KR101687971B1 - 유방 촬영 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

유방 촬영 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유방 촬영 장치는, 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하고, 제1 영역과 다른 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 X-선 조사부, 유방을 통과한 조사된 X-선을 검출하여 유방에 대한 복수의 영상 프레임들을 생성하는 X-선 검출부 및 복수의 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부를 포함한다.

Description

유방 촬영 장치 및 그 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CHECKING BREAST CANCER}
유방 촬영 장치 및 그 방법이 개시된다. 더욱 상세하게는, 저선량의 X-선을 이용하여 미세석회(MC, Microcalcification) 및 종괴(Mass)를 촬영하기 위한 유방 촬영 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 여성의 사회 진출, 서구화된 식생활 및 저출산 등의 영향으로 인해 유방암의 발병률이 점차 증가하고 있는 추세이다. 또한, 젊은 층에서 유방암의 발병률이 증가하고 있다. 따라서, 유방암 검사의 필요성에 대한 여성들의 인식이 높아지고 있다.
유방암을 검사하는 방법으로는 유방 촬영 검사 및 유방 초음파 검사 등이 있다. 이 중 유방 촬영 검사는 x-선 촬영 장치인 맘모그래피(MAMMOGRAPHY) 및 디지털 플랫 패널 검출기를 이용한 FFDM(Full Field Digital Mammography) 등의 장치를 이용하여 이루어진다.
상기 장치들을 이용하여 촬영된 유방 영상에서, 미세석회(MC, Microcalcification) 또는 종괴(Mass) 등이 나타나면 의사는 유방암 발병 가능성을 진단하게 된다. 따라서, 장치들을 이용하여 미세석회 및 종괴를 정확하게 촬영하는 것이 유방암 진단 정확도를 높일 수 있는 방법이다. 그러나, 미세석회 및 종괴는 서로 특성이 상이하여 제한된 선량으로 두 가지를 정확하게 촬영하는 데는 한계가 있다.
기존의 맘모그래피 장치는 유방 내의 생체 조직들을 압착한 후, 2차원 투영하여 영상을 획득하는 것으로, 영상에서 미세 석회는 정확도를 보이나 종괴는 정확도가 떨어진다. 따라서, 종괴의 정확도를 향상시키기 위하여 디지털 토모그래피(Digital Tomography) 장치를 이용하였다.
디지털 토모그래피 장치는 서로 다른 각도에서 유방을 다수 번 촬영하여 환자에게 비교적 고선량의 X-선을 투입하게 된다. 또한, 디지털 토모그래피 장치는 높은 해상도의 영상을 생성하는 것으로, 영상을 생성하는 속도가 최대 1초당 2프레임 정도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피검사체인 유방 상의 서로 다른 위치에서 서로 다른 에너지 스펙트럼의 X-선을 서로 다른 선량으로 조사하여 저선량으로 유방에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있는 유방 촬영 장치 및 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유방 촬영 장치는 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 X-선 조사부, 상기 유방을 통과한 상기 조사된 X-선을 검출하여 상기 유방에 대한 복수의 영상 프레임들을 생성하는 X-선 검출부 및 상기 생성된 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 X-선 조사부는 상기 유방 상의 상기 제1 영역과 다른 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 더 조사할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 중복되는 영역을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 X-선 검출부는 상기 제1 영역으로부터 조사된 상기 제1 에너지 스펙트럼 및 상기 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도(full resolution)를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 X-선 검출부는 상기 제2 영역으로부터 조사된 상기 제3 에너지 스펙트럼의 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 비닝(binning) 처리하여 저해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 X-선 검출부는 상기 제3 영역으로부터 조사된 상기 제4 에너지 스펙트럼 및 상기 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 영상 생성부는 상기 X-선 검출부에서 생성된 상기 제1 영상 그룹 내지 상기 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법은, 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 상기 유방에 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계, 상기 유방을 통과한 상기 조사된 X-선을 검출하여 상기 유방에 대한 복수의 영상 프레임들을 생성하는 단계 및 상기 생성된 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 유방 상의 상기 제1 영역과 다른 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 중복되는 영역을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 복수의 영상 프레임들을 생성하는 단계는, 상기 제1 영역으로부터 조사된 상기 제1 에너지 스펙트럼 및 상기 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도(full resolution)를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성하는 단계, 상기 제2 영역으로부터 조사된 상기 제3 에너지 스펙트럼의 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 비닝(binning) 처리하여 저해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성하는 단계 및 상기 제3 영역으로부터 조사된 상기 제4 에너지 스펙트럼 및 상기 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계는 상기 생성된 제1 영상 그룹 내지 상기 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유방 촬영 장치는 피검사체인 유방 상의 서로 다른 영역에서 서로 다른 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사함으로써, 저선량을 이용하여 유방에 포함된 미세 석회 및 종괴를 보다 정확하게 촬영할 수 있다.
도 1은 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 동작 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 제안되는 다른 실시예에 따른 유방 촬영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 제안되는 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 유방 촬영 장치(100)는 입력부(110), X-선 조사부(120), X-선 검출부(130), 영상 생성부(140), 제어부(150) 및 저장부(160)를 포함한다.
입력부(110)는 유방 촬영 장치(100)의 외부에 구비된 입력 수단을 의사 또는 촬영 기사가 조작할 경우, 그에 대응하는 신호를 수신한다. 의사 또는 촬영 기사가 유방 촬영 개시에 대응하는 입력 수단을 조작할 경우, 입력부(110)는 유방 촬영 신호를 입력 받는다.
X-선 조사부(120)는 이동 가능한 구조를 가지며, 피검사체인 유방에 X-선을 조사한다.
X-선 조사부(120)는 유방으로부터 수십 센티미터(㎝) 이격된 거리에 위치한다. 그리고, X-선 조사부(120)는 이동하면서 서로 다른 영역에서 X-선을 조사한다. 또한, X-선 조사부(120)는 X-선이 조사되는 영역에 따라 X-선의 에너지 스펙트럼 및 선량을 달리하여 조사할 수 있다.
X-선 조사부(120)는 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 서로 상이한 두 개의 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다. 구체적으로, X-선 조사부(120)는 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선과, 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다. 제1 영역은 유방 상의 중심부 영역이 될 수 있다.
X-선 조사부(120)는 제2 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선과 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수로 조사할 수 있다. X-선 조사부(120)는 제1 에너지 스펙트럼의 X-선과 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사할 때마다 제1 영역 내에서 위치를 변경할 수 있다.
한편, X-선 조사부(120)는 제1 영역에서 유방에 X-선을 조사한 후에, 제1 영역과 다른 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방에 조사한다. 제3 에너지 스펙트럼은 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼과 상이한 스펙트럼을 가질 수 있으며, 그것들과 서로 동일할 수도 있다.
제2 영역은 유방 상의 중심부 영역의 외곽 영역이 될 수 있다. 따라서, X-선 조사부(120)는 제2 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수로 조사할 수 있다. X-선 조사부(120)는 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사할 때마다 제2 영역 내에서 위치를 변경할 수 있다.
한편, X-선 조사부(120)는 제2 영역에서 유방에 X-선을 조사한 후에, 제3 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제4 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 더 조사할 수 있다. 제4 에너지 스펙트럼과 및 제5 에너지 스펙트럼은 제1 내지 제3 에너지 스펙트럼과 상이한 스펙트럼을 가질 수 있으며, 그것들과 서로 동일할 수도 있다.
제3 영역은 유방 상의 최외곽 영역이 될 수 있으며, 제2 영역과 중복되는 영역을 포함할 수도 있다. X-선 조사부(120)는 제3 영역 내의 어느 하나의 위치에서 제4 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 각각 한번 이상 조사할 수 있다. 제4 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 각각 여러 횟수 조사하는 경우, X-선 조사부(120)는 X-선을 조사할 때마다 제3 영역 내에서 위치를 변경할 수 있다.
한편, X-선 조사부(120)는 유방 상의 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역 각각에서 X-선의 선량을 달리하여 조사할 수 있다. 구체적으로, X-선 조사부(120)는 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선을 제1 선량(dose)로 조사하고, 제2 에너지 스펙트럼의 X선을 제2 선량으로 조사할 수 있다. 이 경우, 제1 선량과 제2 선량은 동일하거나, 서로 상이할 수 있다.
X-선 조사부(120)는 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 제3 선량으로 조사할 수도 있다. 이 경우, 제3 선량은 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮을 수 있다. 즉, X-선 조사부(120)는 유방 상의 제2 영역에서 X-선을 저선량으로 조사한다.
또한, X-선 조사부(120)는 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼의 X-선을 제4 선량으로 조사하고, 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 제5 선량으로 조사할 수 있다. 여기서, 제4 선량 및 제5 선량은 동일하거나, 서로 상이할 수 있다. 또한, 제4 선량과 제5 선량의 합은 제3 선량보다 높고, 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮을 수 있다. 따라서, X-선 조사부(120)는 제2 영역 및 제3 영역에서, 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮은 선량으로 X-선을 조사하기 때문에, 유방에 조사되는 전체 X-선의 선량을 감소시킬 수 있다.
또한, X-선 조사부(120)는 유방 상의 제1 영역에서 조사되는 X-선의 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 대역을 높여 인체(유방)에 흡수되는 선량을 감소시킬 수 있다.
X-선 검출부(130)는 X-선 조사부(120)에서 조사되어 유방을 통과한 X-선을 검출하여 유방에 대한 복수의 영상 프레임을 생성한다. X-선 검출부(130)는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 포함할 수 있다.
X-선 검출부(130)는 유방 상의 제1 영역에서 조사된 X-선을 검출하여 복수의 영상 프레임들을 생성하고, 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성할 수 있다.
또한, X-선 검출부(130)는 유방 상의 제2 영역에서 조사된 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 복수의 영상 프레임들을 생성하고, 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성할 수 있다.
또한, X-선 검출부(130)는 유방 상의 제3 영역에서 조사된 제4 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성한다.
한편, X-선 검출부(130)는 유방 상의 제1 영역에서 조사된 제1 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도(full resolution)를 갖는 복수의 영상 프레임을 생성하고, 이들을 제1 영상 그룹으로 생성한다.
또한, X-선 검출부(130)는 제2 영역에서 조사된 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하고, 검출된 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 소정의 픽셀 단위로 합하여 하나의 픽셀로 형성하기 위한 비닝(binning) 처리를 수행할 수 있다. 이 같은 비닝 처리에 따라, 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들은 저해상도로 생성될 수 있다.
X-선 검출부(130)는 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 생성하는 시간이 단축되어 영상 촬영 속도를 증가시킬 수 있으며, 복수의 영상 프레임들의 감도를 향상시킬 수 있다.
영상 생성부(140)는 X-선 검출부(130)에서 생성된 제1 영상 그룹, 제2 영상 그룹 및 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 생성한다. 이 과정에서 영상 생성부(140)는 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 등화 처리한다.
구체적으로, 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들은 서로 다른 에너지 스펙트럼(제1 에너지 스펙트럼, 제2 에너지 스펙트럼)에 의해 해상도 및 노이즈 특성이 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 해상도 및 노이즈 특성이 유사 또는 동일해지도록 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 등화 처리한다. 이 같은 등화 처리는 제3 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들에도 동일하게 적용할 수 있다.
영상 생성부(140)는 등화 처리된 제1 영상 그룹 및 제3 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들과, 제2 영상 그룹을 구성하고 비닝 처리된 복수의 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 생성한다.
제어부(150)는 입력부(110)에 유방 촬영 신호가 입력되면, X-선 조사부(120), X-선 검출부(130) 및 영상 생성부(140)의 동작을 제어하여 유방에 대한 영상 데이터를 생성하도록 한다. 그리고, 제어부(150)는 영상 데이터가 생성되면, 이를 저장부(160)에 저장한다.
유방 촬영 장치(100)는 영상 데이터를 전기적으로 연결된 디스플레이 기기에 전송할 수 있다. 또는, 유방 촬영 장치(100)는 디스플레이 수단을 더 포함하여, 영상 데이터를 디스플레이 할 수도 있다.
도 2는 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 제안되는 실시 예에 따른 유방 촬영 장치의 동작 형태를 나타내는 도면이다. 도 2는 유방 촬영 장치(200)의 외부 구조를 도시한 것으로, 유방 촬영 장치(200)는 X-선 조사부(220), 압착판(240) 및 X-선 검출부(230)를 포함한다.
도 2에 도시된 유방 촬영 장치(200)는 환자가 서서 압착판(240)과 X-선 검출부(230) 사이에 유방을 압착한 상태에서 유방 촬영을 진행할 수 있다. 이 경우, 유방 촬영 장치(200)의 외관 구조는 도 2에 한정되지 않으며, 환자가 앉아서 촬영할 수 있는 외관 구조를 가질 수도 있다.
환자는 압착판(240)과 X-선 검출부(230) 사이에 서서 유방이 압착된 상태에서 유방 촬영을 진행할 수 있다. 이 경우, 유방은 압착판(240)과 X-선 검출부(230)에 의해 상하 압착될 수 있고 좌우 압착될 수도 있으며 정면 압착될 수도 있다. 유방을 좌우 압착하거나, 정면 압착하는 경우에는, 유방 촬영 장치(200)의 본체(201)를 회전시킬 수 있다.
한편, 압착판(240)과 X-선 검출부(230) 사이에 유방이 압착된 상태에서, 의사 또는 촬영 기사는 유방 촬영 장치(200)를 조작하여 촬영이 개시되도록 한다. 촬영 개시에 따라, X-선 조사부(220)는 유방 상의 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역에서 소정의 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다.
X-선 조사부(220)는 위치, 회전 및 경사 이동이 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유방 촬영이 진행되는 동안, X-선 조사부(220)는 유방 상에서 제1 영역(L1), 제2 영역(L2) 및 제3 영역(L3) 내에서 위치를 이동하여 X-선을 조사한다.
제1 영역(L1)은 유방 상의 중심부 영역이 될 수 있고, 제2 영역(L2)은 중심부 영역의 외곽 영역이 될 수 있으며, 제3 영역(L3)은 유방 상의 최외곽 영역이 될 수 있다. 또한, 제3 영역(L3)은 제2 영역(L2) 내에 점선으로 표시된 원에서부터 유방의 최외곽 둘레까지의 영역을 포함하는 것으로, 제2 영역(L2)과 중복되는 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 영역 내지 제3 영역(L1, L2, L3)은 상기한 영역에 한정되지 않는다.
제1 영역 내지 제3 영역(L1, L2, L3)은 다수의 위치를 포함하는 것으로, X-선 조사부(220)는 각 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 X-선을 조사할 수 있다.
X-선 조사부(220)는 제1 영역(L1) 내의 어느 하나 이상의 위치에서 두 개의 에너지 스펙트럼의 X-선을 순차적으로 조사한다. 구체적으로, X-선 조사부(220)는 유방(300) 상의 제1 영역(L1)에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하고, 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다. 이 경우, 제1 에너지 스펙트럼의 X-선과 제2 에너지 스펙트럼의 X-선은 어느 것이 먼저 조사되더라도 상관없다.
제1 영역(L1)에서 X-선 조사가 완료되면, X-선 조사부(220)는 제2 영역(L2)로 이동하고 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방(300)에 조사한다. X-선 조사부(220)는 제2 영역(L2) 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수로 조사할 수 있다. 또한, X-선 조사부(220)는 일정 각도(예를 들어, 5~45°범위 내의 각도)로 경사 이동할 수 있으며, X-선 조사시 회전할 수도 있다.
제2 영역(L2)에서 X-선 조사가 완료되면, X-선 조사부(220)는 제3 영역(L3) 내의 위치로 이동하고, 제4 에너지 스펙트럼의 X-선과 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방(300)에 조사한다. X-선 조사부(220)는 제3 영역(L3) 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수로 조사할 수 있다. X-선 조사부(220)는 제2 영역(L2)에서 X-선을 조사할 때와 같이 일정 각도의 경사를 가질 수 있으며, X-선 조사시 회전할 수도 있다. 이 경우, 제4 에너지 스펙트럼의 X-선과 제5 에너지 스펙트럼의 X-선은 어느 것이 먼저 조사되더라도 상관없다.
한편, X-선 조사부(220)가 제1 영역(L1), 제2 영역(L2) 및 제3 영역(L3) 내의 어느 위치에서 X-선을 조사하더라도 X-선의 퍼짐성으로 인해 유방(300)의 전 영역에 X-선이 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, X-선 조사부(220)는 제1 영역(L1) 및 제2 영역(L2)에서만 X-선을 조사하고, 제3 영역(L3)에서의 X-선 조사는 필요에 따라 선택적으로 수행할 수 있다. 또한, X-선 조사부(220)는 제1 영역(L1), 제2 영역(L2) 그리고 제3 영역(L3)의 순서에 상관없이 X-선을 조사할 수 있다.
한편, X-선 조사부(220)는 제1 에너지 스펙트럼의 X-선을 제1 선량으로 조사하고, 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 제2 선량으로 조사할 수 있다. 그리고, 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 제3 선량으로 조사할 수 있다. 제3 선량은 상기 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮을 수 있다.
또한, X-선 조사부(220)는 제4 에너지 스펙트럼의 X-선을 제4 선량으로 조사하고, 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 제5 선량으로 조사할 수 있다. 제4 선량 및 제5 선량의 합은 제3 선량보다 높으며, 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮을 수 있다.
X-선 검출부(230)는 유방(300)을 통과한 X-선을 검출하여 복수의 영상 프레임들을 생성한다. 유방 촬영 장치(200)는 복수의 영상 프레임들 각각을 처리한 후 합성하여 영상 데이터를 생성한다.
도 2에 도시된 유방 촬영 장치(200)는 저선량의 X-선을 이용함으로써, 미세석회 및 종괴의 검출 정확도가 향상된 영상을 생성할 수 있다. 유방암 진단을 위한 유방 촬영시, 영상을 통해 미세 석회 및 종괴를 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 미세 석회는 100~400 마이크론 정도(㎛)의 작은 크기를 갖는 것으로, 고해상도의 촬영 기술이 필요하다. 종괴는 수 밀리미터(mm) 정도의 크기를 갖는 것으로 미세 석회에 비해 비교적 큰 크기를 갖고 있어 고해상도의 촬영 기술이 필요하지는 않다. 그러나, 종괴는 유방 조직과의 성분에 차이가 없어, 영상 내에서 주변 유방 조직과 구별이 어렵다.
유방 촬영 장치(200)는 제1 영역(L1)에서 서로 다른 두 개의 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방(300)에 조사하고 이를 검출함으로써 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들을 생성하고, 이들을 제1 영상 그룹으로 생성할 수 있다. 따라서, 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 작은 크기의 미세 석회를 검출하는데 이용할 수 있다. 이 경우, 유방 촬영 장치(200)는 제1 영역에서 서로 다른 두 개의 에너지 스펙트럼의 X-선을 제1 선량으로 조사하는 것에 의해 인체(유방)에 흡수되는 선량을 증가시킬 수 있다. 이를 고려하여, 유방 촬영 장치(200)는 두 개의 에너지 스펙트럼, 즉, 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 대역을 높임으로써, 인체(유방)에 흡수되는 선량을 감소시킬 수 있다.
또한, 유방 촬영 장치(200)는 제2 영역(L2)에서 하나의 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방(300)에 조사하고 이를 검출하여 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성할 수 있다. 유방 촬영 장치(200)는 제2 영역(L2)에서 조사되는 X-선 검출하여 복수의 영상 프레임들을 생성하는 경우, 검출된 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 소정 픽셀 단위로 비닝 처리하여 저해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들을 생성한다. 이 같은 처리에 따라, 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들의 감도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들 내에서 종괴가 주변 유방 조직과 구별되도록 함으로써, 제2 영상 그룹을 이용하여 종괴를 검출하는데 이용할 수 있다. 이 경우, 유방 촬영 장치(200)는 제2 영역(L2)에서 하나의 에너지 스펙트럼의 X-선을 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮은 제3 선량으로 조사하는 것에 의해 인체(유방)에 흡수되는 선량을 감소시킬 수 있다.
또한, 유방 촬영 장치(200)는 제2 영역(L2)에서 다수의 픽셀을 2픽셀, 4픽셀 또는 그 이상의 픽셀 단위로 비닝 처리함으로써, X-선 검출 속도를 높일 수 있다.
유방 촬영 장치(200)는 제3 영역(L3)에서 서로 다른 에너지 스펙트럼의 X-선을 유방(300)에 조사하고 이를 검출함으로써, 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성할 수 있다. 유방 촬영 장치(200)는 제3 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 이용하여 미세 종괴의 깊이 방향(두께 방향) 정보를 얻을 수 있다.
한편, 유방 촬영 장치(200)는 제1 영상 그룹, 제2 영상 그룹 및 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 복수의 영상 프레임들이 생성되면, 복수의 영상 프레임들을 처리한 후, 합성하여 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 생성한다. 구체적으로, 유방 촬영 장치(200)는 제1 영상 그룹 및 제3 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 등화 처리하여 복수의 영상 프레임들 상호 간의 해상도 및 노이즈 특성을 유사 또는 동일하게 조정한다.
또한, 유방 촬영 장치(200)는 미세 석회를 검출하기 위하여 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들 각각을 로그(log) 연산하고, 가중치를 적용한 후, 합성할 수 있다. 또는, 유방 촬영 장치(200)는 물질 분리 알고리즘을 이용하여 제1 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들 상에서 미세 석회를 검출할 수도 있다.
상술한 바와 같은 등화 처리 및 미세 석회를 검출하기 위한 처리는 제3 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들에도 동일하게 적용될 수 있다.
유방 촬영 장치(200)는 제1 영상 그룹, 제2 영상 그룹 및 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 생성할 수 있다. 유방 촬영 장치(200)는 제1 영상 그룹, 제2 영상 그룹 및 제3 영상 그룹을 구성하는 전체 영상 프레임들은 보통 10장 내지 20장 내외가 되며, 이 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 생성한다.
유방 촬영 장치(200)는 미세 석회 및 종괴를 보다 명확하게 검출하여 영상 데이터를 생성할 수 있게 된다. 따라서, 의사들은 유방에 대한 3차원 영상 데이터를 이용하여 유방암 진단에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 환자는 저선량을 이용하여 유방을 촬영할 수 있어 인체에 흡수되는 X-선을 감소시킬 수 있게 된다.
도 4는 제안되는 실시 예에 따른 유방암 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 유방 촬영 장치(100, 200)는 유방 촬영 신호가 입력되면, 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다(410 단계). 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼은 서로 상이할 수 있다. 그리고, 유방 촬영 장치(100, 200)는 제1 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수 조사할 수 있다.
유방 촬영 장치(100, 200)는 유방 상의 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다(420 단계). 제2 영역은 유방 상에서 제1 영역과 다른 위치들을 포함할 수 있다. 제3 에너지 스펙트럼은 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼 중 어느 하나와 동일하거나, 서로 상이한 스펙트럼을 가질 수 있다. 그리고, 유방 촬영 장치(100, 200)는 제2 영역 내의 어느 하나 이상의 위치에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 복수 횟수 조사할 수 있다.
유방 촬영 장치(100, 200)는 유방에 조사되어 유방을 통과한 상기 제1 에너지 스펙트럼의 X-선 내지 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 유방에 대한 복수의 영상 프레임을 생성한다(430 단계).
유방 촬영 장치(100, 200)는 복수의 영상 프레임을 합성하여 유방에 대한 영상 데이터를 생성한다(440 단계).
상술한 바와 같이, 유방 촬영 장치(100, 200)는 피검사체인 유방 상의 서로 다른 영역에서 서로 다른 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사함으로써, 미세 석회 및 종괴를 보다 명확하게 검출하여 유방에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있게 된다.
도 5는 제안되는 다른 실시예에 따른 유방 촬영 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 유방 촬영 장치(100, 200)는 유방 촬영 신호가 입력되면, 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼의 X-선 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다(510 단계). 제1 에너지 스펙트럼의 X-선은 제1 선량으로 조사되고, 제2 에너지 스펙트럼의 X-선은 제2 선량으로 조사될 수 있다.
유방 촬영 장치(100, 200)는 유방 상의 제1 영역과 다른 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다(520 단계). 제3 에너지 스펙트럼의 X-선은 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮은 제3 선량으로 조사될 수 있다.
유방 촬영 장치(100, 200)는 유방 상의 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼의 X-선과 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사한다(530 단계). 제4 에너지 스펙트럼의 X-선은 제4 선량으로 조사되고, 제5 에너지 스펙트럼의 X-선은 제5 선량으로 조사될 수 있다. 제4 선량과 제5 선량의 합은 제3 선량보다 높으며, 제1 선량과 제2 선량의 합보다 낮을 수 있다(제1 선량과 제2 선량의 합<제4 선량과 제5 선량의 합<제3 선량).
유방 촬영 장치(100, 200)는 제1 영역에서 조사되어 유방을 통과한 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성한다(540 단계).
그리고, 유방 촬영 장치(100, 200)는 제2 영역에서 조사되어 유방을 통과한 X-선을 검출하여 저해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성한다(550 단계). 유방 촬영 장치(100, 200)는 제2 영역에서 조사되어 유방을 통과한 X-선에 대해서는, 검출된 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 소정의 픽셀 단위로 합하여 하나의 픽셀로 형성하기 위한 비닝(binning) 처리를 수행할 수 있다. 이 같은 비닝 처리에 따라, 유방 촬영 장치(100, 200)는 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 저해상도로 생성할 수 있다.
또한, 유방 촬영 장치(100, 200)는 제3 영역에서 조사되어 유방을 통과한 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성한다(560 단계).
상기에서는 510 단계 내지 560 단계를 순서대로 설명하였으나, 510 단계 내지 530 단계는 설명된 순서에 상관없이 수행될 수 있다. 또한, 540 단계 내지 560 단계는 각각 대응되는 영역에서 X-선이 조사됨과 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 유방 상의 제1 영역에서 X-선을 조사하는 510 단계가 수행되는 경우, 제1 영역에서 조사되는 X-선을 검출하는 540 단계가 동시에 수행되는 것이 바람직하다.
유방 촬영 장치(100, 200)는 제1 영상 그룹 내지 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 복수의 영상 프레임들을 합성하여 유방에 대한 영상 데이터를 생성한다(570 단계). 유방 촬영 장치(100, 200)는 제1 영상 그룹 및 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 복수의 영상 프레임을 등화 처리한 후, 제2 영상 그룹을 구성하는 복수의 영상 프레임과 합성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 유방 촬영 장치(100, 200)는 저선량을 이용하여 미세 석회 및 종괴가 보다 명확하게 검출된 영상 데이터를 생성할 수 있게 된다.
제안되는 실시 예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200 : 유방 촬영 장치 120, 220 : X-선 조사부
130, 230 : X-선 촬영부 140 : 영상 생성부

Claims (13)

  1. 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하고, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 X-선 조사부;
    상기 제1 에너지 스펙트럼 및 상기 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 제1 해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성하고, 상기 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 제2 해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성하는 X-선 검출부; 및
    상기 제1 영상 그룹 및 상기 제2 영상 그룹의 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 영상 생성부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 스펙트럼, 상기 제2 에너지 스펙트럼, 및 상기 제3 에너지 스펙트럼은 서로 상이하고,
    상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높은 유방 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X-선 조사부는,
    상기 유방 상의 상기 제1 영역과 다른 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 더 조사하는 유방 촬영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 중복되는 영역을 포함하는 유방 촬영 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 해상도는 풀해상도(full resolution)인 유방 촬영 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 X-선 검출부는,
    상기 제2 영역으로부터 조사된 상기 제3 에너지 스펙트럼의 X-선에 대응하는 다수의 픽셀을 비닝(binning) 처리하여 상기 제2 해상도를 갖는 상기 복수의 영상 프레임들로 구성된 상기 제2 영상 그룹을 생성하고,
    상기 제2 해상도는 저해상도인 유방 촬영 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 X-선 검출부는,
    상기 제3 영역으로부터 조사된 상기 제4 에너지 스펙트럼 및 상기 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성하는 유방 촬영 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 영상 생성부는,
    상기 X-선 검출부에서 생성된 상기 제1 영상 그룹 내지 상기 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 유방 촬영 장치.
  8. 피검사체인 유방 상의 제1 영역에서 제1 에너지 스펙트럼 및 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계;
    상기 제1 영역과 다른 제2 영역에서 상기 유방에 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계;
    상기 제1 에너지 스펙트럼 및 상기 제2 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 제1 해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제1 영상 그룹을 생성하는 단계;
    상기 제3 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 제2 해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제2 영상 그룹을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 영상 그룹 및 상기 제2 영상 그룹의 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 스펙트럼, 상기 제2 에너지 스펙트럼, 및 상기 제3 에너지 스펙트럼은 서로 상이하고,
    상기 제1 해상도는 상기 제2 해상도보다 높은 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유방 상의 상기 제1 영역과 다른 제3 영역에서 제4 에너지 스펙트럼 및 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 조사하는 단계
    를 더 포함하는 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 중복되는 영역을 포함하는 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 영상 프레임들을 생성하는 단계; 및
    상기 제3 영역으로부터 조사된 상기 제4 에너지 스펙트럼 및 상기 제5 에너지 스펙트럼의 X-선을 검출하여 풀해상도를 갖는 복수의 영상 프레임들로 구성된 제3 영상 그룹을 생성하는 단계
    를 포함하는 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 생성된 제1 영상 그룹 내지 상기 제3 영상 그룹 각각을 구성하는 상기 복수의 영상 프레임들을 합성하여 상기 유방에 대한 영상 데이터를 생성하는 유방 촬영 장치의 유방 촬영 방법.
  13. 제8항에 기재된 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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