KR101628245B1 - Ｘ선 검출기에서 자동으로 노출을 감지하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동으로 노출을 감지하는 무선 X선 검출기 및 무선 X 선 검출기의 구동 방법에 관한 것으로, X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제 1 검출부와 제 1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 제2 검출부 및 제2 검출부가 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는지에 따라, 제1 검출부의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 제1 검출부에 인가하는 게이트 구동부를 포함하는 무선 X 선 검출기 및 구동 방법이 개시된다.
Description
본 발명은 X선 검출기에서 X선을 검출하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
X선 검출기가 X선을 검출함에 있어서, 기존 유선 X선 검출기는 HVPS(High Voltage Power Supply)와 선으로 연결되어 동기화하였다. X 선 노출 요청(exposure request) 신호가 들어오면, X 선 튜브(Tube)와 HVPS가 X선 대기 상태가 된다. 튜브 예열이 끝나고, X선 검출기가 준비되었다는 신호를 HVPS로 보내면 HVPS는 X선을 송출(shot)하고 X선 생성 과정이 종료된다.
무선 X선 검출기의 경우는 상기의 과정이 무선 통신으로 이루어진다. 무선의 경우에는 검출기와 HVPS 가 선이 없이 연결되어, X 선 검출기의 위치와 동작이 자유롭다.
그러나 종래의 방법에 따라 검출기와 HVPS(High Voltage Power Supply)의 동기화를 통신으로 수행할 경우에, 통신의 지연으로 인해 X선 검출기와 HVPS 사이의 동기화가 완벽하게 수행되지 않을 수 있다. 또한, 동기화하는 동안에 시간적인 지체(delay)가 발생할 수 있으므로, 무선 X선 검출기와 HVPS가 동기화과정을 거치지 않는 X선 검출기의 검출방법이 요구된다.
본 발명은 X선 검출기에서 자동으로 노출을 감지하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 X 선 검출기는, X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부; 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 제2 검출부; 및 제2 검출부가 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는지에 따라, 제1 검출부의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 제1 검출부에 인가하는 게이트 구동부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 검출부는, 제1 검출부의 뒷면에 위치하며, 제1 검출부의 중심 위치와 동일한 중심 위치를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 검출부는, 제1 검출부가 검출하는 X 선보다 평균 에너지가 높은 X 선을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 게이트 구동부는, 제2 검출부가 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 경우, 스위칭 소자를 턴 오프(turn off) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 게이트 구동부는, 제2 검출부가 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하지 않는 경우, 스위칭 소자를 턴 온(turn on) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제1 검출부는, 복수의 광 감지 소자를 포함하고, 게이트 구동부는, 소정의 임계 시간 이내에 복수의 광 감지 소자에 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 X 선 검출기는, 제1 검출부로부터 출력되는 검출 신호를 수신하고, 검출 신호에 기초하여 X 선 영상을 생성하는 데이터 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 데이터 처리부는, X 선 영상에 대한 잔상 제거 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 검출부는, 복수의 광 감지 소자를 포함하고, 광 감지 소자는, 실리콘 광증배관(Silicon Photo Multiplier, SiPM)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 제2 검출부는, 고체형 포토 멀티플라이어 튜브(Solid State Photo Multiplier Tube)를 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 X 선 검출기를 구동하는 방법은, X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 단계; 및 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출함에 따라, 제1 검출부에 인가되는 게이트 펄스를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 X 선 검출기는, X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부; 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 제2 검출부; 제1 검출기에 구동 전압을 인가하는 바이어스 회로; 제1 검출부로부터 출력되는 검출 신호를 수신하는 리드아웃 회로; 제2 검출부가 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는지에 따라, 제1 검출부의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 제1 검출부에 인가하는 게이트 구동부를 포함한다.
도 1은 X선 검출기에서 노출을 감지하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 X선 검출기의 두께에 따른 X선의 흡수도를 X선의 에너지에 따라 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다..
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 제1 검출부와 제2 검출부를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1검출부와 제 2 검출부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다..
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 관련하여, X 선의 검출에 따라 스위칭 소자를 동작시키는 내용을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 X선 검출기를 도시한 도면이다.
도 2는 X선 검출기의 두께에 따른 X선의 흡수도를 X선의 에너지에 따라 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다..
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 제1 검출부와 제2 검출부를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1검출부와 제 2 검출부의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다..
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 관련하여, X 선의 검출에 따라 스위칭 소자를 동작시키는 내용을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 X선 검출기를 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서에서, “이미지 또는 영상”은 이산적인 이미지 요소들(예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이미지는 X 선 진단 시스템에 의해 획득된 대상체의 의료 이미지 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 “대상체(object)”는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, “대상체”는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 “사용자”는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가, 방사선사 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 X선 검출기에서 노출을 감지하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 1은, X선 발생기(X-ray generator)(10), 대상체(20), 및 X선 검출기(30)를 도시한다. X선 발생기(10)에서 발생한 X선은 대상체(20)를 투과한 뒤, X선 검출기(30)에 도달한다.
X선 발생기(10)는 대상체(20)를 투과시키는 X선을 발생시키는 장치이다. X선을 발생시키려면 전자의 보급과 전자의 가속 및 가속전자의 급격한 저지가 필요하다. X선 발생기(10)는 전자를 보급하는 음극과 전자를 가속시키는 고압발생장치, 가속전자를 급격하게 저지하는 대음극으로 이루어진다. 대음극은 가속전자의 일부 에너지가 열로 바뀌어 고온이 되므로 보통 텅스텐이 사용되며, X 선 발생기(10)는 대음극을 냉각시키는 수단을 더 포함할 수 있다.
X선 검출기(30)는, X 선에 의한 형광으로 증폭하는 것을 이용하여 X 선을 검출하는 종류 또는 X 선에 의해서 기체 속에 생기는 이온 쌍이나 반도체 속에 생기는 전자 및 정공쌍에 의해 X 선을 검출하는 종류를 포함한다. 또한 X선에 의한 가스의 이온화를 이용하는 종류로서, X선에 의한 발광을 이용한 신틸레이션 검출기 및 반도체 방사선 검출기가 있다. 신틸레이션 검출기에 사용되는 신틸레이터는 NaI(T1) 또는 CsI(T1)를 포함할 수 있다.
도 2는 X선 검출기의 두께에 따른 X선의 흡수도를 X선의 에너지에 따라 나타낸 도면이다.
가로축은 CsI, 즉 검출기의 두께를 도시하고, 세로축은 X선이 흡수되는 정도를 퍼센티지로 도시한다.
CsI는 X선 검출부(30)에서 신틸레이터로 사용되는 물질이다. 신틸레이터란 방사선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질로, 방사선 검출에 사용된다. 신틸레이터에 사용되는 물질로는 NaI(Tl), ZnS(Ag), CsI(Tl), LiI(Tl) 등이 있다.
신틸레이터 의 두께가 두꺼워질수록 X선이 지나가는 경로가 더 길어지므로, X선 검출기로 투사된 X선은, 신틸레이터의 두께가 두꺼울수록 신틸레이터에 더 많이 흡수된다. 이때 X선의 에너지에 따라서 흡수되는 정도도 달라지는데, X선의 에너지가 클수록 물체에 대한 투과력이 커지기 때문에 신틸레이터에 흡수되는 정도가 줄어들게 된다. X선 영상을 생성하기 위해서는 X선의 흡수도가 높아야 하므로, 높은 에너지의 X선을 일정 비율 이상으로 흡수하기 위해서는 신틸레이터의 두께가 충분해야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 에 도시된 실시 예에 의한X선 검출기(100)는, 제 1검출부(110), 제 2검출부(120) 및 게이트 구동부(130)를 포함할 수 있다.
제 1검출부(110)는 X선 발생기(10)에서 투사한 X선이 대상체(20)를 통과한 뒤에 도달한 X선을 검출한다.
제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출한다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 제 1 검출부(110)에 도달한 X 선 중 일부는, 제 1 검출부(110)의 신틸레이터에 흡수되지 않는다. 즉, 제2 검출부(120)는, 제1 검출부(110)의 신틸레이터에 흡수되지 못하고 제1 검출부(110)를 투과한 X 선을 검출할 수 있다.
도 3에서 점선으로 도시된 제 2 검출부(120)는, 제 1 검출부(110)의 뒷면에 배치될 수 있다. 제 1 검출부(110)와 제 2 검출부(120) 간의 배치 및 구체적인 관계에 대해서는 도 5에서 구체적으로 설명한다.
게이트 구동부(130)는, 제 2 검출부(120)의 X선 검출여부에 따라 제 1 검출부(110)의 게이트를 제어하는 장치이다. 즉, 게이트 구동부(130)는, 제 2 검출부(120)가 제 1 검출부(110)를 투과한 X 선을 검출하는지에 기초하여, 제 1 검출부(110)가 X 선 신호를 획득(integration)할 수 있도록 제 1 검출부(110)의 게이트를 on/off 시킨다.
한편, 제1 검출부(110)의 게이트가 on되어 있는 경우, 제 1 검출부(110)는 X선 신호를 획득할 수 없다. 반대로, 제 1 검출부(110)의 게이트가 off되어 있는 경우, 제 1 검출부(110)는 X선 신호를 획득할 수 있다.
게이트 구동부(130)는, 제 1 검출부(110)의 게이트를 on시키기 위하여, 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가할 수 있다. 즉, 게이트 구동부(130)는 제 1 검출부(110)의 게이트의 on/off 를 제어하기 위한 게이트 펄스를 생성하고 스위칭 소자에 인가하여, 게이트를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 의한 게이트 구동부(130)는, 제 2 검출부(120)가 X 선을 검출하는 경우에 스위칭 소자를 턴 오프(turn off)시키는 게이트 펄스를 인가할 수 있다. 반대로, 제 2 검출부(120)가 X 선을 검출하지 않는 경우, 게이트 구동부(130)는 스위칭 소자를 턴 온(turn on)시키는 게이트 펄스를 인가할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 X선 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4 에 도시된 실시 예에 의한 X선 검출기(100)는, 제 1 검출부(110), 제 2 검출부(120), 게이트 구동부(130), 바이어스 회로(140), 데이터 처리부(150)를 포함할 수있다.
도 4에 도시된 제 1 검출부(110), 제 2 검출부(120), 게이트 구동부(130)는 도 3에서 설명한 바와 같다.
바이어스 회로(140)는, 제 1 검출기(110)에 구동 전압을 인가한다. 제 1 검출부(110)의 게이트 구동에 필요한 전력을 공급하기 위해, 바이어스 회로(140)는 제 1검출부(110)로 구동 전압을 인가한다.
데이터 처리부(150)는, 제 1 검출기(110)의 게이트가 off 되어 X선 신호를 획득하면, X 선 신호에 수집하여 X선 영상을 획득한다. 또한, 데이터 처리부(150)는 생성한 X 선 영상에 대하여 래그/고스트(Lag/Ghost) 등의 잔상 제거 알고리즘을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 데이터 처리부(150)는, X 선 신호를 수집하는 리드 아웃(read out) 회로를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 처리부(150)는 X 선 영상을 생성하고 처리하는 영상 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 검출부(110)와 제2 검출부(120)를 설명하는 도면이다.
도 5 에 도시된 바와 같이, X선 검출기(100)는 제 1 검출부(110)와 제 2 검출부(120)를 포함할 수 있고, 제 1 검출부(110)는 제 1신틸레이터(112)와 TFT-PIN 배열(114)을 포함한다. 또한, 제 2 검출부(120)는 제 2 신틸레이터(122)와 하나 이상의 광 감지 소자(124)를 포함할 수 있다.일 실시 예에 의한 광감지 소자(124)는 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다.
제 1 검출부(110)의 신틸레이터(112)는 X선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질로 방사선 검출에 사용된다. X선 발생기(10)에서 투사한 X선은, 대상체(20)를 통과한 뒤에 제 1검출부(110)에 도달하여 제1 신틸레이터(112)에 부딪히게 되면 빛을 발하게 된다. TFT-PIN 배열(114)은 TFT 스위치와 광 감지 소자가 복수 개 모여 형성된 배열(array)이다.
TFT 스위치가 off 되는 경우에만, 광 감지 소자가 X선이 신틸레이터와 부딪혀 나온 빛을 감지할 수 있고, 감지된 빛은 전기적 신호로 변환된다. 이에 따라, 데이터 처리부(150)는 전기적 신호로 변환된 X 선 신호를 이용하여, X 선 영상을 획득할 수 있다.
반대로, TFT 스위치가 on 되는 경우, X 선 신호는 축적되지 않고 데이터 처리부(150)로 출력된다. 이에 따라, 데이터 처리부(150)는 X 선 영상을 생성할 수 없다. 즉, 투사된 X 선을 감지하는 시점에서, 제 1 검출부(110)의 TFT 스위치가 off 되어야 무선 X 선 검출기(100)가 X 선을 검출할 수 있다.
제 2 검출부(120)의 제2 신틸레이터(122)는 X선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질로 방사선 검출에 사용된다. 광 감지 소자(124)는 X선에 부딪힌 신틸레이터(122)에서 나오는 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환한다.
X선이 연속적으로 대상체를 투과하면서 에너지가 낮은 X선은 제1 신틸레이터(112)에 흡수된다. 이에 따라, 에너지가 높은 X선만 제2 검출기(120)에 도달하게 된다. 결과적으로, 제 1 검출부(110)를 투과한 X 선의 평균에너지는, 제 1 검출부(110)에 도달하기 이전보다 증가하게 되며, 선속 경화 현상(Beam Hardening)이 발생할 수 있다.
도 5에 나타나는 본 발명의 제 1검출부(110)을 통과한 X선 선질은 제 1 검출부(110)를 투과하기 이전보다 평균에너지가 높게 되므로, 제 2검출부 (120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출하기 위해 X선의 흡수도를 제 1 검출부(110) 보다 높여야 한다.
예를 들어, 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110) 보다 두껍게 구현되어 X 선의 흡수도를 향상시킬 수 있다. 또 다른 실시 예에 의한 제2 검출부(120)는, 제1 신틸레이터(112) 보다 두꺼운 제2 신틸레이터(122)를 포함할 수 있다. 상술한 실시 예 이외에도, 제 2 검출부(120)는 선속 경화 현상에 따라 평균 에너지가 높아진 X 선을 검출하기 위하여 여러 가지 다른 구성을 더 포함할 수 있으며, 도 11에서 구체적으로 설명한다.
한편, 제 1 검출부(110)와 제 2 검출부(120)는 서로 부착되도록 구현될 수 있다. 즉, 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)의 뒷면(X 선이 도달하는 반대편)에 밀착되도록 배치될 수 있다. 또는, 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)로부터 소정 거리 이상 이격되어 배치될 수도 있다. 즉, 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X 선이 산란되거나 잡음의 영향을 받지 않는 소정 거리만큼 제 1 검출부(110)로부터 떨어져서 위치할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1검출부와 제 2 검출부의 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 X선 검출기(100)는 제 1 검출부(110)와 제2 검출부(120)를 포함할 수 있다.
제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)의 후면에 제 1 검출부(110)보다 작은 크기로 위치할 수 있다. 반면에, 제 2 검출부(120)는 도 6에 도시된 바와는 달리, 제 1 검출부(110)와 동일한 크기로 구현될 수도 있다.
제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)의 후면에 제 1 검출부(110)의 가운데에 위치할 수 있다. 즉, 제 2 검출부(120)의 중심은 제 1 검출부(110)의 중심과 동일하게 위치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 7 내지 도 9에 도시된 흐름도는, 이상에서 설명한 무선 X 선 검출기(100)에 포함된 구성요소들 간에 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도, 도 1 내지 도 6 도시된 구성들에 관하여 이상에서 기술된 내용은, 도 7 내지 도 9에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 710에서 무선 X선 검출기(100)의 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출한다.
단계 720에서 게이트 구동부(130)는, 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가한다. 즉, 제 2 검출부(120)에서 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출하는 경우, 게이트 구동부(130)는 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 off 시키는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가할 수 있다. 제 2 검출부(120)에서 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출하지 않는 경우, 게이트 구동부(130)는 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 on 시키는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가할 수있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
단계 810에서, 무선 X선 검출기(100)의 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출할 수 있다.
단계 820에서, 무선 X 선 검출기(100)는 제 2 검출부(120)가 단계 810에서 X 선을 검출하였는지 확인한다. 제 2 검출부(120)에서 제 1 검출부(110)를 투과한 X선이 검출되면 단계 830으로 진행하고, 검출되지 않으면 단계 840으로 진행한다.
단계 830에서, 제 2 검출부(120)에서 제 1 검출부(110)를 투과한 X선이 검출된 경우, 무선 X 선 검출기(100)는 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 off 시키는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가할 수 있다.
단계 840에서, 제 2 검출부(120)에서 제 1 검출부(110)를 투과한 X선이 검출되지 않은 경우, 무선 X 선 검출기(100)는 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 on 시키는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가할 수 있다.
단계 850에서, X선 촬영이 완료되었는지 여부를 확인한다. 촬영이 된 경우에는 검출을 종료하고, 촬영이 되지 않은 경우에는 단계 810으로 돌아갈 수 있다.
도9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 X 선 검출기의 구동 방법을 도시하는 흐름도이다.
단계 910에서, 제 2 검출부(120)는 제 1 검출부(110)를 투과한 X선을 검출한다. 도시되지는 않으나, 무선 X 선 검출기(100)의 제 1 검출부(110)는, 단계 910에서 게이트가 on된 상태일 수 있다. 즉, 단계 910에서 제 1 검출부(110)에 X 선이 도달하지만, 제 1 검출부(110)는 X 선을 축적(integration)하지 않는다.
단계 920에서, 게이트 구동부(130)는 단계 910에서 제 2 검출부(120)가 X 선을 검출함에 따라, 게이트를 off시키는 게이트 펄스를 제1 검출부(110)에 인가한다. 구체적인 내용은 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같다.
단계 930 에서, 제 1 검출부(110)는, 투사되는 X선 신호를 검출한다. 즉, 단계 920에서 게이트 구동부(130)에 의해 게이트가 off되면, 제 1 검출부(110)는 투사되는 X 선을 감지하고, X 선 신호를 축적할 수 있다.
단계 940에서, 무선 X 선 검출기(100)는 검출된 X선 신호를 통해 X선 영상을 생성한다.
단계 950에서, 무선 X 선 검출기(100)는 생성된 X선영상에 대한 후처리 과정을 진행한다. 일 실시 예에 의한 무선 X 선 검출기(100)는, 후처리 과정으로서 래그(lag) 제거(annihilation) 알고리즘, 및 고스트(Ghost) 제거 알고리즘 중 적어도 하나를 적용할 수 있다.
한편, 단계 950 이후에 대해서는 도시되지 않으나, 무선 X 선 검출기(100)는 제 1 검출부(110)의 게이트를 다시 on 시킬 수 있다. 즉, 제 2 검출부(120)는, 제 1 검출부(110)에 도달하는 X 선이 없으므로, 제 1 검출부(110)를 투과하는 X 선을 검출하지 않는다. 이에 따라, 게이트 구동부(130)는 제 1 검출부(110)의 게이트를 다시 on시킬 수 있다.
즉, 무선 X 선 검출기(100)는, X 선 영상 생성 과정이 종료되면, 다시 단계 910 이전 상태로 돌아갈 수 있다. 무선 X 선 검출기(100)가 단계 910 이전 상태에서 대기하는 도중에 X 선 발생기(10)로부터 X 선이 투사되면, 제 2 검출부(120)가 X 선을 검출하고 게이트 구동부(130)는 제 1 검출부(110)를 제어하여 X 선 신호를 획득한다. 무선 X 선 검출기(100)는 상술한 일련의 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 관련하여, X 선의 검출에 따라 스위칭 소자를 동작시키는 내용을 설명하는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 그래프 1010은 X선 발생기(10)에서 무선 X 선 검출기(100)로 X선이 투사되는 시간을 나타낸 것이다. X선은 T1부터 T3 사이의 시간 구간 동안에 무선 X 선 검출기(100)로 투사된다.
그래프 1020은 무선 X 선 검출기(100)가 제 1 검출부(110)를 투과한 X 선이 검출됨에 따라 제 1 검출부(110)를 on/off 시키는 시간을 도시한다. 제 2 검출부(120)가 제 1 검출부(110)를 투과한 X선이 검출하면, 게이트 구동부(130)는 시간 T2에서 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 off시키는 게이트 펄스를 제1 검출부(110)에 인가한다.
마찬가지로, 제 2 검출부(120)가 제 1 검출부(110)를 투과한 X 선을 검출하지 않으면, 게이트 구동부(130)는 시간 T4에서 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자를 on시키는 게이트 펄스를 제 1 검출부(110)에 인가한다.
한편, X 선 발생기(10)가 실제로 X 선을 투사한 T1 내지 T3 시간 구간과, 제 1 검출부(110)의 스위칭 소자가 off 되는 T2 내지 T4 시간 구간은 정확하게 일치하지 않을 수 있다.
이는 제 1 검출부(110)의 모든 게이트의 스위칭 소자를 off 하거나 on할 경우에, 게이트 구동부(130)의 배선의 RC 지연(RC delay) 때문에 게이트 구동부(130)에서부터 가까운 게이트부터 on되거나 off될 수 있기 때문이다.
즉, 제 1 검출부(110)의 첫번째 게이트가 off되는 시간에서부터 마지막 게이트가 off되는 시간까지의 시간 구간은 소정의 임계 시간 이내일 수 있다. 일 실시 예에 의한 임계 시간은, 20μs이하일 수 있다. 도시된 실시 예에서, T1 내지 T3의 시간 구간, 및 T2 내지 T4의 시간 구간이 임계 시간에 대응될 수 있다.
대부분의 X선의 투사시간은 약 10ms 정도이므로, 임계 시간 동안의 X 선의 손실은 전체 영상에서 무시할 수 있을 만큼의 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 일 실시 예에 의한 무선 X 선 검출기(100)는, X 선의 투사가 시작된 시점으로부터 소정의 임계 시간 이내에, 제 1 검출부(110)에 게이트 펄스를 인가할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 X선 검출기를 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이 제 2 검출부(120)의 신틸레이터(122)는 X선이 부딪히면 빛을 발하는 형광 물질로 방사선 검출에 사용된다. 광 감지 소자(124)는 X선에 부딪힌 신틸레이터(122)에서 나오는 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 역할을 한다. 광감지 소자(124)는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의한 무선 X 선 검출기(100)는, X선을 검출하는 기능을 보강하기 위해 신틸레이터(122)와 광 감지 소자(124) 사이에 고체형 포토 멀티플라이어 튜브(Solid State Photo multiplier Tube)(126)를 포함할 수있다.
또 다른 실시 예에 의한 무선 X 선 검출기(100)에 포함된 광 감지 소자(124)는, X선을 검출하는 기능을 보강하기 위해 실리콘 광증배관 (Silicon Photo Multiplier, SiPM)를 포함할 수있다.
실리콘 광증배관 (Silicon Photo Multiplier, SiPM)은 소자의 내부증폭을 이용하는 포토다이오드의 종류다. 일반적인 포토다이오드는 흡수한 광신호를 외부 증폭회로를 통해 증폭시키게 되는데, 이때 외부 잡음도 함께 증폭되는 문제가 있다. 실리콘 광증배관은 소자의 내부에서 100만 배로 신호를 증폭시킬 수 있어 단일 광자까지 측정가능 한 소자이다.
이상에서 설명한 실시 예에 따른 무선 X 선 검출기(100) 및 무선 X 선 검출기(100)의 동작 방법에 의하면, X 선의 노출을 즉각적이고도 효율적으로 검출할 수 있게 된다. 즉, X 선의 투사가 어느 시점에 개시되더라도 통신의 지연 없이 X 선의 검출을 개시할 수 있어서, X 선 검출에 대하여 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있다.
또한, X 선 발생기(10) 및 무선 X 선 검출기(100)를 포함하는 X 선 진단 시스템에 어떠한 부가적인 배선이나 통신 장치의 설치 없이도, 무선 X 선 검출기(100)를 X 선 발생기(10)와 동기화시킬 수 있게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (24)
- 무선 X 선 검출기에 있어서,
상기 무선 X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부;
상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 제2 검출부; 및
상기 제2 검출부가 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는지에 따라, 상기 제1 검출부의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 상기 제1 검출부에 인가하는 게이트 구동부를 포함하고,
상기 제 2검출부는 제 1 검출부 후면에 위치하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제2 검출부는, 상기 제1 검출부의 뒷면에 위치하며, 상기 제1 검출부의 중심 위치와 동일한 중심 위치를 갖는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제2 검출부는, 상기 제1 검출부가 검출하는 X 선 보다 평균 에너지가 높은 X 선을 검출하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 구동부는, 상기 제2 검출부가 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 경우, 상기 스위칭 소자를 턴 오프(turn off) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 게이트 구동부는, 상기 제2 검출부가 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하지 않는 경우, 상기 스위칭 소자를 턴 온(turn on) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출부는, 복수의 광 감지 소자를 포함하고,
상기 게이트 구동부는, 소정의 임계 시간 이내에 상기 복수의 광 감지 소자에 상기 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 무선 X 선 검출기는,
상기 제1 검출부로부터 출력되는 검출 신호를 수신하고, 상기 검출 신호에 기초하여 X 선 영상을 생성하는 데이터 처리부를 더 포함하는, 무선 X 선 검출기. - 제7항에 있어서,
상기 데이터 처리부는, 상기 X 선 영상에 대한 잔상 제거 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제2 검출부는, 복수의 광 감지 소자를 포함하고,
상기 광 감지 소자는, 실리콘 광증배관 (Silicon Photo Multiplier, SiPM)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제2 검출부는, 고체형 포토 멀티플라이어 튜브(Solid State Photo Multiplier Tube)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출부에 구동전압을 인가하는 바이어스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출부는 제 1 신틸레이터 및 티-핏-핀 배열(T-Fit-Pin array)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출부는 제 1 신틸레이터를 포함하고, 상기 제 2 검출부는 상기 제 1 신틸레이터보다 두꺼운 제 2 신틸레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기. - 무선 X 선 검출기를 구동하는 방법에 있어서,
상기 무선 X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부를 투과한 X 선을 제 2 검출부가 검출하는 단계; 및
상기 제1 검출부를 투과한 X 선의 검출여부에 따라, 상기 제1 검출부에 인가되는 게이트 펄스를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 제 2검출부는 제 1 검출부 후면에 위치하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 상기 제2 검출부는, 상기 제1 검출부의 뒷면에 위치하며, 상기 제1 검출부의 중심 위치와 동일한 중심 위치를 갖는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 X선을 검출하는 단계는, 상기 제1 검출부가 검출하는 X선 보다 평균에너지가 높은 X선을 제2 검출부가 검출하는 것을 특징으로 하는 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 게이트 펄스를 제어하는 단계는, 상기 X선을 검출하는 단계에서 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 경우, 상기 제1 검출부의 스위칭 소자를 턴 오프(turn off) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 게이트 펄스를 제어하는 단계는, 상기 X선을 검출하는 단계에서 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하지 않는 경우, 상기 제1 검출부의 스위칭 소자를 턴 온(turn on) 시키는 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 검출부는, 복수의 광 감지 소자를 포함하고,
상기 게이트 펄스를 제어하는 단계는, 소정의 임계 시간 이내에 상기 복수의 광 감지 소자에 상기 게이트 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 무선 X 선 검출기 구동 방법은,
상기 제1 검출부로부터 출력되는 검출 신호를 수신하는 단계; 및
상기 검출 신호에 기초하여 X 선 영상을 생성하는 데이터를 처리하는 단계를 더 포함하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제20항에 있어서,
상기 데이터를 처리하는 단계는, 상기 X 선 영상에 대한 잔상 제거 알고리즘을 수행하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 X선을 검출하는 단계는, 복수의 광 감지 소자를 사용하여 검출하고,
상기 광 감지 소자는, 실리콘 광증배관 (Silicon Photo Multiplier, SiPM)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 제14항에 있어서,
상기 X선을 검출하는 단계는, 고체형 포토 멀티플라이어 튜브(Solid State Photo Multiplier Tube)를 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 X 선 검출기 구동 방법. - 무선 X 선 검출기에 있어서,
상기 무선 X 선 검출기로 입사되는 X 선을 검출하는 제1 검출부;
상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는 제2 검출부;
상기 제1 검출부에 구동 전압을 인가하는 바이어스 회로;
상기 제1 검출부로부터 출력되는 검출 신호를 수신하는 리드아웃 회로;
상기 제2 검출부가 상기 제1 검출부를 투과한 X 선을 검출하는지에 따라, 상기 제1 검출부의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 펄스를 상기 제1 검출부에 인가하는 게이트 구동부를 포함하는, 무선 X 선 검출기.
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