(Stationary type)의 매우 간단한 시스템의 구현이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따르면, 검출부의 핵 종 분석 능력, 즉 분광학(Spectroscopy)을 이용하여 방사선원의 분포정보 의 영상화에 더불어 핵종분석등 정량적 해석이 가능해지는 효과를 갖는다
도 1은 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따른 방사선원 분포 영상 재구성 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로젝션 획득 과정을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 2의 검출기에 대한 평단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅵ부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ 부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 6은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
도 7은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 다른 일례를 도시한 개략도이다.
도 8은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 또 다른 일례를 도시한 개략도이다.
도 9는 도 7의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법을 3차원으로 확장시켜 도식화한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 영상화 방법의 적용예를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방사선 영상화 방법중 프로젝션 획득 과정을 도시한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 방사선 영상화 방법의 적용예를 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 방사선 영상화 방법에 따른 방사선원 분포 영상 재구성 과정을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 방사선 영상화 방법은 프로젝션 획득 단계(ST10), 시스템 메트릭스 산출 단계(ST20) 및 방사선원 분포 산출 단계(ST30)를 통해 방사선원의 분포에 대한 영상을 재구성할 수 있도록 한다.
먼저, 프로젝션 획득 단계(ST10)에서는 유효시야가 제한된 한 개 이상의 검출기를 통해 검사대상체 주변의 임의의 각 지점들에 대한 프로젝션(Projection)을 획득한다.
시스템 메트릭스 산출 단계(ST20)에서는 영상영역 내에 분포한 방사선원이 상기 각 지점의 프로젝션에 기여할 확률인 시스템 메트릭스(System Matrix)를 산출한다.
그리고, 방사선원 분포 산출 단계(ST30)에서는 상기 프로젝션과 이에 대응되는 상기 시스템 메트릭스를 이용하여 방사선원의 분포를 산출한다.
상기한 프로젝션(Projection)과 시스템 메트릭스(System Matrix)를 이용하여 영상을 재구성하는 과정을 아래 수학식을 통해 설명하면 다음과 같다. 이때, 설명의 단순화를 위해 2차원 영상의 재구성 과정을 예를 들어 설명한다.
상기한 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00042
)은 검출기가 각도 θ의 위치에서 검출기 상의 k 위치에 유입되는 모든 방사선의 합으로 표시되고, 시스템 메트릭스(
Figure 112012082759222-pat00043
)는 2차원 평면상의 임의 지점 (i, j) 픽셀이 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00044
)에 기여할 확률을 나타내는 메트릭스로 나타낼 수 있다.
따라서, 검사대상체의 임의의 각 지점들에 대한 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00045
)과 이들에 대한 시스템 메트릭(
Figure 112012082759222-pat00046
)가 정해지면 방사선원의 2차원 영상 분포(
Figure 112012082759222-pat00047
)는 아래의 수학식1을 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00048
즉, 검출기가 임의의 위치 (k,
Figure 112012082759222-pat00049
)에서 프로젝션(Projection)과 시스템 메트릭스(System Matrix)를 정의한 동일한 방법으로 검사대상체의 영상범위를 포함하는 임의의 위치 k와 각도 θ에 대해 반복하여 프로젝션 셋(Projection Set)을 확보하고 이에 대한 시스템 메트릭스(System Matrix)를 정의하여 2차원 영상을 구현할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로젝션 획득 과정을 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에서 검사대상체 주변의 임의의 각 지점들 중에서 검사대상체의 주변을 지나는 적어도 하나 이상의 검출축 선상에 위치하는 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하고 이를 통해 방사선원의 분포에 대한 영상을 재구성할 수 있도록 하는 것을 예시한다.
특히, 본 실시예에서는 검사대상체가 고정된 상태로 상기 검출축 선상을 따라 상기 검출기(10)의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하는 것을 예시한다.
물론, 검출기(10)를 직선 이동(Liner Motion)시키지 않고 상기한 검출축 선상의 각 지점에 검출기들을 모두 배치하여 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득할 수도 있으나 훨씬 더 많은 검출기가 요구되어 이동 및 설치가 어려워지는 단점을 가지게 된다.
또한, 본 실시예에서는 콜리메이터를 사용하지 않고 자체 해상도가 없는 검출기(10)를 이용하여 영상을 구현하도록 함으로써, 종래 방사선영상 시스템이 가지는 낮은 민감도와 낮은 공간분해능의 문제점들을 해결할 수 있게 된다.
그러나, 본 발명에 적용되는 검출기(10)가 상기한 바와 같이 자체 해상도가 없는 검출기만으로 반드시 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 유효시야를 제한할 수 있는 한 자체 해상도를 갖는 검출기 역시 모두 사용 가능하다.
도 3은 도 2의 검출기에 대한 평단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅵ부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ부분을 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 적용되는 검출기(10)는 기본적으로 입사된 방사선량을 검출하기 위한 방사선검출부(12) 및 방사선검출부(12)의 유효시야를 제한하도록 차폐시키기 위한 차폐체부(11)를 포함하여 구성된다.
상기한 차폐체부(11)는 검사대상체쪽 전면이 개방된 통 형상으로 이루어지며 그 내부에 방사선검출부(12)가 수납 설치되도록 하여 상기 방사선검출부(12)의 유효시야(F)를 제한할 수 있게 된다.
즉, 차폐체부(11)는 방사선검출부(12)의 유효시야(θF) 즉, 방사선검출부(12)로의 방사선 유입이 허락되는 구역 밖에서 유입되는 백그라운드 노이즈(Background Noise) 및 방사선을 차폐하기 위해서 납 또는 텅스텐 등의 재질로 이루어진 검출 차폐체로써 방사선 유입통로를 제외한 나머지 부분을 차폐시키는 역할을 하게 된다.
한편, 방사선검출부(12)의 유효시야(θF)는 상기 차폐체부(11)의 전면 개방부로부터 상기 방사선검출부(12)의 수납 깊이(D)에 따라 조절 가능하다. 본 실시예의 검출기(10)는 도면에 도시하고 있지 않지만 차폐체부(11) 내부에서 방사선검출부(12)의 수납 깊이(D)를 조절하기 위한 가동 수단(미도시)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 차폐체부(11)는 전면 개방부의 단면 형상이 원형 및 타원형을 포함해 다양한 형태의 다각형 형상을 가지는 통 체로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기한 차폐체부(11)는 통 체의 전면 개방부 내측 모서리의 내측 단부로 갈수록 상대적으로 두께가 얇기 때문에 이 부분으로 방사선의 투과(radiation penetration)현상이 발생하게 된다.
따라서, 본 실시예의 차폐체부(11)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 두께가 얇은 전면 개방부 내측 모서리를 모따기하여 상기한 방사선 투과효과에 의한 측정 오류를 최소화할 수 있도록 한다.
여기서, 차폐체부(11)의 전면 개방부 내측 모서리 부분의 모따기면(11a)은 유효시야의 각도와 평행하게 차폐체의 두께 정도로 깍아 주는 것이 바람직하다.
그리고, 방사선검출부(12)는 섬광체(13) 및 광전자변환기(14)를 포함하여 구성되는 하나의 검출 단위체로 이루어질 수 있다.
섬광체(13)는 검사 대상의 유효시야 범위 내에서 방사선이 입사되면 이를 광자로 변환하고, 광전자변환기(14)는 섬광체(13)에서 변환된 광자를 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다.
여기서, 섬광체(13)는 NaI(Tl), CsI(Tl), LSO, LYSO, BGO, LFS 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있고, 광전자변환기(14)는 광전자증배관(PMT; Photomultiplier) 또는 반도체 방식의 광 센서(Solide-State Photo Sensor)로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 상기한 방사선검출부(12)는 일반적으로 에너지 분해능이 우수하며 대면적의 검출기(10) 구성이 가능한 NaI(Tl) 재질의 섬광체(13)와 광전자증배관(PMT; Photomultiplier; 14)이 결합된 형태로 이루어지는 것을 예시한다.
따라서, 본 실시예의 검출기(10)는 전술한 바와 같이 자체 해상도를 가질 필요가 없기 때문에 NaI(Tl) 재질의 섬광체(13)는 고 에너지의 방사선의 효과적인 검출을 위해 충분한 두께를 가지고 구성할 수 있다.
그러나, 상기한 방사선검출부(12)는 섬광체(13)와 광전자변환기(14)가 결합된 간접 검출 방식 이외에도 CZT(Cadmium-Zinc-Telluride)등의 직접 검출 방식으로 이루어질 수 있음은 당연하다.
또한, 본 실시예의 검출기(10)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 차폐체부(11) 내부에서 상기 섬광체(13)의 전방 모서리부를 차폐하도록 삽입차폐체(15)를 고정 설치하여 상기 섬광체(13)로 유입된 방사선에 대해 균일하게 반응할 수 있도록 하는 것을 예시한다.
여기서, 삽입차폐체(15)는 섬광체(13) 전 영역에서 입사되는 방사선의 위치 및 입사각도에 관계없이 균일(uniform)한 반응 효율을 가질 수 있도록 섬광체(13)의 모서리 부분(13a)에서 방사선의 반응을 강제적으로 막아 차폐시켜 주는 역할을 한다.
또한, 삽입차폐체(15)는 내측 경사면이 유효시야의 각도(θF)에 평행하게 섬광체(13)로부터 차폐체부(11)의 개방 단면쪽으로 갈수록 폭이 넓어지는 삼각 단면 형상을 가지고 이루어지는 것을 예시하나, 방사선의 입사 각도에 따른 섬광체(13)와의 반응이 균일(uniform)해질 수 있는 한 다른 모든 형태로 변형시켜 적용할 수 있음은 당연하다.
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 자체 공간해상도가 없고 또한 민감도 향상을 위해 콜리메이터가 없는 검출기(10)를 사용하기 때문에, 프로젝션(Projection) 과 시스템 메트릭스(System Matrix)를 제한적으로 정의하지 않으면 각각의 검출기의 시스템 메트릭스(System Matrix)가 유효시야 전체인 선형 빔(Fan Beam) 형태의 매우 광범위한 지역에서 설정되므로 영상재구성이 불가능하게 된다.
따라서, 방사선원의 분포에 대한 영상의 재구성에 필수적인 각 지점들에 대한 프로젝션(Projection;
Figure 112012082759222-pat00050
) 및 시스템 메트릭스(System Matrix;
Figure 112012082759222-pat00051
)는 검출기(10)의 유효시야각도 조정, 검출기(10)의 이동 및 복수 검출기(10, 10')들의 위치 차를 이용해 발생하는 두 개 이상의 상이한 유효시야를 통해 제한적으로 정의하도록 한다.
도 6은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 각 지점에 대한 프로젝션은 전술한 바와 같이 유효시야각도(θF,θB; θF≠θB)가 가변되는 검출기(10)를 이용해 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 발생시켜 획득하도록 하는 것을 예시한다.
즉, 검출기(10)의 유효시야각도(θF, θB; θF≠θB)의 변화를 통해서 빗금으로 표시된 영역의 시스템 메트릭스(System Matrix; 20 )를 정의하는 방법을 도식적으로 표현한 것으로서, 이때의 프로젝션(Projection)은 넓은 유효시야 경우의 검출기 출력에서 좁은 유효시야 경우의 검출기(10) 출력의 차로 정의될 수 있다.
따라서, 상기 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00052
)은 아래 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00053
여기서,
Figure 112012082759222-pat00054
: 검출기(10)의 F 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θF"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00055
: 검출기(10) F 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θF"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
도 7은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 다른 일례를 도시한 개략도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 상기 각 지점에 대한 프로젝션은 유효시야각도(θF)가 고정된 하나의 검출기(10)를 상기 검사대상체와 대향하는 쪽으로 이동시켜 발생하는 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득하도록 한다.
즉, 검출기(10)가 F(forward)위치에서 수집한 출력과 B(backward)위치에서 수집한 출력의 차에 의한 프로젝션 데이터(Projection Data)가 되고, 이때 시스템 메트릭스(System Matrix)는 빗금친 부분으로 정의 된다.
따라서, 도 6을 통해 설명한 프로젝션 획득 방식과 비교해 시스템 공간분해능을 정의하기가 용이하며, 영상영역 내의 해상도가 균일하게 유지되는 장점이 있다.
여기서, 시스템 메트릭스(System Matrix)의 폭 즉, 시스템의 공간분해능을 정의하는 변수는 유효시야각도 및 검출기(10)의 위치 F 및 B의 거리를 조정하여 정의할 수 있다.
따라서, 상기 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00056
)은 아래 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00057
여기서,
Figure 112012082759222-pat00058
: 검출기(10)의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00059
: 검출기(10)의 위치 "B" 즉, y=Δy 그리고 (k, θ) 에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
도 8은 도 2의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법의 또 다른 일례를 도시한 개략도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기한 각 지점에 대한 프로젝션은 유효시야각도(θF, θB; θF=θB)가 동일한 한 쌍의 검출기(10, 10')를 사선 방향으로 서로 이격시켜 발생한 두 개의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득할 수 있다.
즉, 동일한 유효시야각도(θF, θB; θF=θB)를 갖는 두 개의 F와 B 검출기(10, 10')를 동일한 x-y 평면상에 나란히 설치하고 B 검출기(10')의 위치를 F 검출기(10)의 위치에 대해 x축과 y축 선상으로 각각 옵셋(Offset)시켜 위치시킨다.
여기서, F 검출기(10)는 B 검출기(10')의 유효시야 내에 위치하여 방사선의 유입을 방해하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다.
한편, y축 선상의 옵셋(Offset) 량은 시스템 메트릭스(System Matrix; 20)의 폭, 즉 시스템 공간분해능을 결정하며, 이러한 구조에서 프로젝션(Projection)과 시스템 메트릭스(System Matrix)를 도 7과 동일하게 정의하기 위해서는 검출기(10)를 (-x)축 방항으로 옵셋(Offset)된 차이만큼 이동하거나, (+x)축 방향으로 대상물을 두 검출기의 옵셋(Offset)된 차이만큼 이동하여 시간차를 두고 수집된 두 개의 정보를 도 7의 경우처럼 서로 검출기(10)의 중심이 일치되게 한 후 두 개의 유효시야가 중첩(Overlap)되게 만들어 전술한 상기 수학식3의 경우와 동일하게 프로젝션(Projection)과 시스템 메트릭스(System Matrix)를 정의한다.
따라서, 상기 프로젝션(
Figure 112012082759222-pat00060
)은 아래 수학식 4를 통해 산출할 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00061
여기서,
Figure 112012082759222-pat00062
: 검출기(10)의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
Figure 112012082759222-pat00063
: 검출기(10)의 위치 "B-Δk" 즉, y=Δy 그리고 (k-Δk, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 프로젝션 획득 단계(ST10)에서 1)검출기의 유효시야 조정(도 6참조), 2)검출기의 이동(도 7참조) 및 3)복수 검출기들의 위치 차이(도 8참조) 등을 이용해 방사선원의 분포 영상의 재구성에 필수적인 적어도 하나 이상의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션(Projection;
Figure 112012082759222-pat00064
) 셋(Set)을 획득한 후, 시스템 메트릭스 산출 단계(ST20)를 통해 프로젝션(Projection;
Figure 112012082759222-pat00065
) 셋에 대응되는 각각의 시스템 메트릭스(System Matrix;
Figure 112012082759222-pat00066
)를 정의하여 방사선원 분포 산출 단계(ST30)를 통해 방사선원의 분포를 산출하게 된다.
한편. 본 실시예의 방사선 영상화 방법은 상기 시스템 메트릭스에 대응되는 바이너리 마스크(Binary Mask or Zero Mask)를 적용하여 노이즈가 제거된 방사선원의 분포를 산출하는 노이즈 저감(Noise Reduction) 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 노이즈 저감(Noise Reduction) 단계에서는 방사선원의 2차원적 분포(
Figure 112012082759222-pat00067
)을 아래 수학식 5를 통해 노이즈가 제거된 방사선원의 2차원적 분포(
Figure 112012082759222-pat00068
)를 구할 수 있다.
Figure 112012082759222-pat00069
다시 풀어서 쓰면
Figure 112012082759222-pat00070
,
Figure 112012082759222-pat00071
, 모든 k, θ 에 대해
여기서,
Figure 112012082759222-pat00072
는
Figure 112012082759222-pat00073
에서 노이즈 신호가 감소된 방사선원의 2차원 분포,
Figure 112012082759222-pat00074
는 0 또는 1로 이루어진 바이너리 마스크(Binary Mask)로서 아래 수학식6으로 구해진다.
Figure 112012082759222-pat00075
여기서, 각각의
Figure 112012082759222-pat00076
Figure 112012082759222-pat00077
Figure 112012082759222-pat00078
는 바이너리 마스크(Binary Mask)는 아래와 같이 정의된다.
Figure 112012082759222-pat00079
는 모두 1로 초기화 한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00080
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00081
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00082
으로 정의한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00083
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00084
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00085
으로 정의한다.
만약,
Figure 112012082759222-pat00086
또는 기준치 이하이면,
Figure 112012082759222-pat00087
을 만족하는 모든 i, j에 대하여
Figure 112012082759222-pat00088
으로 정의한다.
여기서,
Figure 112012082759222-pat00089
; 임의 지점 (i, j) 픽셀에 위치한 방사선원의 F검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률,
Figure 112012082759222-pat00090
; 임의 지점 (i, j) 픽셀에 위치한 방사선원이 B 검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률이고,
Figure 112012082759222-pat00091
과
Figure 112012082759222-pat00092
는 각각의 검출기의 유효시야 내의 임의 지점 (i, j) 픽셀에 대해서 검출 확률을 1로 정의하는 것과 동일하다.
이상에서, 본 발명의 방사선 영상화 방법을 통해 2차원의 방사선원의 분포에 대한 영상을 재구성하는 방법을 예를 들어 설명하였으나 본 발명이 이에 한정하는 것은 아이며 본 발명의 방사선 영상화 방법을 통해 3차원으로 확장하여 입체적인 영상을 재구성할 수 있음은 당연하다.
도 9는 도 7의 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법을 3차원으로 확장시켜 도식화한 상태를 도시한 개략도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 검출축 상의 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법들 3차원으로 확장시켜, y축상의 x-z 이미징 플랜(Imaging Plane) 상에 투영된 시스템 메트릭스(System Matrix)를 산출할 수 있게 된다.
여기서는, 도 7의 검출기의 이동(도 7참조)을 통한 각 지점들의 프로젝션 획득 방법들 3차원으로 확장하는 것을 예시하나, 도 6 및 도 8에 도시한 각 지점들에 대한 프로젝션 획득 방법들에 대해서도 동일하게 3차원으로 확장하여 적용할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 방사선 영상화 방법을 통해 3차원으로 확장하여 방사선원의 분포에 대한 영상을 3차원 영상을 재구성할 수 있게 된다.
물론, 상기한 2차원의 검출기(10)를 상기 검사대상체의 높이 방향(z축 방향)을 따라 복수 열로 추가 배열하여 3차원 영상을 구현하도록 하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 방사선 영상화 방법에 대한 다른 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명하되 전술한 제1 실시예와 동일 및 유사한 구성에 대해서는 같은 참조 부호를 사용하고 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 영상화 방법을 적용예를 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 상기 프로젝션 획득 단계(ST10)에서 상기 검사대상체(50)의 주변을 지나는 하나 이상의 검출축 선상에 위치하는 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하되, 전술한 제1 실시예와 비교하여, 상기 검출기(10)가 고정된 상태로 상기 검출축과 나란한 방향을 따라 상기 검사대상체(50)의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하는 방법의 차이를 갖는다.
즉, 본 실시예에서는 항공/항만에서 컨테이너 트럭 감시에 쓰이는 방사선영상 시스템에 적용한 일례를 도시화한 것으로, 복수의 검출기들(10)을 서로 마주보게 z-축 방향으로 배열(array)한 형태로 구성하여 각각의 검출기들(10) 사이에 검사대상체인 컨테이너트럭(50)이 x-축 방향으로 통과하게 하여 컨테이너트럭에 위치한 방사선원의 분포를 3차원 영상화할 수 있도록 하는 것을 예시한다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방사선 영상화 방법중 프로젝션 획득 과정을 도시한 개략도이다.
도 11을 참조하여 설명하면, 본 실시예에서는 상기 프로젝션 획득 단계(ST10)에서, 상기한 제1 및 제2 실시예와 비교하여, 상기 검사대상체 주변의 적어도 2개 이상의 지점들에서 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하도록 한다.
특히, 본 실시예에서는 상기 검사대상체가 고정된 상태로 상기 각 지점에서 상기 검출기(10)의 각운동(Angular Motion)을 통해 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하는 것을 예시한다.
물론, 방사선원의 분포에 대한 영상의 재구성에 필수적인 각 회전각에 대한 프로젝션 및 이에 대응되는 시스템 메트릭스는 도 3에 도시한 콜리메이터를 사용하지 않고 자체 해상도가 없는 검출기를 적용하여 도 6 내지 도 8에 도시한 1)검출기의 유효시야 조정, 2)검출기의 이동 및 3)복수 검출기들의 위치 차를 통해 구할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 방사선 영상화 방법의 적용예를 도시한 평면도이다.
도 12를 참조하여 설명하면, 실시예에서는 상기 프로젝션 획득 단계(ST10)에서 상기 검사대상체 주변의 적어도 2개 이상의 지점들에서 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하도록 하되, 제3 실시예와 비교하여, 상기 검출기가 상기 각 지점에 고정된 상태로 상기 검사대상체를 자전시켜 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하도록 하는 차이를 갖는다.
따라서, 핵폐기물 드럼통 검색의 경우, 드럼통을 회전하는 단상(Stage) 위에 올려두고 한 개 또는 복수개의 검출기를 배열(Array)시켜 3차원 영상을 획득할 수 있다.
한편, 본 발명의 방사선 영상화 방법은 실시예들을 통해 전술한 것 이외에도 차량 등에 적용하여 광역지역에 대한 방사선 오염지도 등을 구현하는데 사용할 수 있으며, 이때 위치정보 (k, θ)는 GPS등의 정보를 이용하며 위성사진 등의 정보 위에 방사선원의 분포를 융합하여 제공할 수도 있다.
또한, 본 발명의 방사선 영상화 방법이 적용된 방사선 영상화 시스템을 디지털 영상을 융합하여 검사대상체의 영상에 방사선원의 분포를 2차원 또는 3차원으로 융합할 수 있음은 당연하다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 10' 검출기 11: 차폐체부
11a: 모따기면 12: 방사선검출부
13: 섬광체 14: 광전자변환기
15: 삽입차폐체 20: 시스템 메트릭스 영역

Claims (24)

  1. 검사대상체 주변의 임의의 각 지점들에 대한 프로젝션(Projection)을 획득하는 단계;
    영상영역 내에 분포한 방사선원이 상기 각 지점의 프로젝션에 기여할 확률인 시스템 메트릭스(System Matrix)를 산출하는 단계; 및
    상기 프로젝션과 이에 대응되는 상기 시스템 메트릭스를 이용하여 방사선원의 분포를 산출하는 단계;를 포함하고,

    상기 프로젝션 획득 단계에서,
    유효시야가 제한된 한 개 이상의 검출기를 이용해 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 발생시켜 이들의 차를 통해 상기 각 지점에서의 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 각 지점에서의 프로젝션은,
    유효시야각도가 가변되는 검출기를 이용해 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 발생시켜 획득하는 방사선 영상화 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 프로젝션(
    Figure 112013021621516-pat00141
    )은,
    Figure 112013021621516-pat00142
    을 통해 산출되는 방사선 영상화 방법.
    여기서,
    Figure 112013021621516-pat00143
    : 검출기의 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θF"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
    Figure 112013021621516-pat00144
    : 검출기 위치(k, θ)에서의 유효시야각도 "θB"를 갖는 경우 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
  4. 제1항에서,
    상기 각 지점에 대한 프로젝션은,
    유효시야각도가 고정된 하나의 검출기를 상기 검사대상체과 대향하는 쪽으로 이동시켜 발생하는 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득하는 방사선 영상화 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 프로젝션(
    Figure 112013021621516-pat00145
    )은,
    Figure 112013021621516-pat00146
    을 통해 산출하는 방사선 영상화 방법.
    여기서,
    Figure 112013021621516-pat00147
    : 검출기의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
    Figure 112013021621516-pat00148
    : 검출기의 위치 "B" 즉, y=Δy 그리고 (k, θ) 에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
  6. 제1항에서,
    상기 각 지점에 대한 프로젝션은,
    유효시야각도가 동일한 한 쌍의 검출기를 사선 방향으로 서로 이격시켜 발생한 두 개의 서로 상이한 유효시야를 통해 획득하는 방사선 영상화 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 프로젝션(
    Figure 112013021621516-pat00149
    )은,
    Figure 112013021621516-pat00150
    을 통해 산출하는 방사선 영상화 방법.
    여기서,
    Figure 112013021621516-pat00151
    : 검출기의 위치 "F" 즉, y=0 그리고 (k, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이고,
    Figure 112013021621516-pat00152
    : 검출기의 위치 "B-Δy" 즉, y=Δy 그리고 (k-Δk, θ)에서 유효시야 내의 모든 방사선량의 총합이다.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 프로젝션 획득 단계에서,
    상기 검사대상체의 주변을 지나는 하나 이상의 검출축 선상에 위치하는 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 검사대상체가 고정된 상태로 상기 검출축 선상을 따라 상기 검출기의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  10. 제8항에서,
    상기 검출기가 고정된 상태로 상기 검출축과 나란한 방향을 따라 상기 검사대상체의 직선 이동(Liner Motion)을 통해 상기 각 지점들에 대한 상기 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  11. 제8항에서,
    상기 검출기를 상기 검사대상체의 높이 방향을 따라 복수 열로 추가 배열하여 3차원 영상을 구형하도록 하는 방사선 영상화 방법.
  12. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에서,
    상기 프로젝션 획득 단계에서,
    상기 검사대상체 주변의 적어도 2개 이상의 지점들에서 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 검사대상체가 고정된 상태로 상기 각 지점에서 상기 검출기의 각운동(Angular Motion)을 통해 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 검출기가 상기 각 지점에 고정된 상태로 상기 검사대상체를 자전시켜 각각의 회전각들에 대한 프로젝션을 획득하는 방사선 영상화 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 검출기를 상기 검사대상체의 높이 방향을 따라 복수 열로 추가 배열하여 3차원 영상을 구형하도록 하는 방사선 영상화 방법.
  16. 제1항에서,
    상기 시스템 메트릭스에 대응되는 바이너리 마스크(Binary Mask)를 적용하여 노이즈가 제거된 방사선원의 분포를 산출하는 노이즈 저감(Noise Reduction) 단계;를 더 포함하는 방사선 영상화 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 노이즈 감측(Noise Reduction) 단계에서는,
    방사선원의 2차원적 분포(
    Figure 112013021621516-pat00105
    )을 아래 수학식들을 통해 노이즈가 제거된 방사선원의 2차원적 분포(
    Figure 112013021621516-pat00106
    )를 구하는 방사선 영상화 방법.
    Figure 112013021621516-pat00107

    다시 풀어서 쓰면
    Figure 112013021621516-pat00108

    Figure 112013021621516-pat00109
    , 모든 k, θ 에 대하여
    여기서,
    Figure 112013021621516-pat00110
    는
    Figure 112013021621516-pat00111
    에서 노이즈 신호가 감소된 방사선원의 2차원 분포,
    Figure 112013021621516-pat00112
    는 0 또는 1로 이루어진 바이너리 마스크(Binary Mask)로서 아래 수학식으로 구해진다.
    Figure 112013021621516-pat00113

    여기서, 각각의
    Figure 112013021621516-pat00114
    는 바이너리 마스크(Binary Mask)는 아래와 같이 정의된다.
    Figure 112013021621516-pat00115
    는 모두 1로 초기화 한다.
    만약,
    Figure 112013021621516-pat00116
    또는 기준치 이하이면,
    Figure 112013021621516-pat00117
    을 만족하는 모든 i, j에 대하여
    Figure 112013021621516-pat00118
    으로 정의한다.
    만약,
    Figure 112013021621516-pat00119
    또는 기준치 이하이면,
    Figure 112013021621516-pat00120
    을 만족하는 모든 i, j에 대하여
    Figure 112013021621516-pat00121
    으로 정의한다.
    만약,
    Figure 112013021621516-pat00122
    또는 기준치 이하이면,
    Figure 112013021621516-pat00123
    을 만족하는 모든 i, j에 대하여
    Figure 112013021621516-pat00124
    으로 정의한다.

    여기서,
    Figure 112013021621516-pat00125
    ; 임의 지점 (i, j)에 위치한 방사선원의 F검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률,
    Figure 112013021621516-pat00126
    ; 임의 지점 (i, j)에 위치한 방사선원이 B 검출기의 (k, θ)에서 검출될 확률이고,
    Figure 112013021621516-pat00127
    과
    Figure 112013021621516-pat00128
    는 각각의 검출기의 유효시야 내의 임의 지점 (i, j)에 대해서 검출 확률을 1로 정의하는 것과 동일하다.
  18. 제1항에서,
    상기 검출기는
    상기 검사대상체쪽 전면이 개방된 통 형상의 차폐체부 내에 방사선검출부를 수납 설치하여 상기 방사선검출부의 유효시야를 제한하는 방사선 영상화 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 차폐체부는,
    두께가 얇은 전면 개방부 내측 모서리를 모따기하여 방사선 투과 현상을 방지하는 방사선 영상화 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 차폐체부의 전면 개방부로부터 상기 방사선검출부의 수납 깊이를 조절하여 상기 유효시야를 조절하는 방사선 영상화 방법.
  21. 제18항에서,
    상기 방사선검출부는 섬광체 및 광전자변환기로 이루어지는 방사선 영상화 방법
  22. 제21항에서,
    상기 광전자변환기는,
    광전자증배관(PMT; Photomultiplier) 또는 광 센서(Photo Sensor)로 이루어지는 방사선 영상화 방법.
  23. 제21항에서,
    상기 방사선검출부는 직접방식인 반도체 기반의 검출기로 이루어지는 방사선 영상화 방법.
  24. 제21항에서,
    상기 검출기는,
    상기 차폐체부 내부에서 상기 섬광체의 전방 모서리부를 차폐하도록 삽입 차폐체를 고정 설치하여 상기 섬광체로 유입된 방사선에 대해 균일하게 반응하도록 하는 방사선 영상화 방법.
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