KR101668772B1 - Ct 촬영장치 및 ct 촬영방법 - Google Patents

Ct 촬영장치 및 ct 촬영방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피검체에 X선을 조사하는 X선 조사부; 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하여 상기 피검체의 이미지를 획득하는 이미지 센서부; 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정시켜 상기 피검체의 주변을 따라 회전시키는 회전 암부; 및 상기 회전 암부가 촬영 속도로 등속 회전하는 상태에서 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 상기 X선이 조사되는 방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 변위 설정부를 포함하는 CT 촬영장치를 제공한다.

Description

CT 촬영장치 및 CT 촬영방법{APPARATUS AND METHOD FOR OBTAINING COMPUTED TOMOGRAPHY}
본 발명은 X선을 이용하는 CT 촬영장치 및 방법에 관한 것이다.
X선을 이용하는 촬영은 촬영대상인 피검체를 통과하는 과정 중에 누적된 X선 감쇠량을 기초로 촬영대상의 내부구조를 평면에 투영 표시한다. 이러한 X선 촬영을 통해 피검체의 여러 방향에서 얻어진 투영데이터를 컴퓨터로 재구성하면 슬라이스별 단층 이미지를 얻을 수 있다. 이와 같은 원리를 이용한 것이 CT 촬영 기술이다.
의료현장이나 산업현장에서는 피검체의 내부모습을 확인하기 위해 콘-빔 CT(Cone-Beam Computed Tomography) 촬영 장치를 주로 이용하고 있다. 이 장치는 촬영한 2차원 X선 투과 이미지로부터 피검체 내부의 X선 흡수 계수의 3차원 분포를 이미지화하는 것이 가능하다.
특히 치과, 성형외과, 두개악안면외과, 이비인후과, 및 정형외과와 같은 의료분야에서는 이러한 콘-빔 CT 촬영 기술을 통해 치아 이미지 뿐만 아니라 두개악안면의 이미지 정보를 얻는다.
그러나, 콘-빔 CT 제조사는 콘-빔 CT 제품의 제조 단가를 낮추기 위해 작은 크기의 X선 이미지 센서를 적용하고 있다. 이에 따라, 두개악안면 이미지와 같은 대면적 이미지를 획득하기 위해서는 스티칭(stiching) 기술을 통해 이미지를 재구성하여 대면적 이미지로 만들어 사용하고 있는 실정이다.
이러한 스티칭 기술을 통해 대면적 이미지를 획득하는 경우에는 갠트리(Gantry)를 정지한 후 다시 회전시키기 때문에, 정지 시 소요되는 시간 및 촬영속도까지 회전되기 위한 시간이 필요하게 된다. 그에 따라, 촬영시간이 길어지게 되고, 그로 인해 촬영을 대기하고 있는 환자에 가해지는 방사능 노출량(피폭량)도 증가되는 등의 문제점들이 나타나고 있다.
본 발명의 목적은, 소면적 X선 이미지 센서를 이용하여 대면적 이미지를 획득할 수 있는 CT 촬영장치 및 CT 촬영방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 측면과 관련된 CT 촬영장치는, 피검체에 X선을 조사하는 X선 조사부; 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하여 상기 피검체의 이미지를 획득하는 이미지 센서부; 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정시켜 상기 피검체의 주변을 따라 회전시키는 회전 암부; 및 상기 회전 암부가 촬영 속도로 등속 회전하는 상태에서 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 상기 X선이 조사되는 방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 변위 설정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 X선 조사부는, 상기 X선을 생성하기 위한 X선 소스와, 생성된 X선을 조사하기 위한 콜리메이터를 구비할 수 있고, 상기 변위 설정부는, 상기 콜리메이터를 변위시킬 수 있다.
여기서, 상기 이미지 센서부가 상기 피검체의 제1 부위의 주변을 360°로 1차 회전하면서 획득하는 제1 이미지와, 상기 이미지 센서부가 상기 피검체의 제2 부위의 주변을 360°로 2차 회전하면서 획득하는 제2 이미지를 재구성하는 이미지 처리부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리부는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 각각의 단층 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리부는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 회전 암부가 회전 가능하게 설치되는 본체부를 더 포함할 수 있다. 상기 본체부는 상기 회전 암부의 회전축이 끼워지고, 상기 X선 조사부, 상기 이미지 센서부 및 변위 설정부와 전기적으로 연결되는 슬립링을 구비할 수 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 측면과 관련된 CT 촬영방법은, 피검체에 X선을 조사하는 X선 조사부와 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하여 상기 피검체의 이미지를 획득하는 이미지 센서부가 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정되는 회전 암부를, 상기 피검체의 주변을 따라 회전시켜 촬영속도까지 가속시키는 회전초기단계; 상기 회전 암부가 상기 촬영속도로 등속 회전할 시, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가 상기 피검체를 촬영하는 1차 회전단계; 상기 1차 회전단계 후 상기 회전 암부가 상기 촬영속도로 등속 회전하는 중에, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 변위 설정부로 X선 조사방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 변위설정단계; 및 상기 변위설정단계 후 상기 촬영속도로 등속 회전 중인 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체를 촬영하는 2차 회전단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 1차 회전단계는, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체의 제1 부위의 주변을 360° 회전하면서 촬영하는 단계일 수 있고, 상기 2차 회전단계는, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체의 제2 부위의 주변을 360° 회전하면서 촬영하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 1차 회전단계에서 획득되는 제1 이미지와, 상기 2차 회전단계에서 획득되는 제2 이미지를 재구성하는 이미지 처리단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리단계는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 각각의 단층 이미지를 생성하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 이미지 처리단계는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 이미지를 생성하는 단계일 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 CT 촬영장치 및 CT 촬영방법에 의하면, 소면적의 X선 이미지 센서를 이용하더라도 X선 조사부와 이미지 센서부의 이동을 통해 대면적의 이미지를 획득할 수 있기 때문에 좀 더 낮은 단가로 대면적의 이미지를 획득할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 회전 암부의 등속 회전 중에 X선 조사부와 이미지 센서부를 이동시켜 다른 구역을 촬영하도록 했기 때문에, 촬영 시간 단축에 따른 피검체로의 피폭량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 촬영장치(100)의 측단면도이다.
도 2는 도 1의 CT 촬영장치(100)의 일부 단면 구성부를 상세하게 나타낸 측단면도이다.
도 3은 도 1의 CT 촬영장치(100)에서 변위 설정부(170)의 동작을 나타낸 측단면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT 촬영방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 CT 촬영방법을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비전 검사 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT 촬영장치(100)의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 CT 촬영장치(100)의 일부 단면 구성부를 상세하게 나타낸 측단면도며, 도 3은 도 1의 CT 촬영장치(100)에서 변위 설정부(170)의 동작을 나타낸 측단면도이다.
본 도면들을 참조하면, CT 촬영장치(100)는 X선 조사부(110), 이미지 센서부(130), 회전 암부(150), 변위 설정부(170), 이미지 처리부, 및 본체부(190)를 포함할 수 있다.
X선 조사부(110)는 X선을 생성하기 위한 X선 소스(111)와, 생성된 X선을 피검체(H)로 조사하기 위한 콜리메이터(113)를 구비할 수 있다. 여기서, X선 소스(111)는 X선 튜브를 포함하고, X선 튜브는 높은 운동에너지를 지닌 전자를 금속의 타겟에 충돌시켜 X선을 생성한다. 이 때, 생성되는 X선은 콘 빔 형태를 가질 수 있다. 콜리메이터(113)는 X선이 전체 조사 영역(R1) 중 일부 조사 영역(R2)으로만 조사되도록 한다. 그에 따라, 피검체(H)의 소정 부위로만 조사되도록 하는 조사영역이 제어된다.
이미지 센서부(130)는 X선이 콘 빔 형태일 경우, 플레이트형 센서일 수 있다. 구체적으로는 2차원 영역 센서, 예를 들면 이미지 소자의 2차원 어레이를 포함하는 디지털 이미지 센서일 수 있다. 또는 1차원 선형 센서, 예를 들어 적어도 1열의 이미지 소자를 포함하는 디지털 이미지 센서일 수 있다.
회전 암부(150)는 일명 갠트리(Gantry)라고 지칭되며 U자가 반전된 형상을 갖는다. 이에 따라 하부 방향으로 향하게 되는 각각의 단부에는 피검체(H)를 사이에 두고 대향하도록 위치되는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)가 설치된다. 이 때, X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)는 이들 사이에 위치되는 회전축(151)을 중심으로 서로 대면하면서 회전되도록 설치된다. 여기서, 각 단부의 서로 대면하는 측면에는 촬영창(153)이 설치된다.
변위 설정부(170)는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)를 변위시킬 수 있다. 바람직하게는, 변위 설정부(170)는 콜리메이터(113)와 이미지 센서부(130)를 X선이 조사되는 방향과 교차하는 방향으로 변위시킬 수 있다. 이를 위해 변위 설정부(170)는 샤프트(171)와 샤프트(171)를 구동하는 모터(173)를 구비할 수 있다. 여기서, 샤프트(171)는 콜리메이터(113)와 이미지 센서부(130)에 각각 체결되어 모터(173)의 회전에 의해 구동된다.
그리고, 변위 설정부(170)는 각 구성의 동작을 제어하는 제어부와 연결될 수 있다. 예를 들어 변위 설정부(170)는 조작자에 의해 미리 설정된 내용 또는 X선 촬영 프로그램에 따른 제어부의 제어에 따라 구동될 수 있다. 구체적으로는 변위 설정부(170)는 회전 암부(150)가 등속으로 회전되는 중에 제어부에 의해 구동될 수 있다.
이에 따라, 변위 설정부(170)는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)에 의해 촬영되는 부위를 피검체(H)의 제1 부위(A1)에서 제2 부위(A2)로 변경할 수 있다. 여기서, 제1 부위(A1)와 제2 부위(A2)는, 예를 들어 피검체(H)의 안면부 하관 부위와 안면부 상관 부위일 수 있다.
이미지 처리부는 이미지 센서부(130)가 획득한 이미지를 재구성한다. 여기서, 이미지는 이미지 센서부(130)가 피검체(H)의 제1 부위(A1)의 주변을 360°로 1차 회전하면서 획득한 제1 이미지와, 이미지 센서부(130)가 피검체(H)의 제2 부위(A2)의 주변을 360°로 2차 회전하면서 획득한 제2 이미지일 수 있다.
이미지 처리부는 제1 이미지와 제2 이미지를 재구성하여 각각의 단층 이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 단층 이미지는 필터역투영(FBP: Filtered Back Projection) 방식으로 재구성한 이미지이다. 필터역투영 방식은 이미지 센서가 회전하면서 획득한 이미지들을 X선이 지나간 방향을 따라 중복해서 선을 연결하여 모든 방향에서의 이미지를 중첩하는 방식이다.
다른 한편으로, 이미지 처리부는 제1 이미지와 제2 이미지를 재구성하여 제1 이미지와 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 이미지와 제2 이미지는 피검체(H)의 제1 부위(A1)와 제1 부위(A1)에 연이어 위치하는 제2 부위(A2)를 촬영하여 획득한 이미지이다.
본체부(190)는 회전 암부(150)가 견인 또는 좌우로 360° 회전 가능하게 설치된다. 여기서, 본체부(190)는 바닥에 세워지는 컬럼과 컬럼 상단부에 연장하여 위치하고 회전 암부(150)의 회전축(151)이 지지되는 고정 프레임을 포함할 수 있다. 컬럼은 피검체(H)의 신장 크기에 따라 회전 암부(150)를 상하로 높이 가변되게 할 수 있고, 고정 프레임은 회전 암부(150)를 좌우로 360° 회전시킬 수 있다.
그리고, 본체부(190)는 회전 암부(150)의 회전축(151)이 끼워지는 슬립링(191)을 더 포함할 수 있다. 슬립링(191)은 X선 조사부(110)와 연결되는 고압케이블(193)과, 이미지 센서부(130) 및 변위 설정부(170)와 연결되는 데이터케이블(195)을 수납한다. 여기서, 슬립링(191)은 회전 암부(150)가 한 방향으로 연속해서 회전 가능하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT 촬영방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 도 4의 CT 촬영방법을 나타낸 그래프이다.
본 도면들을 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 본 발명의 다른 측면과 관련된 CT 촬영방법은 먼저 회전 암부(150)를 피검체(H)의 주변을 따라 회전축을 중심으로 회전시키는 회전초기단계(S1)가 이루어진다.
이러한 회전초기단계(S1)에서는 회전 암부(150)가 회전되기 시작하여 촬영속도까지 가속된다. 그리고, 회전초기단계(S1)에서 X선 조사부(110)는 피검체(H)로 X선을 조사시킨다.
이후, X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)에 의해 피검체(H)를 촬영하는 1차 회전단계(S2)가 이루어진다. 이 때 회전 암부(150)는 촬영속도로 등속 회전하는 상태이고, 그에 따라 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)도 서로 대면하면서 촬영속도로 등속 회전하는 상태가 된다.
여기서, 1차 회전단계(S2)에서는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)가 피검체(H)의 제1 부위(A1)의 주변을 360° 회전하면서 촬영할 수 있다. 예를 들어 제1 부위(A1)는 피검체(H)의 안면부 하관 부위일 수 있다. 그에 따라, 1차 회전단계(S2)에서는 안면부 하관의 다방향에서의 이미지인 제1 이미지가 획득될 수 있다.
1차 회전단계(S2) 완료 후, X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)를 변위시키는 변위설정단계(S3)가 실시된다. 이 때, 회전 암부(150)는 촬영속도로 등속 회전하고 있는 상태이다. 여기서, 변위 설정부(170)는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)를 제1 부위(A1) 주변에서 제2 부위(A2) 주변을 회전하도록 X선 조사방향과 교차하는 방향으로 변위시킨다. 구체적으로는, X선 조사부(110)의 콜리메이터(113)와 이미지 센서부(130)를 변위시킨다.
변위설정단계(S3) 후 2차 회전단계(S4)가 이루어진다. 2차 회전단계(S4)에서는 촬영속도로 등속 회전 중인 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)가 피검체(H)를 촬영한다. 여기서, 2차 회전단계(S4)에서는 X선 조사부(110)와 이미지 센서부(130)가 피검체(H)의 제2 부위(A2)의 주변을 360° 회전하면서 촬영할 수 있다. 그에 따라, 2차 회전단계(S4)에서는 안면부 상관의 다방향에서의 이미지인 제2 이미지가 획득될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 CT 촬영방법은 1차 회전단계(S2)에서 획득되는 제1 이미지와, 2차 회전단계(S4)에서 획득되는 제2 이미지를 재구성하는 이미지 처리단계가 더 이루어질 수 있다.
이러한 이미지 처리단계에서는 제1 이미지와 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 각각의 단층 화상을 생성할 수 있다. 이에, 이미지 처리단계에서는 제1 부위(A1)인 안면부 하관과 제2 부위(A2)인 안면부 상관의 단층 화상을 각각 생성할 수 있다.
또한. 이미지 처리단계에서는 제1 이미지와 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 제1 이미지와 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 화상을 생성할 수도 있다. 즉, 이미지 처리단계에서는 앞서 설명한 것과 달리 제1 부위(A1)인 안면부 하관과 제2 부위(A2)인 안면부 상관의 이미지가 재구성되어 합성된 단층 화상을 생성할 수 있다.
100 : CT 촬영장치 110 : X선 조사부
111 : X선 소스 113 : 콜리메이터
130 : 이미지 센서부 150 : 회전 암부
151 : 회전축 153 : 촬영창
170 : 변위 설정부 171 : 샤프트
173 : 모터 190 : 본체부
191 : 슬립링 193 : 고압케이블
195 : 데이터케이블

Claims (11)

  1. 피검체에 X선을 조사하는 X선 조사부;
    상기 피검체를 투과한 X선을 검출하여 상기 피검체의 이미지를 획득하는 이미지 센서부;
    상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정시켜 상기 피검체의 주변을 따라 회전시키는 회전 암부;
    상기 회전 암부가 촬영 속도로 등속 회전하는 상태에서 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 상기 X선이 조사되는 방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 변위 설정부; 및
    상기 회전 암부가 회전 가능하게 설치되는 본체부를 포함하고,
    상기 본체부는, 상기 회전 암부의 회전축이 끼워지고, 상기 X선 조사부, 상기 이미지 센서부 및 변위 설정부와 전기적으로 연결되는 슬립링을 구비하는, CT 촬영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선 조사부는, 상기 X선을 생성하기 위한 X선 소스와, 생성된 X선을 조사하기 위한 콜리메이터를 구비하고,
    상기 변위 설정부는, 상기 콜리메이터를 변위시키는, CT 촬영장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서부가 상기 피검체의 제1 부위의 주변을 360°로 1차 회전하면서 획득하는 제1 이미지와, 상기 이미지 센서부가 상기 피검체의 제2 부위의 주변을 360°로 2차 회전하면서 획득하는 제2 이미지를 재구성하는 이미지 처리부를 더 포함하는, CT 촬영장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 각각의 단층 이미지를 생성하는, CT 촬영장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하고 합성하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 이미지를 생성하는, CT 촬영장치.
  6. 삭제
  7. 피검체에 X선을 조사하는 X선 조사부와 상기 피검체를 투과한 X선을 검출하여 상기 피검체의 이미지를 획득하는 이미지 센서부가 서로 이격되는 위치에서 대향하도록 고정되는 회전 암부를, 상기 피검체의 주변을 따라 회전시켜 촬영속도까지 가속시키는 회전초기단계;
    상기 회전 암부가 상기 촬영속도로 등속 회전할 시, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가 상기 피검체를 촬영하는 1차 회전단계;
    상기 1차 회전단계 후 상기 회전 암부가 상기 촬영속도로 등속 회전하는 중에, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부를 변위 설정부로 X선 조사방향과 교차하는 방향으로 변위시키는 변위설정단계; 및
    상기 변위설정단계 후 상기 촬영속도로 등속 회전 중인 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체를 촬영하는 2차 회전단계를 포함하는, CT 촬영방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1차 회전단계는, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체의 제1 부위의 주변을 360° 회전하면서 촬영하는 단계이고,
    상기 2차 회전단계는, 상기 X선 조사부와 상기 이미지 센서부가, 상기 피검체의 제2 부위의 주변을 360° 회전하면서 촬영하는 단계인, CT 촬영방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 1차 회전단계에서 획득되는 제1 이미지와, 상기 2차 회전단계에서 획득되는 제2 이미지를 재구성하는 이미지 처리단계를 더 포함하는, CT 촬영방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 처리단계는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법으로 재구성하여 각각의 단층 이미지를 생성하는 단계인, CT 촬영방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 처리단계는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 필터역투영법(FBP: Filtered Back Projection)으로 재구성하고 합성하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 보다 큰 사이즈를 갖는 단층 이미지를 생성하는 단계인, CT 촬영방법.
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