KR101351095B1 - 다중 에너지 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스선 촬영과 동시에 피검사체의 심전도를 측정하여 환자의 심장이 같은 위상에 있을 때 복수의 엑스선 영상을 얻을 수 있는 다중 에너지 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법을 제공한다. 또한 본 발명에 따르면 손잡이 또는 발판에 심전도 측정 센서가 장착되므로 피검사체는 몸에 별도의 전극을 부착할 필요 없이 손잡이를 잡거나 발판에 발을 대는 것만으로 심전도를 측정할 수 있으므로 심전도 측정에 따른 불편함을 덜 수 있다.

Description

다중 에너지 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법{MULTIPLE -ENERGY X-RAY IMAGING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 서로 다른 에너지를 갖는 복수의 엑스선을 이용하여 피검사체에 대한 엑스선 투과 영상을 획득하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치에 관한 것이다.
엑스선 영상 장치는 피검사체에 엑스선을 조사하고 피검사체를 통과한 엑스선을 분석하여 피검사체의 내부구조를 파악할 수 있도록 하는 장치이다. 피검사체를 구성하는 조직에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로 이를 수치화한 감쇠계수(attenuation coefficient)를 이용하여 피검사체의 내부구조를 영상화할 수 있다.
최근에는 단일에너지의 엑스선을 이용하는 것이 아니라 서로 다른 에너지를 갖는 복수의 엑스선을 이용하는 방법이 개발되어 이에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다.
다중 에너지 엑스선 영상 장치는 피검사체에 상이한 수준의 에너지를 갖는 엑스선을 연속적으로 조사하여 복수의 투과영상을 얻고 이를 이용하여 피검사체인 생체의 뼈와 연조직을 분리한다.
다중 에너지의 엑스선 영상은 동시에 획득할 수 있는 것이 아니며 복수의 엑스선이 순차적으로 조사되면서 엑스선 영상이 획득된다.
다중 에너지 엑스선 영상 장치는 엑스선 영상을 순차적으로 획득하게 되므로 피검사체인 환자의 호흡이나 심장의 위상 차이로 인하여 같은 기하학적 조건의 영상을 얻기가 어렵고 이로 인해 엑스선 영상의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 엑스선 촬영과 동시에 피검사체인 환자의 심전도를 측정하여 환자의 심장이 같은 위상에 있을 때 서로 다른 에너지를 갖는 엑스선 영상을 얻을 수 있는 다중 에너지 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치는 피검사체에 제1에너지의 엑스선(X-ray)부터 제n에너지의 엑스선(X-ray)까지 순차적으로 조사하는 엑스선(X-ray) 발생부;상기 엑스선 발생부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 엑스선 발생부에서 조사되어 상기 피검사체를 투과한 엑스선을 검출하여 전기 신호로 변환하는 검출부;엑스선 촬영 시 상기 피검사체가 잡을 수 있는 손잡이에 장착되어 상기 피검사체의 심장이 운동함에 따라 발생하는 심전도 신호를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 전송 받아 상기 제1에너지를 갖는 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호와 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 상기 제2에너지를 갖는 엑스선부터 제n에너지를 갖는 엑스선까지 각각 조사하여 엑스선 영상을 획득하는 호스트 컴퓨터를 포함한다.
상기 센서부는, 상기 피검사체의 오른손과 접촉하는 우수전극, 상기 피검사체의 왼손과 접촉하는 좌수전극 및 접지전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치는 상기 센서부에서 감지한 심전도 신호를 분석할 수 있도록 심전도 신호를 필터링 및 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 신호처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 호스트 컴퓨터는 상기 검출부로부터 엑스선 신호를 수신하고, 상기 신호처리부로부터 디지털 신호로 변환된 심전도 신호를 수신하고, 상기 전원 공급부, 상기 전원 공급부에 제어 신호를 송신하는 송수신부를 포함한다.
또한, 상기 호스트 컴퓨터는 상기 송수신부로부터 상기 디지털 신호로 변환된 심전도 신호를 실시간으로 전송받고 이를 분석함으로써 상기 심전도 신호가 제1에너지의 엑스선 영상이 획득되었을 때와 같은 위상을 갖는 때에 제2에너지의 엑스선부터 제n에너지의 엑스선까지 각각 조사하여 엑스선 영상을 획득할 수 있도록 엑스선 영상 획득 시점을 결정하는 에너지 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 호스트 컴퓨터는 상기 송수신부로부터 제1에너지 엑스선 신호~ 제n에너지의 엑스선 신호를 전송받아 제1에너지~제2에너지의 엑스선 영상을 생성하고 상기 복수의 엑스선 영상으로부터 뼈와 연조직의 감쇠계수를 산출하고 상기 산출된 감쇠계수의 차이를 이용하여 뼈와 연조직을 분리하는 이미지 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 n은 2이고, 상기 제1에너지는 고에너지이고, 상기 제2에너지는 저에너지인 것으로 할 수 있다.
상기 센서부는 상기 피검사체의 발과 접촉하는 발판에 더 장착될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법은 피검사체가 잡은 손잡이 또는 상기 피검사체의 발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하고; 상기 피검사체에 제1에너지를 갖는 엑스선을 조사하여 제1에너지의 엑스선 영상을 획득하고; 상기 측정된 심전도 신호를 분석하여 상기 제1에너지의 엑스선 영상이 획득된 시점에서의 상기 피검사체의 심전도 신호의 위상을 판단하고; 상기 판단된 위상과 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 제2에너지~제n에너지의 엑스선 영상을 획득한다.
상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 양 손으로 잡은 양쪽 손잡이에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 오른손으로 잡은 손잡이에 장착된 센서부 및 상기 피검사체의 왼발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것일 수 있다.
상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 왼손으로 잡은 손잡이에 장착된 센서부 및 상기 피검사체의 왼발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 의하면 엑스선 촬영 중 실시간으로 측정되는 환자의 심전도를 이용하여 연속된 엑스선 영상에서 환자의 심장의 위상을 동일하게 유지하여 심장의 움직임에 의한 위상차를 없앨 수 있고 이로 인해 정확한 엑스선 영상을 얻음으로써 정확한 진단을 할 수 있게 된다.
또한, 심전도 측정을 위해 피검사체의 몸에 별도의 전극을 부착하지 않아도 되며, 피검사체가 손잡이를 잡거나 발판에 발을 접촉하는 것만으로 심전도 측정이 가능하므로 심전도 측정으로 인한 피검사체의 불편을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 전체 구성도이다.
도 3a는 제1유도에 의한 심전도 측정 및 그 결과를 나타낸 심전도 그래프이다.
도 3b는 제2유도에 의한 심전도 측정 및 그 결과를 나타낸 심전도 그래프이다.
도 3c는 제3유도에 의한 심전도 측정 및 그 결과를 나타낸 심전도 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 신호 처리부 및 호스트 컴퓨터에 관한 제어 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
실시예를 설명하기에 앞서 본 발명에서의 제1에너지부터 제n에너지는 첫번째로 조사되는 엑스선의 에너지부터 n번째로 조사되는 엑스선의 에너지를 의미하고, 제1에너지의 엑스선 영상은 제1에너지를 갖는 엑스선이 피검사체에 조사되어 획득되는 영상인 것으로 하고, 제2에너지의 엑스선 영상은 제2에너지를 갖는 엑스선이 피검사체에 조사되어 획득되는 영상인 것으로 한다. 또한, 제1에너지의 엑스선 영상이 획득되는 시점은 엑스선이 피검사체에 조사되어 엑스선 촬영이 이루어진 시점이고 엑스선 신호에 대한 영상 처리가 종료된 시점을 의미하는 것이 아닌 것으로 한다.
아울러, 본 발명은 피검사체의 심전도에 기초하여 엑스선 영상의 획득시점을 결정하는 것이므로 본 발명의 실시예에서의 피검사체는 생체인 것으로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치는 피검사체에 복수의 엑스선(X-ray)을 순차적으로 조사하는 엑스선(X-ray) 발생부, 상기 엑스선 발생부(30)에 전원을 공급하는 전원 공급부(40), 상기 엑스선 발생부(30)에서 조사되어 상기 피검사체를 투과한 엑스선을 전기 신호로 변환하는 검출부(20), 엑스선 촬영시 상기 피검사체가 양 손으로 잡을 수 있는 손잡이에 장착되어 상기 피검사체의 심장이 운동함에 따라 발생하는 심전도 신호를 감지하는 센서부(10), 상기 센서부(10)로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 실시간으로 전송 받아 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생할 때 제1에너지~제n에너지(상이한 에너지 수준의 n개의 엑스선을 발생시키는 경우)의 엑스선 영상을 각각 획득하는 호스트 컴퓨터(50)를 포함한다.
엑스선 발생부(30)는 엑스선을 발생시켜 피검사체에 엑스선을 조사하는데, 이 때 엑스선의 에너지는 전원 공급부(40)에서 공급되는 전압과 전류에 의해 결정되며 제1에너지의 엑스선이 먼저 조사되고 뒤이어 제n에너지까지의 엑스선이 순차적으로 조사된다.
전원 공급부(40)는 엑스선 발생부(30)에 전압과 전류를 공급하여 엑스선을 발생시키는 바, 호스트 컴퓨터(50)에서 전송한 신호에 따라 전압과 전류를 엑스선 발생부(30)에 공급함으로써 호스트 컴퓨터(50)가 엑스선의 에너지를 제어할 수 있도록 한다.
검출부(20)는 엑스선 발생부(30)에서 조사되어 피검사체를 투과한 엑스선을 검출한다. 엑스선 발생부(30)에서 조사된 엑스선은 피검사체를 투과하면서 감쇠되는 바, 피검사체를 구성하는 조직에 따라 X선에 대한 투과성이 다르므로 엑스선이 조사된 위치에 따라서 투과된 엑스선의 양이 달라지게 된다. 엑스선에 대한 투과성이 다른 조직은 크게 기체, 지방조직과 근육, 혈액 등의 연조직 및 골, 치아 등 칼슘을 다량 함유하는 조직으로 나눌 수 있다. 검출부(20)에서 검출한 엑스선 신호는 호스트 컴퓨터(50)로 전송된다.
센서부(10)는 피검사체가 양손으로 잡을 수 있는 손잡이에 장착되는 바, 엑스선 촬영을 수행하는 동안 실시간으로 피검사체의 심장 운동에 따른 심전도 신호를 감지하고 이를 호스트 컴퓨터(50)로 전송한다.
호스트 컴퓨터(50)는 본 발명에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 구성 요소들을 전반적으로 제어하는 바 특히, 센서부(10)로부터 전송받은 심전도 신호를 분석하여 제1에너지의 엑스선 영상이 획득된 시점에서의 심전도 신호와 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 제2에너지의 엑스선 영상을 획득할 수 있도록 전원 공급부(40)에 신호를 보내고 나머지 제n에너지까지의 엑스선에 대해서도 제1에너지의 엑스선 영상이 획득된 시점에서의 심전도 신호와 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 엑스선 영상을 획득할 수 있도록 제어한다.
심전도는 심장의 운동주기 동안 심근에서 발생하는 전기적인 변화를 기록한 것으로서, 심근의 흥분은 정맥동에서 일어나 심방, 심실 방향으로 나아가므로 이 흥분을 임의의 두 점에서 전류계에 유도하면 심장의 활동전류를 그래프로 나타낼 수 있게 된다. 이와 같은 방법으로 얻은 신호가 심전도 신호이며 심전도 신호를 얻는 방법으로는 양손(제1유도), 오른손과 왼발(제2유도), 왼손과 왼발(제3유도), 단극유도 및 흉부유도 등이 있다. 본 발명의 제1실시예는 피검사체의 양손으로부터 심전도 신호를 얻는 제1유도에 기초한 것이다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 전체 구성도가 도시되어 있다. 앞으로 설명할 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 n=2인 것으로 즉, 다중 에너지 엑스선 영상 장치가 제2에너지의 엑스선까지 발생시키는 것으로 한다.
도 2의 구성도는 피검사체의 흉부 엑스선 촬영을 수행하는 경우에 관한 것이며, 제1에너지가 고에너지이고 제2에너지가 저에너지인 것으로 한다.
도 2를 참조하면, 엑스선 발생부(30)는 일정한 거리 상에 있는 검출부(20)를 향하여 엑스선을 조사할 수 있도록 설치되고, 전원 공급부(40)는 엑스선 발생부(30)에 연결되어 엑스선 발생부(30)에 전압과 전류를 공급하여 엑스선을 발생시킬 수 있도록 한다.
이 때 전원 공급부(40)는 호스트 컴퓨터(50)에 의해 제어되며 고에너지 및 저에너지의 엑스선 발생을 위해 미리 설정된 전압과 전류를 공급하는데, 미리 설정된 고전압과 전류는 촬영 대상인 부위에 따라 달라진다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 공기, 뼈, 연조직 등의 엑스선 투과율 또는 감쇠율이 서로 다르기 때문인 바, 당해 실시예에서는 뼈조직(늑골)이 연조직에 비하여 엑스선을 많이 흡수하고 폐 주위의 조직은 주로 공기가 들어 있어 엑스선 감쇠가 거의 일어나지 않는다는 점을 고려하여 전압과 전류를 설정한다.
피검사체(6)는 검출부(20)의 앞에서 촬영하고자 하는 신체 부위에 따라 그에 맞는 자세를 취하게 되는데, 당해 실시예는 흉부 엑스선 촬영이므로 엑스선 발생부(30)를 등지고 검출부(20)에 가슴을 대고 선다. 검출부(20)는 엑스선 발생부(30)에서 조사되어 피검사체(6)를 투과한 엑스선을 검출하여 전기적인 신호로 변환하고 이를 호스트 컴퓨터(50)으로 전송한다.
센서부(10)는 피검사체가 검출부(20) 앞에 서 있을 때 자세를 유지하기 위한 양쪽 손잡이에 장착된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 피검사체가 촬영을 위해 검출부에 가슴을 밀착시키고 양쪽 손잡이를 양손으로 잡게 되면, 엑스선 촬영을 수행하는 동안 실시간으로 피검사체의 심전도를 감지하여 호스트 컴퓨터(50)로 전송한다.
상기와 같이 센서부(10)가 손잡이에 장착되면 흉부에 별도의 전극을 부착하는 경우와 비교하여 장치가 간편해지며, 피검사체는 상의 탈의, 별도 기구의 부착 없이 손잡이만 잡고 있으면 되므로 불편함을 덜 느낄 수 있다.
호스트 컴퓨터(50)는 센서부(10)로부터 피검사체의 심전도 신호를 전송받아 제1에너지의 엑스선 영상이 획득된 시점에서의 위상과 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 나타나는 시점에서 제2에너지의 엑스선 영상을 획득한다.
일반적으로, 엑스선 촬영시 검사자가 피검사체의 호흡을 멈추고 있도록 하지만 조금씩 호흡을 하게 되는 경우가 있으며 호흡을 멈추고 있더라도 심장은 계속 운동을 하므로 순차적으로 획득되는 제1에너지의 엑스선 영상과 제2에너지의 엑스선 영상 사이에 오차가 생길 수 있다.
상기 실시예에 의하면 피검사체의 심전도 신호가 같은 위상을 가질 때 제1에너지의 엑스선 영상 및 제2에너지의 엑스선 영상을 획득하므로 엑스선 촬영시 피검사체의 호흡이나 심장의 운동에 의해 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있다.
상술한 도 2의 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과하며 피검사체가 서있지 않고 누워 있거나 앉아 있는 것도 가능하고 이 외에 양쪽 손잡이를 통해 피검사체의 심전도를 측정할 수 있는 것이면 그 구성에 제한이 없다.
피검사체가 누워서 엑스선 촬영을 하는 경우에는 피검사체가 눕게 되는 지지대 양 옆에 손잡이를 구비할 수 있고 피검사체가 앉아서 엑스선 촬영을 하는 경우에는 피검사체가 앉게 되는 지지대의 양 옆에 손잡이를 구비할 수 있다.
손잡이의 위치는 피검사체가 불편함을 느끼지 않고 양 손으로 잡을 수 있는 위치이면 되고 상술한 기재에 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 쌍극유도에 의해 측정된 피검사체의 심전도 그래프가 도시되어 있다.
쌍극유도는 두 전극 사이의 전압차를 절대치로 기록하는 양극 유도방법으로 앞서 언급한 제1유도(양손)와 제2유도(왼발과 오른손) 및 제3유도(오른발과 왼손)가 쌍극유도에 속한다.
도 3a는 제1유도 즉, 피검사체의 양손으로부터 심전도 신호를 얻는 경우에 나타나는 심전도 그래프이다. 도 3a에 나타난 바와 같이 제1유도는 왼손과 오른손 사이의 전위차를 절대치로 기록하는 것으로서 왼손의 전위가 오른손의 전위보다 높으며 P, Q, R, S, T 파가 주기적으로 나타난다. 본 발명의 실시예에서는 심전도 신호가 같은 위상일 때 제1에너지 및 제2에너지의 엑스선 영상을 획득하므로, 시간 a에서 제1에너지의 엑스선 영상을 획득했다면, 시간 a'가 되는 시점에서 제2에너지의 엑스선 영상을 획득한다.
도 3b는 제2유도 즉, 피검사체의 왼발과 오른손으로부터 심전도 신호를 얻는 경우에 나타나는 심전도 그래프이다. 도 3b에 나타난 바와 같이 제2유도는 왼발과 오른손 사이의 전위차를 절대치로 기록하는 것으로서 왼발의 전위가 오른손의 전위보다 높으며 P, Q, R, S, T 파가 주기적으로 나타난다. 본 발명의 실시예에서는 심전도 신호가 같은 위상일 때 제1에너지 및 제2에너지의 엑스선 영상을 획득하므로, 시간 b일 때 제1에너지의 엑스선 영상을 획득했다면, 시간 b'이 되는 시점에서 제2에너지의 엑스선 영상을 획득한다.
도 3c는 제2유도 즉, 피검사체의 왼발과 왼손으로부터 심전도 신호를 얻는 경우에 나타나는 심전도 그래프이다. 도 3c에 나타난 바와 같이 제3유도는 왼발과 왼손 사이의 전위차를 절대치로 기록하는 것으로서 왼발의 전위가 왼손의 전위보다 높으며 P, Q, R, S, T 파가 주기적으로 나타난다. 본 발명의 실시예에서는 심전도 신호가 같은 위상일 때 제1에너지 및 제2에너지의 엑스선 영상을 획득하므로, 시간 c일 때 제1에너지의 엑스선 영상을 획득했다면, 시간 c'이 되는 시점에서 제2에너지의 엑스선 영상을 획득한다.
도 3a 내지 도 3c의 그래프는 약간의 양적인 차이만 있을 뿐 질적으로는 같은 결과를 갖는다.
따라서, 본 발명의 제2실시예에서는 피검사체의 왼발과 왼손으로부터 심전도 신호를 얻을 수 있다. 다시 도 2를 참조하면, 이 때에는 센서부(10)가 왼쪽손잡이와 왼쪽발판에 장착이 된다.
또한, 본 발명의 제3실시예에서는 피검사체의 왼발과 오른손으로부터 심전도 신호를 얻을 수 있다. 이 때에는 센서부(10)가 오른쪽 손잡이와 왼쪽발판에 장착이 된다.
센서부(10)가 양쪽 손잡이 및 왼쪽 발판 모두에 장착되는 것도 가능하며, 이 경우 피검사체의 특성 및 검사 상황에 따라서 제1유도, 제2유도 및 제3유도에 의한 심전도 측정을 자유롭게 할 수 있다.
피검사체가 누워서 엑스선 촬영을 하는 경우에는 피검사체가 누웠을 때 피검사체의 발과 접촉하는 부분에 센서부(10)를 위치시키면 제2유도 또는 제3유도에 의한 심전도 측정을 할 수 있다.
제1유도, 제2유도 및 제3유도 중 어느 방식을 이용하더라도 피검사체는 몸에 전극을 부착할 필요없이 간편하게 심전도를 측정할 수 있다.
상기 다른 실시예들에 있어서도 센서부(10)의 위치만 바뀔 뿐 다른 구성요소들은 제1유도에 의해 심전도를 측정하는 실시예에서와 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치는 피검사체의 심전도 신호를 이용하므로 센서부(10)로부터 감지된 심전도 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리 과정이 필요하다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치는 신호처리부를 더 포함할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 호스트 컴퓨터(50) 및 신호처리부(60)에 대한 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리부는 센서부(10)에서 감지한 심전도 신호를 증폭하고 필터링한 후 디지털 신호로 변환하는 신호처리를 수행한다. 피검사체에서 발생하는 전기적 신호는 매우 미약하고 주변의 전기제품이나 전선 등에서 피검사체로 유기되는 잡음은 매우 크다. 따라서 외부 노이즈는 제거하고 오로지 피검사체에서 발생되는 전기적 신호만 증폭시키기 위하여 신호처리부는 차동 증폭기(61)를 포함한다.
또한, 신호처리부는 차동 증폭기(61)를 통과한 심전도 신호에 증폭된 오프셋 전압이 나타나지 않도록 하거나 노이즈를 제거하기 위한 필터링부(62)를 더 포함할 수 있다.
또한, 신호처리부는 필터링된 심전도 신호를 증폭하기 위하여 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
그리고 신호처리부(60)는 상술한 신호 처리 과정을 마친 심전도 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 디지털 변환부(63)를 더 포함한다. 디지털 변환부(63)는 디지털 신호로 변환된 심전도 신호를 호스트 컴퓨터(50)로 전송한다.
호스트 컴퓨터(50)는 신호처리부, 검출부, 센서부(10) 및 전원 공급부(40)와 신호를 주고 받는 송수신부(51), 전송된 심전도 신호에 기초하여 제2에너지의 엑스선 발생시점을 결정하는 에너지제어부(52), 검출부에서 전송한 엑스선 신호에 기초하여 엑스선 영상을 생성하는 이미지 처리부(53) 및 이미지 처리부(53)에서 생성한 이미지를 표시하는 표시부(54)를 포함한다.
송수신부(51)는 전원 공급부(40)로 전압 및 전류에 관한 신호를 전송하여 전원 공급부(40)가 엑스선 발생부(30)로 에너지를 공급하여 엑스선을 발생시키도록 하며, 신호처리부로부터 피검사체의 심전도 신호를 전송받아 에너지제어부(52)로 보내고, 검출부로부터 엑스선 신호를 전송받아 이미지처리부로 보낸다.
에너지제어부(52)는 디지털 신호로 변환된 심전도 신호에 기초하여 제2에너지를 갖는 엑스선의 영상 획득 시점을 결정한다. 에너지제어부(52)는 실시간으로 전송되는 심전도 신호를 분석하여, 제1에너지의 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호의 위상과 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 시점에서 제2에너지의 엑스선을 조사하여 영상을 획득할 수 있도록 전원 공급부(40)에 제2에너지에 대한 전압, 전류 신호를 전송한다.
이미지 처리부(53)는 제1에너지의 엑스선 신호를 전송받아 제1에너지 엑스선 영상을 생성하고, 제2에너지의 엑스선 신호를 전송받아 제2에너지의 엑스선 영상을 생성하고 제1에너지의 엑스선 영상 및 제2에너지의 엑스선 영상에서 감쇠 계수 차이를 이용하여 가중치를 적용해서 빼면 뼈와 연조직이 분리된 영상을 얻을 수 있다. 본 발명에서 사용되는 이미지 처리 방식은 공지의 이중 에너지 감산(DEXA:Dual-Energy X-ray Absorptiometry) 방식이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
표시부(54)는 이미지 처리부(53)에서 생성한 영상을 출력함으로써 검사자가 피검사체의 건강상태를 진단할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다. 당해 실시예에서는 피검사체의 흉부 엑스선 촬영을 수행하는 것으로 하며, 피검사체가 검출부 앞에 서서 검출부에 흉부를 밀착함으로써 촬영을 진행하는 것으로 한다. 또한, 제1에너지가 고에너지, 제2에너지가 저에너지인 것으로 한다.
도 5를 참조하면, 먼저 피검사체에 대한 심전도 측정을 시작한다(100). 피검사체에 대한 심전도 측정은 피검사체가 자세 유지를 위해 잡은 양쪽 손잡이(제1유도) 또는 손잡이 및 발판(제2유도 및 제3유도)에 의해 이뤄지며 측정된 심전도 신호는 호스트 컴퓨터(50)로 전송되어 디지털 신호로 변환된다. 심전도 측정은 촬영이 종료될 때까지 실시간으로 이루어질 수 있다.
그리고 피검사체에 고에너지를 갖는 엑스선을 조사하여 고에너지의 엑스선 영상을 획득한다(110). 고에너지의 엑스선 영상은 흉부 촬영에 적합한 고전압인 110kVp의 전압과 120mA의 전류를 엑스선 발생부(30)에 공급함으로써 얻을 수 있다.
그리고 측정된 심전도 신호를 분석하여 고에너지의 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호의 위상을 판단한다(120). 심전도 신호의 분석 및 위상의 판단은 호스트 컴퓨터(50)에서 이루어지며 분석되는 심전도 신호는 디지털 신호로 변환된 심전도 신호이다.
그리고 고에너지의 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호의 위상과 같은 위상의 심전도 신호가 발생하는 때에 저에너지를 조사하여 저에너지의 엑스선 영상을 획득한다(130). 이를 위해 흉부 촬영에 적합한 저전압인 60kVp의 전압과 200mA의 전류를 엑스선 발생부(30)에 공급할 수 있다. 흉부 엑스선 영상의 경우, 심장의 운동에 따른 영향을 받게 되므로 순차적으로 촬영할 경우 촬영된 영상들 사이에 차이가 발생할 수 있으나, 본 발명은 심전도 신호가 같은 위상을 가질 때에 고에너지의 엑스선 영상과 저에너지의 엑스선 영상을 획득하므로 이러한 문제점을 방지할 수 있다.
그리고 고에너지의 엑스선 영상과 저에너지의 엑스선 영상으로부터 뼈와 연조직을 분리한다(140). 이는 공지의 이중에너지감산(DEXA) 방식에 의하여 이루어는 것으로서 뼈와 연조직의 감쇠계수를 이용하여 가중치를 산출하고 두 영상의 대수과정으로 뼈와 연조직을 분리한다.
도 5의 순서도로 표현된 실시예는 본 발명의 실시예 중 하나에 불과하며, 제1에너지가 저에너지, 제2에너지가 고에너지일 수도 있고 에너지 발생부에 공급되는 전압과 전류 역시 적절한 예시일 뿐이며 다른 범위의 전압과 전류를 공급하는 것도 가능하다.
센서부: 10 검출부: 20
엑스선 발생부: 30 전원 공급부: 40
호스트 컴퓨터: 50 에너지 제어부: 52

Claims (13)

  1. 피검사체에 제1에너지의 엑스선부터 제n에너지의 엑스선(X-ray)까지 순차적으로 조사하는 엑스선(X-ray) 발생부;
    상기 엑스선 발생부에 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 엑스선 발생부에서 조사되어 상기 피검사체를 투과한 엑스선을 검출하여 전기 신호로 변환하는 검출부;
    상기 피검사체가 잡을 수 있는 손잡이에 장착되고, 상기 피검사체의 심장이 운동함에 따라 발생하는 심전도 신호를 감지하는 센서부;
    상기 센서부에서 감지한 심전도 신호에 기초하여, 제1에너지의 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호와 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 제2에너지부터 제n에너지까지의 엑스선을 각각 조사하여 엑스선 영상을 획득하도록 제어하는 호스트 컴퓨터를 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는, 상기 피검사체의 오른손과 접촉하는 우수전극, 상기 피검사체의 왼손과 접촉하는 좌수전극 및 접지전극을 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부에서 감지한 심전도 신호를 분석할 수 있도록 심전도 신호를 필터링 및 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 신호처리부를 더 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는 상기 검출부로부터 엑스선 신호를 수신하고, 상기 신호처리부로부터 디지털 신호로 변환된 심전도 신호를 수신하고, 상기 엑스선 발생부 및 상기 전원 공급부에 제어 신호를 송신하는 송수신부를 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는 상기 송수신부로부터 상기 디지털 신호로 변환된 심전도 신호를 실시간으로 전송받아, 상기 제1에너지의 엑스선 영상을 획득한 시점에서의 심전도 신호와 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 상기 제2에너지부터 제n에너지까지의 엑스선을 각각 조사하여 엑스선 영상을 획득하도록 엑스선 영상 획득 시점을 결정하는 에너지 제어부를 더 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는 상기 송수신부로부터 복수의 엑스선 신호를 전송받아 복수의 엑스선 영상을 생성하고 상기 복수의 엑스선 영상에 가중치를 적용한 후 감산함으로써 뼈와 연조직이 분리된 영상을 생성하는 이미지 처리부를 더 포함하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 n은 2이고, 상기 제1에너지는 고에너지이고, 상기 제2에너지는 저에너지인 것으로 하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 피검사체의 발과 접촉하는 발판에 더 장착되는 다중 에너지 엑스선 영상 장치.
  9. 피검사체가 잡은 손잡이 또는 상기 피검사체의 발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하고;
    상기 피검사체에 제1에너지의 엑스선을 조사하여 제1에너지의 엑스선 영상을 획득하고;
    상기 측정된 심전도 신호를 분석하여 상기 제1에너지의 엑스선 영상이 획득된 시점에서의 상기 피검사체의 심전도 신호의 위상을 판단하고;
    상기 판단된 위상과 같은 위상을 갖는 심전도 신호가 발생하는 때에 제2에너지의 엑스선부터 제n에너지까지의 엑스선을 각각 조사하여 엑스선 영상을 획득하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 양 손으로 잡은 양쪽 손잡이에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것인 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 오른손으로 잡은 손잡이에 장착된 센서부 및 상기 피검사체의 왼발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것인 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 피검사체의 심전도 신호를 측정하는 것은, 상기 피검사체가 왼손으로 잡은 손잡이에 장착된 센서부 및 상기 피검사체의 왼발과 접촉하는 발판에 장착된 센서부로부터 상기 피검사체의 심전도 신호를 감지하여 이루어지는 것인 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1에너지의 엑스선 영상 및 상기 제2에너지부터 제n에너지까지의 엑스선을 각각 조사하여 획득한 엑스선 영상에 가중치를 적용한 후 감산함으로써 뼈와 연조직이 분리된 영상을 생성하는 다중 에너지 엑스선 영상 장치의 제어방법.
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