KR101476250B1 - System for measuring displacement of radiation diagnosis apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저가의 비용으로 방사선 진단 장치가 구동되는 동안 엑스선 디텍터에 도달하는 엑스선의 상대적인 변위를 효율적으로 측정할 수 있는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus, and more particularly, to a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus capable of efficiently measuring a relative displacement of an X-ray reaching an X-ray detector while an X- Measurement system.
현대 의료기기 산업은 기존 산업의 각 부문에서의 첨단 기술이 융합되어 있다. 특히, 현대인에 수명 연장 및 건강 증진에 대한 관심이 높아짐에 따라 많은 의료 기술들이 개발되었고, 최근에는 암, 종양 등의 치료에 있어서도 상당한 기술 발전이 이루어져, 이제는 주기적인 건강 검진을 통해 조기 치료가 가능하게 되었다.The modern medical device industry is blended with advanced technology in each part of the existing industry. Especially, as the interest in extension of life span and health promotion to modern people has been increased, many medical technologies have been developed. Recently, a considerable technological development has been made in the treatment of cancer and tumors. .
현재 외과 수술에 의한 치료 방법은 종양 등의 제거에 가장 보편적으로 시술되는 방법이며, 집도의 개인의 능력 및 컨디션에 의해 수술 결과가 전적으로 결정되는 경향이 크다. 여기에, 수줄 중 육안으로 확인하기 어려운 부위가 존재하거나 정밀한 시술이 요구되는 경우, 의료용 진단 장치를 활용하면 수술중 종양 부위 등의 관찰이 필요할 때, 침습 부위를 최소화하며 진행할 수 있다.Currently, surgical treatment is the most commonly performed method for the removal of tumors, and the surgical results are largely determined by the individual's ability and condition. In this case, if there is a part difficult to be visually confirmed or a precise operation is required, medical diagnostic apparatus can be used to minimize the invasion site when observation of the tumor site during surgery is required.
다만, 이러한 의료용 진단 장치들은 촬영시 획득하는 이미지에 대한 정밀도를 보장할 수 있어야 하며, 이를 위해 주기적으로 캘리브레이션(calibration)을 실시하게 되고, 이를 통해 획득한 이미지에 대한 변형 경향을 추적하여 보다 정확한 이미지를 획득할 수 있다.However, these medical diagnostic apparatuses must be able to ensure the accuracy of images acquired during the photographing. To do so, periodic calibration is performed, thereby tracking the deformation tendency of the acquired images, Can be obtained.
이러한 장치 중에서 특히 평판 패널 디텍터를 사용하는 Cone-Beam CT(CBCT) 장치가 최근 들어 의료산업에서도 관심도가 증가하고 있다. CBCT의 성능 평가와 캘리브레이션의 중요성이 여러 연구팀의 연구결과로부터 언급된 바 있으며, CBCT 시스템으로부터 획득한 이미지의 재구성 알고리즘 또한 최근에 이르기까지 많은 연구가 진행되었다.Of these devices, Cone-Beam CT (CBCT) devices using flat panel detectors have been increasingly popular in the medical industry in recent years. The importance of performance evaluation and calibration of CBCT has been mentioned from the results of several researches, and the algorithm of image reconstruction obtained from CBCT system has also been studied until recently.
일반적으로 Cone Beam Computed Tomography 분야에서는 캘리브레이션을 위해 정밀 제작한 팬텀을 이용하는데, 지난 10년간 여러 연구팀이 팬텀을 활용한 캘리브레이션 기법에 대한 연구를 수행한 바 있다.Generally, in the field of Cone Beam Computed Tomography, we use a precision phantom for calibration. Over the past decade, several research teams have studied the phantom-based calibration technique.
연구 결과들로부터 소개된 온라인 캘리브레이션 기법들은 주로 회전하는 CBCT 시스템에서 팬텀을 촬영하여 얻은 많은 캘리브레이션 이미지를 바탕으로 평판 패널 디텍터와 소스이 캘리브레이션 파라미터를 실험적으로 얻어내는 방법을 사용하였다. 오프라인 캘리브레이션 기법은 주로 최적화를 기반으로 한 반복 계산적인 캘리브레이션 파라미터 결정 과정으로 정밀도는 높으나 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.The on-line calibration techniques introduced from the results of the research mainly used a method of experimentally obtaining the flat panel detector and the source calibration parameters based on the many calibration images obtained by photographing the phantom in a rotating CBCT system. The off-line calibration method is mainly an optimization-based iterative calculation of the calibration parameters, which has a high accuracy but takes a considerable time.
또한, 팬텀을 이용하는 경우, CBCT 시스템의 운용시 전적으로 수행된 캘리브레이션 정보에 의존할 수 밖에 없다는 한계점도 존재한다. 즉, 기구의 반복 정밀도가 보장되기 어려워 캘리브레이션 정보의 신뢰도가 떨어질 수 있다는 문제점이 존재한다.In addition, there is a limitation in that the use of the phantom is dependent on the calibration information which is performed entirely when the CBCT system is operated. That is, there is a problem that reliability of the calibration information may be lowered because the accuracy of repetition of the mechanism is not ensured.
<참고문헌><References>
1. H.Li, W.Giles, J.Bowsher, and F.-F. Yin, "A dual cone-beam ct system for image guided radiotherapy: Initial performance characterization," Nedical Physics, vol.40, no.2, p.021912,2013.1. H. Li, W. Giles, J. Bowsher, and F.-F. Yin, "A dual cone-beam ct system for image guided radiotherapy: Initial performance characterization," Nedical Physics, vol. 40, no. 2, p.021912,
2. S.Zhu, J. Tian, G. Yan, C. Qin, and J. Feng, "Cone beam micro-ct system for small animal imaging and performance evaluation,", Journal of Biomedical Imaging, vol.2009, pp.16:1-16:9, Jan.2009.2. S. Zhu, J. Tian, G. Yan, C. Qin, and J. Feng, "Cone beam micro-ct system for small animal imaging and performance evaluation," Journal of Biomedical Imaging, vol.2009, pp 16: 1-16: 9, Jan.2009.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방사선 진단 장치의 구동되는 동안 엑스선 디텍터 상에 도달하는 엑스선의 상대적인 변위를 효율적으로 측정할 수 있는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a displacement measurement system for a radiation diagnostic apparatus capable of efficiently measuring a relative displacement of an X-ray reaching an X-ray detector during driving of the X- .
상기 목적은, 본 발명에 따라, 메인프레임; 상기 메인프레임으로부터 회전가능하게 설치되는 회전 프레임; 상기 회전 프레임 상에 설치되며, 엑스선(X-Ray)를 방출하는 엑스선 소스와 상기 엑스선 소스를 마주보게 배치되어 상기 엑스선을 제공받는 엑스선 디텍터;를 구비하는 방사선 진단부; 상기 엑스선 소스 측에 장착되며, 상기 엑스선 경로와 나란한 광경로를 따라 광을 방출하는 광원; 상기 엑스선 디텍터 측에 장착되며, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 제공받는 수광부;를 포함하며, 상기 방사선 진단부가 작동되는 동안, 상기 수광부에 의해 검출되는 상기 광의 변위를 통해 상기 엑스선 디텍터에 도달하는 상기 엑스선의 변위를 측정하는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에 의해 달성된다.The object is achieved according to the present invention by providing a main frame; A rotating frame rotatably installed on the main frame; A radiation diagnostic unit installed on the rotating frame and having an X-ray source emitting an X-ray and an X-ray detector arranged to face the X-ray source and receiving the X-ray; A light source mounted on the x-ray source side and emitting light along an optical path parallel to the x-ray path; And a light receiving unit mounted on the side of the X-ray detector and receiving light emitted from the light source, wherein during the operation of the X-ray diagnosis unit, the X-rays reaching the X-ray detector through the displacement of the light detected by the light- And a displacement measuring system of the radiation diagnostic apparatus which measures the displacement of the radiation detector.
여기서, 상기 메인 프레임은 높이조절이 가능하게 마련되는 것이 바람직하다.Preferably, the main frame is adjustable in height.
또한, 상기 회전 프레임은 원형, 타원형 또는 다각형으로 마련되는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the rotating frame is provided in a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape.
또한, 상기 엑스선 소스는 상기 회전 프레임의 중심을 향하여 엑스선을 방출하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the X-ray source emits an X-ray toward the center of the rotation frame.
또한, 상기 방사선 진단부는 복수개로 마련되며, 각각의 엑스선 소스로부터 방출되는 엑스선은 상기 회전 프레임의 중심 영역에서 교차되는 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of the radiation diagnosis units are provided, and the X-rays emitted from the respective X-ray sources intersect in the center region of the rotation frame.
또한, 상기 광원으로부터 방출되는 광은 레이저인 것이 바람직하다.Further, the light emitted from the light source is preferably a laser.
또한, 상기 광원은 상기 광원으로부터 방출되는 광의 광경로와 수직인 가상의 평면을 따라 이동가능하게 마련되는 것이 바람직하다.Preferably, the light source is movable along an imaginary plane perpendicular to an optical path of light emitted from the light source.
또한, 상기 수광부는, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 통과시키는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터를 통과한 광의 위치를 검출할 수 있도록 상기 빔 스플리터를 통과한 광을 제공받고 반사하는 타겟면; 상기 타겟면으로부터 반사된 광을 제공받는 광검출부;를 포함하는 것이 바람직하다.The light receiving unit may further include: a beam splitter for passing light emitted from the light source; A target surface that receives and reflects light passing through the beam splitter so as to detect a position of light passing through the beam splitter; And a photodetector receiving light reflected from the target surface.
또한, 상기 타겟면은 상기 빔스플리터로부터 제공되는 광을 산란시키며, 상기 빔스플리터는 상기 타겟면으로부터 산란된 광을 상기 광검출부 측으로 반사시키는 것이 바람직하다.It is preferable that the target surface scatter light provided from the beam splitter, and the beam splitter reflects scattered light from the target surface toward the light detecting portion.
또한, 상기 광검출부는 상기 빔 스플리터로부터 멀어지거나 근접하는 방향으로 이동가능하게 마련되는 것이 바람직하다.It is preferable that the light detecting unit is provided so as to be movable in a direction away from or close to the beam splitter.
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본 발명에 따르면, 저렴한 비용을 통해 방사선 진단 장치의 작동시 엑스선 디텍더에 도달하는 엑스선의 상대적인 변위를 신속하고도 정확하게 측정할 수 있는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템이 제공된다.According to the present invention, there is provided a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus capable of quickly and accurately measuring the relative displacement of an X-ray reaching an X-ray detector at the time of operation of the radiation diagnostic apparatus at low cost.
또한, 방사선 치료와 방사선 진단 장치의 변위 측정을 동시에 수행함으로써 실시간 영상 교정이 가능하다.In addition, real-time image correction is possible by simultaneously performing radiation therapy and displacement measurement of the radiological diagnostic apparatus.
상기 광검출부가 상기 타겟면을 통해 산란된 광을 제공받음으로써 상기 광검출부에서 검출되는 광의 변위에 대한 2차적인 측정이 가능하다.The photodetecting unit is provided with scattered light through the target surface, thereby enabling secondary measurement of the displacement of the light detected by the photodetecting unit.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 메인프레임을 개략적으로 도시한 정면도이고,
도 3은 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 회전프레임 및 방사선 진단부가 결합된 모습을 개략적으로 도시한 정면도이고,
도 4는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 방사선 진단부를 개략적으로 도시한 정면도이고,
도 5는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 광검출부가 슬라이딩하는 모습을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 6은 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 방사선 진단부에서의 광경로를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 이용한 변위 측정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 중심점을 측정하는 일례를 도시한 도면이고,
도 9, 10 및 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 통해 촬영된 영상을 나타낸 사진이다.1 is a perspective view schematically showing a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a front view schematically showing a main frame in the displacement measuring system of the radiological diagnostic apparatus according to Fig. 1,
FIG. 3 is a front view schematically showing a combination of a rotating frame and a radiological diagnosis unit in the displacement measuring system of the radiological diagnostic apparatus according to FIG. 1,
FIG. 4 is a front view schematically showing a radiation diagnostic unit in the displacement measurement system of the radiation diagnostic apparatus according to FIG. 1,
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a state in which the optical detecting unit is slid in the displacement measuring system of the radiological diagnostic apparatus according to FIG. 1,
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an optical path in the radiation diagnosis unit in the displacement measurement system of the radiological diagnostic apparatus according to FIG. 1,
7 is a flowchart schematically illustrating a displacement measurement method using a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention,
8 is a view illustrating an example of measuring a center point in a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention,
9, 10, and 11 are photographs showing images taken through a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a displacement measuring system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템(100)은 방사선 진단장치에서의 변위를 효율적으로 측정함으로써 중심점(isocenter)의 위치 및 반경 등의 검출을 할 수 있는 것으로서, 메인프레임(110)과 회전프레임(120)과 방사선 진단부(130)와 광원(160)과 수광부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
도 2는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 메인프레임을 개략적으로 도시한 정면도이다.Fig. 2 is a front view schematically showing a main frame in the displacement measurement system of the radiological diagnostic apparatus according to Fig. 1;
도 2를 참조하면, 상기 메인프레임(110)은 후술할 회전프레임(120)가 설치되는 부재로서, 본원 발명의 기초적인 프레임을 제공하는 것이다.Referring to FIG. 2, the
본 발명의 일실시예에 따르면, 메인프레임(110)은 전체적으로 사각형을 가지되 상부에 후술할 회전프레임(120)이 설치되도록 회전프레임(120)과 대응되는 형상으로 절단되는 절단부(111)가 형성된다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일실시예에서 메인프레임(110)은 지면에 고정설치되되 높이조절이 가능하게 마련된다. 여기서, 메인프레임(110)의 높이를 조절할 수 있다는 것은 후술할 회전프레임(120)가 설치되는 높이도 조절될 수 있음을 의미한다.In addition, in one embodiment of the present invention, the
이를 자세히 설명하면, 본 발명의 일실시예에서 메인프레임(110)은 회전프레임(120)의 하부와 우측면과 연결되어 회전프레임(120)을 지지하게 되고, 회전프레임(120)과 연결되는 부분이 모두 상하로 이동가능하게 마련됨으로써 회전프레임(120)의 높이를 조절할 수 있다. 다만, 이러한 구성에 제한되는 것은 아니며, 다른 구성을 통해 메인프레임(110)의 높이를 조절하는 것도 가능함은 당연하다.The
도 3은 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 회전프레임 및 방사선 진단부가 결합된 모습을 개략적으로 도시한 정면도이다.FIG. 3 is a front view schematically showing a combination of a rotating frame and a radiological diagnostic unit in the displacement measuring system of the radiological diagnostic apparatus according to FIG. 1;
도 3을 참조하면, 상기 회전프레임(120)은 후술할 방사선 진단부(130)를 통해 방사선 치료를 할 수 있는 공간을 제공하는 부재로서, 본원발명의 일실시예에 따르면 원형으로 마련되어 중앙부분이 중공되어 방사선 치료공간(121)을 형성한다.Referring to FIG. 3, the rotating
한편, 여기서 방사선 치료라 함은 방사선 촬영 등을 포함하는 방사선을 이용한 일체의 치료 행위를 모두 포함한다.Here, the term " radiation therapy " includes all treatments using radiation including radiography.
여기서, 회전프레임(120)은 중심축을 따라 회전가능하게 마련될 수 있다. 즉, 방사선 방출 범위, 더 자세히는 방사선 치료 범위의 확장 등을 위해 중심축을 따라 회전함으로써 후술할 방사선 진단부(130), 엑스선소스(140)와 엑스선 디텍터(150)의 위치도 변경시킬 수 있다.Here, the rotating
이러한, 회전프레임(120)의 회전을 구현하기 위해, 메인프레임(110)과 회전프레임(120) 사이에 별도의 슬라이딩부(122)를 구비할 수 있고, 회전프레임(120)은 외주연이 슬라이딩부(122)를 따라 슬라이딩함으로써 메인프레임(110)으로부터 회전할 수 있다.In order to realize the rotation of the
한편, 본 발명의 일실시예에서의 메인프레임(110)과 회전프레임(120)의 결합관계를 설명하면, 메인프레임(110)의 상부에는 외면으로부터 가로방향으로 연장되어 회전프레임(120)과 연결되되, 회전가능하게 마련되는 연결축(122)이 구비되어 회전프레임(120)을 메인프레임(110) 상에 장착시킬 수 있다.The
즉, 회전프레임(120)은 z축 방향을 중심으로 하여 회전할 수 있고, x축 방향을 중심으로 회전할 수 있다. That is, the
더 나아가, 메인프레임(110)의 높이가 조절가능하게 됨으로써, 회전프레임(120)의 설치높이도 조절할 수 있다.Furthermore, the height of the
상기 방사선 진단부(130)는 회전프레임(120) 상에 설치되어 방사선 치료을 위해 엑스선을 방출하고 검출하는 것으로써, 엑스선 소스(140)와 엑스선 디텍터(150)를 포함한다.The radiation
한편, 본 발명의 일실시예에서 방사선 진단부(130)는 원뿔형의 엑스선을 방사하며, 이를 촬영하기 위한 평판형의 디텍터를 사용하는 Cone-Beam CT system(이하 CBCT)를 채택한다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일실시예에서는 2개의 방사선 진단부(130)를 구비하며, 각각의 방사선 진단부(130)는 x축 방향 및 y축 방향으로 방사선 치료을 할 수 있도록 설치된다. In an embodiment of the present invention, two
상기 엑스선 소스(140)는 엑스선을 방출하는 것으로서, 본 발명의 일실시예에서는 최초 상태시 회전프레임(120)의 12시 방향 및 9시 방향에 각각 설치되어 회전프레임(120)의 중심을 향하여 엑스선을 방출한다.The
상기 엑스선 디텍터(150)는 엑스선 소스(140)로부터 방출된 엑스선을 검출하는 것으로서, 본 발명의 일실시예에서는 회전프레임(120)이 회전하지 않은 상태인 최초 상태에서 회전프레임(120)의 3시 방향 및 6시 방향에 각각 설치되어 각각 9시 방향 및 12시 방향에 설치된 엑스선 소스(140)로부터 방출되는 엑스선을 제공받는다.The
즉, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에서 엑스선 소스(140) 및 엑스선 디텍터(150)는 회전프레임(120)의 중심을 기준으로 서로 180°의 간격을 가지도록 배치되며, 각각 회전프레임(120)의 내측벽면 상에 설치된다.3, in an embodiment of the present invention, the
여기서, 회전프레임(120)의 12시 방향에 설치되는 엑스선 소스(140)를 제1 엑스선 소스(141), 9시 방향에 설치되는 엑스선 소스(140)를 제2 엑스선 소스(142)라 정의하고, 6시 방향에 설치되는 엑스선 디텍터(150)를 제1 엑스선 디텍터(151), 3시 방향에 설치되는 엑스선 디텍터(150)를 제2 엑스선 디텍터(152)라 정의하면, 제1 엑스선 소스(141)와 제1 엑스선 디텍터(151)가 서로 연동하여 작동되며, 제2 엑스선 소스(142)와 제2 엑스선 디텍터(152)가 서로 연동하여 작동된다.The
즉, 제1 엑스선 소스(141)와 제1 엑스선 디텍터(151)로 이루어지는 제1 방사선 진단부(131)는 y축 방향으로 방사선 치료을 수행하며, 제2 엑스선 소스(142)와 제2 엑스선 디텍터(152)로 이루어지는 제2 방사선 진단부(132)는 x축 방향으로 방사선 치료을 수행한다.That is, the first radiation diagnostic unit 131 including the first X-ray source 141 and the first X-ray detector 151 performs radiation treatment in the y-axis direction, and the second X-ray source 142 and the second X-ray detector 152 is configured to perform radiation therapy in the x-axis direction.
물론, 이러한 치료 방향은 회전프레임(120)의 회전시 변동될 수 있으나, 여기서는 설명의 편의를 위해 회전프레임(120)의 회전이 발생되지 않은 최초 상태를 기준으로 설명한다.Of course, such a treatment direction may vary during the rotation of the
다시 설명하면, 제1 방사선 진단부(131)로부터 방출되는 엑스선과 제2 방사선 진단부(132)로부터 방출되는 엑스선은 실질적으로 회전프레임(120)의 중심에서 교차하게 되며, 이러한 회전프레임(120)의 중심에 환자, 더 정확히는 치료하고자 하는 환자의 환부를 위치시키게 된다.The x-rays emitted from the first radiation diagnostic unit 131 and the x-rays emitted from the second radiation diagnostic unit 132 substantially intersect at the center of the
도 4는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 방사선 진단부를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 5는 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 광검출부가 슬라이딩하는 모습을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 방사선 진단부에서의 광경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 4 is a front view schematically showing a radiation diagnosis unit in the displacement measurement system of the radiation diagnostic apparatus according to FIG. 1, and FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the optical detection unit slides in the displacement measurement system of the radiation diagnosis apparatus according to FIG. And FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an optical path in the radiation diagnostic unit in the displacement measurement system of the radiation diagnostic apparatus according to FIG.
도 4 내지 도 6를 참조하면, 상기 광원(160)은 엑스선 소스(140) 측에 장착되며, 엑스선 경로와 나란한 광경로를 따라 광을 방출하는 것이다. 즉, 본 발명의 일실시예에서 광원(160)은 제1 엑스선 소스(141) 및 제2 엑스선 소스(142) 측에 각각 장착되며, 광원(160)으로부터 방출되는 광은 엑스선 소스(140)로부터 방출되는 엑스선과 평행한 방향을 따라 방출된다.4 to 6, the
한편, 광원(160)은 광경로와 수직을 이루는 가상의 평면을 따라 이동가능하게 마련될 수 있다. 즉, 가상의 평면은 광경로 및 엑스선 경로와 모두 수직을 형성하며, 이러한 가상의 평면을 따라 광원(160)을 이동시킴으로써 후술할 수광부(170)에 검출되는 광의 최초 위치를 적절히 조절할 수 있다.Meanwhile, the
상기 수광부(170)는 엑스선 디텍터(150) 측에 장착되며, 광원으로부터 방출되는 광을 제공받아 광의 변위를 검출하는 것이다. 즉, 본 발명의 일실시예에서 수광부(170)은 각각의 광원(160)으로부터 방출되는 광의 광경로를 통과하도록 제1 엑스선 디텍터(151) 및 제2 엑스선 디텍터(152) 측에 각각 장착된다.The
상술한 것과 같이 광원(160) 및 수광부(170)의 위치를 결정함으로써, 엑스선경로를 광경로로 대체할 수 있고, 수광부(170)로부터 검출되는 광의 변위가 엑스선의 변위와 동일한 것으로 볼 수 있다.By determining the position of the
한편, 수광부(170)는 빔 스플리터(171)와 타겟면(172)과 광검출부(173)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 빔 스플리터는(171)는 광경로 상에 배치되어, 광을 반사 또는 통과시키는 부재이다. 즉, 광원(160)으로부터 방출되는 광을 통과시키고, 타겟면(172)으로부터 반사된 광을 광검출부(173) 측으로 반사시킨다.The
상기 타겟면(172)은 빔 스플리터(171)를 통과한 광을 제공받으며, 이를 산란시킴과 동시에 빔 스플리터(171) 측으로 반사시킴으로써 광 변위의 2차원적인 측정을 가능하게 한다. The
여기서, 타겟면(172)도 광경로 상에 배치되는 것이 바람직하다.Here, the
상기 광검출부(173)는 타겟면(172)으로부터 반사되고 빔 스플리터(171)로부터 반사된 광을 제공받아 광의 변위를 검출하는 것이다.The
이러한 광검출부(173)로는 CCD 카메라 또는 CMOS 센서가 사용될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 CMOS 센서를 사용할 수 있다.The
한편, 광검출부(173)는 빔 스플리터(171)에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동가능하도록 마련될 수 있다. 광원(170)과 빔 스플리터(171)와의 간격에 따라 광검출부(173)와 빔 스플리터(171) 사이의 간격을 조절함으로써 광의 변위가 광검출부(173) 상에 모두 검출될 수 있도록 광검출부(173)의 초점거리를 조절할 수 있다. On the other hand, the
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서는 광검출부(173)의 움직임을 안내할 수 있도록 레일(174)를 구비하나 이에 제한되는 것은 아니다.
Referring to FIG. 5, in an embodiment of the present invention, a
지금부터는 상술한 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템를 이용한 변위 측정 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a displacement measuring method using the displacement measuring system of the above-described radiological diagnostic apparatus will be described.
이를 설명하기에 앞서, 본 방법을 통해 측정하고자 하는 방사선의 중심점(isocenter)에 대하여 설명한다.Before describing this, the isocenter of the radiation to be measured through the present method will be described.
방사선의 중심점(Radiation isocenter)란 CBCT 시스템의 회전 중 엑스선 중심벡터가 지나는 경로들이 교차하는 점으로 정의하며, 기계적인 의미의 중심점(isocenter)와는 차별된 의미를 가지며, 그 위치도 상이할 수 있다. 방사선의 중심점은 실제로 방사선 빔이 교차하는 볼륨의 질량 중심으로 볼 수 있으며, 촬영 시에 중심점(isocenter)이 환자의 환부에 위치해야 한다. 중심점(isocenter)은 방사선이 실제로 지나가야 할 경로를 나타내기 때문에 방사선 치료 시에 특히 중요하다.Radiation isocenter is defined as the intersection of the paths through the X-ray center vector during rotation of the CBCT system. It is different from the isocenter of the mechanical meaning, and its position can also be different. The center of the radiation can actually be seen as the center of mass of the volume at which the beam of radiation crosses, and the isocenter must be located at the lesion of the patient during imaging. The isocenter is especially important in radiotherapy because it represents the path through which the radiation should actually pass.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 이용한 변위 측정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.7 is a flowchart schematically illustrating a displacement measurement method using a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템를 이용한 변위 측정 방법(S100)은 상술한 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템(100)을 활용하여 방사선 진단 장치의 변위를 측정하고, 이를 통해 방사선의 중심점(isocenter)의 위치 및 반경 등을 검출할 수 있는 것으로서, 준비단계(S110)와 정렬단계(S120)와 측정단계(S130)와 계산단계(S140)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a displacement measurement method (S100) using a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
상기 준비단계(S110)는 상술한 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템(100)을 준비하는 단계이다. The preparing step S110 is a step of preparing the
상기 정렬단계(S120)는 상술한 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템(100)을 통해 방사선 변위를 측정하기 위한 최적의 상태로 장치를 정렬하는 단계이다.The aligning step S120 is a step of aligning the apparatus in an optimal state for measuring the radiation displacement through the
본 발명의 일실시예예 다른 정렬단계(S120)에서 정렬되는 요소는 광원(160)의 위치 및 광검출부(173)와 빔 스플리터(171) 사이의 이격 거리이다.In one embodiment of the present invention, the elements to be aligned in another alignment step S120 are the position of the
먼저, 광원(160)의 위치는 광원(160)으로부터 방출되는 광의 경로가 타겟면(172)의 중앙부에 도달하며, 타겟면(172)과 수직을 형성하도록 조절된다. First, the position of the
즉, 회전프레임(120)의 회전에 따라 중심점(isocenter)의 변위가 어떠한 방향으로 변경될지 예측하기 어려우므로 최초 상태의 중심점(isocenter)가 타겟면(172)의 중앙부에 위치하도록 하여 변위 측정 가능 범위를 최대화한다.That is, since it is difficult to predict in what direction the displacement of the center of the isocenter will change due to the rotation of the
또한, 광검출부(173)를 이동시켜 광검출부(173)와 빔 스플리터(171) 사이의 이격 간격을 조절한다. 광검출부(173)와 빔 스플리터(171) 사이의 이격 간격에 따라 광검출부(173)에 촬영되는 범위가 결정되므로, 광검출부(173)에 타겟면(172) 전부가 촬영될 수 있도록 광검출부(173)와 빔 스플리터(171) 사이의 이격 간격을 조절한다. 물론, 이를 통해 광검출부(173)에 촬영되는 이미지의 선명도도 조절할 수 있음은 당연하다.The distance between the
상술한 과정을 걸쳐, 정렬된 상태를 기설정된 상태로 정의한다.Through the above-described process, the aligned state is defined as a predetermined state.
상기 치료단계(S130)는 광원(160) 및 수광부(170)가 작동되는 상태에서, 방사선 치료를 수행하는 단계이다. 즉, 이 단계에서는 회전프레임(120)의 움직일 수 있으며, 회전프레임(120)의 회전 등에 의해 방사선 중심점(isocenter)가 변경될 수 있다.The treatment step S130 is a step of performing radiation therapy in a state in which the
다시 설명하면, 방사선 치료와 동시에 광원(160) 및 수광부(170)가 작동되어 광경로의 변위를 광검출부(173)를 통해 검출한다. 상술한 것과 같이 광경로의 변위는 방사선 경로의 변위, 즉, 엑스선 소스(140)와 엑스선 디텍터(150) 사이의 상대적인 변위와 동일하므로, 광검출부(173)를 통해 광경로의 변위를 측정하더라도 방사선 경로의 변위와 동일한 변위를 측정할 수 있다.In other words, the
상기 계산단계(S140)는 광원(160) 및 수광부(170)를 통해 촬영된 광의 변위를 측정하고, 방사선 중심점(isocenter)의 위치 및 반경 등을 결정하는 단계이다.The calculation step S140 is a step of measuring the displacement of the light taken through the
여기서, 방사선 중심점(isocenter)의 위치를 구하기 위해서는 엑스선 소스(140)와 엑스선 디텍터(150)의 상대적인 변위가 중요하게 작용한다. CBCT 시스템의 경우, 이미지 체인이 수직한 방향으로 설정되기 때문에 이상적인 경우, 복수개의 엑스선의 중심선의 교차점이 중심점(isocenter)이 된다.Here, in order to determine the position of the radiation center (isocenter), the relative displacement between the
다만, 실제 장치의 경우 중력의 영향을 받기 때문에 복수개의 엑스선이 교차하는 지점을 찾기는 어렵다. 심지어 측정단계(S130)를 수행하는 동안 중심선들이 교차하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 중심점에 대한 근사 모델로 중심점 구(Isocenter Sphere)를 설정한다. However, in the case of an actual device, it is difficult to find a point where a plurality of X-rays intersect because of the influence of gravity. The centerlines may not intersect during the measurement step (S130). Accordingly, in an embodiment of the present invention, a center point sphere is set as an approximate model of the center point.
즉, 서로 수직하게 설치되는 제1 방사선 진단부(131)와 제2 방사선 진단부(132)의 엑스선 경로들은 항상 수직하므로 두 엑스선 경로와 접하는 최소 반경의 구를 구해냄으로써 중심점(isocenter)를 구한다.That is, the x-ray paths of the first radiation diagnostic unit 131 and the second radiation diagnostic unit 132 installed vertically to each other are always perpendicular to each other, so that the isocenter is obtained by obtaining a sphere having a minimum radius in contact with the two x-ray paths.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템에서 중심점을 측정하는 일례를 도시한 도면이다.8 is a view illustrating an example of measuring a center point in a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 엑스선은 대략적으로 하나의 중심선으로 표시할 수 있으며, 그 중심선은 엑스선 디텍터(150)에 도달하기까지 직진성을 유지한다. 중심점 구(isocenter sphere)는 진단 장치의 소정 상태에서 0으로 초기 설정되며, 회전프레임(120)의 회전에 따라 초기 위치에서 벗어나며, 각각의 2차원 좌표는 하기와 같다.Referring to FIG. 8, the X-ray can be represented by approximately one center line, and the center line thereof maintains the straightness until reaching the
d1=(y1,z1), d2=(x2,z2)d 1 = (y 1 , z 1 ), d 2 = (x 2 , z 2 )
여기서, 상술한 2개의 2차원 좌표로부터 3차원 좌표를 도출하면, 그 값이 중심점 구(isocenter sphere)의 중심점이 된다. 이를 표시하면 하기와 같다.Here, when the three-dimensional coordinates are derived from the above two two-dimensional coordinates, the value becomes the center point of the isocenter sphere. This is shown below.
Oi=(x2,y1,(z1+z2)/2)O i = (x 2 , y 1 , (z 1 + z 2 ) / 2)
또한, 중심점 구(isocenter sphere)의 반지름은 하기와 같다.The radius of the isocenter sphere is as follows.
상술한 내용을 광원(160) 및 수광부(170)에 적용하여, 상기 계산단계(S140)에서는 측정단계(S130)에서 광검출부(173)를 통해 획득한 이미지를 전산해석하여 최초 지점으로부터 광 변위의 변화값 및 타겟의 직경을 픽셀 단위로 계산하게 되며, 도출된 픽셀값을 타겟의 픽셀값과 비교하여 픽셀당 거리를 추출하게 된다.The above description is applied to the
여기서, 광원(160)과 엑스선 소스(150)가 일체로 결합되되 광원(160)과 엑스선 소스(150)가 나란한 방향으로 각각 광과 엑스선을 방출하기 때문에 광의 변위와 엑스선의 변위를 동일한 방법으로 측정할 수 있고, 더 나아가, 실질적으로 광 검출부(173)를 통해 측정되는 광 변위의 변화값이 엑스선 변위의 변화값과 동일한 것으로 볼 수 있다.Since the
도 9, 10 및 11은 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 통해 촬영된 영상을 나타낸 사진이다.9, 10, and 11 are photographs showing images taken through a displacement measurement system of a radiation diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 9 내지 11을 참조하면, 방사선 진단장치의 구동에 따라 방사선 진단부(130)의 중심점이 변동하고, 결국, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템(100)을 통해 이의 변위를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
9-11, the center point of the radiation
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
100: 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템
110: 메인프레임 120: 회전프레임
130: 방사선 진단부 140: 엑스선 소스
150: 엑스선 디텍터 160: 광원
170: 수광부
S100: 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템을 이용한 변위 측정 방법
S110: 준비단계 S120: 정렬단계
S130: 측정단계 S140: 계산 단계100: Displacement measurement system of radiation diagnostic apparatus
110: main frame 120: rotating frame
130: Radiation diagnosis section 140: X-ray source
150: X-ray detector 160: Light source
170:
S100: Displacement measurement method using displacement measurement system of radiation diagnostic apparatus
S110: preparation step S120: alignment step
S130: Measurement step S140: Calculation step
Claims (13)
상기 메인프레임으로부터 회전가능하게 설치되는 회전 프레임;
상기 회전 프레임 상에 설치되며, 엑스선(X-Ray)를 방출하는 엑스선 소스와 상기 엑스선 소스를 마주보게 배치되어 상기 엑스선을 제공받는 엑스선 디텍터;를 구비하는 방사선 진단부;
상기 엑스선 소스 측에 장착되며, 상기 엑스선 경로와 나란한 광경로를 따라 광을 방출하는 광원;
상기 엑스선 디텍터 측에 장착되며, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 제공받는 수광부;를 포함하며,
상기 방사선 진단부가 작동되는 동안, 상기 수광부에 의해 검출되는 상기 광의 변위를 통해 상기 엑스선 디텍터에 도달하는 상기 엑스선의 변위를 측정하는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.Mainframe;
A rotating frame rotatably installed on the main frame;
A radiation diagnostic unit installed on the rotating frame and having an X-ray source emitting an X-ray and an X-ray detector arranged to face the X-ray source and receiving the X-ray;
A light source mounted on the x-ray source side and emitting light along an optical path parallel to the x-ray path;
And a light receiving unit mounted on the X-ray detector side and receiving light emitted from the light source,
And measures the displacement of the x-ray reaching the x-ray detector through displacement of the light detected by the light receiving unit while the radiation diagnostic unit is operating.
상기 메인 프레임은 높이조절이 가능하게 마련되는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the main frame is adjustable in height.
상기 회전 프레임은 원형, 타원형 또는 다각형으로 마련되는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the rotating frame is provided in a circular, elliptic or polygonal shape.
상기 엑스선 소스는 상기 회전 프레임의 중심을 향하여 엑스선을 방출하는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method of claim 3,
Wherein the x-ray source emits an x-ray toward the center of the rotating frame.
상기 방사선 진단부는 복수개로 마련되며, 각각의 엑스선 소스로부터 방출되는 엑스선은 상기 회전 프레임의 중심 영역에서 교차되는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the radiation diagnostic unit is provided in plurality and the X-rays emitted from each of the X-ray sources are crossed in the central region of the rotation frame.
상기 광원으로부터 방출되는 광은 레이저인 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light emitted from the light source is a laser.
상기 광원은 상기 광원으로부터 방출되는 광의 광경로와 수직인 가상의 평면을 따라 이동가능하게 마련되는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light source is movable along a virtual plane perpendicular to an optical path of light emitted from the light source.
상기 수광부는,
상기 광원으로부터 방출되는 광을 통과시키는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터를 통과한 광의 위치를 검출할 수 있도록 상기 빔 스플리터를 통과한 광을 제공받고 반사하는 타겟면; 상기 타겟면으로부터 반사된 광을 제공받는 광검출부;를 포함하는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.The method according to claim 1,
The light-
A beam splitter for passing light emitted from the light source; A target surface that receives and reflects light passing through the beam splitter so as to detect a position of light passing through the beam splitter; And a photodetector unit for receiving light reflected from the target surface.
상기 타겟면은 상기 빔스플리터로부터 제공되는 광을 산란시키며,
상기 빔스플리터는 상기 타겟면으로부터 산란된 광을 상기 광검출부 측으로 반사시키는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.9. The method of claim 8,
The target surface scattering light provided from the beam splitter,
Wherein the beam splitter reflects the scattered light from the target surface to the optical detection unit side.
상기 광검출부는 상기 빔 스플리터로부터 멀어지거나 근접하는 방향으로 이동가능하게 마련되는 방사선 진단 장치의 변위 측정 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the optical detection unit is provided movably in a direction away from or close to the beam splitter.
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2014
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